Ферментативные изменения при хранении

Основные механизмы ферментативных процессов

Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие химические реакции без изменения собственной структуры. В пищевых продуктах они остаются активными после обработки и продолжают воздействовать на макромолекулы при хранении. Основные группы ферментов, участвующих в изменениях качества продуктов:

• Оксидоредуктазы (например, полифенолоксидаза, каталаза) — вызывают окисление фенольных соединений и образование бурых пигментов.
• Гидролазы (амилаза, протеаза, липаза) — разрушают полисахариды, белки и липиды, приводя к изменению текстуры и питательной ценности.
• Лиазы и изомеразы — участвуют в расщеплении сложных соединений и перестройке молекулярных структур.

Ферментативные реакции протекают при относительно низких температурах и могут быть ускорены нарушением целостности клеток и контактом субстрата с ферментом.

Окислительные ферментативные реакции

Полифенолоксидаза катализирует превращение фенолов в хиноны, которые далее полимеризуются в танино-подобные соединения, вызывая потемнение фруктов, овощей и некоторых мясных продуктов. Реакция протекает по схеме:

[ + O_2 ]

Липоксигеназа инициирует окисление ненасыщенных жирных кислот, формируя гидроперекиси, которые разрушаются до альдегидов и кетонов, придавая продуктам прогорклый вкус. Степень окисления зависит от содержания кислорода, температуры и присутствия антиоксидантов.

Гидролитические изменения

Протеазы разрушают белки на пептиды и аминокислоты. В мясных и молочных продуктах это проявляется мягкостью и специфическим ароматом, но при избыточной активности может возникать неприятный запах и снижение питательной ценности.

Амилазы и гликозидазы расщепляют крахмал до мальтозы и глюкозы. Это приводит к повышению сладости, снижению вязкости и изменению структуры теста, пюре или крахмалистых продуктов.

Липазы катализируют гидролиз триглицеридов, образуя свободные жирные кислоты, что сопровождается изменением вкуса и запаха, особенно при хранении при комнатной температуре.

Влияние температуры и кислорода

Температурный режим хранения существенно определяет скорость ферментативных процессов. При низких температурах активность большинства ферментов снижается, что замедляет окисление и гидролиз, но не полностью его останавливает.

Наличие кислорода критично для работы оксидоредуктаз. Контроль газовой среды (например, модифицированная атмосфера с низким содержанием O₂) уменьшает потемнение и окислительные процессы.

Антиферментативная обработка

Снижение активности ферментов достигается термической обработкой, обработкой кислотами или ингибиторами ферментов. Например:

• Бланширование овощей и фруктов разрушает полифенолоксидазу, предотвращая потемнение.
• Кислые среды замедляют гидролитические и окислительные реакции, стабилизируя продукты.
• Антиоксиданты (аскорбиновая кислота, токоферолы) препятствуют образованию хинонов и гидроперекисей.

Примеры ферментативных изменений в разных продуктах

• Фрукты и овощи: потемнение, снижение твердости, потеря витамина C.
• Молочные продукты: расщепление белков и жиров, формирование ароматических соединений при ферментации.
• Мясо и рыба: образование аминокислот и пептидов, развитие запаха, изменение цвета при взаимодействии миоглобина с ферментами.
• Зерновые и изделия из теста: гидролиз крахмала и белков, снижение вязкости, изменение консистенции при хранении.

Методы контроля ферментативных изменений

• Температурный контроль и замораживание.
• Регулирование влажности и кислородного режима.
• Использование ферментных ингибиторов и антиоксидантов.
• Контроль pH и концентрации ионов металлов, активирующих ферменты.

Ферментативные процессы представляют собой динамичную систему, взаимодействующую с химическим и микробиологическим составом продукта. Их понимание и регулирование являются ключевыми для сохранения качества, безопасности и питательной ценности пищевых продуктов.