Основные биохимические процессы пищевых производств.
2.1.Биохимические процессы переработки зерна.
Хлебопекарные качества муки определяются её химическим составом и биохимическими процессами, происходящими при приготовлении хлеба. Хлебопекарные качества пшеничной муки определяются газообразующей и газоудерживающей способностью муки.
Укажите, отчего зависит газообразующая способность муки и теста? Какое брожение происходит при замесе теста? Дайте краткую характеристику дрожжей, осуществляющих это брожение. Газоудерживающая способность зависит от количества и качества белков клейковины, которые образуют эластичный каркас для накопления пузырьков углекислого газа. Необходимо знать показатели, по которым контролируется качество хлеба: 1 – по внешнему виду и цвету корки, которая должна быть румяной, поджаристой, не подгорелой, но и не бледной. 2 – по кислотности хлеба, которая должна соответствовать определённым стандартам. 3 – по качеству мякиша, по структуре пористости. 4 – по эластичности мякиша, по его заминаемости. 5 – по влажности мякиша, которая должна соответствовать определённым стандартам. 6 – по объёму хлеба, рассчитанному на 100 г взятой для выпечки муки. 7 – по вкусу и аромату, который зависит от сложного комплекса различных веществ, образующихся при брожении теста и при его выпечке. Этот комплекс включает в себя различные спирты, кетоны, альдегиды, органические кислоты, сложные эфиры, карбонильные соединения: фурфурол и оксиметилфурфурол.
Укажите дефекты муки, полученной из морозобойного, проросшего, повреждённого клопом-черепашкой зерна и способы улучшения её качества – гидротермическую обработку и подкисление. Необходимо ознакомиться с физическими способами улучшения хлебопекарных качеств муки – холодным и горячем кондиционировании.
Вопросы для самоконтроля.
От каких факторов зависит газообразующая способность муки?
От каких факторов зависит газоудерживающая способность муки?
По каким показателям контролируется качество хлеба?
Укажите основные дефекты муки и причины их возникновения.
Какими методами можно улучшить качество муки?
2.2. Биохимические процессы, происходящие в муке и крупе при хранении.
Охарактеризуйте явление созревания пшеничной муки как совокупность физических, коллоидных, биохимических процессов. Прежде всего в процессе созревания изменяются физические свойства клейковины и теста за счёт гидролиза жиров, так как биохимические процессы, происходящие при хранении муки и крупы, проявляются прежде всего в изменении жира. Укажите роль липазы и липоксигеназы в созревании пшеничной муки. Перечислите факторы, влияющие на продолжительность периода созревания.
Прогоркание муки связано с разложением жиров. Его скорость определяется доступом кислорода, температурой, качеством исходного зерна. Необходимо знать, что процесс прогоркания – окислительное разложение жира, содержащегося в муке и крупе: под влияние кислорода воздуха образуются перекиси и гидроперекиси, которые легко окисляют различные вещества, имеющиеся в муке и крупе.
Замедлить процесс прогоркания можно несколькими способами: 1 – исключить доступ кислорода (это возможно лишь в лабораторных условиях), 2 - понизить температуру хранящейся муки или крупы, 3 – инактивировать ферменты, участвующие в прогоркании.
Укажите факторы, определяющие пищевую ценность муки и крупы: 1 – калорийность, 2 – cодержание витаминов, незаменимых аминокислот, минеральных веществ, 3 – внешний вид, вкус, аромат. Необходимо различать нетто – и брутто – калорийность.
Пищевую ценность хлеба можно повысить различными способами, которые следует хорошо изучить. Следует ознакомиться с понятием – хлебопекарное достоинство муки, которое определяется совокупностью её свойств: cахарообразующей, газообразующей, газоудерживающей, способностями.
Перечислите признаки хлеба высокого качества: объём, форма, румяная корка без разрывов и трещин, эластичный мякишб, мелкая равномерная пористость. Укажите состояние основных питательных веществ хлеба : белков, крахмала, клетчатки в готовом изделии.
