Биохимические процессы пищевой технологии

Биохимические процессы при производстве продуктов питания протекают при участии ферментов и ферментативных препаратов.

Практическое значение:

1) лежат в основе технологии получения хлеба, хлебобулочных изделий, вина, пива, чая, аминокислот, органических кислот, витаминов и антибиотиков;

2) играют важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерна, плодов, овощей, жира и др.).

Факторы, влияющие на скорость биохимических процессов:

1) природа субстрата и его атакуемость – под атакуемостью понимают его податливость действию фермента, которая зависит от структуры субстрата;

2) концентрация фермента и реагирующих веществ – чем выше концентрация фермента, тем быстрее идут реакции;

3) температура и реакция среды – с повышением температуры активность

ферментов возрастает, достигает максимума, а затем снижается.

Для ферментов растительного происхождения оптимальная температура 40-50°С. Полное прекращение «жизни» ферментов при температуре около 100°С.

Каждый фермент имеет свое оптимальное значение рН.

Одни активны в кислой, другие в щелочной или нейтральной. рН для действия ферментов зависит от субстрата (так, при действии папаина на желатин рН=5,0, на денатурированный яичный белок рН=7,5).

4) присутствие активаторов и ингибиторов – активаторы увеличивают

скорость процессов, ингибиторы (соли тяжелый металлов – свинец, ртуть, олово) – снижают.

Ферменты (энзимы) – органические катализаторы белковой природы, обладающие специфичностью к субстрату.

По строению ферменты делятся на следующие группы:

1 группа – однокомпонентные, состоящие только из белка;

2 группа – двухкомпонентные, состоящие из белковой части и других

компонентов (витаминов, минеральных веществ и др.).

Свойства ферментов:

а) высокая каталитическая активность, т. е. они ускоряют процесс в 10⁸-10¹¹ раз;

б) избирательность действий (например, инвертаза разлагает сахарозу, но не действует на мальтозу);

в) лабильность.

К основным ферментам пищевых продуктов относят следующие:

– оксиредуктазы, – трансферазы, – гидролазы, – лиазы, – изомеразы, – липазы и др.

Кроме ферментов, при производстве пищевых продуктов используют ферментные препараты.

Ферментные препараты (ФП) – это препараты, вырабатываемые из растительного и животного сырья, а также из культур микроорганизмов (грибов, бактерий, дрожжей).

Ферментные препараты растительного происхождения получают из папайи, ананаса, инжира. Ферментные препараты животного происхождения получают из органов и тканей животных.

Ферментные препараты получают в виде порошков или жидких концентратов.

Ферментные препараты, сочетающие свойства нескольких ферментов, – это мультиэнзимные комплексы (МЭК). Ферментные препараты в пищевой промышленности улучшают процессы, качество продуктов, экономят сырье, увеличивают выход продукта.

Роль ферментов при производстве и хранении пищевых продуктов:

1) оксиредуктазы и лиазы при хранении растительного сырья регулируют окислительно-восстановительный процесс – дыхание.

Интенсивность дыхания зависит от температуры и влажности сырья, снижение этих параметров приводит к увеличению срока хранения сырья (например, сухое зерно может храниться 4-5 лет; плоды и овощи хранятся неделю, поэтому снижают температуру их хранения и часть кислорода заменяют инертными газами (СО2, N2 и др.));

2) полифенолксидаза в присутствии кислорода действует на дубильные вещества и полифенолы и образуют темноокрашенные соединения – меланины. Положительное значение процесса – это участие в ферментации чая и обработке какао-бобов для снижения их горько-вяжущего вкуса и т. д.

Отрицательное значение процесса – потемнение мякиша хлеба при выпечке и сушке макарон из-за того, что в производство попала мука из дефектного зерна; потемнение срезов яблок, грибов, картофеля. Способы предотвращения потемнения: сульфитация, бланширование, обработка паром;

3) аскорбинатоксидазы – окисляют аскорбиновую кислоту при сушке фруктов и овощей, снижают пищевую ценность;

4) липазы – гидролизуют распад жира с образованием глицерина и свободных жирных кислот (при хранении крупы и муки, особенно овсяной, идет их прогоркание; чтобы этого избежать, зерно перед помолом обрабатывают паром);

5) протеолитические ферменты (протеиназы, пептитазы) – катализируют расщепление пептидной связи белков и полипептидов до аминокислот (применяют, чтобы снизить мутность пива и вина; улучшают развариваемость круп и бобовых, качество хлеба);

6) пектолитические ферменты (полисахариды) гидролизуют пектиновые

вещества (протопектин, пектин, пектиновую кислоту) (применяют при обработке плодов, ягод и овощей для ускорения сокоотдачи, снижении вязкости со-

ков, облегчение их осветления и фильтрования и т. д.).

Микробиологические процессы пищевой технологии

Микробиологические процессы применяют при производстве безалкогольных и алкогольных напитков (вино, пиво, коньяк, спирт, квас), в хлебобулочной и молочной промышленности. Самый основной микробиологический процесс – это брожение.

Брожение – превращение углеводов и других органических соединений под воздействием ферментов, продуцируемых микроорганизмами, в новые вещества.

Цель брожения - превращение субстрата (питательной среды) под действием ферментов микроорганизмов в необходимые продукты (вино, пиво и т. д.).

Виды: 1) уксуснокислое; 2) молочнокислое; 3) лимоннокислое; 4) спиртовое и др.

Основные группы микроорганизмов, используемые в пищевой промышленности, – бактерии, дрожжи и плесневые грибы.

Культурные бактерии:

– молочнокислые – используют в хлебопечении (производство ржаного хлеба), при производстве спирта для подкисления дрожжевого сусла;

– уксуснокислые – в получении уксуса в спиртовом производстве.

Культурные дрожжи применяют в качестве возбудителей брожения при получении спирта, пива, вина, хлебного кваса; в хлебопечении – для разрыхления теста. Существуют винные, пивные, спиртовые, хлебопекарные дрожжи.

Плесневые грибы рода Aspergillus (зигомицеты) – вырабатывают ферменты для спиртовой и пивоваренной промышленности.

Факторы, влияющие на процесс брожения:

а) питательная среда (наличие в субстрате – азота, фосфора, углерода и т. д.);

б) реакция среды (для каждого микроорганизма своя);

в) наличие кислорода (для одних – необходим; для других – яд);

г) температура (0-75 єС);

д) наличие водного раствора с питательными веществами (без водного

раствора нет роста и размножения дрожжевых клеток);

е) наличие соли, сахара, жира.