При производстве каких пищевых продуктов используют ферменты

Ферменты - Товароведение пищевых продуктов - Для предприятия общепита

Читателей: 92

Ферментами, или энзимами (энзим от enzume-«в дрожжах», фермент от лат. fermentum – закваска), называют сложные биологические катализаторы белковой природы, изменяющие скорость химической реакции.

Ферменты играют очень важную роль в пищевой промышленности, в отдельных случаях осуществляя или помогая осуществить многие технологические процессы, в других – затрудняя их проведение. Достаточно напомнить, что превращение исходного сырья в готовые продукты в таких отраслях пищевой промышленности, как виноделие, пивоварение, производство спирта, хлебопечение, сыроделие, производство ряда кисломолочных продуктов, осуществляется при непосредственном участии ферментов.

Ферменты имеют большую молекулярную массу: от 10 000 до 1 000 000. Молекула фермента может состоять только из белка или из белковой и небелковой частей. Последняя получила название кофактора или простетической группы. Белковая часть молекулы фермента может быть построена из одной или нескольких полипептидных цепей, образующих сложные комплексы. Кофакторы имеют небольшую молекулярную массу и являются активной группой фермента. Ими могут быть производные витаминов, нуклеотидов или ионы металлов. Одни и те же кофакторы могут быть прочно связаны с белком или образовывать легко диссоциирующие комплексы. Одни и те же кофакторы могут входить в состав молекул разных ферментов.

Ферменты обладают высокой специфичностью по отношению к субстрату, т. е. тому соединению, превращение которого он  ускоряет. Эффективность действия фермента особенно сильно зависит от ряда факторов: температуры (оптимальная температура 30-50 °С), некоторых специфических веществ, называемых активаторами и ингибиторами, рН среды. Активаторы повышают активность ферментов, ингибиторы снижают (угнетают ферменты). Применение ферментов дает возможность снизить энергию активации (энергетический барьер), осуществив превращение исходного вещества в конечное через промежуточное состояние или состояние активного комплекса.

Контакт фермента с субстратом происходит с помощью активного центра, обычно это небольшая часть молекулы фермента, в  которой разделяют две зоны: связывающую и каталитическую. В состав активного центра входят отдельные части полипептидной цепи

Ферменты делят на 6 классов. Подробнее рассмотрим только те, которые важны в пищевой технологи и питании. ‘

1. Оксидоредуктазы, или окислительно-восстановительньные ферменты. Это большая группа, состоящая из 180-200 ферметов. Оксидоредуктаэы катализируют окисление или восстановливают  различные химические веществ. Так, относящийся к этому классу фермент алкогольдегидрогеназа катализирует восстановление уксусного альдегида в этиловый спирт и играет большую роль в процессе спиртового брожения. Фермент липоксигеназа окисляет кислородом воздуха ненасыщенные  и их сложные эфиры. Его действие является одной из причин прогоркания муки и крупы. Он участвует в разрушении каротиноидов при сушке и хранении продуктов растительного происхождения.

Фермент монофенолмонооксигеназа окисляет аминокислоту тирозин с образованием меланинов, имеющих темный цвет. Действием этого фермента объясняется темный цвет ржаного хлеба, потемнение макарон при сушке.

2. Трансферазы. Представители этой группы ферментов катализируют перенос различных групп от одной молекулы к другой, например фосфорилирование, переаминирование. Эти ферменты принимают участие в сложных биохимических процессах, протекающих в клетках.

3. Гидролазы. Ферменты этой группы играют особенно важную роль в пищеварении и в процессах пищевой технологии. К ним относится большая группа протеолитических ферментов, катализирующих гидролиз белков и пептидов. Большое значение в биохимии пищеварения принадлежит протеолитическим ферментам (пепсин, химиотрипсин, аминопептидаза, карбоксипептидаза  и др.), осуществляющим деполимеризацию молекул белка по мере его движения по пищеварительному тракту. Протеолитические ферменты участвуют в процессах, происходящих при переработке мяса, в хлебопечении. С их помощью проводят умягчение мяса и кожи, их применяют при получении сыров. Действие протеаз очень избирательно. Одни протеазы разрушают пептидные связи внутри молекул белка – эндопептидазы и на конце ее молекулы (экзопептидазы), т. е. отщепляют аминокислоты с N- или С-конца, другие расщепляют пептидные связи только между отдельными аминокислотами. Так, трипсин разрушает пептидную связь между лизином (Лиз) или аргинином (Apr) и другими аминокислотами, пепсин – между аминокислотами с гидрофобными радикалами, например между валином (Вал) и лейцином (Лей). Фермент химотрипсин гидролизует пептидную связь между триптофаном, (см. схему) тирозином и другими аминокислотами.

