АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Реакції утворення коричневих продуктів

Потемніння харчових продуктів пов’язане з реакціями перетворення вуглеводів, їх взаємодії з білками або амінокислотами. Вони представлені реакціями карамелізації і меланоїдиноутворення.

Карамелізація – комплекс реакцій, які відбуваються при прямому нагріванні вуглеводів. Каталізуються реакції невисокими концентраціями кислот, лугів і деяких солей. Утворюються коричневі продукти з карамельним ароматом.

Нагрівання спричиняє розрив і утворення нових глікозидних зв'язків. Але основними є процеси дегідратації, у результаті якої відбувається утворення подвійних зв'язків, формування циклопентанолонів і циклогексанолонів. Спряжені подвійні зв’язки адсорбують світло певної довжини хвилі і надають продуктам коричневого забарвлення.

Нагріванням розчину сахарози у присутності сульфатної кислоти або кислих солей амонію одержують інтенсивно забарвлені полімери (цукровий колор) для застосування у виробництві напоїв, карамелі. У присутності НSO₃^–-йонів підвищується стабільність і розчинність цих полімерів.

Комплекс реакцій карамелізації призводить до утворення різних кільцевих систем з унікальним смаком і ароматом. Так, мальтол та ізомальтол мають запах печеного хліба, 2-Н-4-гідрокси-5-метилфуранон - аромат смаженого м’яса.

Мальтол Ізомальтол 2-Н-4-гідрокси-5-

(3-гідрокси-2-метилпіранон) метилфуранон

Основні шляхи реакції Майяра (меланоїдиноутворення):

Реакція меланоїдиноутворення починається з конденсації альдози й аміну в глюкозиламін, енамінольна форма якого може реагувати далі у двох напрямах:

У результаті перегрупіровки Амадорі енольний водень переміщується до атому С₁, утворюється 1- дезокси-1-аміно-2-кетоза. Цей шлях веде через 2,3-ендіол після відщеплення аміну, до утворення a-b-дикарбонільних сполук і редуктонів. Дуже реакційноздатні a і b-ненасичені кетони можуть полімеризуватись у високомолекулярні коричнево-чорні меланоїдини або розщеплятись на прості леткі сполуки.

При цьому, наприклад, утворюються такі речовини як метилгліоксаль, диацетил, ацетон, ацетальдегід, завжди присутні у хлібі при випіканні і після. Ці речовини можуть вступати в реакцію з амінами, утворюючи меланоїдини. Останні це високомолекулярні забарвлені в коричнево-чорний колір речовини структура яких не вияснена.

Другий шлях веде через відщеплення гідроксильної групи при атомі С₃ до утворення дезоксиозонів. Останні відщеплюючи воду і утворюючи п’ятичленне кільце перетворюються у фурфурол (у випадку пентоз) або 5-гідроксиметилфурфурол (гексози), дуже активні ароматичні сполуки.

4. Окиснення вуглеводів. О киснення альдоз присутнє і використовується у харчових технологіях. Продуктом окиснення альдоз за певних умов є ρ-лактон, γ-лактон, вільна форма альдонової кислоти. Цей процес відбувається при виробництві кисломолочних продуктів.

Глюконова кислота

Окиснення глюкози під дією ферментів застосовують для видалення кисню з напоїв (соків, пива), оскільки кисень може бути причиною потемніння і зміни запаху продуктів при зберіганні. Перед герметизацією тари до напоїв добавляють глюкозооксидзу, яка, використовуючи залишки кисню перетворює глюкозу у D-глюконову кислоту.

При дії сильніших окисників (азотної кислоти) утворюються дикарбонові кислоти. Окиснення в уронові кислоти можливе лише при захисті карбонільної групи.

Один з промислових методів одержання глюкуронової кислоти: при гідролізі крохмалю.

Уронові кислоти розповсюджені у природі, вони є структурними компонентами мікробних і рослинних полісахаридів, які використовують у харчових технологіях як загусники. Це пектин, мономером якого є D-галактуронова кислота, альгінати із морських водоростей (D-мануронова кислота, α-гулуронова кислота).

5. Бродіння вуглеводів дуже поширений у природі процес, який є основою виробництва багатьох харчових продуктів: хлібобулочних і молочнокислих виробів, алкогольних напоїв і харчових кислот та ін.

У результаті бродіння, яке відбувається завдяки життєдіяльності певних мікроорганізмів, утворюються різноманітні спирти, кислоти, альдегіди, кетони, від кількості і співвідношення яких залежить аромат, смак і якість продукту.

Найпоширенішими є спиртове і молочнокисле бродіння. Для забезпечення спиртового бродіння на практиці застосовують один вид дріжджів сімейства сахароміцетів - Sacharomyces cerevisiae, окремі штами якого дуже різняться за особливостях ферментних систем.

