Содержание
Как приостановить ферментативные процессы при переработке сырья?
Как влияет степень гидролиза жира на его пищевую ценность?
Амилолиз и гликогенолиз
Какую физиологическую роль выполняют витамины в организме человека?
Задача
Список литературы
Как приостановить ферментативные процессы при переработке сырья?
Ферментативные процессы играют также важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерновых и бобовых культур, плодов, ягод, овощей, жира, жиросодержащих продуктов и др.).
Кинетика биохимических процессов зависит от ряда факторов: концентрации фермента и субстрата, биохимической природы реагирующих веществ, температуры и реакции среды pH, присутствия активаторов и ингибиторов.
Скорость биохимических процессов при переработке пищевого сырья зависит, в основном, от природы субстрата и его атакоспособности, т. е. податливости к действию ферментов, которая зависит от состава и структуры субстрата.
Например, атакоснособность амилолитических ферментов крахмала, полученного из разных зерновых культур, неодинаковая.
Она увеличивается с уменьшением размеров крахмальных зерен, т. е. при механическом действии на структуру зерен крахмала.
Но действие амилаз на крахмал незначительно по сравнению с их действием на клейстеризованный крахмал.
Поэтому в тех областях пищевой промышленности, где крахмал является источником образования сахаров за счет расщепления его амилолитическими ферментами, зерно или муку клейстеризуют путем разваривания.
Такая технологическая обработка применяется в хлебопекарной, паточной и спиртовой промышленностях.
Атакуемость белка протеолитическими ферментами зависит от строения белковой молекулы.
Чем крепче структура белка, тем меньше эффективность атакуемости ферментов.
Наиболее интенсивное влияние на активность ферментов и скорость биохимических процессов в пищевом сырье имеют температура и реакция среды.
С повышением температуры активность ферментов возрастает и достигает максимума при оптимальной температуре для каждого отдельно взятого фермента.
Температурный оптимум для ферментов растительного происхождения составляет около 40...50° С.
Снижение активности фермента при повышении температуры связано с процессами денатурации белка, так как фермент -- это органический естественный катализатор белкового происхождения.
Полное прекращение действия фермента происходит при температурах, близких к 100° С, что не имеет отношения к термофильным ферментам, которые выдерживают короткое нагревание, равное температуре выше 100° С.
В биотехнологических процессах пищевых технологий важную роль играют и ингибиторы ферментов, которые снижают их активность.
Действие ингибиторов характеризуется блокированием сульфгидрильных связей фермента и превращением их в дисулъфидные группы.
Ингибирование фермента может проходить также под действием белковых нерастворимых осадков.
Это соединения солей тяжелых металлов (ртути, свинца, вольфрама), разных кислот и др.
Окись углевода СО ингибирует ряд окислительно-восстановительных ферментов, в состав которых входит железо или медь.
При уменьшении содержания воды снижается интенсивность биохимических реакций.
Как влияет степень гидролиза жира на его пищевую ценность?
Гидролиз жиров -- расщепление их на глицерин и жирные кислоты под действием воды и высокой температуры, щелочей, кислот и ферментов.
Гидролиз, или омыление, жиров происходит под действием воды, с участием ферментов или кислотных катализаторов (обратимо), при этом образуются спирт - глицерин и смесь карбоновых кислот:
или щелочей (необратимо). При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами. Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:
Мыла -- это калиевые и натриевые соли высших карбоновых кислот.
При любом способе тепловой обработки в жирах происходят как гидролитические, так и окислительные изменения, обусловленные действием на жир высокой температуры, воздуха и воды. Преобладание того или иного процесса зависит от температуры и продолжительности нагревания, степени воздействия на жир воды и воздуха, а также от присутствия веществ, способных вступать с жиром в химические взаимодействия.
Изменение жиров при варке и припускании продуктов. Содержащийся в продуктах жир в процессе варки плавится и переходит в бульон. Количество выделившегося жира зависит от его содержания и характера отложения в продукте, продолжительности варки, массы кусков и других причин. Так, из мяса при варке извлекается до 40% жира, из костей -- 25--40%. Тощая рыба при припускании теряет до 50% жира, средней жирности -- до 14%.
Основная масса извлеченного жира собирается на поверхности бульона и лишь небольшая часть (до 10%) его эмульгирует, т. е. распределяется в жидкости в виде мельчайших шариков. Присутствие эмульгированного жира в бульоне -- явление нежелательное, так как бульон становится мутноватым. Кроме того, в результате эмульгирования значительно увеличивается поверхность соприкосновения жира с кипящей водой, что создает благоприятные условия для его гидролиза. Степень эмульгирования жира при варке бульона находится в прямой зависимости от интенсивности кипения и количества жидкости по отношению к продукту.
Гидролиз жира протекает в три стадии:
- первая -- из триглицерида в присутствии воды образуются диглицерид и жирная кислота;
- вторая -- из диглицерида образуются моноглицерид и жирная кислота;
- третья -- из моноглицерида образуются глицерин и жирная кислота.
Присутствующие в варочной среде поваренная соль и органические кислоты способствуют гидролизу жира. Накапливающиеся в результате гидролиза жирные кислоты образуют с ионами калия и натрия, которые всегда присутствуют в бульонах, мыла, придающие бульонам неприятный салистый вкус. Для снижения степени гидролиза жира и сохранения качества бульонов необходимо не допускать бурного кипения бульонов, снимать излишки жира с поверхности, солить бульон в конце варки.
При варке продуктов контакт жира с кислородом воздуха ограничен, поэтому окисляется лишь часть жирных кислот, окисление идет неглубоко (с образованием перекисных соединений и монооксикислот).
При жарке продуктов основным способом (с небольшим количеством жира) часть жира теряется. Эти потери называются угаром. Угар складывается из жира, который теряется в результате разбрызгивания, и потерь вследствие дымообразования. Разбрызгивание вызывает интенсивное кипение влаги, содержащейся в жире и выделяющейся из продуктов. Большой угар дают жиры, содержащие влагу,-- маргарин и сливочное масло. Интенсивно выделяют влагу при обжаривании полуфабрикаты, богатые белками (мясо, птица, рыба). На степень разбрызгивания жира влияет связь влаги в продукте. Так, при обжаривании сырого картофеля угар жира значительно больше, чем при обжаривании предварительно сваренных клубней.
Дымообразование связано с глубоким разложением жира при нагревании его до высокой температуры (170--200°С). Температура дымообразования зависит от вида жира, скорости нагревания его, величины греющей поверхности и ряда других факторов. Для жарки лучше использовать жиры с высокой температурой дымообразования -- пищевой саломас (230°С), свиное сало (220°С) и др. Менее подходят для этой цели растительные масла с низкой температурой дымообразования (170-- 180°С).
Одновременно с угаром жира происходят частичное поглощение его обжариваемыми продуктами. Количество поглощенного жира зависит также от влажности его и продукта, характера выделяемой из него влаги. Так, продукты, содержащие много белка (мясо, птица, рыба), поглощают мало жира, так как этому препятствует влага, выделяющаяся при денатурации белков. В предварительно сваренном картофеле влага связана крахмалом и жира впитывается больше, чем при обжаривании сырого картофеля. Чем мельче нарезка картофеля, тем больше он поглощает жира.
Основная масса впитываемого жира накапливается в корочке обрабатываемого продукта. При жарке мяса, рыбы и птицы поглощаемый ими жир эмульгируется в растворе глютина, образовавшегося при расщеплении коллагена. При этом продукт приобретает дополнительную сочность и нежность.
Поглощенный жир в самом продукте изменяется мало, но оставшийся в посуде может претерпеть некоторые изменения гидролитического и окислительного характера. Частичный гидролиз жира происходит за счет влаги, содержащейся в самих продуктах. Несмотря на значительный контакт с кислородом воздуха (аэрацию) и действие высоких температур (140--200°С), глубоких окислительных изменений в жире не наблюдается, поскольку невелика продолжительность нагревания и жир повторно не используется. Изменения жиров при жарке основным способом заключаются, главным образом, в образовании пероксидов и гидропероксидов (перекисей и гидроперекисей), в разложении глицерина до акролеина. Акролеин обладает резким неприятным запахом, который вызывает раздражение слизистых оболочек носа, горла и слезотечение.