Следовательно, для полного гидролиза белковой молекулы необходим целый набор ферментов. Реннин (сычужный фермент) вызывает створаживание молока. Он применяется при изготовлении сыров.

Представителями группы гидролаз являются карбогидразы, катализирующие гидролиз полисахаридов, важное место среди них занимают мальтаза, расщепляющая агликозидную связь в дисахаридах (мальтозе), инвертаза, расщепляющая сахарозу на глюкозу и фруктозу. Амилазы – группа ферментов, гидролизующих крахмал с образованием декстринов и мальтозы. По характеру действия различают а-амилазу, (3-амилазу и глюко-амилазу.

Целлюлазы проводят гидролиз целлюлозы, гемицеллюлаза – гемицеллюлоз. Гидролиз пектиновых веществ протекает с участием пектолитических ферментов. Их применение дает возможность повышать выход продукта и осветлять плодово-ягодные соки. Ферменты, осуществляющие гидролиз полисахаридов (особенно амилазы), играют важную роль в хлебопечении, технологии сахаристых веществ, бродильных производств, получении спирта.

К гидролазам относится липаза, катализирующая гидролиз жиров с образованием свободных жирных кислот и глицерина. Этот процесс имеет большое значение при хранении зерна и зерно-продуктов, масличного и животного сырья. В соответствующих разделах будет рассмотрено подробнее действие этих ферментов.

4. Лиазы. Эти ферменты катализируют реакции расщепления между атомами углерода, углерода и кислорода, углерода и азота, углерода и галогена. К ферментам этой группы относятся декарбоксилазы, отщепляющие молекулу диоксида углерода СО? от органических кислот.

5. Изомеразы. Ферменты этой группы катализируют структурные изменения в пределах одной молекулы органического соединения. Их используют при получении глюкозо-фруктозных сиропов.

6. Лигазы. Эти ферменты катализируют образование связей С-О, С-S, С-N, С-С Именно к этой группе относятся ферменты, участвующие в превращениях аминокислот (аспарагин синтетаза, глутаминсинтетаза и карбоксилаза) и в удлинеии углеродной цепи органических соединений.

В настоящее время налажено промышленное производство ряда ферментных препаратов. Применение их в пищевой промышленности дает возможность усовершенствовать технологию получать новые продукты и большой экономический эффект.

Приведены старые названия, широко применяемые в пищевой технологи и в промышленности.

Выше были рассмотрены общие свойства ферментов. В пищевой технологии ферментативные процессы очень разнообразны и зависят от вида сырья, технологии и характера получаемого продукта.

Возможно вас заинтересует:

Научная тема: Пищевые ферменты | Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов

Ранее пищевые ферменты, кроме тех, которые используются в качестве пищевых добавок, не регулировались на уровне ЕС или регулировались в качестве вспомогательных средств обработки в соответствии с законодательством государств-членов. Только Франция и Дания потребовали проведения оценок безопасности ферментов, используемых в качестве вспомогательных средств обработки, прежде чем их можно будет использовать в производстве пищевых продуктов.

Из-за различий между национальными правилами оценки и выдачи разрешений на пищевые ферменты в 2008 году было принято новое рамочное законодательство ЕС по пищевым ферментам.Этот закон имеет целью в конечном итоге установить список ферментов ЕС. До тех пор, пока такой список не будет установлен, национальные правила по маркетингу и использованию пищевых ферментов и продуктов питания, произведенных с использованием пищевых ферментов, будут продолжать применяться в странах ЕС.

EC 1331/2008 ввел общую процедуру утверждения добавок, ферментов и ароматизаторов, используемых в пищевых продуктах. Регламент ЕС 1332/2008 гармонизирует правила в отношении ферментов, используемых в пищевых продуктах в ЕС, и требует подачи заявок на разрешение всех существующих и новых ферментов до их включения в официальный список одобренных пищевых ферментов ЕС в будущем.Это законодательство требует, чтобы EFSA оценило безопасность всех этих пищевых ферментов, прежде чем они могут быть разрешены в ЕС и добавлены в список ЕС. Пищевой фермент будет включен в список ЕС, если он не представляет опасности для здоровья потребителя; есть технологическая необходимость в его использовании; и его использование не вводит потребителей в заблуждение. Требования к маркировке пищевых ферментов регулируются Директивой 2000/13 / EC и Регламентом EC 1332/2008.

Сроки и требования к данным для подачи заявок были установлены Регламентом ЕС 234/2011.Этот регламент устанавливает период подачи заявок на существующие пищевые ферменты, начиная с 11 сентября 2011 года. Крайний срок подачи таких заявок был увеличен с 24 до 42 месяцев (11 марта 2015 года) Постановлением ЕС 1056/2012. Дальнейшая поправка Регламента ЕС 562/2012 ввела возможность группирования пищевых ферментов в одном приложении для повышения эффективности процесса оценки, а также отступление от представления токсикологических данных при определенных условиях. Эти положения применяются только к ферментам с одним и тем же каталитическим классом, произведенным по существу одним и тем же процессом и происходящим из одного источника, а также к ферментам:

• Уже оценено Францией или Данией (за исключением произведенных на основе генетически модифицированных растений, животных или микроорганизмов)
• Производится микроорганизмами, включенными в список презумпции безопасности EFSA
• Произведено из съедобных частей генетически модифицированных растений и животных.

Вышеупомянутое законодательство ЕС не распространяется на ферменты, предназначенные для потребления человеком, например, те, которые используются для пищевых или пищеварительных целей, или пищевые ферменты, используемые в производстве пищевых добавок (как определено Регламентом EC 1333/2008 о пищевых добавках) . Кроме того, микробные культуры, традиционно используемые в производстве продуктов питания (сыра, вина), которые могут случайно вырабатывать ферменты, но не используются специально для их производства, не считаются пищевыми ферментами.

Дополнительная информация о законодательстве о пищевых ферментах и ​​подаче заявок на пищевые ферменты:

Ферменты, используемые в пищевой промышленности

Что такое ферменты?

Ферменты - это белки, которые действуют как катализаторы для всех живых организмов - микроорганизмов, растений, животных и людей. Катализаторы - это соединения, которые увеличивают скорость химических реакций в биологических системах. Очень небольшое количество ферментов может увеличить скорость реакции до десяти миллионов раз. Ферменты действуют в узком наборе условий, таких как температура и pH (кислотность), и могут подавляться различными способами.

Ферменты классифицируются по типу реакции, которую они катализируют, и веществу (называемому субстратом), на которое они действуют. Принято добавлять суффикс «аза» к названию основного субстрата, на который действует фермент. Например, на лактозу действует лактаза, на белки - протеазы, а на липиды - липазы. Кроме того, многие давно используемые ферменты имеют общие названия, такие как папаин от папайи, который используется для размягчения мяса.

История использования ферментов в производстве пищевых продуктов

Ферменты, полученные из съедобных растений и тканей пищевых животных, а также ферменты, вырабатываемые микроорганизмами (бактериями, дрожжами и грибами), веками использовались в производстве пищевых продуктов.Реннет - это пример смеси натуральных ферментов из желудка телят или других домашних животных, которая веками использовалась в сыроварении. В сычуге содержится фермент протеаза, который коагулирует молоко, заставляя его разделяться на твердые вещества (творог) и жидкости (сыворотка). В качестве альтернативы, на протяжении веков ферменты, производимые дрожжами, использовались для сбраживания виноградного сока с целью производства вина.

