Биохимия сельскохозяйственной продукции. Биологическая и пищевая ценность сырья и продукции

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ 

Н.Ю. Степанова 

БИОХИМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ 
ПРОДУКЦИИ 

Биологическая и пищевая ценность 
сырья и продукции 

У Ч Е Б Н О Е
П О С О Б И Е

для обучающихся по направлению подготовки 
35.03.07 Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 
2018

УДК 577.1 

Степанова 
Н.Ю. 
Биохимия 
сельскохозяйственной 
продукции. 
Биологическая и пищевая ценность сырья и продукции: учебное пособие 
для обучающихся по направлению подготовки 35.03.07 Технология 
производства и переработки сельскохозяйственной продукции. – СПб.: 
СПбГАУ. –  2018. – 81 с. 

Рецензенты: 
кандидат технических наук, доцент кафедры пищевой биотехнологии 
продуктов из растительного сырья Института холода и биотехнологий 
СПбНИУ ИТМО И.В. Смотраева; 
кандидат сельскохозяйственных  наук, доцент кафедры плодовощеводства 
СПбГАУ Н.Н. Горбачева 

Учебное пособие «Биологическая и пищевая ценность сырья и 
продукции» по дисциплине «Биохимия сельскохозяйственной продукции» 
составлено с целью повышения качества подготовки бакалавров в 
соответствии 
с 
требованиями 
Федерального 
государственного 
образовательного стандарта высшего образования по направлению 
подготовки 
35.03.07 
Технология 
производства 
и 
переработки 
сельскохозяйственной продукции (уровень бакалавриата),  утвержденного 
приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 
12 ноября 2015 года № 1330 

Рекомендовано к изданию и публикации на электронном носителе для 
включения 
в 
информационные 
ресурсы 
университета 
согласно 
лицензионному 
договору 
Учебно-методическим 
советом 
СПбГАУ, 
протокол №  5  от 28 июня  2018 года 

    © Степанова Н.Ю.,  2018 
     © ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение……………………………………………………….. 
1.
Объекты, задачи и методы биохимии………………… 
1.1.  Задачи и методы биохимии…………………………. 
1.2.  Основные открытия и достижения биохимии……... 
1.3.  Основные направления биохимии………………….. 
2.
Состав,
строение 
и 
биологические 
функции 
основных органических веществ……………………… 
2.1. Характеристика, классификация и строение 
 углеводов………………………………………............ 
2.2. Строение и функции простых липидов и 
       фосфолипидов………………………………………… 
2.3. Строение, свойства и классификация белков, 
       аминокислот, нуклеотидов………………………….. 
2.4. Строение и свойства витаминов……………………. 
Контрольные вопросы…………………………………............ 
3.
Ферменты и биохимическая энергетика……………. 
3.1.  Строение и общие свойства ферментов……………. 
3.2.  Основные типы коферментов. Единицы активности 
ферментов…………………………............................... 
4.
Обмен углеводов, липидов и азотистых веществ
в организмах…………………………………………… 
4.1. Биохимические процессы брожения и превращения 
углеводов……………………………………………… 
4.2.  Синтез 
и 
распад 
жиров, 
фосфолипидов 
и 
гликолипидов. Окисление глицерина и жирных 
кислот………………………………………………….. 
4.3.  Синтез 
и 
распад 
белков, 
нуклеотидов 
и 
нуклеиновых кислот…………………………….......... 
Контрольные вопросы…………………………………............ 
5.
Органические кислоты и вещества вторичного
происхождения…………………………………………… 
5.1.  Биохимическая 
характеристика 
органических 
кислот………………………………………………… 

  3 
  5 
  5 
  6 
  9 

10 

10 

12 

17 
22 
30 
31 
31 

33 

40 

40 

46 

53 
60 

61 

61 

5.2.  Фенольные соединения и их функции……………… 
5.3.  Строение и свойства дубильных веществ и 

алкалоидов…………………………………………….. 

6. Биохимия растительных продуктов……………........... 

6.1.  Химический состав зерна злаковых, зернобобовых 

и масличных культур…………………………………. 