Вопросы для самоконтроля.
Охарактеризуйте понятие ”созревание” муки.
Какие биохимические процессы приводят к прогорканию муки?
Изменением каких факторов можно замедлить прогоркание?
Какими показателями определяется пищевая ценность зерна, муки и хлеба?
Как определяется брутто-калорийность?
Как определяется нетто-калорийность?
По каким показателям контролируют качество хлеба?
Какими способами можно повысить пищевую ценность муки и хлеба?
Какие факторы определяют хлебопекарное достоинство муки?
2.3. Биохимия производства растительных и эфирных масел.
Главным источником получения растительных пищевых масел являются соя, подсолнечник, арахис, рапс, лён, клещевина, а также отходы пищевых производств: отруби, зародыши злаков, фруктовые косточки.
Ознакомьтесь с формированием липидного состава растительных масел. Укажите основные этапы современной технологической схемы получения растительных масел: разрушение тканей семян, измельчение, влаго-тепловая обработка, прессование, экстракция органическими растворителями.
Назовите основную жирную кислоту растительных масел – линолевую и опишите её свойства. Селекция на высокую масличность сопровождалась глубокими изменениями в жирнокислотном и липидном составе, в биохимических свойствах семян, которые привели к уменьшению стойкости масел из-за интенсивного развития окислительных процессов. Для их торможения применяют вещества, называемые антиоксидантами. Укажите механизм действия антиоксидантов и их химическое строение. Перечислите факторы, определяющие антиокислительное действие токоферолов.
Кроме перекисного окисления липидов существует и биологическое окисление. Назовите ферменты, участвующие в биологическом окислении. Укажите различные типы взаимодействий липидов с белковыми веществами: сорбционное взаимодействие, образование липопротеидных комплексов и способы разрушения этих комплексов для извлечения из них липидов. Укажите положительное и отрицательное значение сопутствующих липидам веществ: фосфолипидов, жирорастворимых витаминов, каротиноидов. В чём заключается рафинация масел ?
Ценным пищевым и кормовым продуктом являются фосфатиды. Где они находят применение? Как осуществляется дезадорация масел? Какие цели преследует дезадорация?
В семенах масличных наряду с липидами присутствуют и белки. Какие функции выполняют белки в семенах масличных? Современная технология извлечения масла из растительного масличного сырья не может быть осуществлена без тепловых , мееханических воздействий на масличные семена и продукты их переработки. Выясните , какие изменения происходят с белками при получении масел ( денатурация, инактивация ферментов, изменение количества незаменимых аминокислот).
Взаимодействие белков с углеводами приводит к образованию окрашенных соединений – меланоидов.
При осуществлении этапов современного технологического процесса получения масел происходит снижение биологической ценности липидов, белков и фосфолипидов. Каким образом можно решить данную проблему? Расскажите о микробиологическом способе получения масел и укажите ферменты, используемые в такой технологии
При переработке эфиромасличного сырья используют отгонку водяным паром и экстракцию. Опишите биохимические процессы происходящие при этом.
Вопросы для самоконтроля.
Как происходит формирование липидного состава растительных масел?
Какие операции включают в себя современные технологические схемы получения растительных масел?
Зачем используют антиоксиданты?
Как взаимодействуют липиды и белковые вещества масличных семян?
Укажите этапы рафинации масла.
Где находят своё применение фосфатиды?
В чём сущность реакции меланоидинообразования?
Укажите этапы переработи эфиромасличного сырья.
2.4. Биохимия солода и пива.
Основным сырьём для производства пива являются ячменный солод, хмель и вода.Укажите химический состав ячменного зерна. Отметьте, что в зерне ячменя присутствуют 4 группы белков: альбумины, глобулины, глютелины, проламины. Дайте характеристику каждой белковой фракции. Перечислите углеводы ячменного зерна и укажите их функции. Укажите на роль полифенольных соединений, витаминов и ферментов. Во время созревания зерна протекают одновременно два процесса: образование ферментов и перход их в неактивную форму. В начале созревания происходят гидролитические процессы, на смену которым приходят синтетические. Укажите значение амилаз в получении солода.
