Пищевая химия

     - выбросов промышленных предприятий  и ТЭЦ (особенно угольной, металлургической и химической промышленности);

     - выбросов городского транспорта (имеется в виду загрязнение  свинцом от сгорания этилированного  бензина);

     - использованием в сельском хозяйстве  металлсодержащих пестицидов;

     -  применения  в  консервном  производстве  некачественных  внутренних  покрытий и при нарушении технологии припоев;

     - контакта с оборудованием (для  пищевых целей допускается весьма ограниченное число сталей и других сплавов).

     Присутствие соединений металлов в пищевых продуктах  в количествах в 2…3  раза  превышающих  фоновые,  нежелательно,  а  в  количествах,  превышающих допустимые  уровни - недопустимо. В России подлежат обязательному контролю в пищевых продуктах 10 химических элементов - свинец, мышьяк, кадмий, ртуть, цинк, медь, олово, хром, никель, железо.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.   Применение ферментов в пищевых технологиях.

       Мукомольное производство и хлебопечение. 
 

     Ферментные  препараты в отличие от ферментов  содержат помимо активного фермента множество балластных веществ, в том числе и других белков. Кроме того, большинство ферментных препаратов являются комплексными, т. е. кроме основного фермента, имеющего наибольшую активность, в его состав входят другие сопутствующие ферменты. Однако существуют препараты и индивидуальных ферментов.

     Применение  ферментных препаратов в отраслях пищевой  промышленности позволяет интенсифицировать  технологические процессы, улучшать качество готовой продукции, увеличивать ее выход, а также сэкономить ценное пищевое сырье.

     Ферментные  препараты должны удовлетворять  требованиям, предъявляемым конкретными  технологиями не только по типу катализируемой реакции, но и в отношении условий их действия: рН, температуры, стабильности, присутствия активаторов и ингибиторов, т. е. тех факторов, которые обуславливают эффективность действия препарата в данной среде и позволяют правильно определить технологические режимы его применения.

     В зависимости от цели применения к  ферментным препаратам предъявляются определенные требования не только в отношении состава ферментов и оптимальных условий их действия, но и в отношении степени очистки, применяемых наполнителей, стоимости и ряда других параметров.

     Очень важным моментом является оценка безопасности ферментных препаратов, и в первую очередь это касается микробных ферментных препаратов, которые требуют тщательного химического, микробиологического и токсикологического контроля. Особое место занимают ферментные препараты, получаемые из генетически модифицированных микроорганизмов. Основными ферментными препаратами, полученными методами генной инженерии и разрешенными к применению в пищевой промышленности, являются: α-амилаза из В. stearothermophilys, экспрессированная в В. subtilis; α-амилаза из В. megaterium, экспрессированная в В. subtilis; химозин А, полученный из штамма Е. coli К-12, содержащего ген телячьего прохимозина А.

     В настоящее время в мире производится большое количество ферментных препаратов для разных отраслей пищевой промышленности, применяемых на различных стадиях технологического процесса. Различные фирмы выпускают ферментные препараты под разными коммерческими (торговыми) названиями. Однако работа по поиску новых продуцентов, созданию новых препаратов пролонгированного действия, очистке ферментных препаратов, повышению их стабильности и т. п. ведется весьма интенсивно.

       Мукомольное производство и хлебопечение

     Качество  хлеба определяется особенностями  химического состава муки и активностью ее ферментного комплекса. Значительное влияние оказывают также условия брожения и выпечки. Получить хлеб хорошего качества можно только в том случае, когда в процессе тестоведения гармонически сочетаются скорости микробиологических процессов и биохимических превращений. Ферментативный гидролиз высокомолекулярных компонентов сырья — белков и углеводов — в определенной степени способствует интенсификации этих превращений и, в конечном счете, положительно сказывается на качестве хлеба.

     Если  раньше в качестве источника ферментов  использовали солод, то в последние годы все большие масштабы приобретает применение ферментных препаратов для регулирования биокаталитических процессов, протекающих при приготовлении теста и выпечки хлеба. Солод используется в основном для приготовления питательных сред (заварок) для жидких дрожжей, для активации прессованных дрожжей, а также при выпечке специальных сортов хлеба, например рижского.

     Эффективность использования тех или иных ферментных препаратов в хлебопечении в значительной степени зависит от качества муки. Хлебопекарные свойства муки, в особенности качество клейковины и активность собственных ферментов, определяют требования к ферментным препаратам.

     Основным  препаратом, широко внедренным в хлебопекарную промышленность, является амилоризин П10Х. Препарат получают из поверхностной культуры A. oryzae осаждением этанолом. Он обладает амилолитической и протеолитической активностью. В соответствии с ГОСТом препарат должен удовлетворять следующим требованиям: амилолитическая способность — 2000 ед/г препарата; осахаривающая способность — 150 ед/г препарата; протеолитическая активность — 7 ед/г препарата. Кроме того, особо важное значение для хлебопекарной промышленности имеет степень обсемененности препарата спорами Вас. mesentericus (картофельная палочка) и Вас. subtilis (сенная палочка). Существенный признак поражения хлеба картофельной палочкой — тягучий мякиш и появление специфического неприятного запаха и вкуса. Поэтому на хлебозаводах при выработке хлеба с использованием препарата амилоризина П10Х каждую партию препарата проверяют на обсемененность спорами Вас. mesentericus (она не должна превышать величину 105). Одним из требований, обуславливающих стабильность ферментных препаратов, является их строгая стандартизация. За рубежом для этой цели используют различные наполнители — сахар, крахмал, декстрины и т. п. В нашей стране наряду с этими наполнителями применяют сернокислый аммоний, именно он включен в ГОСТ на амилоризин П10Х.