Особенно заметно жиры изменяются при жарке продуктов во фритюре, так как подвергаются длительному нагреванию. Кроме того, мелкие частицы продукта и панировка часто остаются в жире и сгорают, а образующиеся при этом вещества каталитически ускоряют разложение жира.
Физико-химические изменения, происходящие в жире при жарке, приводят к изменению его цвета, вкуса и запаха. Одна из причин появления темной окраски и ухудшения вкуса -- реакция меланоидинообразования. Источником аминных групп для этого процесса могут служить обжариваемые продукты и фосфатиды нерафинированных масел.
При жарке пищевая ценность жира снижается вследствие уменьшения содержания в нем жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и других биологически активных веществ, а также за счет образования в нем неусвояемых компонентов и токсичных веществ.
Уменьшение содержания витаминов и фосфатидов происходит при любом способе жарки, тогда как содержание незаменимых жирных кислот снижается лишь при длительном нагревании. Вследствие уменьшения непредельности жира из-за разрыва двойных связей снижается его биологическая ценность.
Накапливающиеся в жире продукты окисления и полимеризации вызывают раздражение слизистой оболочки кишечника, оказывают послабляющее действие, ухудшают усвояемость не только жира, но и употребляемых вместе с ним продуктов. Токсичность продуктов окисления и полимеризации проявляется при большом содержании их в рационе. При соблюдении режимов жарки вторичные продукты окисления появляются во фритюрных жирах в небольшом количестве.
Амилолиз и гликогенолиз
Гликогенолиз - это распад гликогена.
Гликоген - главный запасной полисахарид организма человека и животных. Накапливается в печени и мышцах.
Гликогенолиз может осуществляться либо путем гидролиза (под действием ферментов амилаз), либо фосфоролиза.
Фосфоролиз является основным путем распада гликогена, его катализирует фермент гликогенфосфорилаза, относящийся к классу трансфераз. Фосфорилазы переводят полисахариды из запасной формы в метаболически активную. Гликогенфосфорилаза отщепляет остатки глюкозы от полигликозидной цепи гликогена и переносит их на молекулу фосфорной кислоты с образованием глюкозо-1-фосфата:
Глюкозо-1-фосфат быстро изомеризуется, превращаясь в глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы:
На данном этапе заканчивается распад гликогена в мышечной ткани.
В печени из глюкозо-6-фосфата происходит образование свободной глюкозы под влиянием глюкозо-6-фосфатазы. Данный фермент катализирует гидролитическое отщепление фосфата:
Фосфорилированная глюкоза, в отличие от свободной, не может легко диффундировать из клеток. Поэтому функция мышечного гликогена заключается в том, что он является легкодоступным источником глюкозы для самой мышцы. Печень содержит гидролитический фермент глюкозо-6-фосфатазу, который и обеспечивает возможность быстрого выхода глюкозы из этого органа в кровь и использования другими тканями (в том числе мышечной). Гликоген печени используется для поддержания относительного постоянства концентрации глюкозы в крови.
Кроме распада путем фосфорилирования, был установлен имеющий некоторое практическое значение амилолитический распад гликогена в мускулах. В нем принимают участие путем комбинированного воздействия б-амилаза, амило-1:6-глюкозидаза и мальтаза. В результате их воздействия образуется свободная глюкоза. Амилолитическому пути разложения подвергается приблизительно 1/10 часть общего количества гликогена, если этот процесс протекает в целом, неповрежденном мускуле. Амилолитические изменения гликогена после прекращения жизни животных в мускулах крупного рогатого скота подробно исследовались Журавской. Автором было установлено, что в начальных стадиях автолиза мышц крупного рогатого скота при 4° С параллельно с распадом значительной части мышечного гликогена и накоплением молочной кислоты наблюдается образование мальтозы, глюкозы и несбраживаемых редуцирующих полисахаридов. При этом накопление редуцирующих углеводов продолжается на всем протяжении наблюдаемого процесса до 6 суток.