Современное производство пищевых ферментов

В двадцатом веке ферменты начали выделять из живых клеток, что привело к их крупномасштабному коммерческому производству и более широкому применению в пищевой промышленности.Сегодня микроорганизмы являются важнейшим источником коммерческих ферментов. Хотя микроорганизмы не содержат тех же ферментов, что и растения или животные, обычно можно найти микроорганизм, который производит родственный фермент, который будет катализировать желаемую реакцию. Производители ферментов оптимизировали микроорганизмы для производства ферментов с помощью естественного отбора и классических методов разведения.

Прямая генетическая модификация (биотехнология) включает в себя наиболее точные методы оптимизации микроорганизмов для производства ферментов.Эти методы используются для получения высокоурожайных производственных организмов. Биотехнология также предоставляет инструменты для получения генетической последовательности от растения, животного или микроорганизма, из которых производство ферментов в промышленных масштабах не является адекватным, для передачи микроорганизмам, которые имеют безопасную историю производства ферментов для использования в пищевых продуктах.

Хотя продуцирующий организм генетически модифицирован, производимый им фермент - нет. Ферменты, полученные с помощью биотехнологии, идентичны тем, которые встречаются в природе.Кроме того, ферменты, вырабатываемые микроорганизмами, экстрагируются и очищаются перед использованием в производстве пищевых продуктов. Генетически модифицированные микроорганизмы полезны с коммерческой точки зрения, но не выживают в природе.

Регулирование ферментов в Канаде

В Канаде ферменты, которые используются в пищевой промышленности, регулируются как пищевые добавки. Фермент соответствует определению пищевой добавки, приведенному в разделе B.01.001 Правил пищевых продуктов и медикаментов , когда это влияет на характеристики пищевых продуктов и / или они или их побочные продукты становятся частью пищевых продуктов. При определении того, остаются ли остатки фермента в пище или на ней, учитываются физические остатки фермента, а не активность фермента.

Как и в случае с другими пищевыми добавками, Министерство здравоохранения Канады отвечает за предпродажную оценку безопасности ферментов и одобрение их использования в пищевых продуктах. Ферменты, разрешенные для использования в пищевых продуктах, продаваемых в Канаде, наряду с разрешенными источниками каждого фермента, перечислены в Списке разрешенных пищевых ферментов , опубликованном на веб-сайте Министерства здравоохранения Канады.

Безопасность исходного организма - это первоочередное внимание при оценке ферментного продукта. Пищевые животные и съедобные растения имеют историю безопасного использования в качестве источников ферментов для пищевой промышленности. Микроорганизм, используемый для производства пищевых ферментов, должен быть хорошо охарактеризован и не продуцировать какие-либо патогены, токсины или антибиотики. Обычно это почвенные микроорганизмы, воздействию которых люди обычно подвергаются через окружающую среду и пищу, и которые в прошлом были безопасны при производстве пищевых ферментов.В оценке безопасности Министерства здравоохранения Канады учитываются тесты на токсичность ферментного продукта и процесс, используемый для коммерческого производства фермента.

Оценка безопасности фермента, продуцируемого генетически модифицированным микроорганизмом, расширяет вышеуказанный подход. В этом случае Министерство здравоохранения Канады также рассматривает методику передачи генетического материала, а также безопасность генетического материала, который был введен и экспрессирован в производственном микроорганизме.Для завершения проверки безопасности геном продуцирующего микроорганизма должен быть полностью охарактеризован.

Что такое ферменты? Что они делают?

Клетки - это строительные блоки жизни. Клетки есть у всех живых существ - от небольших одноклеточных организмов, таких как бактерии, до крупных многоклеточных организмов, таких как люди.

Клетки имеют особые функции, которые помогают поддерживать жизнь этих разнообразных существ. Чтобы эти функции выполнялись, внутри клеток происходят химические реакции. Часто эти химические реакции ускоряются особым видом белка, называемым ферментом.

В этой статье мы ответим на несколько вопросов: что такое ферменты, из чего состоят ферменты и какие типы ферментов существуют.

Что такое ферменты?

