Химические и биохимические процессы

Биохимическими процессами называют процессы направленной жизнедеятельности микроорганизмов, скорость которых определяется приростом биомассы либо продуктов их метаболизма.

Биохимические процессы осуществляются с помощью живых микроорганизмов, которые потребляют из окружающей среды-субстрата питательные вещества - сахарозу, глюкозу, лактозу и другие углеводы. Микроорганизмы дышат, растут и размножаются (т.е. реализуют прирост биомассы), выделяют в среду продукты метаболизма (спирт, ароматические вещества, органические кислоты).

Так, при производстве дрожжей (хлебопекарных, пивных, спиртовых, молочнокислых и др.) целевым продуктом является биомасса. В других случаях, например при микробиологическом синтезе, в качестве целевого продукта метаболизма получают ферменты, бактериальные препараты и закваски.

В пищевой промышленности микроорганизмы используют в пивоварении, виноделии, в производстве спирта и органических кислот, в производстве кисломолочных продуктов, сметаны, сыров, сырокопченых колбас и др. При этом микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности выделяют продукты метаболизма (спирт, ароматические вещества, органические кислоты), формируя тем самым определенные органолептические свойства пищевых продуктов.

В основе ряда пищевых технологий лежат химические превращения. К ним относятся получение патоки, кристаллической глюкозы путем кислотного гидролиза крахмала, различных жиров способом гидрогенизации и переэтерификации, инвертного сахара путем кислотного гидролиза сахарозы. Важная роль отводится химическим процессам на отдельных стадиях производства хлеба, мучных кондитерских изделий, сахара, шоколада, растительных масел, прессованных дрожжей, топленого молока, ряженки, темного и красящих солодов для пивоварения, а также при хранении продуктов. Одни из них связаны с реакциями гидролиза, другие - с окислительно-восстановительными реакциями (меланоидинообразование, сульфитация, окисление и др.).

Гидролиз - это реакция разложения сложных веществ (белков, жиров, углеводов) до более простых под действием кислот и щелочей с присоединением молекулы воды. Например, сахароза при нагревании с кислотами гидролизуется, образуя инвертный сахар (смесь равных количеств глюкозы и фруктозы):

Инверсия сахарозы происходит при уваривании яблочно-сахарной смеси в производстве фруктово-ягодного мармелада. Образующийся инвертный сахар предотвращает засахаривание мармеладной массы и образование грубокристаллической корочки. Однако гидролиз сахарозы не должен проходить чрезмерно глубоко, т.к. избыток инвертного сахара может вызвать намокание поверхности мармелада при его хранении.

В основе производства патоки лежит реакция неполного ферментного или кислотного гидролиза картофельного или кукурузного крахмала. Патока представляет собой смесь глюкозы, мальтозы и декстринов, широко применяется в кондитерском производстве.

Меланоидинообразование - это сложный окислительно-восстановитель-ный процесс, включающий в себя ряд реакций, которые протекают последовательно и параллельно. В упрощенном виде сущность этого процесса можно свести к следующему. Низкомолекулярные продукты распада белков (пептиды, аминокислоты), содержащие свободную аминогруппу (- NН₂), могут вступать в реакцию с соединениями, в состав которых входит карбонильная группа (= С = О), например, с различными альдегидами и восстанавливающими сахарами (фруктозой, глюкозой, лактозой, мальтозой). В результате происходит разложение как аминокислоты, так и реагирующего с ней сахара. При этом из аминокислоты образуются соответствующие альдегид, аммиак и диоксид углерода, а из сахара - фурфурол и оксиметилфурфурол. Альдегиды обладают определенным запахом, от которого зависит в значительной мере аромат многих пищевых продуктов. Фурфурол и оксиметилфурфурол легко вступают в соединение с аминокислотами, образуя темноокрашенные продукты, называемые меланоидинами. Белки также могут вступать во взаимодействие с сахарами, но менее активно, чем аминокислоты, т.к. содержат меньше аминогрупп.

Меланоидинообразование - основная причина потемнения пищевых продуктов в процессе их изготовления, сушки и хранения. Особенно интенсивно эта реакция протекает при повышенных температурах во время технологического процесса производства. При приготовлении некоторых пищевых продуктов (например, при выпечке хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, при сушке солода, приготовлении топленого молока, ряженки и др.) создают специально условия для реакции меланоидинообразования. В ряде производств эта реакция нежелательна (например, в процессе уваривания сахарных растворов при производстве сахарного песка, при самосогревании зерна, в процессе тепловой обработки вин и др.).

Процесс окисления играет большую роль при хранении жиров, масел и жиросодержащих продуктов. Жиры при длительном хранении приобретают неприятные вкус и запах - прогоркают, что связано как с химическими превращениями под действием света и кислорода воздуха, так и с действием некоторых ферментов. Наиболее простой случай прогоркания продуктов (например, сливочного масла, маргарина, животного жира) заключается в омылении жира и появлении в свободном виде масляной кислоты, которая и придает продукту неприятный запах. Прогоркание, обусловленное окислением ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха, наиболее распространенный вид прогоркания. В результате образуются пероксиды, которые при дальнейшем разложении образуют альдегиды, придающие жиру неприятные вкус и запах. При отсутствии кислорода этот процесс не идет.

1. Какие механические процессы используются в пищевых производствах?

2. Охарактеризуйте гидромеханические процессы (отстаивание и центрифугирование/сепарирование).

3. Каковы особенности фильтрования пищевых суспензий?

4. С какой целью применяют перемешивание пищевых продуктов?

5. Чем характеризуются массообменные процессы пищевых технологий?

7. Какие процессы применяют для разделения однородных смесей?

9. Что такое сушка продуктов? Какое применение нашел этот процесс в пищевых технологиях?

10. Охарактеризуйте процесс кристаллизации. Как этот процесс применяется в пищевых производствах?

11. Охарактеризуйте теплообменные процессы, используемые в пищевых технологиях.

12. Какие процессы называются биохимическими? Какое отражение они находят в пищевой промышленности?

13. Какова роль химических процессов в пищевых технологиях?

14. Какова сущность процесса меланоидинообразования и его роль в пищевых производствах?

15. Какова роль процесса окисления в пищевых производствах?

Молоко как сырье для молочной промышленности

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: