Биохимические процессы, происходящие в сырье и готовой продукции.

 В продовольственном сырье и пищевых продуктах чаще, чем другие, имеют место окислительно-восстановительные и гидролитические биохимические процессы. Первые инициируются оксадоредуктазамы, а вторые — гидролазами. Классоксидоредуктаз насчитывает около 300 видов ферментов. Особенностью их активного центра является наличие иона металла переменной валентности: железа, меди, цинка, молибдена и других. В зависимости от механизма протекания реакции класс делят на подклассы и группы, среди которых наиболее распространенными являются цитохромы, оксидазы, дегидрогеназы, пероксидазы и ката лазы.

Дыхание — окислительно-восстановительный процесс, который регулируется цитохромами (ферментами дыхания). Он присущ всем видам растительного сырья и является продолжением физиологических процессов выращивания.Благодаря этому процессу растительные клетки получают энергию, необходимую для обеспечения жизненных функций.Субстратом дыхания являются преимущественно углеводы — моносахариды. За их отсутствием на дыхание могут расходоваться органические кислоты, белки, жиры, фенольные и другие соединения. Различают два вида дыхания:аэробное и анаэробное. Энергетически более выгодным является аэробное дыхание, потому что выход энергии на порядок выше. Это видно из схем брутто-реакций обоих видов дыхания:

С 6 Н 12 О 6 +6 О 2 = 6СО 2 +6 Н 2 О +2870 кДж;

С 6 Н 12 0 6 = 2С0 2 +2 С 2 Н 5 ОН кДж +234.

Анаэробное дыхание происходит при недостатке кислорода. Кроме этилового спирта образуются ацетальдегид, уксусная кислота, высшие спирты, летучие и другие соединения. Накопление в тканях этих соединений приводит к нарушению нормальных физиологических процессов, и как следствие, к заболеваниям и отмирания клеток и тканей организма. Оба варианта процесса чрезвычайно сложные, многоступенчатые, включающих десятки элементарных реакций, а потому регулируются специализированными ферментными системами. На ход процесса дыхания по любому варианту влияют многочисленные факторы, среди них: вид сырья, состояние ее зрелости, температура и влажность, газосередовища, степень повреждения и другие. О характере и интенсивности процесса судят по величине коэффициента дыхания (КД). Он показывает отношение объема выделенного при дыхании диоксида углерода к объему затраченного кислорода. Если субстратом служат гексозы, то КД = 1, если органические кислоты КД> 1, в случае белков и жиров КД <1. Величина коэффициента дыхания изменяется также под влиянием сопутствующих процессов созревания, прорастания, самосогревания, гниения Т.П..

Дыхание, особенно анаэробное, является нежелательным процессом. Оно приводит к расходам питательных веществ, поэтому пищевая и биологическая ценность сырья снижается. Кроме того, теплота, выделяемая при дыхании, особенно аэробном, может стать причиной осування и даже самовозгорание сырья. Для предотвращения анаэробном дыханию сырье хранят при до ступе кислорода, а для снижения интенсивности дыхания и отвода теплоты применяют охлаждение и активное вентилирование хранилищ. Эти меры широко используют при хранении зерна, плодов, овощей, картофеля и других видов растительного сырья. Для длительного хранения, кроме охлаждения, используют также регулируемое или модифицированную газовую среду. Полностью предотвратить дыханию невозможно, но регулировать ход и интенсивность вполне возможно, подбирая соответствующие условия хранения. Но для этого необходимо постоянно вести наблюдение за состоянием сырья, параметрами среды, срокам хранения и т.д..

Ферментативное побурение — также окислительно-восстановительный биохимический процесс, который имеет место при хранении и переработке определенных видов растительного сырья. Заключается он в том, что большинство плодов, ягод, овощей и картофель, которые испытывают механических повреждений, меняют свой ​​естественный цвет на бурые и коричневые тона. Изменение окраски объясняется тем, что в поврежденных растительных клетках происходит делокализация ферментов и их неконтролируемая действие. Наибольший вклад в развитие побурение делает фермент полифенолоксидаза. При участии кислорода воздуха или того, что находится в межклетниках, она окисляет моно-, ди-и полифенолы, танины, катехины, фенолокислоты, ароматические спирты до хинонов. Последние вступают во взаимодействие с аминами, свободными аминокислотами, белками или между собой путем полимеризации и поликонденсации. В результате этих многоступенчатых реакций образуются вещества с темной окраской. их состав и интенсивность окраски зависит от вида субстрата, степени окисления и полимеризации, а потому не является стабильным. Так, при окислении полифенолов и дубильных веществ образуются флобафены, которые имеют коричневый цвет от светлых до темных тонов. При окислении аминокислоты тирозина в картофеле или столовой свеклы образуются меланины — соединения черного цвета. Окисление дубильных веществ чайного листа и какао-бобов изменяет их окраску от зеленого до коричневого разных оттенков.

