Пищевая химия (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Бийский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. »

,

Пищевая химия

Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ

по курсам «Пищевая химия», «Основы химии пищевых продуктов»

для студентов специальностей

260204 «Технология бродильных производств и виноделие»,
260601 «Машины и аппараты пищевых производств»,
240706 «Автоматизированное производство химических предприятий» и бакалавров направлений

260100 «Продукты питания из растительного сырья»,

151000 «Технологические машины и оборудование

(профиль – Машины и аппараты пищевых производств)»

всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета им.

2012

УДК

О-24

Рецензент: , к. б.н., доцент кафедры ОХЭТ БТИ АлтГТУ

Работа подготовлена на кафедре «Биотехнология»

О-24

Обрезкова, М. В. Пищевая химия: методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсам «Пищевая химия», «Основы химии пищевых продуктов» для студентов специальностей 260204 «Технология бродильных производств и виноделие», 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий» и бакалавров направлений 260100 «Продукты питания из растительного сырья», 151000 «Технологические машины и оборудование» (профиль – Машины и аппараты пищевых производств) всех форм обучения / , ; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2012. – 93 с.

Целью методических рекомендаций является создание у студентов целостного понимания дисциплин «Пищевая химия», «Основы химии пищевых продуктов», установление логической связи между теоретическими и практическими циклами.

Методические рекомендации содержат указания к проведению лабораторных работ, охватывающих основные разделы программ дисциплин, перечень контрольных вопросов, тестовые задания.

Методические рекомендации написаны в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и Рабочих программ (Стандартов дисциплины) по перечисленным дисциплинам.

УДК

Рассмотрены и одобрены на заседании

кафедры «Биотехнология».

Протокол № 4 от 01.01.2001 г.

