Содержание
Химия воды и микробиология
Контрольная 2.
Содержание
1.Какая масса сульфита натрия Na2SO3 потребуется для восстановления 0,05 л 0.1 н. раствора КМnO4, в присутствии серной кислоты.
11. Привести уравнение гидролиза коагуляции FeCl3•6H2O. Опишите строение мицеллы FeOH3, считая, что стабилизатором является основная соль, образующаяся при гидролизе соли по первой ступени.
21. Вода содержит только сульфат кальция. Насколько понизится жесткость воды, если к 1 м3 прибавить 100 г соды?
31. Найдите концентрацию ионов водорода в буферном растворе, содержащем в 1 л 0,01 моль гидроксида аммония (KNH4OH =1,77 10-5) и 0,1 моль хлорида аммония. Как изменится концентрация ионов Н+ при разбавление раствора в 100 раз?
41. Напишите уравнения реакций, протекающих при дехлорировании воды сульфитом натрия, сернистым ангидридом.
51. Назовите реагенты, применяемые для обеззараживания воды и кратко опишите их действие.
61. Какое значение имеют простейшие водоросли в микробиологических процессах очистки питьевых и сточных вод?
Литература
Выдержка из текста работы
аминокислот. Функции белков чрезвычайно многообразны; белки—строительные элементы живых организмов; белки—переносчики различных гормонов, а также разнообразных веществ через клеточные и внутриклеточные мембраны; белки—транспортеры кислорода, железа, жирных кислот, холестерина и других веществ в крови и биологических жидкостях; белки—важнейшие факторы иммунитета. Часть белков регулирует активность аппарата наследственности. Важнейшая функция белков — каталитическая. Кроме того, они могут быть ферментами — биологическими катализаторами, которые осуществляют регуляцию всех биологических процессов в организме.
Известно более 2000 различных ферментов, участвующих в метаболических процессах. С веществами белковой природы связаны раздражимость, генерирование и передача нервных импульсов, сократимость мышц, пищеварение, способность к росту, развитию и размножению организма.
Одним из наиболее существенных положений, определяющих анаболическую эффективность пищевого белка, является соотношение в нем незаменимых аминокислот. Пищевая ценность белков связана также со скоростью их расщепления ферментами желудочно-кишечного тракта, которые присутствуют там в значительных количествах и обеспечивают распад всех белков до свободных аминокислот.
Из чего складывается пищевая ценность белка.
Состояние белкового обмена целостного организма зависит не только от количества принимаемого с пищей белка, но и от качественного состава его. В опытах на животных было показано, что получение одинакового количества разных пищевых белков сопровождается в ряде случаев развитием отрицательного азотистого баланса. Так, скармливание равного количества казеина и желатина крысам приводило к положительному азотистому балансу в первом случае и к отрицательному — во втором. Имел значение различный аминокислотный состав белков, что послужило основанием для предположения о существовании в природе якобы «неполноценных» белков. Оказалось, что из 20 аминокислот в желатине почти отсутствуют (или содержатся в малых количествах) валин, тирозин, метионин и цистеин; кроме того, желатин характеризуется другим, отличным от казеина процентным содержанием отдельных аминокислот. Этим можно объяснить тот факт, что замена в питании крыс казеина на желатин приводит к развитию отрицательного азотистого баланса. Приведенные данные свидетельствуют о том, что различные белки обладают неодинаковой пищевой ценностью. Поэтому для удовлетворения пластических потребностей организма требуются достаточные количества разных белков пищи. По-видимому, справедливо положение, что, чем ближе аминокислотный состав принимаемого пищевого белка к аминокислотному составу белков тела, тем выше его биологическая ценность. Следует, однако, отметить, что степень усвоения пищевого белка зависит также от эффективности его распада под влиянием ферментов желудочно-кишечного тракта. Ряд белковых веществ (например, белки шерсти, волос, перьев и др.), несмотря на их близкий аминокислотный состав к белкам тела человека, почти не используются в качестве пищевого белка, поскольку они не гидролизуются протеиназами кишечника человека и большинства животных.
С понятием биологической ценности белков тесно связан вопрос об эссенциальных (незаменимых) аминокислотах. Живые организмы существенно различаются в зависимости от их способности синтезировать аминокислоты или другие азотсодержащие соединения, которые они могут использовать для биосинтеза аминокислот. Высшие растения, например, могут синтезировать все необходимые для белкового синтеза аминокислоты, причем могут использовать для этого аммиак или нитраты в качестве источника азота. Микроорганизмы обладают различной способностью синтезировать аминокислоты. В частности, если Е. coli синтезирует все аминокислоты, используя нитриты и нитраты или аммиак, то молочнокислые бактерии не обладают этой способностью и получают аминокислоты в готовом виде из молока. Высшие позвоночные животные не синтезируют все необходимые аминокислоты. В организме человека и белых крыс синтезируются только 10 из 20 необходимых аминокислот — так называемые заменимые аминокислоты. Они могут быть синтезированы из продуктов обмена углеводов и липидов. Ещё 2 называются частично заменимыми — они могут быть синтезированы из другой аминокислоты, и частично теряют свою важность в процессе онтогенеза — это аргинин и гистидин. Остальные 8 аминокислот не синтезируются в организме, поэтому они были названы жизненно необходимыми — эссенциальными, или незаменимыми аминокислотами.
Незаменимость аминокислот для роста и развития организма человека объясняется отсутствием способности клеток синтезировать углеродные скелеты незаменимых аминокислот, поскольку процесс аминирования соответствующих кетопроизводных осуществляется сравнительно легко посредством реакций трансаминирования. Следовательно, для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека и животных все эти 10 аминокислот должны поступать с пищей.
Следует напомнить, что для взрослого человека аргинин и гистидин оказались частично заменимыми. Г. Роуз наблюдал людей, получавших искусственную пищу, в которой белок был полностью заменен смесью 20 аминокислот. Он установил, что для сохранения нормальной массы тела и работоспособности имеют значение не только определенное количество каждой аминокислоты и соотношение незаменимых аминокислот в подобной диете, но и содержание в последней общего азота.
Исключение какой-либо незаменимой аминокислоты из пищевой смеси сопровождается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста, нарушениями функции нервной системы и др. В опытах на крысах были установлены следующие величины незаменимых аминокислот, необходимых для оптимального роста, относительно триптофана, принятого за единицу: лизина 5; лейцина 4; валина 3,5; фенил-аланина 3,5; метионина 3; изолейцина 2,5; треонина 2,5; гистидина 2; аргинина 1. Имеются доказательства, что примерно такое же соотношение незаменимых аминокислот требуется для человека.
Питательные свойства белков обычно определяют по химической и биологической ценности. Для этого проводят полный гидролиз белка, выявляют его аминокислотный состав и сравнивают с белком-стандартом. В результате анализа определяют химическую ценность данного белка. Все белки значительно различаются по аминокислотному составу. Некоторые из них содержат полный набор незаменимых аминокислот в оптимальных соотношениях. Для этого рассчитывают аминокислотный скор продукта по незаменимым аминокислотам.
Формула аминокислотного скора:
АКС = НАК пр./ НАК эт. * 100%.
АКС продукта менее 100% снимают лимитирующим.
В растительных продуктах не хватает цистина, метиламина, триптофана.
Для мясо – продуктов рассчитывают белково – качественные показатели БКП.
БКП = содержание триптофана / содержание оксипарамина;
Другое важное свойство белка—его биологическая ценность—может быть выявлено только в длительных наблюдениях по изучению азотистого баланса.