     Получить  хлеб с надлежащей пористостью, объемом  и окраской корки можно только в том случае, если на всех стадиях  технологического процесса достаточно сахаров, обеспечивающих интенсивность газообразования. Несмотря на присутствие в муке собственных сахаров, хлеб, полученный за счет сбраживания только собственных сахаров муки, не будет отвечать требованиям стандарта. При газообразовании только за счет собственных сахаров муки максимум выделения диоксида углерода приходится на первые 1 - 2 часа брожения. Между тем в процессе хлебопечения газообразование в тесте должно оставаться достаточно высоким и на последней стадии (расстойка и первые 10 -15 минут выпечки). При наличии в муке активной β-Амилазы газообразование в процессе брожения теста идет по возрастающей и максимум приходится на 4 часа брожения. В противном случае для получения дополнительного количества сбраживаемыхсСахаров и интенсификации процесса брожения необходимо применение амилолитических ферментных препаратов.

     Однако значение сахаров, безусловно, не ограничивается только процессом брожения. Огромную роль сахара играют в образовании красящих и ароматических веществ хлеба, участвуя в реакции меланоидино-образования.

     Исключительно важны для хлебопечения и те изменения, которые претерпевает при тестоведении и расстойке белковый комплекс муки. Именно белковый комплекс и его ферментативные изменения определяют собой физические свойства теста. От белкового комплекса зависит как поведение теста при его замесе и расстойке (в частности, формоудержание), так и качество готового хлеба, его объем, пористость, структура мякиша.

     Говоря  о протеолитических ферментах, воздействующих на белковый комплекс муки, необходимо еще раз отметить эндогенные протеазы зерна пшеницы, среди которых наибольшее значение имеют нейтральные протеиназы, превосходящие по своей активности кислые протеазы в несколько раз и способные в условиях теста эффективно расщеплять белки клейковины. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Реакции ацилглициринов  с участием углеводородных  радикалов. 
 

     3.1 Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов)

     Гидрирование  масел и жиров молекулярным водородом  в промышленности проводят при температурах 180–240°C в присутствии никелевых или медно–никелевых катализаторов, при давлении, как правило, близком к атмосферному. Задача гидрогенизации масел и жиров – целенаправленное изменение жирно–кислотного состава исходного жира в результате частичного или полного присоединения водорода к остаткам ненасыщенных жирных кислот, входящим в состав ацилглицеринов подсолнечного, хлопкового, соевого, рапсового и других жидких растительных масел.

     Основная  химическая реакция, протекающая при  гидрогенизации, – присоединение водорода к двойным связям остатков непредельных жирных кислот:

     Подбирая  соответствующие условия реакции, удается осуществить этот процесс селективно (избирательно), гидрируя сначала, в основном, ацилы линоленовой кислоты до линолевой, затем линолевой до олеиновой, а уже потом остатки олеиновой (если это необходимо) до стеариновой кислоты, и получить продукт с заранее заданными свойствами, называемый саломасом:

     Селективность (избирательность) гидрирования объясняется  большей скоростью гидрирования ацилов более ненасыщенных кислот. Гидрирование масел и жиров является гетерогенным процессом, протекающим на границе раздела фаз: смесь ацилглицеринов – катализатор. Параллельно с присоединением водорода к двойным связям (гидрирование) на поверхности катализатора происходит смещение С=С–связи (структурная изомеризация, 1) и геометрическая изомеризация (цис–транс–изомеризация, 2).

     В отличие от гидрирования, реакции  изомеризации (1,2), идущие на поверхности катализатора, не требуют расхода водорода. Предпочтительное протекание реакций (селективность) по одному из возможных направлений определяется свойствами катализатора и условиями проведения процесса. В процессе гидрогенизации может проходить и частичная переэтерификация.

     3.2 Окисление ацилглицеринов

     Жиры  и масла, особенно содержащие радикалы ненасыщенных жирных кислот, окисляются кислородом воздуха. Первыми продуктами окисления являются разнообразные по строению гидропероксиды. Они получили название первичных продуктов окисления.

     Преимущественно окисляется группа –CH2–, соседняя с  двойной связью (α–положение), а  с наибольшей скоростью – расположенная  между двумя двойными связями. Образовавшиеся гидропероксиды неустойчивы; в результате их сложных превращений образуются вторичные продукты окисления: окси– и эпоксисоединения, спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и их производные с углеродной цепочкой различной длины.

     Образование вторичных продуктов окисления может сопровождаться разрывом углеродной цепи:

     Направление и глубина окисления масел  и жиров зависят, в первую очередь, от их ацилглицеринового состава: с  увеличением степени непредельности жирных кислот, входящих в состав ацилглицеринов, скорость их окисления возрастает. В ряду эфиров олеиновой (C1lg), линолевой (С218) и линоленовой (С318) кислот соотношение скорости окисления 1 : 27 : 77. Ацилглицерины насыщенных кислот кислородом воздуха при обычных условиях практически не окисляются. Кроме того, на скорость окисления влияет присутствие влаги, металлов переменной валентности.

     Большое влияние на скорость окисления оказывают  антиокислители (ингибиторы) – вещества, добавление которых приводит к обрыву цепей окисления. При этом активные радикалы, которые инициируют процесс окисления, образуют стабильные радикалы, которые не участвуют в этом процессе:

     Среди антиоксидантов наибольшее значение имеют  соединения фенольной природы: ионол, БОТ, БОА, пропилгаллаты. Из природных антиокислителей наибольшее значение принадлежит токоферолам, сезамолу (кунжутное масло), госсиполу (хлопковое масло).

     При введении антиоксидантов в количестве 0,01 % стойкость жиров к окислению увеличивается в 10–15 раз.