Азотистые вещества при обработке продуктов претерпевают сложные превращения, приводящие к изменению цвета. Потемнение продуктов, сопровождающееся иногда появлением постороннего запаха и специфического вкуса, например, при очистке картофеля, грибов, яблок, овощей, молока, яиц, при выпечке хлеба, приготовлении плодоягодных и овощных соков, кондитерских изделий, во время хранения; некоторых продуктов.
Ферменты-— особые вещества белковой природы, вырабатываемые живой клеткой и являющиеся органическими катализаторами биохимических процессов и реакций в организме И. П. Павлов указывал, что эти вещества играют огромную роль, обусловливая те процессы, благодаря которым осуществляется жизнь. Ферменты могут действовать как внутри клеток (внутриклеточные), так л и вне клеток (внеклеточные), причем в клетках они одних условиях способствуют расщеплению веществ насоставные части, а в других – синтезу; вне клеток ферменты только расщепляют вещества.
Действие ферментов строго специфично длякаждой реакции требуется определенный фермент. Активность, ферментов связана с состоянием структурных элементов клетки, в которых они сосредоточены. Эта активность очень велика: ничтожное количество ферментов вызывает изменение большой массы вещества. Она зависит от концентрации субстрата, условий процесса, главным образом от температуры, реакции среды (для действия желудочного фермента пепсина требуется сильнокислая среда, а для трипсина —слабощелочная) и присутствия окислительных или восстанавливающих агентов. Оптимальная температура для действия растительных ферментов примерно 50—60°С, а ферментов животного происхождения 40—50°С. При низких температурах ферменты не разрушаются, но становятся не активными; при повышении температуры активность восстанавливается, но при 70-80ºС и выше ферменты разрушаются полностью (при пастеризации, стерилизации, бланшировке и кипячении продуктов). Одни вещества например веществас группой SH, повышают активность ферментов, другие, напри мер соли тяжелых металлов, снижают ее.
Регулируя активность ферментов созданием соответствующей реакции среды, можно управлять скоростью катализируемых ими процессов, деятельностью ферментов; содержащихся пищевых продуктах, и благодаря этому осуществлять производство и хранение многих товаров (получение ви и чая хранение зерна, картофеля, плодов и овощей и др.)
Ферменты. могут быть простыми или однокомпонентными, и сложными, или двухкомпонентными, стоящими из простого белка (эта часть называется коферментом) иего активной части (простетической группы - витамины В1, В2, В6, РР, атомы металлов, неклеотиды, геминовая группа).
В соответствии принятой Международным биохимическим союзом номенклатурой ферментам присваивают наименования в зависимости от типа катализируемых ими реакции. Однако эти наименования очень сложны, поэтом за каждым ферментом сохранено и старое название, обычно состоящее из названия вещества, на которое действует фермент и окончания «аза» (сахароза - сахараза), или названия катализируемого процесса (гидролиз - гидролазы). Все ферменты по новой классификации разделены на на шесть классов: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы.
Оксиредуктазы — наиболее обширный класс ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные процессы в организме и осуществляющих перенос водорода и электронов (дегидрогеназы, оксидазы, пероксидазы, цитрохромредуктазы). Эти ферменты имеют специфические коферменты и простетические группы.
Трансферазы — ферменты, катализирующие перенос химических группировок - метальной СН3, аминной NН2 и др. В зависимости от того, перенос какой группы осуществляют ферменты, они называются: метиламино, карбоксил, формилтрапсферазами. Трансферазы принимают участие в промежуточном обмене веществ.
Гидролазы катализируют гидролитическое расщепление различных субстратов. Различают эстеразы, расщепляющие сложноэфирную связь между карбоновыми кислотами (липаза) тиоловых эфиров, фосфоэфирную связь и т. д., пептидгидролазы, расщепляющие пептидные связи, гликозидазы, действующие на гликозидные связи, и др.
Лиазы – ферменты, отщепляющие негидролитическим путем различные группы от субстрата с образованием двойных связей или присоединяющие группы к двойной связи. При расщеплении образуется Н20 либо СО2 или большие остатки. Лиазы играют важную роль в процессе обмена веществ.
Изомеразы катализируют внутримолекулярное перемещение различных групп т. е, превращение изомерных форм друг в друга, например альдоз в кетозы, перемещение эфирной связи и др.
Лигазы (синтетазы) принимают участие в реакции соединения двух молекул, т. е. в синтетических процессах, сопровождаемых разрывом пирофосфатной связи в молекуле АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).