Ця багаточисленна ферментна система і здійснює процес анаеробного перетворення вуглеводів з утворенням етилового спирту і вуглекислого газу.

Дріжджі зброджують лише гексози. Легше піддаються бродінню глюкоза і фруктоза, повільніше маноза і ще гірше – галактоза. Дисахариди зброджуються лише після попереднього гідролізу до моноцукрів ферментами дріжджів. Полісахариди крохмалю потребують попереднього гідролізу мікробними амілазами, або солодом. Цей процес застосовується при виробництві алкогольних напоїв із крохмалевмісної сировини: пшениці, ячменю, кукурудзи, рису, картоплі та ін.

Сумарне рівняння спиртового бродіння не висвітлює всієї складності процесу:

1. Перша стадія цього процесу - утворення фосфорних ефірів цукрів, фосфорилювання глюкози з участю аденозинтрифосфорної кислоти. Цей процес каталізується ферментом глюкокіназою (гексокіназа).

2. Утворений глюкозо-6-фосфат піддається ізомеризації під дією ферменту глюкозо-фосфат-ізомерази у фруктозо-6-фосфат

3. Утворений фруктозо-6-фосфат далі фосфорилюється за рахунок АТФ з участю ферменту фосфофруктокінази, утворюється фруктозо-1,6-дифосфат. Цим закінчується підготовча стадія анаеробного (і аеробного) розщеплення цукрів.

4. На слідуючій стадії фруктозо-1,6-дифосфат розпадається на 2 молекули фосфотріоз: фосфогліцериновий альдегід і фосфодиоксиацетон з участю ферменту альдолази.

5. Утворені фосфотріози під дією ферменту тріозофосфатізомерази ізомеризуються, причому рівновага встановлюється при вмісті 95% альдегіду і 5% фосфодиоксиацетону.

6. Утворений фосфогліцериновий альдегід окиснюється в 1,3- дифосфогліцеринову кислоту з участю ферменту дегідрогенази гліцеринового альдегіду.

7. 1,3-фосфогліцеринова кислота під дією ферменту фосфотрансферази перетворюється в 3 фосфогліцеринову кислоту.

8. Під дією ферменту фосфогліцеромутази 3-фосфогліцеринова кислота перетворюється в 2-фосфогліцерин.

9. Утворена кислота під дією ферменту енолази (фосфопіруватгідратази) перетворюється в фосфоенолпіровиноградну кислоту.

10. Під дією фосфотрансферази (піруватфосфокінази) та перетворюється в енолпіровиноградну кислоту, яка швидко переходить в більш стійку кето-форму піровиноградної кислоти.

11. Піровиноградна кислота під дією ферменту піруваткарбоксилази перетворюється в СО₂ і оцтовий альдегід. Останній вступає у взаємодію з коферментом дегідрогенази НАДН і утворює етиловий спирт.

За наведеною гліколітичною схемою Ембдена-Мейергофа-Парнаса відбувається не лише спиртове бродіння. Аналогічний шлях анаеробного перетворення вуглеводів до утворення піровиноградної кислоти властивий іншим видам бродіння: пропіоновокислому, бутилгліколевому, ацетоноетиловому, ацетонобутиловому, маслянокислому. З ПВК різними шляхами може утворюватися янтарна, лимонна, масляна кислота, суміш амілового, ізоамілового, бутилового спиртів, ацетон, гліцерин, оцтовий альдегід та інші сполуки.

Наприклад, гомоферментативне молочнокисле бродіння під дією Streptococus lactis, S. thermophilus, S. cremosis, Lactobacillus. bulgaricum, L. acidophilus. відбувається теж за гліколітичною схемою Ембдена-Мейергофа. З піровиноградної кислоти утворюється молочна.

Гетероферментативне зброджування глюкози молочнокислими бактеріями (S. diacetilactis, S. acetoinicus) відбувається іншим шляхом - пентозофосфатним. При цьому бродіннi крім молочної утворюється така ж кількість оцтової кислоти. Здатність молочнокислих бактерій зброджувати пентози відіграє важливе технологічне значення при бродінні житнього тіста, яке містить багато пентозанів і продуктів їхнього гідролізу.

Продукти анаеробного живлення мікроорганізмів можуть надалі окиснюватися з утворенням нових речовин. Прикладом є окиснення етилового спирту в оцтову кислоту і воду з участю Acetobacter.

СН₃СН₂ОН + О₂→ СН₃СООН + Н₂О

На цьому процесі засновано виробництво харчової оцтової кислоти.

Фактичний баланс бродіння дуже складний, так як велика різноманітність мікрофлори, різні сировина, умови, t°, хімічний склад сприяють, хоч і в незначній мірі, різним видам бродіння.

Дата добавления: 2015-11-25 | Просмотры: 1476 | Нарушение авторских прав