Биохимические процессы в пищевой промышленности

Аааа.

Автолиз мясного сырья

Все послеубойные изменения в мясе можно условно подразделить на процессы созревания (происходят под воздействием тканевых ферментов) и процессы гниения и плесневения (происходят под воздействием ферментов микроорганизмов).

Созревание мяса представляет собой комплекс биохимических процессов, оказывающих положительное влияние на формирование свойств и качества мяса. Созревание мяса проходит в несколько этапов, или стадий:

Первая стадия наступает непосредственно после убоя животного и называется парным состоянием. Парное мясо обладает высокой водосвязующей способностью. Число рН парного мяса близко к 7 (6,8), мышечная ткань расслаблена. Парное мясо после термообработки нежное, сочное. Из него получается мутный неароматный бульон. Лучшим применением для парного мяса является производство вареных колбасных изделий. Парное мясо не подходит для изготовления кулинарных изделий, так как не имеет ярко выраженного запаха.

Далее следует посмертное окоченение (вторая стадия). Процессы окоченения в мясе начинается через 4-6 часов после убоя животного, достигая апогея через 18-24 часа, и заканчиваются через 1-2 суток. На этой стадии происходит распад АТФ с выделением химической энергии, которая расходуется на сокращение мышц. Мясо становится жестким, трудно режется ножом. В миофибриллах белок миозин, соединяясь с актином, образует актомиозиновый комплекс, который и способствует сокращению миофибрилл и мышечных волокон. Как следствие, уменьшаются водосвязывающая способность мышечной ткани и ее развариваемость. При термической обработке такого мяса получают низкий уровень выхода исходного продукта. Оно дает мутный бульон без аромата и ярко выраженного вкуса. Если мясо на этой стадии подвергнуть замораживанию, а потом разморозить, оно потеряет много клеточного сока и будет сухим;

Далее наступает 3-я стадия – созревание мяса. Происходит распад актомиозинового комплекса, гидролиз белка и жира. При этом мясо становится мягким и сочным. При температурной обработке такое мясо дает большой выход исходного продукта, обладает приятным специфическим вкусом и ароматом. Дает прозрачный бульон.

При длительном хранении мяса без заморозки стадия созревания переходит в стадию автолиза-порчи. При этом происходит глубокий распад белков и жиров, мясо приобретает характерный тухлый и гнилостный привкус и запах и становится не пригодным для употребления. Микробиальная порча мяса наступает раньше, чем автолитические процессы.

Автолиз рыбного сырья

Рыба, вынутая из воды, быстро умирает от удушья (асфикция) в результате недостаточного поступления в ее организм кислорода. Причиной гибели рыбы от удушья является чрезмерное накопление в ее крови и мышцах молочной кислоты и других неокисленных продуктов обмена веществ, вызывающих паралич нервной системы. После смерти рыбы в ее теле происходит ряд физических и химических изменений, приводящих со временем к порче рыбы. Различают следующие стадии в посмертном изменении рыбы: гиперемия, или отделение слизи на поверхности рыбы, окоченение, автолиз и бактериальное разложение. Выделение слизи на поверхности рыбы из расположенных в коже слизистых желез – своеобразная реакция отмирающего организма на неблагоприятные внешние условия. Отделение слизи бывает значительным, до 2 – 2,5% от массы рыбы, слизь толстым слоем покрывает всю тушку. Основная часть слизи – гликопротеид муцин. Он является хорошим субстратом для микроорганизмов, слизь быстро портится, загнивает, приобретает неприятный запах, что, впрочем, можно удалить простой мойкой. Посмертное окоченение, внешне проявляющееся в затвердевании тела рыбы, - результат сложных биохимических превращений в мышцах, вызывающих их сокращение и напряжение. Под действием тканевых ферментов интенсивно протекает гидролиз гликогена и накопление молочной кислоты в мышцах, что понижает рН. Это стимулирует ферменты, гидролизующие органические фосфаты, в том числе АТФ. Распад АТФ приводит к образованию плохо растворимого комплекса из двух основных мышечных белков – актина и миозина (актомиозин). Уменьшается водосвязывающая способность рыбного мяса. Автолизом называют процесс распада белков и жира рыбы под действием находящихся в ее тканях и органах протеаз и липаз. Автолиз мышечных белков начинает развиваться вслед за окоченением мышц, когда снижение рН тканей создает благоприятные условия для деятельности катепсинов. При автолизе молекулы белков претерпевают дезагрегацию, их гидратация увеличивается, повышается водосвязывающая способность рыбы. Образующиеся при автолизе продукты распада белков и жиров рыбы вполне доброкачественны. Однако автолиз сильно изменяет консистенцию рыбного мяса, размягчая его, расслаивая и отделяя от костей. Это в совокупности с накоплением продуктов глубокого распада белков приводит к созданию благоприятной среды для развития микроорганизмов. Уже под воздействием микроорганизмов происходит глубокий распад белков и накопление дурно пахнущих и обладающих токсическими свойствами соединений. Порча обнаруживается не только появлением неприятного запаха, но и размягчением рыбы, помутнением и опадением глаз, изменением цвета жабр (из красных они становятся бледными или бурыми) и мяса рыбы (серое или красноватое) и т.д. Протекание посмертных изменений в рыбе можно замедлить или даже практически прекратить, сохраняя ее до переработки живой, охлажденной или замороженной.

Бббб.

Биохимические способы консервирования. Квашение, соление и мочение (ацидоценоанабиоз)

Квашение, соление и мочение - разные названия одного способа переработки продуктов. В основе его лежит молочнокислое брожение сахаров, в результате которого образуется молочная кислота. Последняя препятствует жизнедеятельности вредных микроорганизмов, способных вызвать порчу.

Молочнокислые бактерии относятся к группе факультативных анаэробов: для их жизнедеятельности не нужен кислород. При брожении в отсутствие воздуха молочнокислые бактерии из каждой молекулы сахара образуют 2 молекулы молочной кислоты. Побочных продуктов брожения не образуется. Поэтому капуста, огурцы, яблоки, заквашенные в плотно закрытой таре, получаются лучшего качества.

Дрожжи при квашении образуют небольшое количество спирта и углекислоты. Спирт соединяется с кислотами, в результате чего получают новые химические соединения - эфиры, которые придают квашеным овощам специфический приятный аромат. Одновременно могут действовать уксуснокислые бактерии, которые способны превратить спирт в уксусную кислоту, в результате чего вкус квашеной продукции иногда изменяется в худшую сторону.

В овощах при высоких температурах (выше 25ºС), развиваются вредные маслянокислые бактерии, образующие масляную и муравьиную кислоты. Это придаст овощам прогорклый вкус. Развитие гнилостных бактерий и плесени очень быстро вызывает общую порчу продукции.

При подготовке к брожению или при укладке в тару в овощи добавляют так называемые закваски, т.е. чистые культуры активных видов молочнокислых бактерий. Создается численный перевес полезных микроорганизмов, которые при этом размножаются быстрее по сравнению с другими видами.

Квашение целесообразно проводить при низких температурах – 15 - 25ºС. При этой температуре молочнокислые бактерии будут действовать медленнее, но маслянокислые и другие вредные микробы развиваться не будут. При температурах ниже 15ºС молочнокислое брожение значительно тормозится. Хранят эти продукты при температуре 0-4 ºС. Содержание молочной кислоты в продуктах квашения достигает 0,7-1,8 %.

Поваренная соль, используемая при солении и квашении в количестве 2-6 %, вызывает плазмолиз растительных клеток, способствует переходу в рассол клеточного сока, богатого сахаром, и тем самым стимулирует процессы брожения. Кроме того, она подавляюще действует на многие микроорганизмы, в т.ч. маслянокислые бактерии и бактерии группы coli. Соль участвует в формировании вкуса. Активность процесса брожения также зависит от начального содержания сахара в продукте.

Биохимические процессы в пищевой промышленности

Основные условия

Биохимические процессы протекают при участии ферментов и имеют большое практическое значение, так как лежат в основе технологий получения хлеба и хлебобулочных изделий, вина, пива, чая, аминокислот, органических кислот, витаминов и антибиотиков. Эти процессы играют важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерна, плодов, овощей, жира, жиросодержащих продуктов и др.).

Кинетика биохимических процессов зависит от ряда факто­ров: химической природы реагирующих веществ, концентраций самого фермента и субстрата, температуры и реакции среды рН, наличия активаторов и ингибиторов.

Скорость биохимических процессов зависит от природы суб­страта и его атакуемости. Под атакуемостью понимают его по­датливость действию фермента, которая зависит от структуры субстрата.

Скорость биохимических процессов зависит от концентраций самого фермента и реагирующих веществ. При избытке субстра­та скорость реакции определяется, прежде всего, концентрацией фермента: чем она выше, тем быстрее идут реакции.

Скорость биохимических процессов зависит от концентраций самого фермента и реагирующих веществ. При избытке субстра­та скорость реакции определяется, прежде всего, концентрацией фермента: чем она выше, тем быстрее идут реакции.

Каждый фермент проявляет свое действие в узких пределах значений рН. В определенной зоне активность фермента наи­большая, эта зона называется оптимальной зоной рН. Разные фер­менты сильно отличаются по оптимальным для их действия зна­чениям рН. Одни из них имеют наибольшую активность в кислой среде, другие — в нейтральной, третьи — в щелочной.

Скорость биохимических процессов может быть увеличена в присутствии активаторов. Многие ферменты активизируются под действием соединений восстанавливающего действия, в частнос­ти веществами, содержащими сульфгидрильные группы: цистеином, глютатионом. Глютатион может быть в двух формах: окис­ленной и восстановленной, активатором является восстановлен­ная форма. Активизирующее действие этих соединений основано на том, что они восстанавливают дисульфидные связи фермента в сульфгидрильные, необходимые для проявления ферментом своей каталитической активности, а сами при этом окисляются за счет превращения сульфгидрильных связей в дисульфидные.

Существуют и ингибиторы ферментов, подавляющие их ак­тивность. Действие ингибиторов основано на блокировании сульфгидрильных связей фермента и превращении их в дисуль­фидные группы. Ингибирование фермента может происходить под действием так называемых белковых осадителей — веществ, образующих с белками нерастворимые осадки. Такими вещества­ми являются соли тяжелых металлов (свинца, ртути, вольфрама), трихлоруксусная кислота и др.