Дәріс №7. Тамақ өнімдерінің сапасына судың әсері

1. 
   Ферменттік әрекетке су мөлшерінің әсері
   
2. 
   Ферменттердің жалпы тұрақтылығына судың әсері
   

Судың мөлшері ферменттік әрекетке реагенттерді ерітетін еріткіштің әсеріндей ерітіп, араластырып және реакцияға түсетін еріткіштей үлкен әсер етеді. Бірнеше гидролитикалық ферменттерді сипаттайтын және бидай ақуызының концентратындағы оксидаз полифенолмен оксидаз глюкоза құрайтын үлгіде көрсетуге толық мүмкін болатын.

Бірақ бұл зерттеу судың қандайда бір пайызы әрқашан тканьмен байланысты жағдайда болатын болғандықтан ферменттік белсенділікке судың мөлшері емес судың әрекеті a_w әсер ететін болғандықтан қол жетімсіз екенін көрсетті.

Судың әсері бұл температура кезіндегідей су буының парциальды қысымы заттардан жоғары (тамақ өнімдері) және таза судан жоғары қатынас сияқты анықталады.

Осымен құрылған тамақ өнімінің өзара байланысы- жеке үш аймаққа бөлінген болатын: (1) көптеген ферменттерді инактивирлеп 0,2 ден 0,3сумен байланысуында немесе қатты сіңу диапазонындағы моноқабат аймағы; (2) Өте төмен жылдамдықта еріген заттар мобильді болатын полиқабат аймағы; және (3) Су тамақтың саңылаулы құрлысында конденсирленетін, сонымен қатар әр түрлі еріген заттар үшін еріткіш ретінде әсер ететін капиллярлы конденсация аймағы.

Теорияда, ферменттік белсенділік моноқабатынан поли аймағы арқылы конденсация аймағына a_w ұлғаюымен өседі. Судың айтылған маңызынан басқа, бұл фермент ақуыздарының молекуласы өзінің толықтай табиғи белсенді жағдайында ферменттердің табиғи құрлымын қорғайтын су молекуласынан тұратын гидротирлейтін қабықшамен жиі қоршалады.

Сонымен қатар, су ферменттің қарқынды бөліктерін ғана емес сонымен бірге субтилизинмен паш етілгендей оның барлық молекуласының конформациялық иілгіштігін күшейте отырып пластификатор ретінде әсер етеді. Бірақ, тамақ өнімі – бұл липидтердің, көміртектердің, ақуыздардың және минералдардың күрделі араласы болғандықтан a_w тамақ өніміне әсері айтарлықтай күрделі.

Сондай жолмен a_w функциясы сияқты, әсіресе тамақ өніміндегі аралық ылғалдылықта ферменттік нашарлау дәрежесін алдын ала айту өте қиын. Мысалы, ақуыздардың қышқылдануы көбінесе судың мөшерінің өсуіне байланысты жылдамдатылса, липидтермен қышқылдану кері бекітуде дұрыс болады.

Сондай жолмен, бидай ұлпасы ұнды сақтау кезінде 0,65 протеиназында a_w кезінде гидолизденбейді. 3 кестеде тамақ өнімінде және моделдеу жүйесінде кейбір ферменттік реакциялар үшін қажетті a_w минималды белгілері көрсетілген.

Судың әсері сонымен қатар ферменттердің жалпы тұрақтылығына қандайда бір әсері бар. Негізі ферменттер ылғалдылықтың төмен дәрежесі кезінде термоберіктіктің жоғары дәрежесін көрсетеді. Мысалы, 23%-дық ылғалдылық кезінде ферменттердің бұзылуы 30^оС температурада 17%-дық ылғалдылық дәрежесінде басталады, бұзылу тек 45^оС кезінде басталады; ал 10%-дық ылғалдылық кезінде және 60^оС температура кезінде бұзылу болмайды.

Одан қарқынды термотұрақтылық шошқа панкреаттық липазын судың төмен құрамымен (0,015%) моделдеу жүйесінде 100^оС –ға дейін қыздыру мысалында көрсетілген болатын. Мұндай жағдайда, трибутирин – гептанол жүйесінде белсенді жұмыс істеп тұрған липазаға судың тіпті аз мөлшерін қосқанда (0,3%) су дестабилизациясынан реакцияныі ақырындауына немесе тоқтауына әкеләп соғуы мүмкін.

Конформациондық жылдамдық термоинактивация процесінде бірінші қадам болып табылатын жартылай күшейту үшін қажет болғандықтан, термотұрақтылықтың өсуі су құрамының төмендеуіне байланысты конформациондық иілгіштіктің азаюы жазылған болатын.

Оксидаз глюкоз, каталаза, переоксидазаглюкоамилаз сияқты ферменттерді оқу фрменттердің тұрақтылығына тенденциясы болатын және мұздату кезінде аналогиялық кроиқорғауға ксероқорғау әсерін туғызатын ылғалдылықтың төмен деңгейі ақуыз-ақуызды әрекет туғызатыны көрсетілді.

Крио- және ксероқорғағыш құбылысы, шарт бойынша басқа ертінділердің жоғары концентрациясымен және көміртектерімен күшейеді. Осындай жолмен, төмен a_w кезінде ферменттердің тұрақтылығы күшейгеніне қарамастан олардың белсенділігі әдетте төмендейді.

Бірақ тамақ өндірісінің мақсаты жеке ферменттердің шексіз белсенділігімен байланысты тамақ өнімінің сапасын нашарлауын бодырмау. Мұндай жағдайда, өнімнің сапасын сақтауда оның тұрақтылығына қарағанда белсенділігі үлкен маңыз атқарады. Сондықтан, a_w төмендуі дегидратация және тұздау жолымен ферменттерді инактивациялау үшін қолданылады.
Кесте – 3

Таңдалған өнімдегі және моделдеу жүйесінде ферменттік реакциялар үшін қажетті минималды aw
өнім/зат	Фермент	Темпратура (оС)	Ақау aw
Қара бидай ұны Бидай ұнынан иленген қамыр Нан Казеин Крахмал Зәйтүн майы Глюкоза Линолевті қышқыл	Амилаза Протеаза Протеаза Амилаза Протеаза Трипсин Амилаза Липаза Глюкооксидаза Липоксигеназа	30 35 30 30 37 5-40 30 25	0,75 0,96 0,36 0,50 0,40/0,75 0,025 0,40 0,50/0,70

1. 
   Сусыздандыру (дегидратация)
   

Мысалы, екі процесте су белсенділігінің диапазоны бойынша переоксидаз белсенділігін бірдей жоғалтады. Сусыздандыруды мұздату жолымен бірге, немесе оған қатыссыз кептірсе де, ол тамақ өнімінің түріне байланысты болады.

Сусыздандырудың бірнеше әдісі бар. Бұлар-мұздату, тозаңдату (шашыратып) радиоактивті және диэлектрлі әдістер, күннің көзінде кептіру және микротолқындар көмегімен кептіру. Бұдан басқада әдістер бар, бұлар – жарып кептіру, акустикалық әдіс, ыстық ауамен кептіру және осмотикалық кептіру.

Бұл әдістердің барлығы кофеге, чеснокқа, балы филесіне, цитрусты шырындарға, жұмыртқаға, картопқа және т/б қолданылған. өңделмеген –күрішке өңдеу жүргізу кезінде 35^оС (сақтауда өте қажетті) температурада мәжбүрсіз церкуляциямен ауамен кептіру аппаратында 12% ылғалдылықта кептіруде, амилаздың, протеаздың және липазалардың радикалды төмендеуімен аяқталады.

Ферменттердің әрекетін ылғалдылықтың деңгейін минималды сақтау жолымен басқарады. Мысалы, бидай тұқымына бай липазалардың әсерінен гидролитикалық қышқылдану липазалардың әсері тоқтайтын судың деңнейін 12% ға төмендету жолымен тоқтатуға болады.

Басқа ыңғайда суқұрамының қысқа уақытқа температурасын көтеру жолымен ұн құрамын бақылумен липоксигеназы блсенділігі сақтады.

Негізінен, дегидратация процесі ақырын болса соғұрлым қажетсіз ферментті белсенділікті жоюда әсерлі.

Кейбір тропикалық елдерде балықты және т/б ақуызды тамақ өнімдерін тұздың жоғары концентрациясының көмегімен сақтайды. Бірақ бұл ферменттік белсенділікке әсер етіп, су-ақуыздың (фермент) әрекетін бұзып, қортындысында қоршаған ортаның химизмінің бұзылуына әкеліп соғуы мүмкін. Бірақ бұл байқаудың жалпы теориялық негізі болмағанмен, бұл тұздалған фермент болып жазылуы мүмкін.

Lov және Somero ферменттің үстірті аминоқышқылды және пептидті байланыстардың табылуынан катализ кезінде конформациондық өзгеріспен судың ауысуымен қосылуын қатыстыруды ұсынды.

Мұндай әрекетке әсер ете отырып тұздар ферменттікатализдегіш реакциялардың термодинамикасын өзгертуге қабілетті.

Heu және al басқа гипотезінде иондар дестабилизациясы қортындысында тұрақтылығын жоғалтуға әкеліп соғатын судың үлкен кең көлемінің бұзылуына себепші болады.

Негізінде сульфат және фосфат сияқты поливалентті аниондар, поливалентті катиондар Са2+ және Мg2+ түріндегі дестабилизацияға икемді болса ферменттерді тұрақтандыруға тенденциясы болады.

Бірақ осы тұзға реакцияның ингибирленуі немесе активирленуі осы модификацияның бағытталуына немесе дәрежесіне байланысты.

Негізінде жоғары концентрациялы тұздар суды реакционды ортадан алып тастайды (яғни a_w азайтады), және ферментті белсенділікті төмендетуге әкелетін су-ақуыздың әрекеті үшін оны жарамсыз етеді.

Хлоид натрия (ас тұзы), сахароза және басқа қанттар, глицеин, пропиленглюколь видоөзгерісті кукурузды шырын осы кейбір ертінділер осы мақсатта қолданылатындар.

Дәріс №8. Химиялық өңдеу

Дәріс жоспары:

1.Ферменттерге химиялық әсер

2.Ферменттік активті реттеу процесіне қатысатын химиялық реактивтер
Міндетті түрде тамақ өнімдерінің сапасын ферментетивті төмендеді реттеудң кең қолданылатын әдісі болып, әртүрлі техникалық процестердің көмегіменинактивацияға жететін химиялық ингибаторды қолдану болып саналады.

Негізінде, осы класстың әрекеті ингибиторларды әкеледі немесе ферментпен тура әрекетке немесе субстрат топтарымен, простетикаық топтармен реакцияға түсу ферментке қажетті, оларды ферментке жетімсіз етеді.

Жақындағы обзорда McEvily және al тамақ өімдеріне ферментативті браунинг реттеуге және айтарлықтай дәрежеде шырындарға осы кейбір химиялық реагентерді қолдануды талқылады.

Бұл талқылау негізінен 4 - кестеде көрсетілгендей химиялық реактивтерді қолдану кезінде тамақ өнімдерінің сапасының төмендеудегі басқа процестердің қатысуы ферментерді реттеуде фоксирленеді.

Ферменттік әрекеттерді (ферметтік белсенділік) реттеу процесінде (бағыттау) қатысатын химиялық реактивтер

Сульфитті реагенттер

Антиоксиданттар/қайта құрғыштар

Қышқылдандырғыш заттар

Хелатоқұрғыштар

Басқада ингибаторлар

Фементті белсенділікті реттеу кезінде көптеген химикаттар әсерлі болғанымен оларды тамақ өнеркәсібінде қолдануға келгенде олардың жоғары құндылығына, тамақ өнімдерінің сапасына әсеріне деген ұғымдармен жіберілмей қалады.

Мысалы, браунинг реакциясын бағыттау кезінде сульфиттер өте әсерлі болғанымен оларды қолданған кезде бірнеше кері белгілер шығады.

Оның адам денсаулығына кері әсері бар екені белгілі және тіпті сезімтал адамдарды өлімге әкелуіде мүмкін.

Осындай кері әңгімеден кейін тамақ өнімдеріне байланысты өңделген сульфиттерді тұтыну төмендеді, ал кейбір елдерде анықталған бір өнімдерде сульфиттерді қолдану шектелген.

1. 
   Тамақ өнімдерін радиационды өңдеу
   
2. 
   Тамақ өнімдерін радиационды өңдеуге қолданылатын жабдықтар
   

Тамақ өнімдерін өңдеу үшін термиялық, химиялық және радиационды әдістер және олардың қосындысы қолданылады. Тамақ өнімдерін сақтаудың кәзіргі технологиясын құру үшін иондалған сәулелерді қолдану мүмкіндігіне қызығушылық, химиялық қосылыстар суық пен жылуға әсер етпей микроорганизмдерге немесе тамақ өнімдеріне зиянкестерге сәуле көмегімен өмір тіршілігін басуға болатыны дәлелденген. Тамақ өнімдерінің әр трін радиационды өңдеуге сала отырып тасымалдау кезінде, өнімді және жемісті сақтаудағы жоғалтымды қысқартуға болады. Арнайы жағдай жасамай ақ етті сақтауды, ет өнімдері қатарының сақтау мерзімін ұлғайтады, картоп пен сарымсақтың өніп кетін тоқтатып және оардың сапасын сақтайды.

Радиационды-биологиялық технология процестерінің өндірістік реализациясы үшін нуклеидті гамма – қондырғылыры сияқты электронды тездеткіштер қолданылады. Өндіріс қондырғыларының саны барлық әлемде тоқтаусыз өсуде. Типтік гамма-өондырғыларының техникалық сипаттамасы 1,2 кестелерде көрсетілген. Көптеген елдерде көп жылдық қауіпсіз тәжірибесі мен өсу тенденциясы берік жалпы көлемі 500¹/₄ 600 мың-ға бағаланатын сәулеленген тамақ өнімдерінің сатылуы және радиационды өңдеу бойынша сенімді гамма-қондырғысы бар.