6.2.  Химический 
состав 
картофеля, 
корнеплодов, 

плодов и овощей……………………………………… 

Контрольные вопросы…………………………………............ 
Заключение…………………………………………………… 
Список использованной литературы…………………….. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 

62 

 

69 
71 

 

71 

 

76 
79 
80 
81 

 

 

 
 
 

 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Целями 
освоения 
дисциплины 
являются: 

формирование современных представлений, знаний и умений 
о превращениях веществ и энергии в живых организмах, 
химическом 
составе 
сельскохозяйственной 
продукции 

растительного и животного происхождения, биохимических 
процессах, происходящих в ней при хранении и переработке. 

Дисциплина 
«Биохимия 
сельскохозяйственной 

продукции» 
участвует 
в 
формировании 
следующих 

компетенций: 
общепрофессиональные компетенции: 
ОПК-2 – способность использовать основные законы 
естественнонаучных 
дисциплин 
в 
профессиональной 

деятельности, применять методы математического анализа и 
моделирования, 
теоретического 
и 
экспериментального 

исследования; 
ОПК-6 
– 
готовность 
оценивать 
качество 

сельскохозяйственной продукции с учётом биохимических 
показателей и определять способ её хранения и переработки; 
профессиональные компетенции: 
ПК-7 – готовность реализовывать качество и безопасность 
сельскохозяйственного сырья и продуктов его переработки в 
соответствии 
с 
требованиями 
нормативной 
и 

законодательной базы; 
ПК-20 – способность применять современные методы 
научных исследований в области производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции. 

Планируемые результаты обучения по дисциплине. 
В 
результате 
освоения 
компетенции 
ОПК-2 

обучающийся должен: 
знать: 
законы 
естественных 
дисциплин, 
методы 

теоретического и экспериментального исследования; 

уметь: использовать основные законы естественнонаучных 
дисциплин в профессиональной деятельности; 
владеть: 
методами 
математического 
анализа 
и 

моделирования 
теоретического 
и 
экспериментального 

исследования. 

В 
результате 
освоения 
компетенции 
ОПК-6 

обучающийся должен: 
знать: 
методы 
оценки 
качества 
сельскохозяйственной 

продукции и её биохимические показатели; 
уметь: оценивать качество сельскохозяйственной продукции 
с учётом биохимических показателей; 
владеть: 
методиками 
проведения 
оценки 
качества 

сельскохозяйственной продукции. 

В 
результате 
освоения 
компетенции 
ПК-7 

обучающийся должен: 
знать: 
показатели 
качества 
и 
безопасности 

сельскохозяйственного сырья и продуктов переработки; 
уметь: 
оценивать 
качество 
и 
безопасность 

сельскохозяйственного сырья и продуктов переработки; 
владеть: требованиями нормативной и законодательной базы. 

В 
результате 
освоения 
компетенции 
ПК-20 

обучающийся должен: 
знать: основные научные исследования проводимые в стране 
и зарубежном в области производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции согласно утверждённым 
программам; 
уметь: 
применять 
современные 
методы 
научных 

исследований в области производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции согласно утверждённым 
программам; 
владеть: методиками проведения научных исследований в 
области производства и переработки сельскохозяйственной 
продукции согласно утверждённым программам. 

 

1. ОБЪЕКТЫ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ БИОХИМИИ 

 

1.1. Задачи и методы биохимии 

 

Биологическая химия (биохимия) - это наука о 

веществах, входящих в состав живых организмов, и о 
химических превращениях одних биогенных веществ (т.е. 
веществ, 
синтезируемых 
живой 
природой) 
в 
другие 

биогенные вещества.  

Биохимия 
изучает 
процессы, 
протекающие 
в 

организме как in vitro (в колбе), так и in vivo (в живых 
системах). 

Биологическая химия решает большое число задач.  
1. 
Познание 
молекулярных 
механизмов 

физиологических, 
генетических 
и 
иммунологических 

процессов жизнедеятельности в норме и при патологии и 
действии на организм различных факторов. 

2. 
Совершенствование 
методов 
профилактики, 

диагностики и лечения заболеваний. 

3. 
Разработка 
новых 
лекарственных 
средств, 

нормализующих обменные процессы. 

4. 
Разработка 
научных 
основ, 
рационального, 

сбалансированного питания, здорового образа жизни. 

Методы анализа (определения) состава организма 

подразделяются на физические и химические.  

Физические методы – это методы, неразрушающие 

изучаемый объект. Используются в основном спектральные 
свойства вещества. Разделы физической химии (физхимии), 
применяющиеся 
при 
исследованиях: 
термодинамика, 

кинетика, строение вещества. 

