Роль ферментов при производстве и хранении пищевых продуктов

 

Роль ферментов в дыхании растительного сырья. Под дыханием, происходящим во взаимосвязи растительного сырья с окружающей средой, понимают окислительно-восстановительные процессы, регулируемые ферментами. При дыхании происходит распад сахаров и кислот. Расходуемые органические вещества, в первую очередь сахара, систематически пополняются за счет разложения сложных соединений на более простые, в частности за счет гидролиза крахмала или окисления до сахаров других соединений.

Аэробное дыхание происходит в присутствии кислорода воздуха:

 

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О + 2870 кДж;

Гексоза

 

С₄Н₆О₅ + 3О₂ = 4СО₂ + 3Н₂О.

Яблочная

Кислота

 

Анаэробное дыхание не требует присутствия кислорода:

 

С₆Н₁₂О₆ = 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 234 кДж.

 

Приведенные реакции лишь обобщенно характеризуют процессы дыхания и не отражают всей сложности многочисленных ферментативных реакций, осуществляемых комплексом ферментов, главным образом оксидоредуктазами и лиазами. Аэробное и анаэробное дыхание имеет общий первый этап, при котором глюкоза ферментативным путем превращается в пировиноградную кислоту (СН₃СОСООН). В дальнейшем разложение пировиноградной кислоты, осуществляемое за счет действия ферментов, зависит от вида дыхания.

Роль оксидоредуктаз при производстве и хранении пищевых продуктов.

Большое практическое значение из класса оксидоредуктаз имеет фермент полифенолоксидаза, который действует в присутствии кислорода воздуха на монофенолы, 0-фенолы, полифенолы, дубильные вещества с образованием темноокрашенных соединений – меланинов. При выпечке ржаного хлеба происходит ферментативный процесс образования меланинов за счет действия полифенолоксидазы муки на свободный тирозин:

полифенолоксидаза + О₂

Тирозин, фенол меланины

Отрицательная роль этой биохимической реакции – потемнение продуктов, например: при получении хлеба и макаронных изделий при использовании муки, способной к потемнению; потемнение на воздухе срезов картофеля, яблок.

Способы предотвращения нежелательного потемнения изделий:

1. Сульфитация – этот способ заключается в химической обработке продукта перед сушкой.

2. Бланширование – это термическая обработка картофеля, плодов и овощей.

 

аскорбинатоксидаза + О₂

Аскорбиновая кислота дегидроаскорбиновая

кислота

Действие этого фермента нежелательно при сушке различных пищевых продуктов: яблок, картофеля, овощей, т.к. образующая дегидроаскорбиновая кислота подвергается распаду, в результате чего снижается содержание витамина С, что сказывается на его пищевой ценности. Для инактивации фермента применяют сульфитацию или бланширование продуктов.

 

липоксигеназа + О₂

Ненасыщенные жирные кислоты пероксиды

(линолевая и линоленовая)

Пероксиды являются сильными окислителями, которые действуют на ненасыщенные и насыщенные жирные кислоты, каротиноиды, витамин А, аскорбиновую кислоту и аминокислоты. В результате образуются альдегиды и кетоны, которые придают изделиям неприятные запах и вкус.

Аскорбиновая кислота, азодикарбонамид, кислород, препараты с высокой липоксигеназной активностью, глюкозооксидазы с активностью фермента каталазы, оксидазы, пероксидазы и др. - повышают силу муки, улучшают структурно-механические свойства теста, увеличивают объем хлеба, уменьшают расплываемость подовых изделий.

 

 

Роль гидролаз при производстве и хранении пищевых продуктов.

К числу важнейших гидралаз относится липаза, гидролизующая распад жира с образованием глицерина и свободных жирных кислот:

 

липаза

Ацилглицерин глицерин + свободные

жирные кислоты

Наибольшее значение из амилолитических ферментов имеют α – амилаза, β – амилаза и глюкоамилаза. α – Амилаза расщепляет крахмал с образованием низкомолекулярных декстринов и незначительного количества мальтозы.

α - амилаза

Крахмал низкомолекулярные + мальтоза

декстрины (незнач. кол-во)

При действии β – амилазы на крахмал в основном образуется мальтоза и небольшое количество высокомолекулярных декстринов.

 

β - амилаза

Крахмал мальтоза + высокомолекулярные

декстрины

Полное расщепление крахмала до мальтозы возможно при одновременном действии α - и β – амилаз.

Глюкоамилаза гидролизует крахмал с образованием преимущественно глюкозы и небольшого количества декстринов.

глюкоамилаза

Крахмал глюкоза + декстрины

 

Амилазы имеют большое значение при оценке хлебопекарных свойств муки, а именно при оценке ее газо- и сахаробразующей способности. В пшеничном тесте под действием зимазного комплекса дрожжей происходит спиртовое брожение, интенсивность которого зависит прежде всего от количества сахара, присутствующего в муке и тесте. Собственных сахаров в муке немного, и они расходуются на самых первых этапах брожения. В дальнейшем в спиртовом брожении участвует мальтоза, которая образуется в тесте за счет расщепления крахмала β – амилазой.

Диоксид углерода, возникающий при брожении, поднимает и разрыхляет тесто, определяя в итоге пористость хлеба. В процессе брожения теста сахара используются не полностью, часть их участвует на стадии выпечки в реакции меланоидинообразования, которая определяет в итоге цвет, вкус и аромат хлеба.

 

Протеолитические ферменты (протеиназы и пептидазы) катализируют расщепление пептидной связи белков и полипептидов. Под действием этих ферментов белок превращается в пептоны, полипептиды, конечным продуктом реакции являются аминокислоты.

Гидролиз белковых веществ определяет водопоглотительную, газо- и формоудерживающую способность муки, т. е. силу муки. Чем глубже идет реакция, тем слабее мука. Для производства большинства мучных кондитерских изделий необходима слабая мука, позволяющая получать пластичное тесто и тестовые заготовки неискаженной формы.