Лекции - Углеводы - файл n6.docx

Лекции - Углеводы
скачать (360.5 kb.)
Доступные файлы (11):
n1.docx24kb.10.04.2011 15:46скачать
n2.docx31kb.02.02.2012 16:05скачать
n3.docx15kb.10.04.2011 15:46скачать
n4.docx86kb.10.04.2011 15:46скачать
n5.docx132kb.10.04.2011 15:46скачать
n6.docx21kb.10.04.2011 15:46скачать
n7.docx26kb.10.04.2011 15:46скачать
n8.docx18kb.10.04.2011 15:46скачать
n9.docx13kb.10.04.2011 15:46скачать
n10.docx13kb.10.04.2011 15:46скачать
n11.docx16kb.10.04.2011 15:46скачать

n6.docx

3.1 Гидролиз ди- и полисахаридов


Гидролиз ди- и полисахаридов – наиболее распространенный процесс, протекающий в пищевых продуктах при тепловой и холодильной обработке, а также при хранении картофеля, плодов и овощей в замороженном и охлажденном состоянии.

При нагревании дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза) под действием кислот или в присутствии ферментов распадаются на моносахариды. Сахароза в водных растворах под влиянием кислот присоединяет молекулу воды и гидролизуется на равное количество глюкозы и фруктозы, вращающих плоскость поляризации влево, а не вправо, как сахароза.

Такое преобразование называют инверсией, а эквимолекулярную смесь глюкозы и фруктозы – инвертным сахаром, который имеет более сладкий вкус, чем сахароза.

Полисахариды также при нагревание под действием кислот или в присутствии ферментов подвергаются гидролизу с образованием низкомолекулярных соединений, принимающих участие в обменных процессах.

Из высокомолекулярных соединений существенным изменениям подвергаются крахмал и пектиновые вещества.

Гидролиз крахмала. При гидролизе крахмала под действием кислот сначала имеет место ослабление и разрыв ассоциативных связей между макромолекулами амилозы и амилопектина. Это сопровождается нарушением структуры крахмальных зерен и образованием гомогенной массы. Далее идет разрыв ?-D-(1,4)- и ?-D-(1,6)-связей с присоединением по месту разрыва молекулы воды. В процессе гидролиза нарастает число свободных альдегидных групп, уменьшается степень полимеризации. По мере гидролиза и нарастания редуцирующих (восстанавливающих) веществ содержание декстринов уменьшается, глюкозы – увеличивается, концентрация мальтозы, три- и тетрасахаров сначала увеличивается, затем их количество снижается. Наряду с основным процессом – гидролизом крахмала – происходят побочные реакции реверсии и разложения глюкозы.

Наиболее изученные реакции, происходящие при действии кислоты на крахмал, можно в основных чертах характеризовать следующей схемой (рис. 2.9).


Левулиновая +

Муравьиная кислоты

Гентиобиоза,

изомальтоза

Оксиметилфурфурол

Продукты

разрушения

?-глюкоза

Мальтоза

Мальтодекстрины

Ахродекстрины

Эритродекстрины

Амилодекстрины

Крахмал


Стадии гидролиза Реверсия
Рис.2.9. Процессы, происходящие при кислотном гидролизе крахмала
Реверсия глюкозы — обратимый процесс её полимеризации с образованием в основном других дисахаридов — гентиобиозы, изомальтозы и других, а также трисахаридов и более сложных олигосахаридов.

Реверсия глюкозы — обратимый процесс её полимеризации с образованием в основном других дисахаридов — гентиобиозы, изомальтозы и других, а также трисахаридов и более сложных олигосахаридов.

В гидролизатах крахмала, в зависимости от интенсивности кислотного гидролиза и содержания свободной воды, продукты реверсии могут составлять до 5% и более.