Химический анализ подразделяется на качественный 

(из чего состоит данная биологическая проба или объект) и 
количественный (сколько этих веществ в объекте или пробе). 
Химический анализ – это аналитическая химия.  

Например, при помощи количественного химического 

анализа было определено, что в человеке содержится около 
10 кг сухого вещества. 

 

1.2. Основные открытия и достижения биохимии 

 
Биохимия – это сравнительно молодая наука, она 

возникла на рубеже 19 в. Впервые в научной литературе 
термин «биохимия» использовал в 1903 году немецкий 
химик Карл Нойберг.  

Как наука биохимия сформировалась относительно 

недавно, однако корни ее уходят в глубокую древность. Так, 
на основе биохимических процессов развивались такие 
производства как сыроварение, хлебопечение, виноделие, 
выделка кожи и т.д. 

Авиценна 
(980-1037) 
– 
разработал 
первую 

химическую классификацию веществ, применяемых в 
медицине, и изложил ее в труде «Канон врачебной науки». 

Средние века, период «алхимии» – это попытки 

создания химическим путем «панацеи» от всех болезней. 
16-17 вв. – появилось особое направление «ятрохимия» (от 
греч. «ятрос» – врач). Немецкий врач-ятрохимик Парацельс 
выдвинул прогрессивное по тем временам предположение о 
тесной связи химии и медицины. 

Ван-Гель-Монт высказался о наличии в живых 

организмах 
факторов, 
участвующих 
в 
различных 

химических процессах. 

17-18 вв. – немецкий химик и врач Шталь 

сформулировал 
теорию 
горючего 
начала 
– 
теорию 

«флогистона»: якобы в процессе горения из горючего 
вещества 
выделяется 
особое 
невесомое 
вещество 
– 

флогистон. 
Эти 
метафизические 
воззрения 
были 

опровергнуты работами Ломоносова и Лавуазье, которые 
открыли законы сохранения массы. Лавуазье показал, что 

при горении, так-же как и при дыхании, поглощается О2 и 
выделяется СО2. 

К концу 18 в. был накоплен большой практический 

материал и выделено огромное количество органических 
соединений растительного и животного происхождения. 
Работы 
Реомюра 
и 
Спалланцони 
положили 
начало 

изучению ферментов пищеварительных соков. 

1814 г. – русский ученый Кирхгофф описал 

осахаривание крахмала под действием фермента амилазы. 
Либих (1839) выяснил, что главные компоненты животных 
и 
растений 
– 
это 
белки, 
жиры, 
углеводы. 

Бертло (1854) – провел синтез жиров; Бутлеров (1861) – 
синтез углеводов. 

Накопление большого числа сведений о химическом 

составе животных и растений, химических превращениях, 
которые в них происходят, привело к систематизации уже 
имеющихся данных в учебных руководствах Либиха – в 
Европе, Ходнева – в России. 

Таким образом, в конце 19 в. появилась новая 

отрасль химии – биологическая химия, т.е. химия жизни, 
химия жизненных процессов.  

Открытие швейцарским ученым Мишером в 1869 г. 

ДНК привело к изучению нуклеиновых кислот (НК). Были 
поставлены первые опыты по взаимопревращению жиров, 
белков, углеводов. Возникло учение о витаминах (Лунин, 
Эйкман, Функ и другие), о ферментах (Манасеина, Павлов), 
гормонах (Бернар). 

В 20 в. биохимия достигла подлинного расцвета: 

Фишером была обоснована пептидная теория строения 
белков; Кноопом, Ленинджером – окисление и биосинтез 
жирных кислот; Кребсом, Мейергофом – созданы схемы 
биохимических превращений углеводов и образования 
АТФ. К середине 20-го столетия были заложены серьезные 
основы к развитию таких направлений, как биоэнергетика, 

генная 
инженерия, 
молекулярная 
биология 
и 
др. 

Достижения биохимии широко применяются в медицине, 
фармации, народном хозяйстве. 

Значение биохимии как науки для человеческого 

общества определяется тем, что она является одной из 
теоретических 
основ 
медицины, 
сельского 
хозяйства, 

биотехнологии, генетической инженерии и ряда отраслей 
промышленности, лесного дела.  