Для этого следует определить количество данного белка, которое необходимо для поддержания этого баланса у человека. Если в таком белке есть все незаменимые аминокислоты в необходимых соотношениях и они всасываются в кишечнике, то биологическая ценность белка принимается равной 100. Растительные белки, особенно белки пшеницы и других злаковых, перевариваются и всасываются в кишечнике не полностью.
Для обеспечения нормального питания организма необходимы разнообразные белки растительного и животного происхождения, содержащие незаменимые аминокислоты.
Для растущего организма и взрослых незаменимыми остаются 9 аминокислот, суточная потребность в которых у подростков 10—12 лет в 2,5 раза выше, чем у взрослых.
Характеристика пищевых красителей для улучшения внешнего вида пищевых продуктов.
Самой главной качественной характеристикой продуктов питания, оцениваемой потребителями, являются их органолептические показатели – вкус, цвет и аромат. Причём цвет – это самый первый качественный показатель, на который потребитель обращает своё внимание при выборе товара. Отличительная особенность красителя – способность пропитывать окрашиваемый материал, пищу и давать цвет по всему его объёму.
Пищевые красители использовали еще в древние времена для улучшения внешнего вида пищевых продуктов. Пищевые красители подразделяются на съедобные красители, стабилизаторы цвета, поверхностные красители и красители для несъедобных оболочек.
Красители добавляют к пищевым продуктам с целью:
· восстановления природной окраски, утраченной в процессе обработки и/или хранения;
· повышения интенсивности природной окраски в целях усиления внешней привлекательности продукта;
· окрашивания бесцветных продуктов, например, безалкогольных напитков, мороженного, кондитерских изделий для придания привлекательного вида и цветового разнообразия.
В целом, к пищевым красителям предъявляют следующие основные требования:
— безвредность в применяемых дозах, в том числе отсутствие концерогенности, мутагенности, ярко выраженной биологической активности;
— прочность окраски (устойчивость к действию света, окислителей и восстановителей, изменениям кислотно-щелочной среды, повышению температур);
— высокая степень окрашивания при низких концентрациях красителя;
— способность растворяться в воде или жирах, а также равномерно распределяться в массе пищевых продуктов;
— не допускается маскировать с помощью красителей изменение цвета продукта, вызванное его порчей, нарушением технологических режимов или использованием недоброкачественного сырья.
Итак, пищевые красители бывают натуральными (природными) и синтетическими (это органические соединения, в природе не встречающиеся, то есть искусственные).
Однако и натуральные красители иногда подвергают химической модификации для улучшения технологических и потребительских свойств. В отличие от натуральных, синтетические красители не обладают биологической активностью, не содержат витаминов и вкусовых веществ.
Синтетические красители
Наиболее распространенные синтетические (химические) пищевые красители представляют собой водорастворимые органические соединения, не встречающиеся в природе и не идентифицированные до настоящего времени в натуральных пищевых продуктах.
Основными представителями синтетических красящих веществ, отражающих монохроматические излучения красного, оранжевого и желтого цветов, являются Кармуазин, Понсо, Эритрозин, Тартразин. Их существенным достоинством является высокая красящая способность, которая позволяет получать окраску пищевых продуктов необходимой интенсивности с помощью малого количества красителей. Они обладают стандартной силой окрашивания, высокой устойчивостью к свету, окислителям и восстановителям, изменениям уровня pH. Синтетические красители термостабильны, поэтому окрашиваемый ими продукт можно подвергать всем необходимым технологическим операциям, в том числе пастеризации, стерилизации, охлаждению и замораживанию.
Химические красители не имеют пищевого значения и в лучшем случае являются биологически инертными для человеческого организма, а в худшем — оказываются высоко активными и небезвредными. В этой связи применение данного вида красителей допустимо лишь в тех случаях, если они даже при длительном использовании не угрожают жизни человека.
На сегодняшний день в пищевой промышленности разрешено использование около 20 синтетических красителей. Почти все они используются в мировой пищевой промышленности уже десятки лет.
