Превращение белков в технологических процессах

Денатурация - сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов происходит изменение нативной пространственной структуры белковой макромолекулы. Такими внешними факторами являются температура, механическое воздействие, химические реагенты. Первичная структура и химический состав белка при этом не изменяются. При денатурации изменяются физические свойства белка: снижается растворимость, способность к гидратации, теряется его биологическая активность. Меняется форма белковой молекулы, происходит агрегирование. В тоже время увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается воздействие на белок протеолитических ферментов.

В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белка. Степень тепловой денатурации зависит от температуры, продолжительности нагрева, влажности. Сушка зерна, бланширование растительного сырья, выпечка хлеба, варка мяса, рыбы, кипячение молока сопровождается тепловой денатурацией белка.

Данный вид превращений относится к полезным, т. к. он ускоряет переваривание белков в желудочно-кишечном тракте человека и обуславливает потребительские свойства пищевых продуктов (текстуру, внешний вид, органолептические свойства). В связи с тем, что степень денатурации белка может быть различной, то и усвояемость полимеров может не только улучшаться, но и ухудшаться.

Термическая обработка белоксодержащей пищи при 100-120⁰ C и более приводит не к денатурации, а к разрушению (деструкции) макромолекул белка с отщеплением функциональных групп, расщеплением пептидных связей и образованием сероводорода, аммиака, углекислого газа и ряда более сложных соединений небелковой природы. Среди продуктов термического распада белка встречаются соединения, придающие им мутагенные свойства. Термически индуцированные мутагены образуются в белоксодержащей пище в процессе ее обжаривания в масле, выпечки, копчения в дыму и сушки. Мутагены содержатся в бульонах, жареной говядине, свинине, птице, яйцах, копченой и вяленой рыбе. Некоторые из них вызывают наследственные изменения в ДНК, и их воздействие на здоровье человека может быть, от незначительного до летального.

Некоторые особенности имеет денатурация белков в растворах.

Если мы имеем дело с белковыми растворами (производство напитков, молока), то денатурация начинается с дегидратации белковой молекулы и перехода ее в состояние суспензоида, т. е. происходит превращение гидрофильного золя в гидрофобный. Денатурированные белки удерживаются в суспендированном состоянии благодаря собственным электрическим зарядам, которые не позволяют сближаться отдельным молекулам белка. Денатурация растворов внешне характеризуется появлением мути. Когда силы молекулярного притяжения преодолевают силы электростатического отталкивания мицелл, дегидратированные мицеллы слипаются и образуют крупные хлопья, наступает вторая стадия - собственно коагуляция. Денатурация в растворах имеет обратимый характер, может происходить при любом значении pH. Коагуляция - необратимый процесс, легче всего протекает вблизи изоэлектрической точки.

Денатурацию белков в растворах вызывает нагревание, действие кислот, щелочей, ионов тяжелых металлов, органических растворителей и т. д. Коагуляция белка является важным процессом, способствующим повышению стойкости напитков. Наиболее интенсивно она идет на стадии кипячения сусла, тепловой обработки вина, на стадии разваривания в производстве спирта. При производстве кисломолочной продукции наблюдается кислотная коагуляция казеиновых фракций белков молока. Эти же белки свертываются под действием сычужного фермента, используемого при производстве творога и сыров.

Гидролиз белков под действием ферментов. Важное значение в технологии имеет расщепление белков под действием соответствующих ферментов на пептиды и, в конечном счёте, на аминокислоты.

R CONHR^/ + H₂O ^{протеаза} RCOOH + H₂NR^/

пептидная

связь

R, R^/ - остатки аминокислот, ди- или полипептидов.

При замесе теста в нем ограниченно идет протеолиз белка под действием протеаз муки. С одной стороны, этот процесс оказывает большое влияние на разжижение теста, расслабление его структуры и, в конечном итоге,. на форму и расплываемость готового хлебного изделия. С другой стороны, протеолиз дает в тесте некоторое количество аминокислот, которые играют важную роль в образовании цвета корочки хлеба.

Процесс гидролиза белка происходит при созревании мяса, сыра, положительно влияя на его вкус, запах, усваиваемость организмом.