Биохимия сельскохозяйственной продукции (теория и практикум): Учебное пособие

ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ 1 ОБЩАЯ БИОХИМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ. СОСТАВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ 1.1 БЕЛКИ Введение в химию белков Проблема белкового дефицита на Земле Новые формы белковой пищи Аминокислоты – структурные единицы белка Классификация аминокислот Основные свойства аминокислот Структуры белковой молекулы Классификация и номенклатура белков Характеристика отдельных протеинов Альбумины и глобулины Гистоны и протамины Протеноиды Характеристика сложных белковых комплексов Хромопротеиды Нуклеопротеиды Металлопротеиды Углевод-белковые комплексы Липид-белковые комплексы Общие свойства белков животной и растительной пищи Амфотерные и буферные свойства белков Денатурация белков Растворимость белков Электрохимические свойства белков Биологическая ценность белков Характеристика некоторых пептидов организма, белков сельскохозяйственной продукции Пептиды организма Белки яйца Белки молока Белки мяса Белки зерновых культур (пшеницы) Вопросы и задания для самоконтроля 1.2 УГЛЕВОДЫ Определение, биологическое значение, номенклатура и классификация углеводов Источники углеводов Моносахариды. Свойства моносахаридов Оптические свойства моносахаридов Образование циклических форм Редуцирующие свойства моносахаридов Олигосахариды. Свойства дисахаридов Лактоза Сахароза Полисахариды Крахмал Гликоген Целлюлоза Пектиновые вещества Вопросы и задания для самоконтроля 1.3 ЛИПИДЫ Биологическая роль и классификация и липидов Роль липидов в пищевых технологиях Химический состав, строение и значение нейтральных жиров в жизнедеятельности человека Классификация растительных масел в зависимости от состава жирных кислот Основные константы жиров и масел Плотность масел Температура плавления жиров Показатель преломления и число рефракции жиров и масел Кислотное число жиров и масел Йодное число жиров и масел Число омыления жиров и масел Фосфолипиды Стерины Вопросы и задания для самоконтроля 1.4 ФЕРМЕНТЫ Химическая природа ферментов. Активный центр ферментов Механизм действия ферментов Аллостерические ферменты Номенклатура и классификация ферментов Оксидоредуктазы Трансферазы Гидролазы Лиазы Изомеразы Лигазы (синтетазы) Единицы активности ферментов Кинетика ферментативных реакций Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата Зависимость скорости ферментативной реакции от количества фермента Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры среды Зависимость скорости ферментативной реакции от рН среды Зависимость скорости ферментативной реакции от наличия посторонних веществ Специфичность ферментативного действия Вопросы и задания для самоконтроля 1.5 ВИТАМИНЫ Историческая справка Определение, значение и классификация витаминов Жирорастворимые витамины Витамин А, ретинол, антиксерофтальмический, витамин роста Витамин D, антирахитический, холекальциферол, эргокальциферол Водорастворимые витамины Витамин С, аскорбиновая кислота, противоцинготный фактор Витаминизация продуктов питания Вопросы и задания для самоконтроля 1.6 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Роль минеральных веществ в жизнедеятельности человека Всасывание и выведение солей из организма Кальций Магний Токсичные микроэлементы Кадмий Свинец Ртуть Мышьяк Селен Вопросы и задания для самоконтроля 1.7 ГОРМОНЫ Определение, общий механизм действия, классификация гормонов Гормоны гипофиза Гормон роста (ГР), соматотропный гормон – СТГ, соматотропин Вазопрессин, антидиуретический гормон Окситоцин Эндорфины Гормоны щитовидной железы Йодсодержащие гормоны Кальцитонин Гормоны паращитовидных желез, паратгормон Гормоны поджелудочной железы Инсулин Глюкагон Гормоны надпочечников Гормоны мозгового слоя надпочечников Гормоны коры надпочечников Понятие о растительных гормонах Вопросы и задания для самоконтроля 1.8 ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ И ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ Источники органических кислот Биологическая роль органических кислот, влияние на качество продуктов питания Вторичные метаболиты Фенольные соединения Алкалоиды и изопреноиды Вопросы и задания для самоконтроля 1.9 ВОДА Роль воды