На ход ферментативного побурение выливают такие факторы, как температура, наличие кислорода, ионов тяжелых металлов, особенно железа и меди, редуцирующих веществ, окислительно-восстановительных ферментов, прямое солнечное облучение. Ферментативное побурение происходит достаточно быстро и поэтому составляет определенную технологическую проблему в консервной промышленности, поскольку темная окраска снижает качество сырья или делает ее совершенно непригодной для изготовления стандартной продукции. Для предупреждения побурение используют различные технологические мероприятия: бланширования или сульфитацию сырья, обработку ее растворами кислот или солей, добавлением антиоксидантов.

Наиболее простой и доступный метод бланширования заключается в кратковременном нагреве сырья до температуры, достаточной для инактивации ферментов (не ниже 65 ° С). Кроме предотвращения побурение бланширования решает и ряд других технологических задач, а потому оно используется чаще. Сульфитация, как мера побурение, используется тогда, когда сырье, промежуточный или конечный продукт требует длительного хранения. Сернистый ангидрид, S0 2 , или сернистая кислота, Н 2 S0 3 , ​​отвлекает побурение том, что блокирует активный центр фермента, захватывает кислород и радикалы, т.е. действует как ингибитор и антиоксидант одновременно.

Предупреждающее действие растворов кислот (молочной, лимонной, винной, бензойной) и солей (хлориды, бромиды, фториды) заключается в том, что они изменяют активный центр полифенолоксидазы, в котором содержится ион меди. В качестве антиоксидантов могут использоваться растворы аскорбиновой кислоты, цистина и метионина.

Процесс окисления тирозина полифенолоксидазы имеет место и в других пищевых производствах, например в хлебо-выпечке и макаронном производстве. Ржаная мука, а также мука из проросшей и морозобойное пшеницы имеют свободный тирозин и фермент в активном состоянии. При повышенных температурах образуются меланины, вследствие чего хлеб и макаронные изделия приобретают темного цвета.

В продуктах растительного происхождения при их производства и хранения происходит биохимический процесс окисленным аскорбиновой кислоты. Она очень нестойким соединением и под действием аскорбинатоксидазы в присутствии кислорода легко окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты. При этом теряется витаминная активность кислоты. Этот процесс значительно активизируется при повышении температуры, при наличии кислорода, ионов металлов переменной валентности, редуцирующих веществ, при освещении, особенно ультрафиолетовом. Для предотвращения разрушения витамина С используют бланширования, сульфитацию или введение антиоксидантов.

В сырье и пищевых продуктах животного происхождения также имеют место биохимические процессы окисления.Особенно они распространены в жиросодержащих продуктах: мясе, животных жирах, рыбе и продуктах их переработки.Причиной такие процессы фермента липоксигеназы. Она в присутствии кислорода сначала окисляет нестойкие ненасыщенные жирные кислоты — линолевую, линоленовую и олеиновую. Продукты окисления — пе-роксиды являются неустойчивыми соединениями, они расщепляются па пе-роксидни радикалы. Эти радикалы очень активны и легко окисляют другие компоненты жировой ткани — насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, каротиноиды и даже некоторые аминокислоты, входящие в состав белков.

Конечными продуктами окисления жиров являются низкомолекулярные карбонильные соединения: акролеин и другие альдегиды, кетоны, ниже кислоты: масляная, капроновая.

Эти соединения имеют резкий горький вкус и прогорклый запах. Поэтому в практике такой процесс называютпрогирканням.

Подобные процессы окисления жиров происходят также в муке, крупах (особенно овсяной и пшене), орехах, масле и других продуктах.

Для предотвращения прогирканню предложено множество методов, основанных на разных принципах: вытеснение или поглощение кислорода, создание неблагоприятных условий для фер ментов, введение в продукт ингибиторов или антиоксидантов. Наибольшее использование вступил ввода антиоксидантов — природных или искусственных соединений, которые имеют большое сродство с кислородом и перехватывают его, предупреждая тем самым окислению жиров. В качестве природных антиоксидантов применяют токоферолы (витамин Е), фосфолипиды, ка ротиноиды. Из искусственных получили распространение: аскорбиновая и изоас корбинова кислоты, бутилгидрооксианизол, бутилгидроокситол уол, пропил-, октил-, додецилгалаты.