Ферменты - это особый вид белка, который содержится в клетках живых организмов. Ферменты состоят из длинных цепочек аминокислот, которые удерживаются вместе пептидными связями.

Ферменты помогают в таких процессах, как пищеварение, свертывание крови и выработка гормонов. Они в основном либо катализируют (вызывают), либо ускоряют химические реакции, которые принимают plac

Использование микроорганизмов в производстве пищевых продуктов

Под редакцией SarMal, Sharingknowledge

Микроорганизмы

Микроорганизмы или микробы - это микроскопические организмы. Микроорганизмы бывают одноклеточными или многоклеточными. Все бактерии, археи и большинство простейших классифицируются как микроорганизмы. Некоторые грибы и водоросли также относятся к микроорганизмам. Поскольку микроорганизмы настолько приспосабливаемы и способны выживать в большинстве сред, микроорганизмы живут везде! Они существуют в скалах, почвах, глубоко в океане, в открытом космосе, на других организмах и даже под толстым льдом.В 2014 году ученые обнаружили микроорганизмы, живущие на глубине 2 600 футов ниже льда в Антарктиде ^[1] .

Микроорганизмы: отрицательное воздействие на здоровье

Большинство людей знакомы со многими негативными эффектами микроорганизмов. Причина, по которой микроорганизмы настолько опасны для здоровья человека и других организмов, заключается в том, что микроорганизмы являются патогенами многих инфекционных заболеваний. Роберт Кох создал постулаты Коха в начале 1900-х годов после того, как обнаружил микроорганизмы в крови крупного рогатого скота, инфицированного сибирской язвой.Эти микроорганизмы были идентифицированы Кохом как Bacillus anthracis. Основываясь на этих наблюдениях, Кох смог установить свои постулаты, позволяющие идентифицировать микроорганизмы и методы выделения микроорганизмов и бактерий, присутствующих в организме.

Когда ученые начали больше узнавать о микроорганизмах, они обнаружили, что микроорганизмы также несут ответственность за порчу продуктов питания и осложнения для здоровья, возникающие в результате употребления в пищу продуктов, зараженных бактериальными микроорганизмами.

Хотя микроорганизмы являются причиной порчи пищевых продуктов и многих заболеваний, они используются во многих различных методах производства пищевых продуктов и выполняют множество полезных функций. Некоторые функции и использование микроорганизмов в производстве продуктов питания перечислены ниже.

Типы микроорганизмов в производстве пищевых продуктов

Микроорганизмы, которые с пользой используются в производстве пищевых продуктов, делятся на три группы:

1. 1

   Плесень обычно встречается в испорченных или гнилых продуктах питания, однако их использование в пищевых продуктах ограничено, например, в некоторых сырах.Эти сыры созревают через плесневые грибы. Сыры обычно называют в честь используемых плесневых грибов, например, рокфор созревают с использованием плесени Penicillium roquefortii, а камамбер - с использованием плесени Penicillium camemberti. Исторически эти сыры оставляли для созревания с использованием плесени органическим способом, но сегодня к сыру добавляют небольшой культивированный кусочек плесени, чтобы плесень не мутировала. Некоторые спирты также используют плесень, в том числе Кодзи-кин, японскую плесень, которая используется в некоторых типах саке и соевого соуса.

2. 2

   Дрожжи используются в выпечке, пивоварении и виноделии. Saccharomyces cerevisiae - дрожжи, наиболее часто используемые в выпечке и хлебе. Дрожжи используются в выпечке, чтобы поднять хлеб или другие хлебобулочные изделия. При смешивании с сахаром дрожжи питаются сахаром и вырабатывают углекислый газ. Углекислый газ образует небольшие воздушные карманы в тесте, заставляя его подниматься. Добавление яиц и жира может ускорить или замедлить дрожжевую реакцию. Дрожжи также используются в пиве для брожения (подробнее об этом ниже).

3. 3

   Не все бактерии, присутствующие в продуктах питания, опасны. Бактерии, состоящие из молочной кислоты, используются для создания пищи путем ферментации. Этот тип бактерий называется запущенными культурами и используется в сыре, сметане, пахте, йогурте, колбасе, соленьях и оливках.