в жизнедеятельности человека Свободная и связанная влага в пищевых продуктах Активность воды Вопросы и задания для самоконтроля 1.10 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВКУСА И ЗАПАХА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ Органы восприятия вкусовых ощущений, химические вещества, ответственные за вкус продукции Органы восприятия запаха, химические вещества, ответственные за запах и аромат продукции Органолептическая и сенсорная оценка качества продукции Характеристика и механизм образования вкусовых и ароматических веществ Карбонильные соединения Карбоновые кислоты Аминосоединения Вопросы и задания для самоконтроля 1.11 ПИЩЕВЫЕ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ Определение и классификация пищевых добавок Проблемы применения пищевых добавок Биологически активные добавки (БАД) Вопросы и задания для самоконтроля 1.12 ПИЩЕВАЯ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ Гомеостаз и питание Энергетический баланс организма Концепции рационального и адекватного питания Определения пищевой, биологической и энергетической ценности сельскохозяйственной продукции, как источника питания человека Расчет пищевой ценности продуктов питания Расчет биологической ценности белков Расчет биологической эффективности липидов Расчет энергетической ценности пищевых продуктов Вопросы и задания для самоконтроля 2 ОБЩАЯ БИОХИМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ 2.1 БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ Общее понятие о биологическом окислении. Теории тканевого дыхания Ферменты тканевого дыхания Вопросы и задания для самоконтроля 2.2 ОБМЕН УГЛЕВОДОВ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ Переваривание и всасывание углеводов в организме человека Переваривание и всасывание полисахаридов Переваривание и всасывание дисахаридов Переваривание и всасывание моносахаридов Роль глюкозы для жизнедеятельности организма. Превращения глюкозы в животном организме Сахар крови Анаэробное сбраживание глюкозы (гликолиз, гликогенолиз) Аэробное сбраживание глюкозы Патологии углеводного обмена Гипогликемия Гипергликемия Вопросы и задания для самоконтроля 2.3 ОБМЕН ЖИРОВ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ Переваривание и всасывание жиров и масел в организме человека Распад жиров в тканях Превращения глицерина β-Окисление жирных кислот Синтез жиров из компонентов пищи Синтез жиров из углеводов Патологии липидного обмена Гиперлипемия, тканевые липидозы Кетозы Вопросы и задания для самоконтроля 2.4 ОБМЕН БЕЛКОВ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ Переваривание и всасывание белков в организме человека Биосинтез белков в тканях Распад белков в тканях. Конечные продукты азотистого обмена Патологии азотистого (белкового) обмена Азотистое равновесие Положительный азотистый баланс Отрицательный азотистый баланс Вопросы и задания для самоконтроля 3 ЧАСТНАЯ БИОХИМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ 3.1 БИОХИМИЯ МОЛОКА ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛОКЕ Химический состав молока, молозива, стародойного молока Химический состав молока коров, больных маститом Свободная и связанная вода молока, активность воды КАЗЕИН – КОЛЛОИДНАЯ ФАЗА МОЛОКА Строение, структуры. Образование субмицелл и мицелл Влияние кислотности на устойчивость казеина Термокальциевая коагуляция казеина. Соли-стабилизаторы Сычужная коагуляция казеина ФЕРМЕНТЫ МОЛОКА Оксидоредуктазы Дегидрогеназы Оксидазы Пероксидазы Трансферазы Гидролазы Липазы Протеиназы Карбогидразы ЛИПИДЫ – ЭМУЛЬСИОННАЯ ФАЗА Жирнокислотный состав молочного жира Физические и химические числа молочного жира Фосфолипиды молока Агрегатное состояние липидной фазы молока. Строение оболочки жирового шарика Влияние кислотности на устойчивость жировой эмульсии молока Влияние механических воздействий на устойчивость жировой эмульсии молока Изменения молочного жира при хранении. Антиоксиданты Перекисное окисление молочного жира Кетонное (альдегидное) прогоркание жиров и масел УГЛЕВОДЫ МОЛОКА – ФАЗА ИСТИННОГО РАСТВОРА Лактоза – основной углевод молока Формы лактозы и их кристаллизация Брожение лактозы Молочнокислое брожение Пропионовокислое брожение Спиртовое брожение Уксуснокислое брожение Маслянокислое брожение