Стабильность и интенсивность окраски синтетическими красителями зависят также жирности, степени «взбитости» продукта, содержания спирта и редуцирующих сахаров, использования мезофильных кисломолочных заквасок, микробиологических показателей. Поставляются такие красители как правило в виде мелкодисперсных порошков, гранул и алюминиевых лаков. Дозировки: от 0,001 до 0,25 г на 1 кг продукта.
Натуральные красители
Натуральные (естественные) красители начали использоваться очень давно без проведения каких-либо исследований, в том числе токсикологических. В большинстве своем они имеют растительное происхождение и представляют собой смесь каротиноидов, антоцианов, флавоноидов, хлорофилла и других натуральных компонентов. Все они могут применяться для окрашивания пищевых продуктов.
Натуральные пищевые красители, выделяемые из растительных источников, могут быть классифицированы по основным классам молекул-пигментов. С точки зрения возможности использования растительных красящих веществ в цветообразовании пищевых продуктов, наибольшее распространение получили вещества, относящиеся к беталаинам, каротиноидам и антоцианам.
Беталаины – это единственные из большой группы алкалоидов окрашенные соединения. Беталаиновые пигменты накапливаются в различных органах растения – цветках, корнях, стеблях, листьях. Широко известными представителями бетацианинов являются бетанин из столовой свеклы и амарантин, выделенный из растения Amarantus. Незначительное содержание в бетаниновом свекольном красителе воды исключает возможность развития микроорганизмов, поэтому он не требует консервантов при длительном хранении. А в момент соединения с водой продукт полностью восстанавливает первоначальные качества натурального сока свеклы, включая цвет.
В последнее время обсуждается вопрос о возможности применения Амаранта для получения пищевых красителей. Следует отметить, что природный пигмент, выделяемый из растения амарант, не имеет ничего общего с синтетическим красителем, имеющим то же название. Использование красителя Амарант (Е123) в России было запрещено в начале 70-х годов, однако в странах Евросоюза он разрешен к применению в малых дозах в винных аперитивах, спиртных напитках и рыбной икре.
Каротиноидные желтые и оранжевые пигменты широко распространены в природе. Они присутствуют во фруктах, овощах, цветах и являются сопутствующими соединениями хлорофилла. Состав пигментов определяется природой сырьевых источников.
Каротиноиды относятся к органическим соединениям, растворимым только в органических растворителях. Группа каротиноидов включает около 70 растительных пигментов. Наиболее важный из них – бета-каротин. Он содержится в моркови, от латинского названия которой (carota) получила свое наименование вся эта группа пигментов.
К группе каротиноидов относится Паприка (Е160с) – натуральный краситель, экстрагированный из красного сладкого перца, произрастающего в Европе и Северной Америке.
Паприка-экстракт – жирорастворимый (или водорастворимый) пигмент с характерным сладким пряным ароматом. Наряду с бета-каротином он содержит и другие полезные каротиноиды, а также жирные ненасыщенные кислоты. В зависимости от содержания пигмента, Паприка имеет оттенки от красного до оранжевого.
К желтым пигментам импортного производства относятся красители из семян орлеанового дерева – экстракт аннато (Е160в) и из корня растения куркумы (турмерик). Водорастворимая форма красителя Аннато хорошо показала себя при окрашивании натуральной оболочки для колбасных изделий, деликатесов, полуфабрикатов из мяса птицы, а также йогуртов и фруктовых кефиров. Оболочка и изделия приобретают приятный золотисто-желтый оттенок, что значительно улучшает потребительские свойства продуктов. Куркума, также относящаяся к каротиноидам, – многолетнее травянистое растение семейства имбирных, произрастающее в Азии, Африке, Северной Австралии. Высушенные корни куркумы служат сырьем для получения натурального желтого красителя. Куркумин не растворяется в воде и используется в пищевой промышленности в виде спиртового раствора. Водо- и жирорастворимые формы куркумина рекомендуется использовать для придания привлекательного цвета мясным и молочным продуктам.