Класс гидролаз насчитывает более 200 ферментов, которые по типу связей расщепляются, делят на 9 подклассов.Активный центр гидролаз содержит атомы цинка, кальция, магния, кобальта или марганца. Гидролитические процессы имеют место при хранении продовольственного сырья и пищевых продуктов, а также широко используются в производственных технологиях. Под действием гидролаз происходят деструктивные изменения всех олиго-и полимерных соединений: углеводов, жиров, белков, пектинов, дубильных веществ, нуклеиновых кислот и т.д.. В производствах, которые занимаются переработкой растительного сырья (плодов, овощей, зерна), наибольшее значение имеют амилолитические, пектолитични и целюлолитични и ферменты.

α-, β-амилазита глюкоамилаза расщепляют крахмал. В разных видах крохмалсодержащего сырья эти ферменты имеют разное соотношение и активность, поэтому гидролиз может проходить различными путями. Так, α-амилаза расщепляет крахмал до низкомолекулярных декстринов (мальтодекстрины). β-амилаза расщепляет до мальтозы и высокомолекулярных декстринов (амило-, Эритрею-и ахродекстрины). Глюкоамилаза гидролизует крахмал до конечного продукта — глюкозы. В исходном сырье чаще содержится β-амилаза, а при прорастании зерна или других видов семян — содержание и активность α-амилазы резко возрастают.

Реакция гидролиза крахмала является важным технологическим процессом в пивоварении, хлибовипичци, в спиртовом, дрожжевом, крохмалепатоковий производствах. В них используются солодовые амилазы, комплексные амилолитические ферментные препараты из микроорганизмов (дрожжей, плесневых грибов, бактерий) или их комбинации. Для повышения атакованости крахмала субстрат подвергают гидротермической обработке. Под ее влиянием крахмал клейстеризуеться, а потому быстрее и полнее гидролизуется.

При хранении плодов и овощей в результате гидролиза крахмала меняются их консистенция и вкус. По мере накопления сахаров усиливается сладкий вкус, снижается водоудерживающая способность, а сочность соответственно возрастает.В картофеля во время хранения протекают одновременно и гидролиз, и ресинтез крахмала. Какой процесс преобладать — зависит от температуры. При температурах выше 10 ° С преобладает ресинтез, а при низких — гидролиз. Поэтому при понижении температуры картофелехранилищ до 2 — 1 ° С в клубнях накапливаются мальтоза и глюкоза, которые предоставляют картофеля сладкого вкуса. Этот процесс обратный. С повышением температуры сахара расходуются на синтез крахмала и сладкий вкус исчезает.

В плодах и овощах, которые не имеют в своем составе крахмала или его запасы незначительны (цитрусовые, капустные, луковичные, корнеплоды и другие) расщепляются инулин, гликоген, гемицеллюлоза и олигосахариды. Эти изменения происходят при участии соответствующих гидролаз.

Большая роль в переработке плодов и овощей принадлежит также пек толитичним и целюлолитичним ферментам. К пектолитичних относятся протопектиназа, пектинметилестераза, пек тинлиаза, полиметилгалактуроназа и полигалактуроназы. Эти ферменты содержатся в сырье и отвечают за распад пектиновых веществ при хранении плодов и овощей. Так, на стадии созревания под действием протопектиназы происходит гидролиз протопектина до водорастворимого пектина. Плоды становятся более мягкими и сочными. Пектин обладает высокой водоудерживающей и драглеутворю-ючу способность. Но под действием иектинметилестеразы он постепенно теряет метоксильной группы, превращаясь сначала в пектиновую, а затем и в пектову кислоту, которая совсем не имеет этих групп. С потерей метоксильной групп снижается водоудерживающая и драглеутворююча способность. Пектова кислота гидролизуется полигалактуроназы до низкомолекулярных соединений. Плоды в стадии перестиглости имеют мягкую, рассыпчатую консистенцию, теряют сочность и способность образовывать студни.

Пектиновые вещества в клетках растительного сырья образуют коллоидные растворы, которые мешают полному удалению сока, а также оказывают соки и вина вязкость, повышенная мутность. Эти явления создают определенные технологические проблемы при прессовании, фильтровании, освещении соков и вин. Поэтому в производствах используют комплексные пектолитични ферментные препараты, которые получают преимущественно из плесневых и грибов: пектаваморин Пх ГЗх, П10х, Г20х; пектофоетидин Г3х, П10х, Г10х; пектоклостридин Г3х, Г10х, Г20х. Их применение позволяет повысить сокоотдачи на 5-25%, ускорить фильтрование и освещения, получить освещены соки из слив, крыжовника, хурмы, облепихи и других видов сырья, из которых традиционными способами невозможно изъять такие соки.

Для увеличения выхода плодоовощных соков вместе с пектолитичнимы применяют ферменты целюлолитичноидействия. Они частично разрушают оболочку клеток, повышают ее проницаемость, вследствие чего облегчается прессование, растет сокоотдачи сырья. С этой целью в консервной промышленности распространение получили такие комплексные ферментные препараты как это лобранин, целофторин, целофоетидин,  целоверидин, целлюлаза и другие.

