Роль оксидоредуктаз при производстве и хранении растительных продуктов

Большое практическое значение из класса оксидоредуктаз имеет фермент полифенолоксидаза, который действует в присутствии кислорода воздуха на монофенолы, о-дифенолы, полифенолы, дубильные вещества с образованием темноокрашенных соединений – меланинов. Полифенолоксидаза относится к медьсодержащим протеидам. Если каким-либо способом связать медь, то фермент полностью теряет свою активность. В промышленности для ингибирования нежелательного действия полифенолоксидазы, в частности, для предупреждения потемнения плодов и овощей, применяют химический метод - сульфитацию. В предприятиях питания ограничиваются кратковременной обработкой кипящей водой или паром (бланшированием). Фермент при этом разрушается и в процессе сушки уже не действует, а продукт получается светлым.

Каталитическое влияние полифенолоксидазы зависит от характера субстратов и ее действия.

Полифенолоксидазу используют при производстве чая. При переработке зеленые листья подсушиваются и скручиваются в трубочку. В процессе последней операции происходит механическое разрушение значительной части клеток, что обеспечивает хороший контакт дубильных веществ чайного листа (субстрата) с ферментом. Затем скрученный лист выдерживают определенное время при соответствующей температуре и высокой относительной влажности воздуха, т.е. создают условия для ферментации, при которой происходят окисление дубильных веществ полифенолоксидазой и образование темно-окрашенных соединений, придающих цвет чаю.

Процессы ферментации, связанные с окислением дубильных веществ ферментами, протекают при обработке какао-бобов, в результате которой содержание дубильных веществ снижается, что сопровождается смягчением горького и вяжущего вкуса какао-бобов и изменением их цвета (какао-бобы приобретают коричневую окраску). Для проведения ферментации в оптимальные сроки необходима высокая температура, которая постепенно увеличивается до 45 – 50 ^оС.

Большое значение имеет этот фермент при производстве ржаного хлеба. При выпечке последнего происходит ферментативный процесс образования меланинов за счет действия полифенолоксидазы муки на свободный тирозин.

В ряде производств эта биохимическая реакция может играть отрицательную роль, например при использовании пшеничной муки, способной к потемнению при получении хлеба и макаронных изделий. Мука темнеет уже в процессе приготовления теста, но особенно интенсивно потемнение происходит при выпечке хлеба и сушки макарон, чему способствует высокая температура. В результате готовые макаронные изделия, выработанные из желтой макаронной муки, приобретают коричневую окраску и не соответствует по цвету сорту муки, из которой они получены. Пшеничный хлеб из такой муки имеет темный мякиш. Это явление связано с тем, что в переработку попала мука, полученная из дефектного зерна (проросшего или морозобойного), в состав которого входит свободный тирозин. Мука нормального качества не темнеет в процессе переработки, хотя в ней находится в активном состоянии полифенолоксидаза. Причина состоит в том, что в такой муке нет субстрата – свободного тирозина для действия фермента. При производстве макаронных изделий стандарт не разрешает использовать муку из дефектного зерна. В хлебопечении муку, темнеющую в процессе переработки, следует смешивать со светлой и не темнеющей мукой.

Действием полифенолоксидазы объясняется потемнение на воздухе срезов картофеля, яблок, что ухудшает цвет продуктов их переработки (хрустящего картофеля, сухофруктов и др.).

Аксорбинатоксидаза окисляет аскорбиновую кислоту в дегидроаскорбиновую. Она так же относится к медьсодержащимим протеидам. Действие этого фермента нежелательно при сушке различных пищевых продуктов, в частности яблок, картофеля, овощей, так как образующаяся дегтидроаскорбиновая кислота легко подвергается распаду, в результате чего снижается содержание витамина С в продукте, что сказывается на его пищевой ценности. Для инактивации фермента и уменьшения в продукте потерь витамина С так же применяют сульфитацию или бланширование продуктов.

Липоксигеназа в присутствии кислорода воздуха окисляет ненасыщенные жирные кислоты, в основном линолевую и линоленовую, превращая их в пероксиды. Последние являются сильными окислителями, они действуют на насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, каротиноиды, витамин А, аскорбиновую кислоту и аминокислоты. В результате образуются альдегиды и кетоны, которые придают изделиям неприятный запах и вкус.

Действием липоксигеназы объясняется повышение кислотного числа жира, что может привести к его пищевой порче. Накопившиеся свободные жирные кислоты изменяют вкус и запах жира, делая его непригодным к употреблению. Процесс окисления можно предотвратить подавлением жизнедеятельности микроорганизмов, развивающихся в жире и выделяющих липоксигеназу. Это достигается высушиванием жира при достаточно высоких температурах и удалении из него рафинацией белков и слизей, которые являются питательной средой для микроорганизмов, главным образом грибков.

Липоксигеназа имеет большое значение как фактор, от которого зависит качество макарон, а именно их цвет. Каротиноиды, содержащиеся в макаронной муке, придают ей желтый цвет, являются нестойкими веществами, легко окисляются кислородом воздуха и обесцвечиваются. Они покрыты тонкой жировой пленкой, которая защищает их от окисления воздухом. При действии липоксигеназы жировая пленка разрушается, красящие вещества обесцвечиваются, а образующиеся пероксиды усиливают окислительное действие кислорода воздуха. В итоге макаронные изделия теряют желтую окраску и приобретают белый оттенок.

При слабом действии липоксигеназы в небольшом количестве образуются пероксиды, оказывающие укрепляющее действие на структурно-механические свойства клейковины. На этом основан способ улучшения качества пшеничного хлеба с использованием жидкой окислительной фазы. Для этого к пшеничной муке добавляют некоторое количество соевой муки, особенно богатой активной липоксигеназой, и растительное масло в качестве источника жирных кислот. Смесь вносят в основную массу теста. В результате полученный хлеб отличается повышенным объемом, хорошей структурной пористости и светлым мякишем.

Велика роль этого фермента при хранении различных продуктов переработки зерна. На первых стадиях хранения липоксигеназа оказывает на качество пшеничной муки благоприятное действие. Свежесмолотая мука для производства хлеба не используется. Такая мука дает мажущееся, липкое, расплывающееся тесто, которое связывает при замесе пониженное количество воды. Хлеб получается плотным, с плохой пористостью, с коркой, покрытой трещинами. При отлежке мука созревает. За счет окисления каротиноидов она становится светлее. В результате начального действия липоксигеназы и образования пероксидных соединений происходит укрепление структурно-механических свойств клейковины и качество хлеба улучшается. В этом процессе важная роль также принадлежит ферменту липазе. Однако при длительном хранении мука прогоркнет за счет образования в итоге большого количества альдегидов и кетонов. Этот же процесс наблюдается при прогоркании крупы.