Реакция реверсии глюкозы обратима, поэтому продукты реакции подвержены снова гидролизу и дают опять глюкозу. В связи с этим равновесие в растворах, содержащих глюкозу и продукты ее реверсии, наступает при сравнительно малых концентрациях продуктов реверсии, В патоке — продукте неполного гидролиза крахмала — количество ревертоз сравнительно меньше, чем в продуктах полного гидролиза крахмала.

В то же время происходит и необратимая интрамолекулярная дегидратация глюкозы как вторичная реакция в кислой среде с образованием оксиметилфурфурола, из которого затем получаются левулиновая и муравьиная кислоты. При обычных условиях гидролиза крахмала реакции данного типа занимают незначительное место, а продуктов этих реакций образуется до 1%.

Оксиметилфурфурол — нестойкое соединение, из которого могут образовываться, помимо указанных выше, и другие соединения. Его присутствие связано с появлением красящих веществ. В то время при полимеризации оксиметилфурфурола образуются красящие вещества желто-коричневого цвета.

Накапливающиеся в патоке продукты разложения глюкозы
ухудшают ее состав, цвет, повышают гигроскопичность. В разных видах патоки обнаружено содержание от 2 до 20 мг% оксиметилфурфурола. Примеси, присутствующие в крахмале, способствуют протеканию и других побочных реакций с образованием темноокрашенных соединений.

Кислотный гидролиз долгое время был главным при получении глюкозы из крахмала. Этот способ имеет ряд существенных недостатков, которые связаны с использованием высоких концентраций кислот и высокой температуры, что приводит к образованию продуктов термической деградации и дегидратации углеводов и реакции трансгликозилирования.

Крахмал гидролизуется также и под действием амилолитических ферментов. К группе амилолитических ферментов относятся ?- и ?-амилаза, глюкоамилаза, пуллуланаза и некоторые другие ферменты. Амилазы бывают двух типов: эндо- и экзоамилазы.

Четко выраженной эндоамилазой является ?-амилаза, способная к разрыву внутримолекулярных связей в высокополимерных цепях субстрата. Глюкоамилаза и ?-амилаза являются экзоамилазами, т.е. ферментами, атакующими субстрат с нередуцирующего конца.

Схему гидролиза крахмала (гликогена) ?-амилазой можно представить так:

?-амилаза
крахмал ?-декстрины + мальтоза + глюкоза

(много) (мало) (мало)
?-Амилаза (а-1,4-глюканмальтогидролаза) является экзоамилазой, проявляющей сродство к предпоследней ?-(1,4)-связи с нередуцирующего конца линейного участка амилозы или амилопектина. В отличие от ?-амилазы, ?-амилаза практически не гидролизует нативный крахмал; клейстеризованный крахмал гидролизуется до мальтозы в ?-конфигурации. Схему можно записать следующим образом:

?-амилаза

крахмал мальтоза + ?-декстрин

(гликоген) (54-58%) (42-46%)
Глюкоамилаза ?-(1,4)-глюканглюкогидролаза является экзоферментом, катализирующим последовательно отщепление концевых остатков ?-D-глюкозы с нередуцирующего конца крахмальной цепи. Многие глюкоамилазы обладают способностью так же быстро, как и ?-1,4-связь, гидролизовать ?-1,6-глюкозидные связи. Но это происходит только в том случае, когда за ?-1,6-связыо следует ?-1,4-связь, поэтому декстран ими не гидролизуется. Отличительной особенностью глюкоамилаз является способность в десятки раз быстрее гидролизовать высокополимеризованный субстрат, чем олиго- и дисахариды.

Ферментативный гидролиз крахмала присутствует во многих пищевых технологиях как один из необходимых процессов, обеспечивающих качество конечного продукта — в хлебопечении (процесс тестоприготовления и выпечки хлеба), производстве пива (получение пивного сусла, сушка солода), кваса (получение квасных хлебцев), спирта (подготовка сырья для брожения), различных сахаристых крахмалопродуктов (глюкозы, патоки, сахарных сиропов).

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации