5422

воздействии развёртываются и как бы обволакивают пузырьки воздуха , образуя на их поверхности тонкую плёнку, и пребывают в развёрнутом состоянии. Такой вид денатурации в литературе принято называть поверхностной.

Одним из немаловажных факторов денатурации является изменение рН среды. В процессе приготовления пищи используют в основном направленное изменение рН в сторону снижения кислотности.

Вглобулярных белках при нагревании усиливается тепловое движение полипептидных цепей внутри глобулы; водородные связи, фиксирующие складчатость полипептидных цепей разрываются, при этом полипептидные цепи в глобуле развёртываются, а затем сворачиваются по новому типу. На поверхности белковой глобулы уменьшается количество полярных групп, способных связывать молекулы воды. Более активными становятся гидрофобные радикалы(в первую очередь сульфагидрильные группы цистеина –SH и дисульфидные цистина –S –S), которые либо находились внутри молекул, либо были экранированы за счёт влияния соседних групп. По содержанию –SH групп нередко судят о глубине денатурации белка. Для денатурации белка необходимо присутствие хотя бы небольшого количества воды. Развертывание полипептидных цепей не может происходить, если вода не проникает в пространство между их складками. Абсолютно сухой белок не подвергается денатурации даже при длительном нагревании.

Денатурация сопровождается изменением важнейших свойств белка: - потерей биологической активности (инактивация ферментов);

-потерей индивидуальных свойств(например, изменение окраски мяса); -потерей способности к гидратации(растворению, набуханию); -улучшением атакуемости протеолитическими ферментами; -повышением реакционной способности белков; -агрегированием белковых молекул, т.е. их укрупнением, приводящим к

свертыванию.

Взависимости от коллоидного состояния белка и его концентрации различают три типа свёртывания.

15

- Если концентрация белка в золе была низкой (до 1%), то свернувшийся белок образует хлопья (пена на поверхности бульонов, хлопья денатурированного лактоальбумина при кипячении молока).

-Если концентрация белка была высокой (концентрированный золь), то при свёртывании образуется студень (гель), удерживающий всю воду (варка яиц например).

-Если белок в нативном состоянии находится уже в виде студня, то он при нагревании уплотняется с выпресовыванием части жидкости (получение творога из простокваши; выделение сока пр нагревании мяса и рыбы).

Свёртывание в изоэлектрической точке проходит быстрее, при более низкой температуре и сопровождается максимальной дегидратацией белка. Смещение рН в ту или другую сторону от ИЭТ приводит к ослаблению денатурационных процессов. Этим широко пользуются в кулинарной практике для улучшения качества блюд и кулинарных изделий (маринование мяса и рыбы перед обжаркой; тушение мяса с добавлением томата и т.д.).

При снижении кислотности многие малоконцентрированные белковые золи в изоэлектрической точке образуют нежные гели за счёт уравновешивания положительных, отрицательных зарядов, обусловленных диссоциацией ионных групп (-COO- и NH3+) белков. При этом разрываются связи белков с растворителем и белковые молекулы начинают беспорядочно оседать, образуя сетчатую структуру и заключая в неё жидкость.

При величинах рН, лежащих значительно ниже изоэлектрической точки, белковые вещества продуктов также испытывают денатурацию, но отличную от денатурации в изоэлектрической точке, что наблюдается при мариновании жёстких частей туши мяса.

В процессе денатурации белка в сильно кислой среде важную роль играют электростатические силы отталкивания между одноименными зарядами полярных групп(-NH3+). Обычным следствием отталкивания зарядов является набухание и увеличение объёма белковой молекулы в

16

результате разрыва нативных связей. При этом происходит перестройка полипептидной цепи глобулярных и нарушение нативной структуры глобулярных белков. В связи с этим белки пищевых продуктов, пребывающих в кислой среде, денатурируются при низких температурах. Это особенно важно для мясопродуктов, содержащих значительное количество соединительно-тканных белков.

Перевариваемость денатурированных глобулярных белков по сравнению с нативными значительно повышается. Причина улучшения перевариваемости денатурированных белков, по-видимому, заключается в том, что ферменты разрывают пептидные связи избирательно: так, фермент химотрипсин гидролизует только пептидные связи, возникшие с участием лизина и аргинина. Другие карбоминные связи они не гидролизуют, поэтому недоступные в нативных белках ферментам пептидные связи находящиеся внутри глобулы, не разрываются. При денатурации глобула белка разворачивается и пептидные связи становятся доступными к действию ферментов, поэтому скорость атаки ферментами денатурированных глобулярных белков повышается почти в 100 раз, чем нативных.

В свою очередь, на гидролизующую активность ферментов влияют их ингибиторы белкового происхождения, которые являются постоянными компонентами многих, особенно растительных продуктов. Они широко распространены в семенах бобовых, злаковых культур, картофеле, яйце.

Ингибиторы снижают активность в основном трипсина и химотрипсина. Однако они как белковые вещества под действием тепла денатурируются с потерей отрицательного влияния на активность протеолитических ферментов. В то же время ингибиторы таких продуктов, как соя, свою антиферментную активность сохраняют даже при 1000С, что соответствует условиям варки продуктов. При денатурации коллагена под действием горячей воды разрываются внутри- и межмолекулярные нековалентные связи. Возможен также разрыв поперечных ковалентных пептидных связей в первичной структуре белка.

17

Результатом более глубокой денатурации коллагеновых волокон является образование водорастворимых низкомолекулярных полимеров. Последние называются глютинами. Расщипляемость глютина пищеварительными ферментами намного выше, чем коллагена.

Глютины как белковые вещества на своей поверхности имеют гидрофильные свободные функциональные группы(-NH2, -COOH)(-CO NH- , -SH, -OH и др.). При варке мясопродуктов глютины переходят в бульон. Концентрация их в бульоне при температуре кипения является функцией времени. В процессе кипения бульона глютины вместе с молекулами воды находятся в постоянном хаотическом движении. При охлаждении бульона до температуры 400С и ниже глютины при концентрации 1% и более образуют плотные гели.

При охлаждении бульонов прекращается движение молекул воды и глютиновые полимеры переходят в состояние покоя. При этом между молекулами глютина за счёт свободных функциональных групп возникают межмолекулярная ориентация и взаимное притяжение, в результате чего глютиновые полимеры образуют сетку.

В ячейках сетки остаётся вода, и бульон загустевает. Стойкость каркаса образованной сетки обеспечивается за счёт появления водородных связей между гидрофильными участками молекул глютина и воды, оставшейся в ячейках. Чем более полярными являются молекулы глютина, тем сильнее они притягиваются друг к другу и тем сильнее ориентационное взаимодействие.

На скорость образования и консистенцию студней положительное влияние оказывает повышение концентрации глютинов в бульоне, так как уменьшается расстояние между их молекулами. Добавление соли также ускоряет образование студней. При низкой температуре получаются более плотные студни.

При нагревании студни обратно переходят в жидкое состояние. Это объясняется тем, что под действием тепла молекулы воды приобретают кинетическую энергию, которая значительно выше энергии водородных

18

связей и взаимных притяжений. Поэтому за счёт движения молекул воды в ячейках молекулы глютина отходят друг от друга, а вода выходит наружу.

Лабораторная работа № 1 Работа 1. Влияние температуры на изменение растворимости

мышечных белков мяса и рыбы

При тепловой обработке мясо прогревают до различной температуры. Так, при обжаривании мяса температура в центре куска может быть 60ºС (полусырой бифштекс или ростбиф), 80 − 85ºС (полностью прожаренное мясо), а при варке – 94 − 96ºС. В процессе припускания рыбы температура внутри кусков достигает 80 – 82°С, а при варке − 95ºС. В процессе увеличения температуры в мясе протекают необратимые физикохимические изменения, приводящие к уменьшению набухаемости и растворимости мышечных белков, снижению их влагосвязывающей способности и уменьшению сочности готовых изделий. Поэтому при тепловой обработке мяса следует стремиться к уменьшению интенсивности теплового воздействия, сокращению продолжительности хранения кулинарных изделий в горячем состоянии.

Цель работы – проиллюстрировать влияние продолжительности и температуры нагревания на изменение растворимости белков мяса или рыбы.

Приборы, оборудование, посуда. Весы лабораторные, центрифуга, рефрактометр или фотоэлектроколориметр; микроразмельчитель тканей или аппарат для встряхивания; мясорубка; два термометра на 100ºС; шесть конических широкогорлых колб ёмкостью 100 мл, три воронки, две водяные бани; три пробирки диаметром 15 − 20 мм; цилиндр ёмкостью 50 мл; градуированные пипетки ёмкостью 5, 2 и 1 мл, нож поварской, доска разделочная.

19

Реактивы. 20%-ный раствор сульфосалициловой кислоты; 30%-ный раствор едкого натра; 2%-ный раствор сернокислой меди; раствор амидочерного 10 Б (реактив 32).

Техника выполнения работы

Данную работу могут выполнять одновременно несколько студентов, нагревая образцы фарша при температуре 50, 60, 70, 80, 90 и 100ºС по варианту, указанному преподавателем.

Опыт 1. Определение консистенции и изменения окраски нативного и прогретых образцов мясного и рыбного фарша.

Образцы для проведения работы готовят следующим образом: мясо, освобождённое от плотных соединительно-тканных образований, поверхностных отложений жира, или филе рыбы без кожи и костей дважды припустить через мясорубку с диаметром отверстий решётки 3 мм и тщательно перемешать фарш.

Три навески фарша по 10 г положить в широкогорлые конические колбы ёмкостью 100 мл. В колбы добавить по 10 мл дистиллированной воды. Одну пробу оставить в качестве контрольной, две другие прогреть на водяной бане в течение 10 мин при температурах, указанных преподавателем. Описать консистенцию и окраску контрольного и прогретых образцов фарша. Отметить объёмы выпавших осадков.

Рефрактометрическое определение количества белка

Определение количества белка в вытяжках фарша исходят из того, что изменение коэффициентов преломления вытяжек обусловлено только белками. Но из фарша в воду, кроме белков, извлекаются экстрактивные и минеральные вещества, количество двух последних при тепловой обработке почти не изменяется, белки же денатурируют и утрачивают способность растворяться.

На призму рефрактометра наносят 2 − 3 капли вытяжки и снимают показания. Замер проводят три раза и рассчитывают среднее арифметическое. Поправку на температуру можно не учитывать, так как в работе определяется сравнительное содержание растворимых белков.

20

Таблица 1 − Определение количества белка в вытяжке из мясных фаршей

По работе сделать вывод:

1.Отметить в исследуемых образцах разницу в количестве белков, извлечённых из сырого и прогретого фаршей.

2.Объяснить причину уменьшения растворимости белков при различном температурном воздействии на мясной и рыбный фарш.

3.Пояснить, почему вытяжки из мяса имеют разную окраску, а рыбы – почти бесцветные.

4.Объяснить, почему растворимость отдельных (указать каких) белков резко уменьшается при тепловой обработке.

5.Проанализировать, какое влияние на качество готовых изделий оказывает уменьшение растворимости мышечных белков при тепловой обработке.

Работа 2. Коагуляция глобулярных белков

В пищевых продуктах, таких как сырое куриное яйцо, мясной сок, простокваша, кефир и др., глобулярные белки содержатся в виде золей или гелей различной концентрации. Денатурация белков и изменение их коллоидного состояния, называемое коагуляцией, происходит при

21

тепловой обработке продуктов. При этом белок может выпасть в виде хлопьевидного осадка, образовать лиогель, удерживающий всю воду, или уплотниться в коагель, освобождая часть содержащейся в нём воды.

При увеличении продолжительности нагрева или дальнейшем повышении температуры белковые гели уплотняются, выделяются газообразные продукты разложения и удаляется часть жидкости.

Коагуляция белков может оказать существенное влияние на свойства готового продукта и вызвать изменение его массы, уплотнение консистенции (молочные продукты или мясопродукты), увеличение количества растворимых веществ, переходящих в варочную среду. На основе коагуляции белков и уплотнения полученного геля организовано производство творога, сыра, колбасных изделий и др. продуктов.

Цель работы – в зависимости от исходного коллоидного состояния и концентрации белков в пищевых продуктах показать:

а) различные типы коагуляции глобулярных белков; б) влияние температуры теплового воздействия на коагуляцию

глобулярных белков; в) влияние продолжительности теплового воздействия на коагуляцию

белков.

Для проведения работы рекомендуется использовать сырое куриное яйцо, мясной сок и простоквашу или кефир. Для получения мясного сока говяжье мясо пропускают через мясорубку, замораживают, затем размораживают под небольшим прессом и собирают выделившуюся красную жидкость. Можно использовать сок, выделяющийся при размораживании мороженого мяса.

Если в процессе размораживания мяса сока выделяется недостаточно, то можно к измёльченному мясу добавить дистиллированную воду в соотношении 1:5, настаивать в течение 30 мин и декантировать жидкость вместе с выделившимся из мяса соком и растворимыми питательными веществами.

Приборы и посуда. Термометр на 100ºС; химические стаканы на 150 мл; пробирки диаметром 2 см.

22

Определение коллоидного состояния белков яиц, мяса, молочных продуктов ведется на приборе, схема которого изображена на рисунке 2

Техника выполнения работы

В пробирку поместить мясной сок, простоквашу или яйцо. При этом сырое куриное яйцо разбить и отделить от желтка. Примерно 5 мл белка одного из перечисленных продуктов отлить в пробирку. В другую пробирку поместить около 1 мл белка и развести его 10 мл воды. Обратить внимание на образовавшиеся сгустки белка и выпавший осадок глобулинов.

Рисунок 2 − Схема прибора для изучения колоидного состояния белков

В термостойкий химический стакан ёмкостью 150 мл налить примерно половину охлаждённой кипяченой воды, поместить в него термометр, пробирки с белком и, нагревая стакан, отметить температуры начала коагуляции белков, полного загустения и уплотнения лиогеля натурального белка и образования хлопьев в разведённом белке. Воду в стакане довести до кипения, пробирки вынуть и дать оценку внешнего вида гелей белков. Этот же опыт повторить с мясным соком и простоквашей. Данные наблюдений свести в таблицу 2.

23

Таблица 2 − Органолептическая оценка внешнего вида гелей белков

Сделать выводы по работе. Обосновать процесс изменения коллоидного состояния белков продуктов животного происхождения, различные типы коагуляции глобулярных белков, влияние t°C теплового воздействия на коагуляцию глобулярных белков, влияние продолжительности теплового воздействия на коагуляцию белков.

Работа 3. Влияние углеводов на температуру коагуляцию белков

Гели – коллоидные системы или растворы высокомолекулярных соединений, утратившие текучесть из-за возникновения в них определённых внутренних структур в виде пространственного сетчатого

24