Использование микроорганизмов в производстве пищевых продуктов: ферментация

На протяжении тысячелетий люди производили еду и напитки путем ферментации.Алкогольные напитки производятся с использованием дрожжевого брожения, но также производятся такие пищевые продукты, как кимчи и квашеная капуста (с использованием лакто-брожения). Есть много видов продуктов, созданных путем ферментации и различных типов ферментации. Наиболее распространенные типы ферментации - это ферментация, в которой участвуют дрожжи, плесень и молочная кислота. До охлаждения ферментированные продукты были созданы для того, чтобы продукты оставались дольше, и сегодня в слаборазвитых регионах мира ферментация по-прежнему используется в качестве метода сохранения продуктов питания.

1. 1

   Дрожжи и плесень Брожение происходит, когда сахар превращается в диоксид углерода

   . На молекулярном уровне расщепление углеводов во время ферментации обычно разрушается в анаэробных условиях. В случае дрожжевой ферментации ферментация происходит, когда цепь переноса электронов не работает. Ферментация - это способ клетки производить энергию (АТФ), превращая НАДН, пируват и гликолиз в НАД +. Когда кислород присутствует, НАДН и пируват (Ch4COCO2) создают АТФ посредством дыхания (окислительное фосфорилирование).Это создает намного больше АТФ, чем преобразование, которое произошло только при гликолизе, и причина того, что большая часть ферментации происходит в анаэробных условиях.

2. 2

   Молочная ферментация - более простая форма ферментации, включающая окислительно-восстановительную реакцию между пируватом и гликолизом с образованием молочной кислоты

   . При ферментации молочной кислоты не образуется диоксид углерода, вместо этого одна молекула глюкозы превращается в две молекулы молочной кислоты:

Тип ферментации, используемый при ферментации пищевых продуктов, зависит от условий окружающей среды (аэробные или неаэробные) и результата, желаемого производителем пищевых продуктов.

Микроорганизмы играют важную роль в создании многих пищевых продуктов. Пиво, вино и многие продукты питания во время производства зависят от микроорганизмов. Но микроорганизмы используются не только в производстве продуктов питания, они также используются в процессе переработки пищевых продуктов. Если у вас на заднем дворе есть компостная куча, она полна микроорганизмов, которые превращают пищевые отходы в полезную, богатую азотом почву. Многие компании по переработке отходов в муниципалитетах по всему миру используют свои знания о микроорганизмах для переработки пищевых отходов в пригодный для использования компост.

Ссылка на эту статью

Если вам нужно ссылаться на эту статью в своей работе, вы можете скопировать и вставить следующее в зависимости от необходимого формата:

APA (Американская психологическая ассоциация)
Использование микроорганизмов в производстве пищевых продуктов. (2017). В ScienceAid . Получено 28 октября 2020 г., с сайта https://scienceaid.net/Using_Microorganisms_in_Food_Production

MLA (Ассоциация современного языка) «Использование микроорганизмов в производстве пищевых продуктов." ScienceAid , scienceaid.net/Using_Microorganisms_in_Food_Production По состоянию на 28 октября 2020 г.

Чикаго / Турабиан ScienceAid.net. «Использование микроорганизмов в производстве продуктов питания». По состоянию на 28 октября 2020 г. https://scienceaid.net/Using_Microorganisms_in_Food_Production.

Комментарии

1. ↑ http://www.nature.com/news/lakes-under-the-ice-antarctica-s-secret-garden-1.15729

Смотрите также

• 
  Какие молочные продукты качественные
• 
  В каких продуктах наибольшее количество белка
• 
  Какие продукты относятся к простым углеводам
• 
  Какие продукты содержат много белка таблица
• 
  Какие продукты повышают давление при беременности таблица
• 
  Продукты содержащие максимальное количество белка
• 
  Содержание кальция в молоке и молочных продуктах
• 
  Продукты с малым содержанием железа
• 
  Какие лучше продукты есть для похудения
• 
  Какие продукты исключить при гипотиреозе
• 
  Какие нужно есть продукты при повышенном холестерине