Fermentų panaudojimas maisto pramonėje
5 (100%) 1 vote

Fermentų panaudojimas maisto pramonėje

Fermentai yra svarbūs ląstelės komponentai, labai glaudžiai susiję su jos gyvybinėmis funkcijomis. Fermentai – tai biologiniai katalizatoriai. Fermentų katalizuojamų biocheminių reakcijų suma sudaro medžiagų apykaitos pagrindą, visų gyvų organizmų išskirtinę funkciją. Reguliuojant fermentų kiekį ir aktyvumą, reguliuojamas metabolinių reakcijų greitis bei jų kryptis. Fermentai maisto pramonėj naudojami labai plačiai. Jie naudojami pieno, mėsos duonos, konditerijos, gėrimų ir kitose maisto pramonės šakose. Pieno pramonėj naudojami iš vienų produktų sudarant kitus, pavyzdžiui, iš pieno gaminant sūrius; mėsos pramonėj skaidant, brandinant mėsą; duonos, konditerijos kaip pagalbiniai priedai, gėrimų pramonėj daugiausiai kaip brandinimo medžiagos. Fermentai – paprasti ar sudėtiniai globuliniai baltymai, sudaryti iš vieno ar dviejų komponentų. Dvikomponentinių fermentų baltyminė dalis vadinama apofermentu, nebaltyminė – kofermentu, o visas kompleksas – holofermentu.

Fermentams būdingos specifinės savybės, kurios skiria juos nuo kitų katalizatorių:

 Pagal molekulių cheminę sandarą visi fermentai yra baltymai ir turi pirmine, antrinę,

tretinę sandarą.

 Fermentų veikimo efektyvumas yra daug stipresnis už nebiologinių katalizatorių

veikimo efektyvumą.

 Fermentai pasižymi labai dideliu specifiškumu. Jie pasirinktinai veikia tik tuos

substratus, tas medžiagas, kurių kitimų reakcijas katalizuoja.

 Viena svarbiausių fermentų ypatybių – jų aktyvumo reguliavimas. Reguliuojant

fermentų aktyvumą, ląstelėse reguliuojami bei koordinuojami visi metaboliniai procesai,

palaikomas organizmo vidinės terpės dinaminis pastovumas ir prisitaikoma prie įvairių tos terpės pokyčių.

 Fermentinėms reakcijoms būdingas beveik 100% galutinių produktų kiekis.

 Fermentai pasižymi termolabilumu ir jautrumu terpės jonų pH.

Fermentų išskyrimas ir valymas

Fermentų yra visur, kur tik yra gyvybė. Jų yra ir paprasčiausiuose vienaląsčiuose organizmuose ir visų aukštesniųjų gyvulių ir augalų audiniuose, organuose bei skysčiuose. Fermentų prigimčiai ir jų veikimo mechanizmui išaiškinti reikėjo juos išskirti iš organizmo audinių ir biologinių skysčių. Vienas iš paprasčiausių ir labiausiai paplitusių fermentų, išskyrimo metodų yra gyvulinių ir augalinių audinių ekstrahavimas vandeniu, druskų tirpalais, glicerinu ir kai kuriais, kitais tirpikliais. Geriausiai tam tinka glicerinas, nes jame tirpsta daugumas fermentų. Be to, glicerininiai fermentų ekstraktai ilgiau išsilaiko. Kad geriau išsiskirtų fermentai, audiniai susmulkinami ir sutrinami tame skystyje, kuriame jie ekstrahuojami. Audiniai dažniausiai sutrinami su kvarciniu smėliu specialiuose įrengimuose – homogenizatoriuose, —. pilnai suardant ląsteles. Kartais fermentai išskiriami iš ląstelių, panaudojus didelį slėgimą. Kad nesuirtų patys fermentai, audiniai sušaldomi. Išskirti fermentai paprastai yra užteršti įvairiomis medžiagomis, kurios gali mažinti jų katalitinį aktyvumą. Norint pašalinti šias medžiagas, fermentų ekstraktai yra atitinkamai gryninami. Plačiausiai paplitęs gryninimo būdas yra dializė. Dializės būdu iš fermentų ekstraktų galima išskirti mažo molekulinio svorio medžiagas (mineralines medžiagas, amino rūgštis, monosacharidus ir t. t.). Didelio molekulinio svorio medžiagos (baltymai, krakmolas ir t. t.) atskiriami kitais metodais: adsorbcijos, elektroforezės, išsūdymo, kristalizacijos ir t. t. Pirmą kartą adsorbcijos metodą fermentams gryninti pritaikė 1862 m. žymus rusų biochemikas A. Danilevskis. Šio metodo esmę sudaro tai, kad daugelis labai susmulkintų medžiagų gali adsorbuoti kitas medžiagas iš tirpalo ir jas išlaikyti savo paviršiuje. Adsorbcijos intensyvumas priklauso nuo adsorbento ir adsorbuojamos medžiagos savybių. Be to, adsorbcija priklauso ir nuo sąlygų, kuriose ji vyksta. Čia ypač svarbu aplinkos reakcija, temperatūra ir kt. Kiekviename audinyje yra įvairių fermentų. Todėl ekstrakte esti beveik visi tame audinyje buvę fermentai. Norint gauti atskirus fermentus, naudojami įvairūs adsorbentai. Vieni iš jų adsorbuoja vienus fermentus, kiti — kitus. Parinkus atitinkamus adsorbentus ir kiekvienam iš jų sudarius tinkamas adsorbcijos sąlygas, galima fermentus ne tik išgryninti, bet ir atskirti juos vienus nuo kitų. Adsorbentas, dažniausiai lengvai nusėda. Keletą kartų taip adsorbuojant ir atskiriant fermentus nuo adsorbento, pavyksta juos išgryninti ir suskirstyti. Dar geriau fermentai išgryninami ir suskirstomi, naudojant elektroforezę.

Fermentų svarba maisto pramonei

Pagrindinės fermentų savybės — specifinis veikimas, didelis katalitinis aktyvumas, termolabilumas — jau seniai atkreipė technologų dėmesį. Iš kitos pusės, žmonės, dar nieko nežinodami apie fermentus ir jų savybes, nuo neatmenamų laikų praktiškai juos naudojo, gamindami vyną, rūgščius pieno produktus, sūrius, kepdami duoną, ruošdami kavos pupeles ir arbatą ir t. t. Iš esmės, beveik nėra nė vieno maisto produkto, kur pagamintume be kokių nors fermentų. Alaus, spirito, vyno, kai kurių organinių rūgščių gamybos technologiniai procesai yra taip glaudžiai susiję su fermentų veikla, kad visos šios maisto pramonės šakos yra sujungtos ir vadinamos fermentacine pramone.

Daugelio maisto produktų
gamyboje yra naudojami fermentų preparatai, išskirti iš gyvulinės ir augalinės kilmės žaliavų, .pavyzdžiui, šliužo fermentas, pepsinas — sūrių ir varškės gamyboje. Tačiau dar daugiau maisto produktų yra gaminama, naudojant atitinkamus mikroorganizmus, kurių ląstelėse susidaro įvairūs fermentai, arba šių mikroorganizmų fermentų preparatus. Kaip tik tokie mikroorganizmai yra plačiai naudojami fermentacinėje pramonėje, o taip pat kepant duoną, gaminant rūgščius pieno produktus. Visų maisto produktų gamybai labai svarbūs yra ir perdirbamose žaliavose esantieji fermentai.