Радиационды өңдеге слынатын өнім түріне байланысты өндіру қондырғыларын процесті жүргізу қондырғыларына байланысты араласатын (сұйық, үгілгіш материалдар) және араласпайтын (блокты) жүйелерге бөлінеді. Блокты жүйеде сәулелену процесінде блок шегіндегі жеке бөліктері бі біріне қатысты өз жағдайын өзгертпейтін радационы өңдеу объектісі болады. Негізгі процесті жүргізуге арналған арнайы қондырғыларды жасау айтарлықтай жоғары техникалық-эконоикалық көрсеткіштерді алуға жағдай жасайды.

Радиоизотоптық қондырғылардың конструктивті шешімінің схемасы суретте көрсетілген.

4 – сурет. Радиоизотоптық қондырғы схемасы.
Өндірістік радиоизототы қондырғылардың техникалық сипаттамасы

Кесте -4

Көрсеткіштер	«Стерилизация-Ш» (Ресей)				«Пинцет» (Ресей)	«Парча» (Ресей)	Қондырғы фирмасы «Марш» (Англия)	Қондырғы фирмасы AECL (канада)
	С-ШЛ	С-ШБД		С-ШП
1	2		3	4	5	6	7	8
Сәуле активтілігі кКи	415		366	1000	210	950	750	1000
Сәуле өлшемі (ұзындығы х диаметрі)	1,15х0,89		0,85х0,89	2,45х1,06	2,24х1,06	2,5х1,2	-	-
КИО, %	17		171/420	30	34	34	30	30
Өндіруші, т/жыл	-		-	-	630	3000	3000	-
Өнім тығыздығы, г/см3	0,141/4 0,16		0,16	0,081/4 0,16	0,15	0,21/40,3	-	0,2
Мөлшері:
Жұмыс аймағындағы қатар	4		4	4	6	6	4	6
Қатардағы ілгіш	5		5	9	14	8	-	14
Ілгіштегі қабат	2		21/43	2	6	4	4	4
Қабаттағы қораптар	5		6	1	24	2	-	2
1	2		3	4	5	6	7	8
Өлшемі, см
Ілгіш	50х50 хх120		50х50 хх140	50х50 хх140	54х54 хх230	85х40 хх170	-	-
Қабат	50х50х60		50х50х63	57х57х76	56х54х38	85х40х85	-	-
Қораптар	48х30х21		48х30х21	57х57х76	14х9х38	80х40х80	-	38х28х43
Орналасқан ауданы, м2
Қондырғы	300		300	300	300	300	-	-
Жұмыс камерасы	100		100	100	90	120	16	38
Бетон көлемі, м3	1000		1000	1000	900	1100	-	-
Қорғау қалыңдығы, см
Бетон бойынша	200		200	200	160	185	170	152
Болат бойынша	60		60	60	50	60	-	-

Дәстүрлі қозғалмалы нуклидті гамма-қондырғыларының техникалық сипаттамасы

Кесте - 5

Көрсеткіштер	Өсімдік сабағы	«мақта»	Картопты отырғызу алдында сәулелеу қондырғысы	«универсал» (нашар себілетін тұқымдарды сәулелеу)	«Дезинсе-ктор» (дәнді дезинсек циялау)	Теңіз өнімдерін және балық-ды өңдеу лабора-сы
	Мақта тұқымын отырғызу алдында сәулелеу
1	2	3	4	5	6	7
Сәуле көзі	137С	137С	137С	137С	137С	137С
Сәулелену активтілігі кКи	2,1	3,9	50	4,3	57	91,2
Өндіруші кг/ч (доза кезінде, крад)	20(1)	240(1)	10(0,3)	500(1)	1000(10)	80(250)
Технол-лық процесс сипатт.	циклды	циклды	тоқтаусыз	циклды	тоқтаусыз	циклды
Тара-ң габаритті өлшемі	-	-	-	-	-	50х30х20
Бір уақытта сәуле-ген өнім-р көлемі,л	1	-	-	57	25	60
Радиационды өңдеудің тегістелмеген дәрежесі, %	±20	±20	±25	±20	±20	±20
Сәулелену түрі	жылжымайтын	жылжымайтын	жылжымалы	жылжымайтын	жылжымайтын	жылжымайтын
Масса, т
Гамма-қондырғылар	-	-	-	6	3,5	15
Жалпы (транспортпен)	6,4	15	-	16	10,3	-
Жоғарғы жағының дозасының күштілігі, мР/ч	2,8	2,8	2,8	2,8	2,8	2,8