Очень велика роль ферментов в процессах переработки пищевого сырья и при хранении продуктов. Под действием ферментов происходит созревание сыров, мяса, рыбы при посоле, чая и вин, в результате которогопродукты приобретают определенный вкус и аромат. Такие отрасли пищевой промышленности, как сыроварение, вяление рыбы, бродильная промышленность, производство кисломолочных продуктов, квашение овощей, хлебопечение и другие,основаны на ферментативных процессах. Правильный подбор микрофлоры при производстве товаров существенно влияет на качество продукции. Процессы пищеварения и обмен веществ в организме также происходят под катализирующим действием ферментов.
Ферментативные реакции протекают при невысокой температуре очень быстро и безнежелательных изменений продукта, так как вносимые в небольших количествах ферменты воздействуют только на определенную составную часть сырья, не вызывая изменений остальных веществ.
Обработка ферментами растительного и животного сырья положительно влияет на качество получаемых из него продуктов. Добавление ферментов к пшеничной муке сокращает процесс хлебопечения и улучшает вкус хлеба. Процесс осветления фруктовых соков, можно ускорить с помощью ферментов. Обработка мяса ферментными препаратами папаина, фицина, бромелина, панкреатина и других ускоряет процесс его созревания, улучшает вкус, способствует размягчению жестких частей мясной туши. Для, предохранений мяса, рыбы, жиров, майонеза, сыра, сухого молока, пива, соков и других пищевых продуктов от порчи во время хранения используют фермент глюкозооксидазу, выделяемый из некоторых видов плесеней. В присутствии кислорода глюкозооксидаза окисляет глюкозу, превращая ее в глюконовую кислоту и перекись водорода.
В некоторых случаях ферменты вызывают ухудшение качества или порчу пищевых продуктов: почернение очищенного картофеля, потемнение грибов, яблок, разрушение витамина С, прогоркание и осаливание жиров, прокисание, брожение и гниение продуктов.
Для снижения активности ферментов при хранении скоропортящихся продуктов их помещают в камеры с низкой температурой или принимают меры к инактивации ферментов.
Органические кислоты
В пищевых продуктах встречаются в свободном состоянии в виде кислых и средних солей органические кислоты: муравьиная, уксусная, молочная, лимонная, яблочная, щавелевая, винная, бензойная (точнее ее кислые соли). Они обуславливают вкусовые качества продуктов.
Пищевые кислоты различаются по вкусовым ощущениям: у лимонной кислоты чистый кислый не вяжущий вкус, у винной — кислый вяжущий, а у яблочной — кислый мягкий невяжущий. Продукты приобретают привкус этих кислот, если они присутствуют в них даже в небольших количествах.
Пища, содержащая определенное количество кислот, оказывает сильное возбуждающее действие на пищеварительные железы и хорошо усваивается организмом. Входящие в небольших количествах в состав квашеных и маринован продуктов кислоты способствуют их лучшей сохраняемость. Содержание в виноградных винах летучих органических кислот в количестве до 0,1% улучшает их аромат. Небольшое количество летучих жирных кислот в сырах улучшает их качество.
Дневная потребность взрослого человека в кислотах (около 2г) удовлетворяется за счет овощей, плодов и кисломолочных продуктов.
По кислотности судят о процессах, происходящих при производстве продуктов и их хранении. Кислотность может являться следствием биохимических процессов в результате деятельности микроорганизмов (скисание молока, квашение капусты) или действия вредной микрофлоры на продукту при хранении (скисание вина и пива под действием уксусно-кислотных бактерий). Кислоты молочная, пропионовая, масляная образуются при соответствующих видах брожения (молочнокислое, пропионовокислое), которое происходит при выработке пищевых продуктов.
Состав кислот в продуктах, созревающих при хранении, значительно изменяется. При длительном хранении в неблагоприятных условиях в пищевых жирах, например, увеличивается количество свободных жирных кислот.
Кислотность бывает активной и титруемой.
Титруемая кислотность выражается количеством миллилитров раствора щелочи, пошедшей на нейтрализацию кислот, содержащихся во взятой навеске исследуемого продукта. При титровании, кроме кислот, часть щелочи связывается кислыми солями, а также белками, аминокислотами.
Активная кислотность зависит от степени диссоциации кислот, т.е. отколичества ионов водорода; она точнее характеризует интенсивность вкуса продукта. Кислый вкус начинает восприниматься при наличии в 100 мл раствора 6 мг винной кислоты, 13,2 мг уксусной, 10,7 мг яблочной, 15,4 мг лимонной, 20,7 мг молочной.
Для улучшения вкуса приготовленной пищи на предприятиях общественного питания применяют в виде раствора уксусную и лимонную кислоту.