Превращение зерна в солод – соложение проходит в несколько этапов: замочка ячменя, солодоращение, сушка зелёного солода. На каждом из названных этапов большое значение имеют ферменты. На этапе замочки ячменя особая роль принадлежит протеазам, которые гидролизуют белки, покрывающие крахмальные зёрна. В процессе солодоращения участвуют гидролитические ферменты: цитилитические, разлакающие гемицеллюолзы и некрахмалистые полисахарилы; амилолитические, расщепляющие крахмал и протеолитические.
Необходимо знать фазы сушки солода и их температурные режимы. Охарактеризуйте физиологическую стадию, ферментативную стадию, химическую стадию. Отметьте, что график сушки для получения светлого солода отличается от такового для тёмного солода, так как в тёмном солоде важны ярко выраженные ароматические свойства и более высокая цветность.
Варочный процесс – следующий за сушкой солода, его цель – получить сусло при возможно более полном извлечении составных веществ солода. Расскажите о размоле солода для затирания, о процессе затирания, в котором при использовании воды определённой температуры должно переходить в растворимое состояние максимальное количество веществ затёртых материалов. Катализируется этот процесс теми ферментами, которые накопились в солоде во время солодоращения и остались в нём после сушки.
Укажите методы затирания солода – настойный и отварочный.
Настойный метод рекомендуется для переработки хорошо растворённых солодов, так как по ходу технологического процесса заторная масса не подвергается кипячению и на осохаривание поступает неоклейстеризованный крахмал. Преимущество этого меетода – наиболее полное сохранение ферментов. Отварочный метод проводят с кипячением затора, при этом происходит осахаривание заторной массы, крахмал подвергается клейстеризации и полному разжижению. Следующие этапы: фильтрация затора, кипячение и охмеление сусла. При кипячении происходит тепловая кокгуляция белков, а добавление хмеля придаёт пиву специфический горький вкус и аромат.
Следующий этап – брожение и выдержка пива. Приведите химизм спиртового брожения и дайте полную характеристику дрожжей. При заражении производственных дрожжей молочнокислыми бактериями может наблюдаться молочнокислое брожение, оказывающее отрицательное влияние на качество пива. Приведите уравнение реакции молочнокислого брожения. В производстве пива может наблюдаться маслянокислое брожение, уксуснокислое брожение, которые отрицательно влияют на качество пива. Кроме основного продукта спиртового брожения – этилового спирта, в пиве обнаружены побочные продукты брожения. Дайте определение термину ”сивушные масла” и укажите их состав. Как наличие сивушных масел отражается на качестве пива? Зачем молодое пиво подвергают дополнительной обработке? В чём отличие главного брожения от дображивания?
Вопросы для самоконтроля.
Укажите химический состав зёрен ячменя.
Назовите отдельные белковые фракции ячменя.
Значение ферментов ячменя на отдельных этапах производства пива.
Углеводы ячменного зерна и их значение.
Биохимические процессы созревания зерна ячменя.
Биохимические процессы соложения ячменя.
Какие ферменты участвуют в процессе солодоращения?
Каковы функции солодовой амилазы?
Фазы сушки зелёного солода.
Охарактеризуйте варочный процесс
Значение хмеля в пивоваренном производстве.
Спиртовое брожение: химизм и характеристика возбудителей.
Состав сивушных масел и их влияние на качество пива.
Зачем проводят дображивание молодого пива?
2.5. Биохимия свеклосахарного производства.