Гидролиз лактозы ВИТАМИНЫ МОЛОКА МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА МОЛОКА Хлориды ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА Титруемая кислотность Активная кислотность, рН Буферные свойства молока Плотность Температура замерзания Осмотическое давление молока Вязкость молока Поверхностное натяжение Термоустойчивость молока Сычужная свертываемость молока ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕВАРИВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА Особенности переваривания белков молока Особенности переваривания жиров молока Особенности переваривания лактозы ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ МОЛОКА ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ Вопросы и задания для самоконтроля 3.2 БИОХИМИЯ КИСЛОМОЛОЧНЫХ НАПИТКОВ Общие сведения о кисломолочных напитках Зависимость характера сбраживания лактозы от состава закваски. Роль молочной кислоты Образование вкусовых и ароматических веществ в кисломолочных напитках Коагуляция казеина. Факторы, влияющие на структуру сгустка Протеолиз в кисломолочных напитках Вопросы и задания для самоконтроля 3.3 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И СОЗРЕВАНИИ СЫРА Общая схема производства сычужных сыров Теория сычужного застудневания казеина Биохимические процессы при посолке сыра Диффузия соли в сыр Осмотический перенос воды в рассол Биохимические процессы при созревании сыра Вкус и аромат сыров «Раннее» и «позднее» вспучивание сыров Вопросы и задания для самоконтроля 3.4 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И ХРАНЕНИИ МАСЛА Способы производства масла Производство масла способом сбивания. Физическое и биологическое созревание сливок Физическое созревание сливок Биологическое созревание сливок Теоретические основы процесса сбивания сливок Гидродинамическая теория Кавитационная теория Флотационная теория Вопросы и задания для самоконтроля 3.5 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОЛОЧНЫХ КОНСЕРВОВ Основные принципы консервирования, изменения компонентов молока при консервировании Технологический процесс производства сгущенного молока с сахаром. Кристаллизация лактозы Способы производства сухого молока Вопросы и задания для самоконтроля 3.6 БИОХИМИЯ МЯСА Функции мышц. Химический состав мышечного волокна Основные функции мышц Химический состав мышечного волокна Строение поперечно-полосатого волокна Сарколемма Саркоплазма Миофибриллы Химические источники мышечной деятельности Механизм мышечного сокращения Изменения углеводов мышечной ткани в послеубойный период Понятие о созревании мяса Послеубойное окоченение Денатурация белков мяса. Разрешение послеубойного окоченения Изменение липидов мяса в послеубойный период Изменение хромопротеидов. Формирование цвета мяса Вкус и аромат мяса Вопросы и задания для самоконтроля 3.7 БИОХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ История развития производства масел Характеристика растительного масличного сырья Строение масличного семени Химический состав масличного семени Маслообразование в растениях Изменения масел при хранении Перекисное окисление масел Высыхание и полимеризация масел Льняное масло Вопросы и задания для самоконтроля КРАТКИЙ ПРАКТИКУМ ПО БИОХИМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ОБЩИЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ В УЧЕБНОЙ ЛАБОРАТОРИИ 4 ОБЩАЯ БИОХИМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ. СОСТАВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ 4.1 ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЛКОВ Работа 1. Подготовка белков животного и растительного происхождения к исследованию Работа 2. Влияние электролитов и нагревания на растворимость животных белков Работа 3. Влияние кислотности на растворимость животных белков Работа 4. Влияние кислотности на растворимость растительных белков Работа 5. Исследование перевариваемости животных и растительных белков Работа 6. Определение массовой доли общего белка в молоке методом Кьельдаля Вопросы и задания для самоконтроля 4.2 ИССЛЕДОВАНИЕ УГЛЕВОДОВ Работа 7. Исследование перевариваемости крахмала и целлюлозы Работа 7, А. Исследование певариваемости крахмала и целлюлозы под действием амилазы слюны Работа 7, Б. Исследование перевариваемости крахмала под действием соляной кислоты Работа 7, В. Исследование гидролиза целлюлозы под действием концентрированной серной кислоты Работа 8. Определение массовой доли крахмала в муке и зерне поляриметрическим методом Работа 9. Определение массовой доли моносахаридов и сахарозы в корнеплодах, плодах, ягодах йодометрическим методом Работа 10. Определение массовой доли лактозы в молоке йодометрическим методом Работа 11. Определение массовой доли лактозы в молоке рефрактометрическим методом Вопросы и задания для самоконтроля 4.