Ферменты. Особенности ферментов как биологических катализаторов.

Ферменты - биологические катализаторы белковой природы - определяют в клетках растительных тканей направленность, последовательность и скорость протекающих биохимических реакций.

Отличительными свойствами ферментов является их высочайшая активность, лабильность и специфичность действия.

Активность ферментной системы зависит от состояния продукта и предварительных условий его обработки. В ряде продуктов устанавливается возможность активации или самоактивации ферментной системы.

Основные факторы, влияющие на ферментную активность:

1) наличие в пищевых продуктах протеинов, в структуру которых входят ферменты;

2) активность воды в материале;

3) рН среды продукта;

4) температура продукта;

5) физическое состояние ткани сырья.

Одним из необходимых условий активации ферментной системы является наличие свободной влаги и ее активности.

При повышении влажности выше критической происходит самоактивация ферментной системы и начинают протекать биохимические процессы. Активность ферментов зависит также от состава газовой среды, в которой находятся продукты. При снижении содержания кислорода активность ферментов уменьшается.

По характеру действия ферменты подразделяются на 6 классов:

- оксидоредуктазы

ферменты, инициирующие окислительно-восстановительные реакции липидного комплекса

- трансферазы

ферменты, участвующие в синтезе триацилглицеринов

- гидролазы

ферменты, катализирующие распад (гидролиз) простых и сложных липидов

- лиазы

- изомеразы

- лигазы

Активность ферментной системы должна быть особенно регулируема в продуктах, содержащихся в достаточном количестве протеины и липиды.

КЛАСС ОКСИДОРЕДУКТАЗ.

Глюкозооксидаза – этот фермент катализирует дегидрирование глюкозы. Глюкозооксидаза нашла применение в пищевой промышленности как для удаления следов глюкозы, так и для удаления следов кислорода. Препараты глюкозооксидазы применяют для удаления кислорода из пива, вина, фруктовых соков, ароматических экстрактов. Глюкозооксидазу используют также при обработке белых вин в целях предотвращения потемнения и порчи букета. Для удаления кислорода из продуктов, содержащих жир, упаковочный материал – синтетическую пленку пропитывают глюкозооксидазой.

Полифенолоксидаза – этот фермент действует на доноры водорода и катализирует включение молекулярного кислорода и представляет собой медьсодержащий протеин. Под действием этого фермента многие овощи и фрукты после их разрезания темнеют.

Процесс потемнения или побурения можно предотвратить или уменьшить путем добавления таких веществ как мета- и тетрабораты, аскорбиновая кислота, двуокись серы и бисульфит натрия.

Положительное влияние полифенолоксидазы – в ряде ферментативных процессов, например, при ферментации чая, табака, также придает характерный цвет при выпечке ржаного хлеба.

Аскорбатоксидаза –катализирует окисление аскорбиновой кислоты. Этот фермент ответственен за разрушение витамина С при технологической переработке растительного материала, но в то же время он положительно влияет на окраску и аромат растительных продуктов, например соков, связывая кислород.

Нежелательное действие можно предотвратить, подвергая сырье кратковременной тепловой обработке – бланшированию.

Липоксигеназа – этот фермент содержит в своем составе железо и катализирует окисление ненасыщеннные жирные кислоты. Липоксигеназа играет существенную роль в прогоркании жиров и жиросодержащих продуктов, в том числе получаемых из орехов, овса, муки и т.д.

Липоксигеназа применяется при производстве хлеба для получения очень белого мякиша.

Действие липоксигеназы приводит к нежелательным последствиям при длительном хранении различных зерновых продуктов. А именно, при окислении ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в муке, крупе, происходит образование гидропероксидов, которые затем окисляют различные вещества, и в первую очередь липиды, придавая продуктам неприятные вкус и запах.

В то же время на первых этапах хранения свежеполученной муки липоксигеназа благотворно влияет на качество муки, ускоряя ее «созревание».

Пероксидаза –это фермент, катализирует реакцию окисления и специфична по отношению акцептора водорода.

Для увеличения лежкости и сохранности пищевых продуктов необходимо удалить или ингибировать пероксидазу, которая устойчива к действию повышенных температур.

О наличии этого фермента в молоке можно судить о правильном проведении процесса пастеризации.

Каталаза – этот фермент дегидрирует молекулу водорода. Каталаза используется в пищевой промышленности там, где желательна обработка пероксидом водорода, но через определенный срок его необходимо удалить. например, каталаза используется для удаления избытка пероксида водорода при обработке молока в сыроварении, где пероксид водорода применяют в качестве консерванта.

КЛАСС ГИДРОЛАЗЫ.Гидролазы катализируют гидролиз (распад) простых и сложных липидов.

Среди гидролаз следует отметить липазы –ферменты катализирующие гидролиз триацилглицеринов. Активность и характер действия липаз имеют важное значение в процессе подготовки к хранению и хранение масличных семян. При повышении влажности семян и повышении температуры хранения липазы быстро расщепляют ТАГ, что приводит к повышению кислотного числа масла в семенах и ухудшению его качества.

Нитратредуктазы – ферменты восстанавливающие нитрит до аммиака.

Следует также отметить, что при транспортировке, хранении и переработке сырья и продуктов питания может происходить микробиологическое восстановление нитратов под действием ферментов нитратредуктаз. Поэтому особенно опасно хранение готовых овощных блюд, содержащих нитраты при повышенной температуре и в течение длительного времени. Это же относится к мясным продуктам, в которые добавляют нитрит натрия или калия.