Если ферментный препарат содержит пектинтрансамилазу и другие мацерирующие ферменты, то часть нерастворимых пектиновых веществ переходит в растворимые формы. Это приводит к повышению вязкости клеточного сока и соответствующему понижению выхода сока.
Для нежных плодов земляники, малины, смородины под влиянием пектолитических ферментов быстро нарастает проницаемость клеточных мембран, нарушается целостность самих клеток, вязкость сока падает, а выход увеличивается на 20%.
Для черешни, вишни и винограда, у которых окрашена лишь кожица, обработка ферментами должна обеспечить мацерацию не только мякоти, но и кожицы, для того чтобы могли экстрагироваться и антоцианы, содержащиеся в них. Это достигается примерно за три часа. Выход сока повышается на 57%.
Для некоторых косточковых плодов (созревших слив, абрикосов, персиков и др.), обработка ферментами обязательна в целях понижения вязкости сока. При этом выход сока повышается на 1220%, достигая 5055%.
Для предотвращения ухудшения цвета под действием окислительных ферментов, рекомендуется бланшировать сливы, черные сорта винограда и другие плоды. Термическая обработка яблок, айвы, белых сортов винограда исключена. Вместо нее используется обработка химическими препаратами, которые, однако, не должны мешать гидролитическим процессам. Применяют SО2, сорбиновую кислоту, бензоат натрия, аскорбиновую кислоту и др.
В противном случае в течение трех четырех часов обработки ферментами окислительные ферменты сильно ухудшают качество полученного сока.
К сокам и компотам перед герметизацией банок прибавляют глюкозидазу и каталазу с целью понижения окислительных реакций.
Глюкозидаза окисляет глюкозу до глюконовой кислоты, и выделяется пероксид водорода, который разлагается каталазой.
Протеолитические ферментные препараты понижают содержание белков в осветленных соках и этим предотвращают их помутнение на белковой основе.
При производстве соков из цитрусовых плодов добавляют фермент нарингиназу с целью разрушения нарингина (7-рамнозидо- -глюкозидо-4,5,7-тригидроксифлавонон), придающего соку горький вкус. Пектолитические препараты также гидролизуют нарингин с образованием прунина и нарингинина, которые не имеют горького вкуса. Но этот процесс протекает намного медленнее.
Ферментные препараты нашли широкое применение не только при производстве соков, но и в других отраслях пищевой промышленности.
Так, ферментные препараты из грибов Aspergillus terricola, штамм 3374 и As.oryzae, штамм КС ускоряют созревание соленой сель- ди, а также разрешены в качестве размягчителей полуфабрикатов из грубых сортов мяса.
Фицин растительный фермент, получаемый из сока инжира, применяют для обработки мяса перед приготовлением вторых блюд. Под влиянием ферментного препарата мясо приобретает нежную, мягкую консистенцию и приятный вкус, что объясняется гидролитическим изменением белка.
ФП липооризин ГЗХ, выделяемый Rhizopus cryzae, может использоваться для структурированных рыбных продуктов.
Иммобилизованные ферменты. Ферменты могут использоваться "однократно" и "многократно". При классических методах ферментативной обработки сырья ферменты остаются в продукте или инактивируются при однократном использовании.
Созданы новые формы ферментных препаратов, используемых многократно. Их называют иммобилизованными связанными, фиксированными, матрицированными, но чаще употребляется термин "им-мобилизованные". Для иммобилизирования ферментов используют разнообразные носители неорганического и органического происхождения.
Органические носители полимеры природного и синтетического характера. К полимерам природного происхождения относятся полисахариды и белковые носители в качестве остатков целлюлозы, декстрина, крахмала (амилозы и амилопектина), агарозы.
В качестве синтетических полимерных носителей используются полиметиленовые, полиамидные и полиэфирные соединения.
Наиболее перспективными неорганическими носителями являются микропористые силикагели, пористые стекла, аэросилогели и др.
К носителям предъявляются определенные требования: они не должны растворяться в среде, которая будет обрабатываться ферментом, вызывать конформационные изменения в молекулах белков ферментов и других белков, содержащихся в обрабатываемом продукте, и должны отличаться по электрическому заряду от заряда фермента, обладать высокой химической, биологической и механической устойчивостью, иметь высокую гидрофильность, легко поддаваться гранулированию и активизации. Носители могут выпускаться в форме зерна, волокон, колец, трубочек и т.д.
Все способы связывания ферментов с носителями делятся на две группы: без образования ковалентных связей между белком и матрицей (физические методы иммобилизации) и с образованием ковалентных связей (химические методы иммобилизации). В настоящее время химические методы являются основными. Полученные посредством этого метода препараты являются стабильными, ферменты "не отмываются" от носителя, понижая отрицательное действие матрицы на сам фермент. Существенным недостатком является частичная инактивация фермента, который иммобилизован.
Современное направление иммобилизация целых микробных клеток и их использование для определения соответствующих ферментных реакций.
Иммобилизованные ферменты отличаются по свойствам от нативных ферментов, так как несколько изменяется пространственная структура ферментной белковой молекулы, поэтому иммобилизация понижает активность ферментов. Однако иммобилизация приводит к расширению границ температуры и рН, более эффективному действию ферментов, что является преимуществом. Кроме того, активизация ферментативных реакций сохраняется и снижается отрицательное влияние ингибиторов.
В пищевых продуктах наряду с полезными веществами часто содержатся микрокомпоненты, которые в определенном количестве могут оказать отрицательное действие на организм человека. Это природные токсиканты и загрязнители токсичные вещества, поступающие в пищу из окружающей среды, при нарушении различных технологических процессов производства, хранения пищевого сырья и продуктов питания.
Природные токсиканты это вещества, содержащиеся в микроколичестве в нативном пищевом сырье и продуктах или образующиеся в процессе ферментации, маринования и других видов консервирования некоторых скоропортящихся продуктов.
К природным токсикантам относятся биогенные амины, некоторые алкалоиды, цианогенные гликозиды и кумарины.
Наиболее распространенные и опасные биогенные амины это серотонин, тирамин, гистамин, менее путресцин, кадаверин, спермидин. Эти соединения, особенно гистамин, обладают сосудорасширяющим действием, и поэтому содержание их в пищевых продуктах в значительном количестве может оказать отрицательное влияние на здоровье человека.
Больше, чем в других продуктах, серотонин содержится в томатах, сливе и шоколаде; тирамин и гистамин в ферментированных продуктах (сыре), маринованных рыбных продуктах, в рыбных консервах, вяленой рыбе. Причем количество путресцина, кадаверина и спермидина увеличивается при хранении различных рыбных консервов.
К алкалоидам относятся кофеин, теобромин, теофилин, содержащиеся в зернах кофе, листьях чая, напитках кока-кола, пепси-кола. Эти вещества обладают возбуждающим действием на нервную систему человека и при избыточном употреблении могут оказать отрицательное влияние на здоровье человека.
При хранении на свету в картофеле и овощах образуются стероидные алкалоиды (соланин и чаконин), способные вызвать отравление организма при концентрации около 500 мг/кг продукта.
Цианогенные глюкозиды, из которых наиболее распространен амигдалин, содержатся в косточках миндаля, персиков, сливы, абрикосов. При ферментативном или кислотном гидролизе амигдалина выделяется синильная кислота, вызывающая поражение нервной системы. При варке варенья, джема, компотов из косточковых плодов не происходит образования синильной кислоты, при приготовлении различных настоек и наливок с использованием косточковых плодов возможно образование этой кислоты, особенно при нарушении технологии данного процесса.
Кумарины относятся к мономерным фенольным соединениям, обнаружены в листовых овощах, и в настоящее время они мало изучены.
Под загрязнителями или токсикантами окружающей среды понимают такие вредные вещества, которые распространяются в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения и в связи с этим оказывают вредное воздействие на животных, растения, а в ряде случаев и на человека [29, 30].
В последние десятилетия во многих странах проблема охраны здоровья населения в связи с возможностью поступления в организм с пищей химических загрязнителей из окружающей среды становится все более острой.
К загрязнителям, поступающим из окружающей среды, относятся ядовитые отходы промышленности, транспорта и домашнего хозяйства, попадающие через воздух, воду и почву в продукты питания. Чаще всего это продукты сгорания, токсичные элементы и другие химические вещества.
Наиболее значительную группу загрязнителей представляют собой сельскохозяйственные ядохимикаты, пестициды и удобрения.
К загрязнителям относятся компоненты упаковочных материалов. Они представлены в виде загрязнений от металлической тары, от пропитанной бумаги и дерева, а также в виде вспомогательных синтетических веществ, добавляемых в пластмассы и полимерные материалы для придания им желаемых свойств.
К загрязнителям пищевых продуктов относятся также бактериальные токсины и микотоксины продукты жизнедеятельности плесеней, многие из которых идентифицированы и отнесены к чужеродным веществам.
Для пищевых продуктов, а следовательно, и для человека наибольшую опасность представляют пестициды, соли тяжелых металлов (токсичные элементы), микотоксины, нитраты, нитриты и нитрозамины, радиоактивные загрязнения.
Пестициды это химические вещества, применяющиеся для уничтожения микроорганизмов (фунгициды), сорняков (гербициды) и насекомых (инсектициды), вредоносных или нежелательных с точки зрения экономики или здравоохранения [31].
Практически все продукты растениеводства в процессе роста или хранения подвергаются действию химических веществ (пестициды, минеральные удобрения, продукты загрязнения атмосферы).
Современное промышленное животноводство также использует разнообразные химические вещества (пестициды, стимуляторы роста, кормовые добавки, гормональные препараты, консерванты и другие).
Применение пестицидов во всем мире увеличивается, так как они сохраняют урожай, снижают потери от микроорганизмов и сельскохозяйственных вредителей, уничтожают сорняки. В то же время возникает ряд проблем и негативных моментов, связанных с отравлением людей, животных, растений, загрязнением окружающий среды, особенно водного и воздушного бассейнов земли, нарушением равновесия в экологической системе между отдельными видами и различными представителями растительного и животного мира. Пестициды могут попадать в организм человека с пищей, из почвы, воды и воздуха. Велико влияние пестицидов на экологическую систему, многие пестициды способны разрушать природные ферменты, необходимые для жизни растений, животных и полезных насекомых.
Эффективное применение различных химических веществ и особенно пестицидов в сельском хозяйстве, исключающее попадание их в определенном количестве в окружающую среду и продукты питания, одна из главных проблем химизации сельского хозяйства, а также органов здравоохранения.
Большинство современных пестицидов относится к малотоксичным и малостойким соединениям. К моменту зрелости и сбора урожая в продуктах растениеводства либо вовсе не обнаруживаются пестициды, либо их количество настолько мало, что не может оказать через пищу вредного влияния на организм человека. Только при грубом нарушении правил пользования пестицидами (увеличении доз, кратности и сроков обработки) в пищевых продуктах могут остаться пестициды в количестве, превышающем ПДК. Однако и при правильном использовании пестициды могут оказать отрицательное влияние на качество продуктов. Это в первую очередь относится к "системным пес-тицидам" внутрирастительного действия, которые проникают внутрь растений, попадают в их организм и ткани.
В настоящее время выпускается и применяется в сельском хозяй- стве большое количество пестицидов различной химической структуры. Все пестициды, используемые в растениеводстве и животноводст-ве, делятся на следующие группы:
1. Хлорорганические химические вещества; применяются как инсектициды (гексахлорциклогексан ГХЦГ, кельтан, каптан, полихлоркамфен, сульфон) для обработки картофеля, овощных, ягодных и зерновых культур.
2. Фосфорорганические химические вещества, применяемые как инсектициды (карбофос, хлорофос, тетраметилтиурамид сульфид, метатион, дуребан и другие).
3. Производные карбаминовой, тиокарбаминовой и дитиокарбаминовой кислот; применяются как фунгициды (бенлат, поликарбацин, цинеб), гербициды (бетанол, ронит), инсектициды (севин, карбат, карбендазин).
4. Хлорпроизводные фенолоксикислот; используются как гербициды (кротилин, дипал, карнокс, бутирал, бексон, метаксон) для обработки зерновых культур и картофеля.
5. Производные сими-триазина; применяются как гербициды (приматол, метазин, мезоранил, мезурон, зенкор, прометрин, сульфазин) для обработки овощей, картофеля, ягодных, бобовых и цитрусовых культур.
6. Нитро- и хлорпроизводные фенола; используются как инсекти-циды (динофен, динобуто, крезанит и другие), гербициды (каратан, аратан, динокап, мороцид и другие); как инсектицид, фунгицид и гер-бицид применяется нитрафен для яблонь, груш, ягодных культур, винограда.
7. Производные мочевины; применяются как гербициды (аре-зин, вензар, диурон, линурон, монурон и другие) и фунгициды (карпен, церкобан, метилтиофан и другие) для картофеля, овощей, яблонь, груш и пшеницы.
8. Медьсодержащие соединения; используются как фунгициды (сульфат меди, оксихлорид меди, бордосская жидкость и другие) для многих плодовых, ягодных и овощных культур.