Рассмотрение вопроса следует начать с изучения основных ферментов сахарной свёклы, играющих важную роль при последующих технологических процессах. Сахаросинтетаза отвечает за синтез сахарозы. Укажите факторы, обеспечивающие высокую активность этого фермента. Фермент инвертаза действует прямо противоположно сахаросинтетазе – гидролизует сохарозу. Подчеркните, что в сахарной свёкле присутствуют три инвертазы: кислая внеклеточная, кислая внутриклеточная, нейтральная и укажите факторы, влияющие на активность этих ферментов. Перечислите другие гидролитические ферменты: глюкоамилазу, пектинэстеразу, полигалактуроназу, протопектиназу; окислительно-восстановительные ферменты: каталазу, пероксидазу, полифенолоксидазу и укажите их значение в формировании урожая сахарной свёклы и при технологических операциях.
На формирование урожая сахарной свёклы очень сильное влияние оказывают два процесса: фотосинтез и дыхание. Приведите уравнения реакций этих процессов и отметьте, от каких факторов зависит их интенсивность.
Перечислите условия вегетации, которые влияют на урожай сахарной свёклы. Укажите химический состав корнеплодов сахарной свёклы, отметьте отличия в химическом составе высокосахаристых сортов.
Охарактеризуйте различия в химическом составе сахарной свёклы и укажите, какие углеводы, липиды, азотсодержащие вещества, минеральные вещества, фенольные соединения присутствуют в сахарной свёкле и как химический состав зависит от района произрастания и климатических условий.
Отметьте, что сахарная свёкла не содержит меланоидов, но в клеточном соке содержится аминокислота тирозин – источних образования меланоидов.
Технологические качества сахарной свёклы – комплекс её биологических, химических и физических особенностей, определяющих протекание технологических процессов, характер и размеры при этом потерь сахара, выход и качество кристаллического сахара в % к весу переработанной свёклы. Выход кристаллического сахара припереработке сахарной свёклы зависит от его содержания в корне. Укажите, какая часть корня содержит больше всего сахарозы и какие задачи ставит перед собой селекция сахарной свёклы?
Термоплазмолиз – основной путь получения диффузионного сока. Расскажите, как он осуществляется и приведите химический состав диффузионного сока. Укажите способы инактивации сахарозы для предотвращения потерь сахаронакопления.
После получения диффузионного сока следующими технологическими операциями являются: 1 – очистка путём выделения из него и отделения части несахаров (дефекосатурация и фильтрация), 2 – сгущение сока в сироп и упаривание его с целью кристаллизации сахарозы, 3 – отделение кристаллов сахара от маточного раствора.
Охарактеризуйте процессы известковой дефекации, сатурации углекислым газом, фильтрации и укажите цель этих операций.
Как изменяется состав сока при проведении названных операций?
Обратите внимание на изменение красящих веществ сока и назовите способы осветления с помощью химических средств.
Охарактеризуйте микроорганизмы диффузионного сока, пути их проникновения в сок, условия, способствующие размножению микроорганизмов в диффузионном соке. Подчеркните особую опасность лейконостока (Leuconostoc), который создаёт около себя желатиноподобную оболочку, покрывает поверхность оборудования, заполняет трубопроводы, затрудняет фильтрацию диффузионного сока. Укажите способы использования отходов свеклосахарного производства – свекловичного жома и мелассы ( кормление скота и птицы, дополнительное сырьё в химической, фармацевтической и микробиологической промышленности).
Вопросы для самоконтроля.
Перечислите основные ферменты сахарной свёклы.
Значение сахаросинтетазы в накоплении сахара.
Фотосинтез и дыхание как основные процессы формирования урожая сахарной свёклы.
Понятие технологических качеств сахарной свёклы.
Обмен веществ сахарной свёклы при хранении.
Способы получения диффузионного сока.
Химический состав диффузионного сока.
Микроорганизмы диффузионного сока.
Биохимические процессы, происходящие при известковой дефекации диффузионного сока.
Биохимические процессы, происходящие при сатурации диффузионного сока.
Биохимические процессы, происходящие при фильтрации диффузионного сока.
Химические способы осветления диффузионного сока.
Биохимические основы переработки свекловичного жома.
Биохимические основы переработки свекловичной мелассы.