7. Белки. Биологическая ценность. Изменение белков при кулинарной обработке продуктов. Влияние данных процессов на качество кулинарной продукции.

Белки – это природные полимеры, состоящие из остатков сотен и тысяч аминокислот, соединенных пептидной связью. Белки являются структурным элементом клетки человека, образуют ферменты и гормоны, влияют на усвояемость жиров и углеводов.

Биологическая ценность белков – показатель, характеризующий эффективность переработки азотистых веществ организмом. Чем ближе по составу пищевой белок к белкам организма человека, тем более сбалансирован его аминокислотный состав и тем лучше его утилизация (усваивание). Биологическая ценность белков определяется двумя факторами: 1) аминокислотным составом и 2) перевариваемое количество белков в желудочно-кишечном тракте.

Белки классифицируются: по форме молекулы на глобулярные (шар, эллипс) и фибриллярные (нити); по растворимости на растворимые в воде, растворимые в соли, кислотах и щелочах; растворимые только в щелочах; растворимые только в спирте, кислотах и щелочах; по степени сложности на простые и сложные; по уровню структурной организации белка на первичную структуру (последовательное соединение аминокислотных остатков в полипептидной цепи), на вторичную структуру (закручивание цепей в спирали), на третичную (свертывание цепей в глобулу) и на четвертичную (объединение глобул)

Технологическое свойства белков:

1. Гидратация белка – способность белков взаимодействовать с водой.

По принципу взаимодействия с водой в белковой молекуле выделяются гидрофильные группы (располагаются на поверхности белковой молекулы и хорошо взаимодействуют с водой) и гидрофобные (располагаются внутри белковой молекулы, в воде почти нерастворимы). Причиной гидратации является то, что белковая молекула обладает полярностью, т.е. состоит из атомов нескольких элементов и легко может вступать во взаимодействие с противоположными полюсами.

Механизм гидратации: белок полярен, молекула воды также полярна и её представляют в виде диполя с зарядами, равными по величине, но противоположными по знаку; при контакте с белковой молекулой, молекула воды располагается вокруг полярных групп белка и вода с белком становится прочно связана и самопроизвольно от продукта не отделяется.

Белковые растворы с низкой концентрацией белка, белок полностью обводнен и дополнительную воду присоединить не может. В белковых растворах с высокой концентрацией белка можно наблюдать процесс дополнительной гидратации. Например, при производстве изделий из рубленной массы из мяса птицы, рыбы, дополнительно вводят воду, бульон, молоко и готовый продукт получается сочный, сохраняет свою форму.

2. Дегидратация белка

Виды: а) необратимая – происходит при замораживании, при хранении в замороженном виде, при размораживании, при всех способах тепловой обработки.

При этом ухудшаются органолептические показатели сырья и готовых продуктов, потеря питательных веществ и снижение пищевой ценности, потеря массы и т.д. в зависимости от вида продукта

б) обратимая – происходит при сублимационной сушке

3. Набухание – самопроизвольные процесс присоединения воды к молекулам белка, в результате увеличивается объем и масса белка (дрожжевое тесто)

Механизм процесса: молекулы воды попадают в белок за счет того, что белковые цепочки очень гибкие; вода занимает пространство между молекулами белков, при этом, отодвигая их друг от друга; вода взаимодействует с полярными группами белка, образуя на поверхности гидратный слой; белок начинает набухать, поглощая воду; увеличивается объем белка; увеличивается, при дальнейшем взаимодействии с водой, количество гидратных слоев на поверхности белка; молекулы белка растворяются, т.е. переходят в воду.

Набухание может быть ограниченным (когда белок связывают с определенным количеством жикости) и неограниченным.

4. Пенообразование

Пена – структура, состоящая из пузырьков воздуха, которые окружены тонкими белковыми пленочками. Получают путем механического воздействия (взбиванием)

Способы пенообразования: взбивной и конденсационный (образование пены при химических и биологических процессах)

5. Студнеобразование и гелеобразование

Белок способен образовывать студни или гель. На предприятиях общественного питания для производства блюд, имеющих студнеобразную консистенцию используют желатин, который предварительно заливают водой температуры 40°С, дают ему набухнуть, после растворяют при нагревании (примерно 70°С). Длительное время кипятить раствор желатина нельзя, т.к. идет потеря его студнеобразующих свойств.

6. Эмульгирование

Белок способен образовывать эмульсии при взаимодействии двух нерастворимых жидкостей. Например, майонез, сливочное масло, маргарин, мороженое.

Изменения белков при различных видах кулинарной обработки.

1. Денатурация белка – это сложный процесс, при котором изменяется вторичная, третичная и четвертичная структура белка, под влиянием внешних воздействий (нагревание, взбивание).

Виды: химическая (под влиянием кислот или щелочей); механическая (поверхностная); тепловая (под действием высоких температур).

Механизм тепловой денатурации глобулярных белков: При нагревании усиливается движение атомов полипептидной цепи. Цепь разворачивается и сворачивается по-новому, при этом часть водородных связей разрушается. Цепь разворачивается и сворачивается по-новому, при этом часть водородных связей разрушается. На поверхность белка выходят гидрофобные группы, которые не способны удерживать воду

При денатурации белки теряют индивидуальные свойства (меняется цвет мяса), белки теряют биологическую активность, белок лучше переваривается после тепловой обработки ферментами желудка, снижается способность к набуханию и гидратации, увеличивается способность к агрегированию.

Механизм тепловой денатурации фибриллярного белка: при денатурации коллагена идет разрыв водородных связей в белке во всех направлениях, коллагеновое волокно резко сокращается, уменьшается в длину, но увеличивается в объеме. Коллагеновое волокно плавится, его фибриллярная структура разрушается, волокна становятся в виде сплошной стекловидной массы.

2. Деструкция – длительный нагрев денатурированных молекул белка при температуре около 100°С приводит к его деструкции, при этом разрушается первичная структура белка.

Механизм деструкции: при нагреве от белковой молекулы отделяются такие летучие соединения как аммиак, сероводород, углекислый глаз, который накапливается в продукте, формируя вкус и аромат, а также корочку. Более длительный нагрев приводит к образованию в продукте растворимых азотистых веществ небелкового характера.

Таким образом, тепловая денатурация и деструкция – это основные физико-химические процессы белков, которые происходят при тепловой обработке продуктов.