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИПИДОВ Работа 12. Определение температуры плавления жиров Работа 13. Определение температуры отвердевания жиров Работа 14. Определение показателя преломления и числа рефракции масел Работа 15. Определение кислотного числа жиров и масел Работа 16. Определение йодного числа жиров и масел Работа 17. Определение числа омыления жиров и масел Работа 18. Исследование динамики переваривания жиров и масел под действием липаз панкреатической железы Вопросы и задания для самоконтроля 4.4 ФЕРМЕНТЫ Работа 19. Исследование зависимости скорости ферментативной реакции от количества фермента Работа 20. Исследование зависимости активности амилазы от температуры Работа 21. Исследование зависимости активности амилазы от рН среды Работа 22. Исследование зависимости активности амилазы от наличия в среде посторонних веществ Работа 23. Исследование специфичности ферментативного действия Вопросы и задания для самоконтроля 4.5 ВИТАМИНЫ Работа 24. Определение массовой доли витамина С в хвое и других растительных объектах Работа 25. Определение массовой доли аскорбиновой кислоты в напитках и соках Работа 26. Определение массовой доли аскорбиновой кислоты в шиповнике и других растительных объектах Вопросы и задания для самоконтроля 4.6 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Работа 27. Определение массовой доли кальция в молоке Работа 28. Определение массовой доли магния в молоке Вопросы и задания для самоконтроля 4.7 ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ И ВТОРИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ Работа 29. Определение титруемой кислотности плодов и овощей Работа 30. Определение титруемой кислотности ячменя и других зерновых Работа 31. Определение титруемой кислотности кисломолочных напитков Вопросы и задания для самоконтроля 4.8 ВОДА Работа 32. Определение массовой доли влаги сухого вещества в молоке методом высушивания Работа 33. Определение массовой доли влаги и сухого вещества в растительном материале методом высушивания Работа 34. Определение влажности зерновых культур, муки и круп рефрактометрическим методом Работа 35. Определение массовой доли влаги в масле с использованием масляных весов Работа 36. Определение массовой доли влаги в сыре на приборе К.Н. Чижовой Работа 37. Определение массовой доли сухих веществ и влаги в сгущенном молоке с сахаром рефрактометрическим методом Вопросы и задания для самоконтроля 4.9 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВКУСА И ЗАПАХА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ Работа 38. Определение массовой доли спирта в заквасках и кисломолочных напитках Работа 39. Определение массовой доли этанола в пиве Работа 40. Определение органолептических (сенсорных) свойств молока Вопросы и задания для самоконтроля 4.10 ПИЩЕВАЯ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ Работа 41. Исследование пищевой и энергетической ценности продуктов питания Вопросы и задания для самоконтроля 5 ОБЩАЯ БИОХИМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ Работа 42. Переваривание лактозы (- галактозидазами Вопросы и задания для самоконтроля 6 ЧАСТНАЯ БИОХИМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ Работа 43. Проба на редуктазу, реакция с метиленовой синью Работа 44. Проба на пероксидазу Работа 45. Проба на фосфатазу Работа 46. Определение термоустойчивости молока Работа 47. Определение сычужной свертываемости молока Работа 47, А. Сычужная проба Работа 47, Б. Сычужно-бродильная проба Работа 48. Определение плотности молока и растительных масел Работа 49. Определение перекисного окисления масел и жиров при хранении Вопросы и задания для самоконтроля Глоссарий Список литературных источников ПРИЛОЖЕНИЯ