При переработке зерна и животного сырья важную роль играют протеолитические и липолитические ферменты, которые также относятся к классу гидролаз. Протеолитические ферменты (о теиназы и пептидазы) гидролизуют белки и полипептиды до олиго-, дипептидов и аминокислот. На начальной стадии гидролиза возрастает водоудерживающая способность белков, влияет на консистенцию сырья и готовой продукции. При глубоком распаде белков возрастает содержание азотистых экстрактивных веществ (дипептидов и аминокислот), которые принимают участие в формировании вкусовых и ароматических свойств. Эти явления используются в технологии.

В мясе животных, птицы и рыбы содержатся мышечные протеиназы, которые обусловливают послеубойной биохимические изменения: одубиння, созревания, автолиз. К этой группе ферментов относятся ка тепсины А, В, С, Д, коллагеназа и эластаза. Но они малоактивны, поэтому с технологической целью используют более активные индивидуальные ферменты, которые получают из растений (папаин, фицин, бромелин) или эндокринных желез животных (трипсин , химотрипсин, ренин). Однако наибольшую протеолитическую действием обладают микробиальных ферментные препараты, которые продуцируют плесневые грибы А. nиgег, А. аwаmоrи, А. оrуzае, и бактерии В. subtilis, Rhisopus. Из них производят амилопротооризин, амило оризина, протосубтилин, протооризин и другие. их используют в молокоперерабатывающем, сыродельном, колбасном, пивоварен, пищеконцентратной производствах. Благодаря этим ферментным препаратам ускоряются процессы созревания, улучшаются вкусовые и ароматические свойства продукции, более рационально используется сырье. Протеолитические ферменты также широко применяют при производстве белковых гидролизатов, кормовых и технических белковых продуктов.

В зернопереробци протеолитические ферменты обусловливают технологические свойства муки и крупы. От их активности зависит водо-, газо-и формоутримуюча способность пшеничной муки, а в конечном итоге — качество хлеба и макаронных изделий. Чем выше активность, тем глубже проходит гидролиз, тем слабее становится тесто, а хлеб имеет плохуюскважность и не приобретает надлежащей формы. В обычном зерне пшеницы активность протеиназ незначительная, поэтому для усиления протеолиза в тесто добавляют ферментные препараты (амилооризин, протооризин и др.)., Что существенно улучшает качество хлеба, ускоряет процесс брожения и созревания теста и уменьшает затраты дрожжей.В дефектном зерне (пророщенном, морозобойного, пораженном клопом-черепашкой) активность протеиназ и других ферментов значительно выше, протеолиз происходит значительно быстрее, поэтому качественные показатели хлеба и других видов продуктов низкие. Для их улучшения такое зерно смешивают с доброкачественным или используют улучшители теста, которые тормозят протеолиз.

К липолитических ферментов продовольственного сырья относятся   липазы. Они катализируют гидролиз жиров и липоидов на высокомолекулярные жирные кислоты, глицерин и другие спирты. Липазы и липоксигеназы всегда присутствуют в жиросодержащих сырье и продуктах. Следствием их действия изначально является повышение кислотности, а в дальнейшем окисление и прогиркнення продукта. Такие процессы происходят при хранении масличных семян, овсяной крупы и пшена, орехов, муки. Но особенно заметны в масле, животных жирах, свинине, жирной говядине и рыбных продуктах.

Течение гидролитических процессов влияет много факторов: природа субстрата и фермента, атакованисть связей субстрата, степень очистки и активность фермента, температура, рН, влажность, освещенность и другие. Регулировкой этих факторов можно управлять направлением, скоростью и глубиной ферментативных преобразований с целью получения продукции нанесенного назначения и качества.

 

Литература

  1. П.П. Пивоваров, Д.Ю. Прасол. Теоретические основы технологии пищевых производств. Х.: Харьковский государственный университет питания и торговли, 2000. — 118 с.
  2. Общая технология пищевых производств /Под ред. Ковалевской Л.П. -М.: Колос, 1993. -384с.
  3. Общая технология пищевых производств /Под ред. Назарова Н.И. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. — 360 с.
  4. Технология пищевых производств /Поду ред. Ковалевской Л.П. -М.: Колос, 1997.-707 с.
  5. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. — М.: Высш. шк. 1985,-503с.
  6. Горбатова К. К. Биохимия молока и молочных продуктов. -М.: Легк. И пищ. пром-сть, 1984,-344с.
  7. Кучеренко М. Е. и др.. Биохимия для вузов. — К.: Вища шк. 1995,-464с.
  8. Боечко Ф. Ф. Биологическая химия.-К.: Наук. 1995,-536с.
Posted in Теоретические основы технологий пищевых производств

Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet

Интернет реклама УБС