Более опасны для окружающей среды и человека хлорорганические соединения, менее фосфорорганические, так как они быстрее разлагаются и их остатки в продуктах обнаруживаются в 45 раз реже, чем хлорорганические.
Токсичные элементы. К основным токсичным элементам относятся: ртуть, свинец, кадмий, олово, медь, цинк, мышьяк, хром [32].
Ртуть токсичный элемент кумулятивного действия принадлежит к числу рассеяных в природе микроэлементов, легко образует большое число органических и неорганических соединений, подавляющее большинство которых ядовито. Наиболее ядовиты органические соединения ртути.
Ртуть в металлической или связанной форме вместе с отходами химических предприятий попадает в сточные воды или в воздух, а затем в воду. Этот элемент попадает в воду также при вымывании почв дождевой водой. Всего в мире ежегодно производится около 9000 т ртути, из них примерно 5000 т впоследствии попадает в реки, озера, океаны.
В большинстве пищевых продуктов содержится очень мало ртути (менее 0,01 мг/кг следы). Больше ее обнаружено в орехах, какао-бобах и в шоколаде (до 0,1 мг/кг). Ртуть накапливается в почках живот- ных и в рыбах-хищниках, особенно в тунце (до 0,7 мг/кг). Из всего количества ртути, которое поступает в организм человека с пищей, примерно половина приходится на продукты животного происхождения и одна треть на растительную пищу.
Наиболее опасны в наземных и водных пищевых цепях и для организма человека метилртуть и другие алкильные соединения. Именно они применяются в качестве фунгицидов (например, для обработки зерновых культур), при производстве бумажной массы, служат катализаторами при синтезе пластмасс и в большом количестве с отходами производства попадают в окружающую среду.
Метилртуть представляет собой высокотоксичное жирорастворимое и устойчивое к воздействию внешних факторов соединение. Значительное количество этого вещества накапливается в воде при преобразовании ртути под действием микроорганизмов, обитающих в водных бассейнах.
Частое употребление в пищу рыбы даже при относительно низкой концентрации в ней метилртути приводит к отложению ртути в волосах (до 50 мг/кг). Если накапливается в волосах около 300 мг/кг, то это опасно для жизни.
Метилртуть оказывает вредное влияние на координацию движения, поражает головной мозг, ухудшает зрение.
По данным комитета ФАО-ВОЗ, в пищевых продуктах метилртути допускается 0,05 мг/кг, для рыбы до 0,5 мг/кг, в питьевой воде до 0,001 мг/л.
Недельное поступление ртути не более 0,3; метилртути 0,2 мг для человека.
Свинец относится к наиболее изученным ядам высокой токсичности. В большинстве продуктов животного и растительного происхождения его содержится мало (не более 0,51,0 мг/кг). Чаще всего этот элемент обнаруживается в хищных рыбах, ракообразных и моллюсках.
В основном повышенное содержание свинца наблюдается в консервах, помещенных в жестяную тару. Большое загрязнение окружающей среды, пищевых продуктов и человека связано со сгоранием этилированного бензина. Тетраэтилсвинец, добавляемый в бензин для повышения октанового числа в количестве 0,1%, летуч и более токсичен, чем сам свинец.
В настоящее время практически все пищевые продукты, вода и другие объекты окружающей среды загрязнены свинцом, и тенденция к загрязнению со временем возрастает. Больше всего свинец накапливают листовые овощи, причем 95% свинца поглощается из воздуха и 5% из почвы.
По данным ФАО-ВОЗ, среднее количество свинца, попадающего в организм с нормальными пищевыми продуктами, составляет 230250 мкг в день; из воздуха 90 мкг в день.
Свинец, подобно другим солям тяжелых металлов, включается в различные клеточные ферменты, в результате чего эти ферменты не могут выполнять предназначенные им в растительной, животной клетках или в организме человека функции. Токсичное действие свинца связывают с тем, что ионы свинца образуют с сульфгидрильными группами ферментов устойчивые меркаптиды. Свинец влияет на биосинтез нуклеиновых кислот, протеинов гемоглобина и различных гормонов.
Свинцовое отравление сопровождается поражением головного мозга, расстройством нервной системы и ухудшением зрения.
ПДК свинца для пищевых продуктов составляет от 0,1 до 1,0 мг/кг, ПСП для человека 0,05 мг на один килограмм массы тела.
Кадмий один из самых опасных токсикантов (токсичнее свинца). В природной среде он встречается в очень малом количестве.