Роль ферментных и микробиологических процессов при производстве и хранении

продуктов питания

Роль ферментов при производстве и хранении продуктов

растительного происхождения

Роль ферментов в дыхании растительного сырья

Большую роль во взаимосвязи растительного сырья с окружающей средой играет дыхание, под которым понимают окислительно-восстановительные процессы, регулируемые ферментами. Эти процессы являются экзотермическими. Выделяющаяся энергия, накопленная в органических веществах растений при фотосинтезе, используется для поддержания жизненных процессов в растительной клетке. Дыхательный газообмен обеспечивает нормальное течение окислительных процессов, благодаря которым разрушаются токсины растительных клеток, а также токсины, выделяемые микроорганизмами, повышает естественный иммунитет сырья, предохраняя его от порчи. При дыхании происходит распад сахаров и кислот. Расходуемые органические вещества, в первую очередь сахара, систематически пополняются за счет разложения сложных соединений на более простые, в частности за счет гидролиза крахмала или окисления до сахаров других соединений.

Различают аэробное дыхание, происходящее в присутствии кислорода воздуха и анаэробное (интрамолекулярное), не требующее кислорода. Суммарные уравнения аэробного дыхания:

С₆ Н₁₂ О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + Н₂ О + 2870 кДж;

Гексоза

С₄Н₆О₅ + 3О₂ = 4СО₂ + 3Н₂О.

Яблочная кислота

Последняя реакция происходит при аэробном дыхании в плодах.

Аэробное дыхание происходит по схеме:

С₆Н₁₂О₆ = 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 234 кДж.

Реакция анаэробного дыхания аналогична реакции брожения. По сравнению с анаэробным аэробное дыхание является более выгодным энергетическим процессом, так как для получения одного и того же количества энергии требуется значительно меньше сахара. Приведенные реакции характеризуют лишь обобщенно процессы дыхания и не отражают всей сложности многочисленных ферментативных реакций, осуществляемых комплексом ферментов, главным образом оксидоредуктазами и лиазами. Аэробное и анаэробное дыхание имеет общий первый этап, при котором глюкоза ферментативным путем превращается в пировиноградную кислоту (СН₃СОСООН). В дальнейшем разложение пировиноградной кислоты, осуществляемое за счет действия ферментов, зависит от вида дыхания. В аэробных условиях пировиноградная кислота окисляется до уксусной или полностью до диоксида углерода и воды, а в анаэробных условиях она превращается в ацетальдегид и СО₂. Ацетальдегид, в свою очередь может образовать как этиловый спирт, так и уксусную кислоту. Кроме этилового спирта при анаэробном дыхании выделяются высшие спирты, летучие соединения и др. Значительное накопление спирта и ацетальдегида вызывает функциональные расстройства клеток, снижает иммунитет и ведет к отмиранию тканей.

В растительном сырье всегда происходят анаэробные процессы, однако отрицательное влияние их сказывается лишь в том случае, когда они преобладают. Чтобы ослабить анаэробное дыхание, сырье хранят при доступе воздуха.

Для характеристики процесса дыхания служит дыхательный коэффициент, показывающий отношение объема выделившегося при дыхании диоксида углерода к объему затраченного кислорода. При аэробном распаде гексоз дыхательный коэффициент равен 1, а при распаде яблочной кислоты – 1,33. Дыхательный коэффициент меньше 1, если одновременно с аэробным дыханием происходят какие-либо процессы, сопровождающиеся потреблением дополнительного количества кислорода, например при созревании плодов, когда кислород используется на образование в плодах органических кислот. Высокие значения дыхательных коэффициентов наблюдаются при прорастании некоторых семян, плотная оболочка которых недостаточно проницаема для кислорода.

Интенсивность дыхания зависит прежде всего от температуры и влажности сырья. Снижение этих параметров уменьшает интенсивность дыхания и увеличивает срок хранения сырья. Сухое сырье, например зерно, отличается высокой лежкостью, т. е. Способностью долго хранится (4 – 5 лет) без видимых признаков порчи. Сочное сырье (плоды, овощи) обладают меньшей лежкостью. Основной способ продления периода покоя этого сырья заключается в хранении его в охлажденном состоянии. Одновременно активность дыхания сочного сырья можно снизить путем частичной замены кислорода воздуха инертным газом (СО₂, N₂ и др.)