Красители идентичные натуральным.
Идентичные натуральным красители более устойчивы к действию тепла и света. Однако они могут содержать загрязнители, требующие токсикологической оценки, подобно проводимой с синтетическими красителями.
В последнее время наметилась тенденция к получению доброкачественных пищевых красителей путем выделения их из продуктов жизнедеятельности биосистем, где продуцентами пищевых пигментов выступают микро-водоросли, дрожжи, бактерии. Так, например, продуктом жизнедеятельности грибов является красный ферментированный рис. Его получают при ферментации грибами вида Monascus полированного риса. Грибы, развиваясь на поверхности влажного риса, выделяют пигмент красного цвета. После окончания периода ферментации грибы сушат до гранул или порошка.
Полученный красный пигмент устойчив к свету, высоким температурам, окислению ионов металла и изменению pH. Данный краситель имеет очень широкий спектр применения, в том числе при изготовлении продуктов из мяса, птицы, рыбы.
Сырьём для натуральных пищевых красителей также могут быть ягоды, цветы, листья, корнеплоды и т д., в том числе, в виде отходов переработки растительного сырья на консервных и винодельческих заводах.
Содержание красящих веществ в растительном сырье зависит от климатических условий произрастания и времени сбора, но, в любом случае, оно относительно невелико (обычно, несколько процентов или доли процента).
Количество других химических соединений – сахаристых, пектиновых, белковых веществ, органических кислот, минеральных солей и т д. – может превышать содержание красящих в несколько раз.
Эти вещества не представляют опасности для здоровья, а часто даже полезны для человека, но своим присутствием они снижают интенсивность окрашивания готового продукта.
При производстве препаратов натуральных пищевых красителей от побочных веществ, в той или иной степени, избавляются.
Современные технологии позволяют получать препараты натуральных пищевых красителей с заданными свойствами и стандартным содержанием основного красящего вещества.
Очевидно, что сокращение числа синтетических красителей может быть достигнуто в результате замещения их натуральными – безвредными во всех отношениях. К тому же, естественные пищевые красители содержат в своем составе, кроме красящих пигментов, другие биологически активные компоненты: витамины, органические кислоты, гликозиды, ароматические вещества. Поэтому направление расширения ассортимента пищевых красителей, имеющих естественное происхождение, не включающих в себя канцерогенов и токсичных веществ, особенно актуально в настоящее время.
Цвет пищевого продукта имеет для потребителя огромное значение: это не только показатель свежести и качества продукта, но и необходимая характеристика его узнаваемости. За цвет продукта ответственны присутствующие в нём красители. Они могут содержаться в нём естественным образом (свёкла, морковь, яичный желток и т.д.) или могут быть добавлены в процессе переработки. Красители восстанавливают природную окраску, утраченную в процессе обработки и хранения; повышают интенсивность природной окраски; окрашивают бесцветные продукты, например безалкогольные напитки, придавая им привлекательный вид и цветовое разнообразие. Красители делят на органические и неорганические; на жиро-, водорастворимые и пигменты (нерастворимые ни в воде, ни в жире). Красителями не считаются окрашенные пищевые продукты (томатный и другие соки, шпинат, молотые сухие свёкла, морковь и т.п.).
Список используемой литературы
1.Пищевая химия/Под. ред. Нечаева А.П., — СПб, ГИОРД, 2001, — 592 с.
2. Пищевые добавки, красители и консерванты [Электронный ресурс]: http://www.fictionbook.ru/author/bez_avtora/pisheviye_dobavki_krasiteli_i_konservantiy/
3. Пища, идентичная натуральной // Эковестник [Электронный ресурс]: http://ecolog.ucoz.ru/publ/4-1-0-133
4.Красители,[Электронный.ресурс]:http://www.giord.ru/0705210501588.php#2