© , , 2012 © БТИ АлтГТУ, 2012

содержание

Введение…………………………………………………………	6
Цели и задачи лабораторных работ…………………..	7
Методика проведения лабораторных работ……...	7
часть 1. Аминокислоты и белки…………………….	8
1.1 Характеристика методов качественного и количественного определения белков и аминокислот………………………………	8
Экспериментальная часть……………………………….	11
1.2 Качественные реакции на аминокислоты и белки……………	11
1.2.1 Качественные цветные реакции на аминокислоты……...	11
1.2.1.1 Нингидриновая реакция……………………………….	11
1.2.1.2 Реакция Фоля на «слабосвязанную» серу цистеина и цистина……………………………………………………....	13
1.2.1.3 Биуретовая реакция на пептидные связи…………….	13
1.2.1.4 Ксантопротеиновая реакция…………………………..	15
1.2.2 Цветные реакции на белки………………………………...	16
1.2.2.1 Биуретовая реакция на обнаружение пептидных связей в белках…………………………………………………	16
1.2.2.2 Цветные реакции с белками на обнаружение карбоновых аминокислот……………………………………..	17
1.2.2.3 Цветные реакции с белками на обнаружение циклических аминокислот………………………………….....	17
1.2.3 Обсуждение результатов работы…………………………	18
1.3 Количественная и качественная оценки белков пищевых продуктов…………………………………………………………...	18
1.3.1 Определение общего количества белка методом формольного титрования………………………………………..	19
1.3.2 Определение общего количества белка на рефрактометре ИРФ-464…………………………………………………………..	19
1.3.3 Расчёт биологической ценности белков пищевых продуктов	20
1.3.4 Обсуждение результатов работы…………………………	24
Контрольные вопросы к части 1…………………………………..	25
часть 2. углеводы…………………………………………..	27
2.1 Характеристика методов определения углеводов……………	27
2.1.1 Определение простейших сахаров……………………….	27
2.1.2 Определение полисахаридов (крахмала и декстринов)…	28
2.1.3 Определение содержания сахаров……………………….	29
2.1.4 Определение пищевых волокон…………………………..	30
Экспериментальная часть……………………………….	31
2.2 Качественные реакции на углеводы………………………….	31
2.2.1 Качественные реакции моносахаридов………………….	31
2.2.1.1 Реакция Троммера……………………………………	31
2.2.1.2 Реакция Фелинга……………………………………..	32
2.2.1.3 Реакция Барфеда (реакция с уксуснокислой медью)…	32
2.2.1.4 Реакция Селиванова на кетозы……………………...	33
2.2.2 Качественные реакции дисахаридов ……………………	33
2.2.2.1 Восстанавливающая способность лактозы и мальтозы	34
2.2.2.2 Определение восстанавливающей способности у сахарозы и гидролиз сахарозы……………………………	34
2.2.3 Качественные реакции полисахаридов………………….	35
2.2.3.1 Реакция крахмала и гликогена с йодом……………	35
2.2.3.2 Гидролиз крахмала…………………………………..	36
2.2.3.3 Гидролиз целлюлозы………………………………...	36
2.2.4 Обсуждение результатов работы…………………………	37
Контрольные вопросы к части 2…………………………………..	38
часть 3. липиды……………………………………………..	39
3.1 Методы определения свойств липидов и их основных констант (чисел)……………………………………………………	39
Экспериментальная часть……………………………….	42
3.2 Определение основных свойств и констант жиров………….	42
3.2.1 Растворимость липидов и образование эмульсии………	42
3.2.2 Омыление жира…………………………………………….	43
3.2.3 Образование свободных жирных кислот………………..	43
3.2.4 Образование нерастворимых кальциевых мыл…………	44
3.2.5 Определение числа омыления…………………………….	44
3.2.6 Определение кислотного числа жира……………………	45
3.2.7 Определение эфирного числа жира………………………	46
3.2.8 Определение йодного числа жира……………………….	46
3.2.9 Обсуждение результатов работы…………………………	47
Контрольные вопросы к части 3…………………………………..	47
часть 4. витамины………………………………………….	48
4.1 Характеристика методов определения витаминов…………..	48
экспериментальная часть……………………………….	49
4.2 Качественные реакции на витамины………………………….	49
4.2.1 Водорастворимые витамины……………………………..	49
4.2.1.1 Реакции на витамин В1 (тиамин)……………………	49
4.2.1.2 Реакция восстановления витамина В2 (рибофлавина)	51
4.2.1.3 Реакция на витамин РР (антипеллагрический, В5) (ниацин)……………………………………………………….	51
4.2.1.4 Реакция на пиридоксин (витамин В6)………………	52
4.2.1.5 Реакции на витамин Р (рутин) (витамин проницаемости, цитрин)……………………………………..	52
4.2.1.6 Реакции на витамин С (аскорбиновая кислота)……	53
4.2.2 Жирорастворимые витамины…………………………….	53
4.2.2.1 Реакции на витамин А (реакция Друммонда)………	53
4.2.2.2 Реакция на витамин Е (α-токоферол)……………….	53
4.2.3 Обсуждение результатов работы…………………………	54
Контрольные вопросы к части 4…………………………………..	55
часть 5. влага в пищевых продуктах……………..	55
5.1 Характеристика методов определения свободной и связанной влаги в пищевых продуктах……………………………………….	55
экспериментальная часть……………………………….	58
5.2 Изучение состава и свойств воды, её виды и формы связи в молочных продуктах……………………………………………..	58
5.2.1  Определение массовой доли влаги и сухого вещества в пищевых продуктах термогравиметрическим методом……..	59
5.2.1.1 Определение содержания влаги и сухого вещества в продуктах стандартным методом………………………..	59
5.2.1.2 Определение влаги (сухого вещества) в продуктах экспресс-методом (на приборе Чижовой)…………………	59
5.2.2 Определение активной кислотности (рН) сыра на рН-метре………………………………………………………	60
5.2.3 Определение расчётным путём доли связанной воды в общем влагосодержании продукта…………………………..	61
5.2.4 Характеристика связанной воды через долю сухих веществ…………………………………………………………...	62
5.2.5 Анализ форм и видов связи влаги в твёрдых сырах……	63
5.2.6 Обсуждение результатов работы…………………………	63
Контрольные вопросы к части 5…………………………………..	63
часть 6. Минеральные вещества……………………	64
6.1 Характеристика методов определения минеральных веществ	64
Контрольные вопросы к части 6………………………………….	66
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТе В ЛАБОРАТОРИИ	66
требования к оформлению отчёта по лабораторным работам……………………………….	67
Тестовые задания…………………………………………...	68
ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ…..……………………………………...	78
Структура a-аминокислот……..……………	82
Классификация углеводов...…………………	87
приложение в. структура липидов………..……………..….	88
приложение Г. Структура витаминов………………..……….	89
Пример оформления титульного листа отчёта по лабораторной работе……………………………………	90
Литература и учебно-методические материалы..	91

Введение

Пищевая химия – один из разделов химической науки, значение которой, учитывая роль питания в жизни общества, крайне велико. Это наука о химическом составе пищевых систем (сырьё, полупродукты, готовые пищевые продукты), об его изменениях в ходе технологического потока под влиянием различных факторов, общих закономерностях этих превращений. Она включает изучение взаимосвязи структуры и свойств пищевых веществ и её влияние на свойства и пищевую ценность продуктов питания. Пищевая химия также уделяет внимание методам выделения, фракционирования, очистки пищевых веществ, их каталитической модификации. Неотъемлемой частью пищевой химии являются разделы, посвященные пищевым и биологически активным добавкам, загрязнителям пищевого сырья и продуктов. Пищевая химия уделяет особое внимание анализу вредных и посторонних веществ в сырье, полуфабрикатах и готовых продуктах. Пищевая химия широко использует в своей практике разнообразные методы исследования пищевого сырья и готовых продуктов.

Целью методических рекомендаций является создание у студентов целостного понимания дисциплин «Пищевая химия», «Основы химии пищевых продуктов», установление логической связи между теоретическими и практическими циклами. Настоящие рекомендации содержат указания к проведению лабораторных работ, охватывающих основные разделы программ дисциплин, перечень контрольных вопросов, тестовые задания, которые помогут лучшему усвоению студентами теоретического материала при самоподготовке.

В рекомендациях подробно описаны методы определения нутриентов в пищевых продуктах: рефрактометрический метод определения белка, методы определения массовой доли влаги и другие.

Лабораторный практикум позволит сформировать у студента понимание логической завершенности теоретического и практического циклов по модулям в отдельности и в целом по изучаемым курсам.

Настоящие методические рекомендации предназначены для студентов специальностей 260204 «Технология бродильных производств и виноделия», 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий» и бакалавров направлений 260100 «Продукты питания из растительного сырья», 151000 «Технологические машины и оборудование».

Методические рекомендации написаны в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и Рабочих программ (Стандартов дисциплины) по перечисленным дисциплинам.

Цели и задачи лабораторных работ

Цель лабораторного практикума – ознакомить студентов с методами оценки качества продуктов на базе экспериментальных исследований.

Задачами проведения лабораторных работ являются:

– установление связей теории с практикой в форме экспериментального подтверждения положений теории;

– углубление, расширение и закрепление знаний студентов в процессе выполнения конкретных практических задач;

– овладение практическими приёмами по дисциплине на современном уровне;

– обучение студентов умению анализировать полученные результаты;

– контроль самостоятельной работы студентов по освоению дисциплины;

– обучение навыкам профессиональной деятельности.

Методика проведения лабораторных работ

Лабораторные работы выполняются в следующей последовательности:

– изучение теоретического материала по теме работы;

– изучение методики выполнения работы;

– получение допуска к выполнению работы;

– выполнение лабораторной работы (проведение экспериментов);

– анализ полученных данных;

– формулирование выводов;

– оформление отчёта;

– защита работы.

Для подготовки к защите отчёта следует проанализировать экспериментальные результаты, сопоставить их с известными теорети-ческими положениями или справочными данными, обобщить резуль-таты исследований в виде выводов по работе, подготовить ответы на вопросы, приводимые в методических указаниях к выполнению лабораторных работ.

часть 1. Аминокислоты и белки

1.1 Характеристика методов качественного и количественного

определения белков и аминокислот

Белками, или протеинами, называют высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Белки являются структурной и функциональной основой жизнедеятельности всех живых организмов, они обеспечивают рост, развитие и нормальное протекание обменных процессов в организме. В природе существуют примерно 1010…1012 различных белков, обеспечивающих жизнедеятельность организмов всех степеней сложности от вирусов до человека. Белками являются ферменты, антитела, многие гормоны и другие биологические активные вещества.

Для живых организмов характерно большое разнообразие белков, которые составляют основу структуры организма и обеспечивают множество его функций. Главными биологическими функциями белковых веществ являются структурная (кератин волос, ногтей, коллаген соединительной ткани, эластин), каталитическая (ферменты), транспортная (гемоглобин, миоглобин, альбумины сыворотки), защитная (антитела, фибриноген крови), сократительная (актин, миозин мышечной ткани), гормональная (инсулин поджелудочной железы, гормон роста, гастрин желудка) и резервная (овальбумин яйца, казеин молока). Несмотря на сложность строения и многообразие, все белки построены из сравнительно простых структурных элементов – аминокислот. Белки представляют собой полимерные молекулы, в состав которых входят 20 различных аминокислот. Структура α-аминокислот, наиболее часто встречающихся в белках, представлена в Приложении А (таблица А.1). Изменение числа аминокислотных остатков и последовательности их расположения в молекуле белка обеспечивает возможность образования громадного количества белков, отличающихся своими физико-химическими свойствами, структурной или функциональной ролью в организме.

В настоящее время основным методом определения содержания белка в пищевых объектах является метод Кьельдаля. Он основан на сжигании органических компонентов пищи в колбе Кьельдаля в присутствии серной кислоты. Освобождающийся при этом азот определяют титрованием и по его количеству, используя соответствующий коэффициент, вычисляют содержание белка.

Метод по Кьельдалю применяется при возникновении разногласий и является самым надежным. Однако многоэтапность и длительность анализа затрудняет его использование для экспресс-анализа, особенно при работе с большим числом проб.

Среди других методов определения белка большое распространение получили колориметрические методы. Они основаны на измерении оптической плотности растворов, в которых предварительно проведены цветные реакции с белком. Массовая доля белка пропорциональна интенсивности окраски раствора. Для проведения цветных реакций используют биуретовый метод, с применением реактивов Несслера, Лоури и др. Для определения белка, например в молоке, используют, кроме перечисленных, рефрактометрический метод, метод формольного титрования и другие.

Рефрактометрический метод основан на измерении показателей преломления молока и безбелковой молочной сыворотки, полученной из того же образца молока, разность между которыми прямо пропорциональна массовой доле белка в молоке.