Gaminant kai kuriuos maisto produktus, fermentai gali veikti netgi žalingai, ir, norint gauti ilgai negendantį produktą, reikia žaliavose esančius fermentus ir juos gaminančius mikroorganizmus sunaikinti. Pavyzdžiui, tam pasterizuojamas pienas, grietinėlė, konservuojami maisto produktai. Fermentai sunaikinami, gaminant cukrų, konditerijos gaminius ir kt. Savaime suprantama, tuomet reikia gerai žinoti fermentų savybes, jų veikimą, o taip pat sąlygas, kuriose fermentai yra aktyvesni. Svarbu ir tai, kad fermentai mikroorganizmų ląstelėse susidaro priklausomai nuo mikroorganizmų mitybos sąlygų, nuo veikiamo substrato. Tam tikrose sąlygose mikroorganizmai adaptuojasi, t. y. „pripranta“ prie to ar kito substrato ir pradeda gaminti fermentus, reikalingus substratui pakeisti. Ši jų įgyta savybė persiduoda ,,iš kartos į kartą“. Daug kur maisto pramonėje yra naudojamos mielės, kurios dabar daugiausia gaminamos iš cukraus pramonės atliekos — melasos. Mielių ląstelėse susikaupia daug fermentų, kurie hidrolizina angliavandenius ir sukelia jų rūgimą. Dėl to mielės ir yra naudojamos angliavandeniams rauginti. Gaminant spiritą biocheminiu būdu, gali būti naudojamos įvairios žaliavos: krakmolas (bulvės, grūdai), cukrinės žaliavos (melasa, cukriniai runkeliai) ir inulininės žaliavos (cikorija, topinambai). Gaminant spiritą iš krakmolingų žaliavų, pirmiausia reikia hidrolizinti krakmolą, arba, kaip sakoma, jį sucukrinti. Tam yra naudojami amilolitiniai fermentai, esantieji salykle arba pelėsių grybeliuose. Salyklu vadinami dirbtinėse sąlygose (esant tam tikrai drėgmei ir temperatūrai) sudaiginti grūdai. Dygstant grūdams, juose kaupiasi aktyvūs fermentai: amilolitiniai (α-amilazė, β-amilazė, dekstrinfosfatazė), proteolitiniai, pektinazė ir kt. Šiuo metu salyklas vis dažniau pakeičiamas fermentų preparatais, gaminamais kultivuojant Mucor ir Aspergillus pelėsių grybelius. Pelėsių grybelių preparatuose esti apie 20 įvairių fermentų, jų tarpe ir maltazės. Veikiant amilolitiniams fermentams krakmolą, jis hidrolizuojasi į dekstrinus, maltozę ir gliukozę, kitaip sakant, yra sucukrinamas. Suprantama, gaminant spiritą iš melasos, ją sucukrinti nereikia. Toliau sucukrintas krakmolas rauginamas, ir susidaro alkoholis, Rūgimui sukelti naudojamos mielės, kurių fermentai katalizuoja rūgimo procesą. Alkoholinis rūgimas, iš esmės, vyksta taip pat, kaip ir glikolizės procesai organizmų ląstelėse. Skirtumas tik tas, kad susidariusi pirovynuogių rūgštis Čia dekarboksilinasi ir virsta acetaldehidu, o šis, veikiamas NAD-H2, redukuojasi į etilo alkoholį. Taigi, spirito gamyboje susiduriame su tais fermentais, kurie katalizuoja glikolizės reakcijas. Salykle arba fermentų preparatuose esą proteolitiniai fermentai veikia žaliavos baltymines medžiagas, ir susidaro baltymų skilimo produktai, kurie turi teigiamos įtakos mielių vystymuisi ir dauginimuisi. Tačiau grūdų, bulvių paviršiuje, o taip pat melasoje, gali būti mikroorganizmų, kurie gamina fermentus, katalizuojančius nepageidaujamus spirito gamyboje procesus, pavyzdžiui, sviesto rūgšties, acto rūgšties, pieno rūgšties, kai kurių esterių, aldehidų sintezę. Todėl technologiniai spirito gamybos, o svarbiausia žaliavų paruosimo procesai vykdomi taip, kad šių fermentų įtaka būtų galimai mažesnė.

Šiuo metu Jūs matote 35% šio straipsnio.
Matomi 1294 žodžiai iš 3689 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.