4.5. Влияние технологических факторов на свойства белков

В процессе производства продукции общественного питания бел­ки подвергаются различного рода внешним воздействиям (механиче­ским, термическим), в результате которых происходят их денатурация и деструкция.

Денатурация глобулярных белков

Процесс изменения нативной (природной) конформации белковой молекулы получил название денатурация. Эти изменения касаются физических, биологических и в меньшей степени химических свойств белка. При этом процессе: разрушаются четвертичная (нековалентное агрегирование двух и более полипептидных цепей, имеющих третичную структуру) и третичная (полная трехмерная структура белка — клубок) структруры белка; частично — вторичная структура белковой молекулы (пространственная ориентация полипептидной цепи — спираль) и не изменяется первичная структура (состав и последовательность располо­жения аминокислотных остатков в полипептидной цепи).

Среди факторов, вызывающих денатурацию белков в процессе ку­линарной обработки пищевых продуктов, следует назвать механиче­скую и тепловую обработку. Денатурация белков при механической обработке имеет место, например, при взбивании яиц в процессе по­лучения пенной структуры, приводящее к частичной или полной де­натурации белков, находящихся в структуре пены в виде тонких пле­нок (поверхностная денатурация).

Тепловая денатурация белков является одним из основных физико­химических процессов, протекающих в продуктах животного и расти­тельного происхождения при переработке их в продукцию общественно­го питания и оказывающих влияние на ее качество. Тепловая денатурация белков пищевых продуктов является процессом необратимым.

В настоящее время больше всего изучена денатурация водораство­римых глобулярных белков. При денатурации происходит разрушение «твердой» структуры белка (гидрофобного ядра) и затем ее повторная самоорганизация. При нагревании внутримолекулярные взаимодей­ствия ослабляются за счет разрыва слабых связей (водородных, ван- дерваальсовых), подвижность полипептидной цепи увеличивается, проникающая внутрь пор гидрофобной части глобулы вода (при до­стижении определенной температуры) как бы разрушает глобулу, а по- липептидная цепь разворачивается и самоорганизуется с образовани­ем новой конформации белка (клубка), который таким образом теряет свою нативную структуру и, как следствие, биологические и физиче­ские свойства. Следует отметить, что сложность физической и химиче­ской структуры белков является причиной разнообразия тех свойств, которые могут исчезать или изменяться при денатурации.

К наиболее важным изменениям, происходящим при денатурации большинства белков, которые могут быть измерены количественно, относятся: потеря или уменьшение растворимости и способности к на­буханию; потеря биологической активности; увеличение реактивности групп, входящих в состав молекул белка; изменение формы или величи­ны молекул.

Глубина денатурационных изменений белков зависит от темпера­туры, продолжительности теплового воздействия, рН-среды и влаж­ности, с увеличением которых она возрастает. Необходимым условием для денатурации белка является наличие воды. В более влажных систе­мах этот процесс протекает значительно интенсивнее, тогда как сни­жение содержания воды замедляет денатурационные изменения, или она не происходит, если нагревается абсолютно сухой белок.

Следствием тепловой денатурации белков является изменение их коллоидного состояния, называемого свертыванием.

При нагревании концентрированных золей (белки яйца) при дости­жении определенной температуры (около 80 °С) свернувшиеся белки образуют сплошной гель, удерживающий в своей системе всю воду (1 г белка удерживает около 6 г воды — яйцо, сваренное вкрутую). Плот­ность геля повышается с увеличением температуры и продолжительно­сти нагревания.

Нагревание обводненных гелей (казеин простокваши, миофибрил- лярные белки мышечной ткани, набухшие белки круп и бобовых куль­тур, белки клейковины) вызывает их сжатие и выпрессовывание части удерживаемой ими жидкости с образованием коагеля. Объем коагеля уменьшается, а его механическая прочность возрастает. Указанные из­менения усиливаются с увеличением температуры и продолжительно­сти теплового воздействия.

Тепловая денатурация белков оказывает положительное влияние на качество продукции общественного питания, которое проявляется в следующем.

Денатурированные ферменты теряют свою биологическую актив­ность, что улучшает, например, качество выпеченных изделий из ржа­ного теста вследствие инактивации фермента а-амилазы, которая раз­рушается при 70 °С, тогда как в пшеничном тесте при температуре более 80 °С. При варке яиц белок овомукоид в результате денатурации теряет антиферментные свойства, что способствует лучшему его переварива­нию и усвоению.

Денатурированные белки (температура не более 70 °С) лучше пере­вариваются ферментами пищеварительного тракта, чем нативные. Поскольку температура 70 °С недостаточна для доведения продукции общественного питания до кулинарной готовности, ее увеличивают до 80 °С и более (требования санитарных правил). При таких температу­рах происходит значительное уплотнение белковых гелей, что ухуд­шает условия воздействия на них протеолитических ферментов и, как следствие, их перевариваемость.

Тепловая денатурация и свертывание белков являются одним из основных физико-химических процессов, протекающих при тепловой кулинарной обработке мяса, птицы, рыбы, субпродуктов, яиц, выпеч­ке мучных кулинарных (пирожки, расстегаи, пончики и др.), конди­терских (изделия из бисквитного, заварного и слоеного теста и др.) и булочных изделий, горячих сладких блюд (суфле, пудинги), обуслов­ливающих формирование их качества (текстуры, консистенции, цве­та, внешнего вида, выхода и других показателей).

В процессе производства продукции общественного питания белки нагреваются до температур (80... 130 °С), значительно превышающих их температуры денатурации, и выдерживаются при этих температурах то или иное время. Повышенные температуры и длительное нагрева­ние вызывают дальнейшие химические изменения белковых молекул (частичную деструкцию), проявлением которых является выделение летучих веществ (сероводорода, аммиака и др.).