Основні біохімічні способи переробки продовольчої сировини

Дихання — окисно-відновний процес, який регулюється цитохромами (ферментами дихання). Він притаманний всім видам рослинної сировини і є продовженням фізіологічних процесів вирощування. Завдяки цьому процесу рослинні клітини отримують енергію, необхідну для забезпечення життєвих функцій. Субстратом дихання є переважно вуглеводи — моносахариди. За їх відсутністю на дихання можуть витрачатися органічні кислоти, білки, жири, фе­нольні та інші сполуки.

Розрізняють два види дихання: аеробне і анаеробне.

Дихання, особливо анаеробне, є небажаним процесом. Воно призводить до витрат поживних речовин, а тому харчова і біологічна цінність сировини знижується. Для запобігання анаеробному диханню сировину зберігають при до ступі кисню, а для зниження інтенсивності дихання і відведення теплоти застосовують охолодження і активне вентилювання сховищ. Ці заходи широко використовують при зберіганні зерна, плодів, овочів, картоплі та інших видів рослинної сировини. Для тривалого зберігання, крім охолодження, викорис­товують також регульоване або модифіковане газове середовище.

Ферментативне побуріння — також окисно-відновний біохімічний процес, який має місце при зберіганні та переробці певних видів рослинної сировини. Полягає він у тому, що більшість плодів, ягід, овочів і картопля, які зазнають механічних ушкоджень, змінюють свій природній колір на бурі та коричневі тони. Зміна забарвлення пояснюється тим, що в ушкоджених рослинних клітинах відбувається делокалізація ферментів та їх неконтрольована дія.

Ферментативне побуріння відбувається досить швидко і тому складає певну технологічну проблему в консервній промисловості, оскільки темне забарвлення знижує якість сировини або робить її зовсім непридатною для виготовлення стандартної продукції.

Для попередження побуріння використовують різні технологічні заходи: бланшування або сульфітацію сировини, обробку її розчинами кислот або солей, додаванням антиоксидантів.

Найбільш простий і доступний метод бланшування –полягає в короткочасному нагріванні сировини до температури, достатньої для інактивації ферментів (не нижче 65°С). Крім запобігання побурінню бланшування вирішує і низку інших технологічних завдань, а тому воно використовується найчастіше.

Сульфітація, як запобіжний захід побурінню, використовується тоді, коли сировина, проміжний або кінцевий продукт потребує тривалого зберігання. Сірчистий ангідрид, S0₂, або сірчиста кислота, Н₂S0₃, відвертає побуріння тому, що блокує активний центр ферменту, перехоплює кисень та радикали, тобто діє як інгібітор і антиоксидант одночасно.

Запобіжна дія розчинів кислот (молочної, лимонної, винної, бензойної) та солей (хлориди, броміди, фториди) полягає в тому, що вони змінюють активний центр поліфенолоксидази, в якому міститься іон міді. В якості антиоксидантів можуть використовуватися розчини аскорбінової кислоти, цистину та метіонину.

Процес окислення тирозину поліфенолоксидазою має місце і в інших харчових виробництвах, наприклад в хлібовипічці та макаронному виробництві. Житнє борошно, а також борошно з пророслої та морозобійної пшениці мають вільний тирозин і фермент в активному стані. При підвищених температурах утворюються меланіни, внаслідок чого хліб і макаронні вироби набувають темного кольору.

В продуктах рослинного походження під час їх виробництва і зберігання відбувається біохімічний процес окислення аскорбінової кислоти. Вона є дуже нестійкою сполукою і під дією аскорбінатоксидази в присутності кисню легко окислюється до дегідроаскорбінової кислоти. При цьому втрачається вітамінна активність кислоти. Цей процес значно активізується при підвищенні температури, при наявності кисню, іонів металів змінної валентності, редукуючих речовин, при освітленні, особливо ультрафіолетовому. Для запобігання руйнації вітаміну С використовують бланшування, сульфітацію або введення антиоксидантів.

Реакція гідролізу крохмалю є важливим технологічним процесом у пивоварінні, хлібовипічці, в спиртовому, дріжджовому, крохмалепатоковому виробництвах. У них використовуються солодові амілази, комплексні амілолітичні ферментні препарати з мікроорганізмів (дріжджів, пліснявих грибів, бактерій) або їх комбінації. Для підвищення атакованості крохмалю субстрат піддають гідротермічній обробці. Під її впливом крохмаль клейстеризується, а тому швидше і повніше гідролізується.

Велика роль у переробці плодів і овочів належить також пектолітичним та целюлолітичним ферментам. До пектолітичних відносяться протопектиназа, пектинметилестераза, пектинліаза, поліметилгалактуроназа і полігалактуроназа. Ці ферменти містяться в сировині і відповідають за розпад пектинових речовин при зберіганні плодів і овочів. Так, на стадії достигання під дією протопектинази відбувається гідроліз протопектину до водорозчинного пектину. Плоди стають більш м’якими і соковитішими. Пектин має високу водоутримуючу та драглеутворюючу здатність. Але під дією иектинметилестерази він поступово втрачає метоксильні групи, перетворюючись спочатку в пектинову, а згодом і в пектову кислоту, яка вже зовсім не має цих груп. З втратою метоксильних груп знижується водоутримуюча і драглеутворююча здатність

Пектинові речовини в клітинах рослинної сировини утворюють колоїдні розчини, які заважають повному видаленню соку, а також надають сокам і вину в’язкість, підвищену мутність. Ці явища створюють певні технологічні проблеми при пресуванні, фільтруванні, освітленні соків і вин. Тому в них виробництвах використовують комплексні пектолітичні ферментні препарати, які отримують переважно з пліснявих і грибів: пектаваморин Пх, ГЗх, П10х, Г20х; пектофоетидин Г3х, П10х, Г10х; пектоклостридин Г3х, Г10х, Г20х. Їх застосування дозволяє підвищити соковіддачу на 5-25%, прискорити фільтрування і освітлення, отримати освітлені соки з слив, агрусу, хурми, обліпихи та деяких інших видів сировини, з яких традиційними способами неможливо вилучити такі соки.

Для збільшення виходу плодоовочевих соків разом з пектолітичними застосовують ферменти целюлолітичної дії. Вони частково руйнують оболонку клітин, підвищують її проникливість, внаслідок чого полегшується пресування, зростає соковіддача сировини. З цією метою в консервній промисловості поширення набули такі комплексні ферментні препарати як целобранін, целофторін, целофоетидин, целоверидин, целюлаза.