Биохимические процессы и показатели лежат в основе 

любой технологии пищевой промышленности: хлебопечения, 
сыроварения, виноделия, пивоварения, производства чая, 
жиров и масел, переработки молока, мяса и рыбы, плодов и 
овощей, производства крахмала и патоки. Биохимические 
знания необходимы для успешной организации кожевенного 
производства, при изготовлении меховых изделий, обработке 
натурального шелка. Ферментативные препараты широко 
используют при изготовлении хлопчатобумажных тканей. 
Все более расширяются такие биохимические производства, 
как 
изготовление 
витаминов, 
антибиотиков 
и 
других 

биологически активных соединений, органических кислот, 
кормового белка. Только на основе глубокого изучения 
закономерностей обмена веществ сельскохозяйственных 
растений и животных возможно получение больших урожаев 
с высоким качеством в растениеводстве и повышение 
продуктивности 
в 
животноводстве. 
Исключительно 

эффективно в этом отношении применение в сельском 
хозяйстве 
разнообразных 
химических 
препаратов: 

гербицидов, фунгицидов, кормовых витаминов, белков и 
антибиотиков, 
дефолиантов 
и 
десикантов 
(вызывают 

опадение листьев и предуборочное высушивание растений), 
инсектицидов 
(уничтожают 
насекомых-вредителей), 

репеллентов (отпугивают вредителей) и т. д. 

 

1.3. Основные направления биохимии 

Исторически сложились три направления биохимии: 
1. Статическая биохимия - исследует качественный и 
количественный химический состав живых организмов. 
2. 
Динамическая 
биохимия 
- 
изучает 
совокупность 

превращений веществ, энергии и информации в живом 
организме. 
3. Функциональная биохимия - изучает химическую основу 
функций тканей, органов, систем органов и межорганных 
взаимоотношений. 

В 
зависимости 
от 
объекта 
исследования 
или 

направления исследования биохимию подразделяют на такие 
разделы, как: 
- общая биохимия, которая изучает общие вопросы 

химических основ жизнедеятельности организмов; 

-бионеорганическая химия изучающая роль и значение в 

процессе жизнедеятельности комплексов неорганических 
ионов с органическими соединениями; 

- биоорганическая химия, исследующая физико-химические 

основы функционирования живых систем; 

- 
биохимия 
человека 
и 
животных 
(растений, 

микроорганизмов); 

- техническая биохимия, изучающая состав пищевых 

продуктов, 
химическую 
основу 
технологических 

процессов их хранения, переработки и т.д.; 

- сравнительная (эволюционная) биохимия, которая исследует 

биохимические 
процессы 
в 
сравнительном 

(эволюционном) аспекте; 

- радиационная биохимияизучает биохимические основы 

радиационного повреждения и способы его профилактики 
в живом организме; 

- 
медицинская 
(клиническая) 
биохимия 
исследует 

биохимические основы патологических процессов. 

2.   СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ 

ФУНКЦИИ ОСНОВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ 

ВЕЩЕСТВ 

 

2.1. Характеристика, классификация и строение 

углеводов 

Основными углеводами плодов и овощей являются из 

моносахаридов – глюкоза, фруктоза, арабиноза, ксилоза, из 
полисахаридов I порядка (олигосахариды) – сахароза, 
трегалоза, из полисахаридов II порядка, молекулы которых 
построены 
из 
большого 
число 
остатков 
молекул 

моносахаридов, – крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, 
инулин, пектиновые вещества. Плоды и овощи содержат 
преимущественно три вида сахаров: глюкозу и фруктозу 
(моносахариды) и сахарозу (дисахарид). 

В растительных продуктах в небольших количествах 

содержатся 
сахара 
— 
арабиноза, 
ксилоза, 
манноза, 

галактоза, генциобиоза, а также близкие по строению к 
сахарам шестиатомные спирты — маннит и сорбит. 

Моносахариды хорошо усваиваются организмом, так 

как они непосредственно всасываются в кровь. Сахароза 
под действием фермента инвертазы легко гидролизуется, 
образуя моносахариды, поэтому ее усвояемость также 
высокая. Сахара характеризуются различным порогом сладости (
минимальная концентрация, при которой ощущается 
сладкий вкус). 

Общее содержание углеводов в свежих плодах 

колеблется от 8 до 24%, сушеных плодах – от 62 до 76%, 
свежих овощах – от 2 до 21%, сушеных овощах – от 40 до 
63%. 

В семечковых плодах преобладает фруктоза, в 

некоторых косточковых (абрикосы, персики, слива), а также 
бананах, ананасах – сахароза, в других косточковых плодах