Химизм процесса брожения лактозы.

Лактоза является важным компонентом молока. В отличие от других Сахаров она относительно плохо растворима в воде, медленно всасывается в кишечнике и тем самым стимулирует развитие в нем молочнокислых палочек, которые, образуя молочную кислоту, подавляют гнилостную микрофлору и способствуют лучшему всасыванию кальция и фосфора. В основе изготовления целого ряда молочных продуктов лежат процессы глубокого распада молочного сахара под действием микроорганизмом, называемые брожением. Вместе с тем процессы брожения сахара могут быть причиной порчи молочных продуктов (излишняя кислотность, вспучивание творога, сметаны, сыра и т. д.). Существует несколько типов брожения лактозы, различающихся составом конечных продуктов. Начальным этапом всех типов брожения является расщепление молочного сахара на глюкозу и галактозу под действием лактозы. Далее брожению подвергается глюкоза. Галактоза не сбраживается, но при участии некоторых ферментов и после изомеризации в глюкозофосфат включается в схему превращения глюкозы. Все типы брожения до образования пировиноградной кислоты идут с получением одних и тех же промежуточных продуктов и по одному тому же пути. Далее пировиноградная кислота превращается в конечные продукты брожения - масляную кислоту, пропион, уксусы, масляные, спирт и др. соединения. Это зависит от особенностей микроорганизма и условий среды.

Различают следующие виды брожения:

Молочнокислое брожение - является основным при изготовлении заквасок, сыра и кисломолочных продуктов, а молочнокислые бактерии - важная группа ____________ для молочной промышленности.

Оно выражается следующим суммарным уравнением:

                   С₆H₁₂O₆ ® 2Cн₃H₆O₃ + H₂O,

кроме молочной кислоты, образующей и побочные продукты брожения. Молочнокислые бактерии по характеру продуктов сбраживания глюкозы относят к гомоферментативным или гетероферментативным. Первые образуют в основном молочную кислоту (более 90%) и незначительное количество побочных продуктов. Гетероферментативные бактерии около 50% глюкозы превращают в молочную кислоту, а остальное количество — в этиловый спирт, CH₃СООН и СО₂. Это деление условное, т.к. обе группы могут вести себя как одни, так и другие.

Гомоферментативные бактерии. Более характерным признаком при делении молочнокислых бактерий на группы является путь сбраживания глюкозы. Гомоферментативные бактерии: Str. lactis, Str. cremorus, Str. diacetilactis и палочки — болгарская и         . Они сбраживают глюкозу по гликолитегаскому пути.

Гетероферментативные: Leuc. citrovorum, dextranicum, brevis — пентозофосфатным путем.

Механизм гомоферментативного молочнокислого брожения: глюкозы ® жировые кислоты ® молочная кислота (из 1 моль глюкозы образуется 2 моль молочной кислоты). Молочная кислота может существовать в двух изомерах L (+) и D (-). Большинство штампов молочнокислых и Lbm. bifidum преимущественно продуцируют (+)— молочную кислоту. Болгарские палочки и лейконосгоки — в основном D(-) форму Lbm. helveticum, Lbm. plantarum и Lbm. acidoplibum — оба изомера в почти одинаковых количествах. Следовательно, соотношение между этими изомерами в кисломолочных продуктах будет зависеть от вида используемых для заквасок молочнокислых бактерий.

Побочные продукты — летучие и нелетучие органические кислоты, глицерин, спирты, ацетон, ацетоин, диацетил, бутиленгликоль и пр.

Гетероферментативное молочнокислое брожение. Бактерии этой группы __________и _____________ не могут сбраживать глюкозу по глюколитическому пути, а по пентозофосфатному, то есть из каждого моль глюкозы образуются моль молочной кислоты, моль этанола и СО₂. Бифидобактерии сбраживают глюкозу до уксусной и молочной кислоты (уксусной в 1,5 раза больше, чем молочной).

Спиртовое брожение имеет место при выработке кефира, кумыса, курунги и других кисломолочных продуктов. Возбудителем являются дрожжи, они сбраживают глюкозу с образованием этанола, углекислоты и других веществ: изобутил, глицерин, уксусная, янтарная, пропионовая кислоты, ацетоин и диацетил.

На первой стадии: глюкозу ® в _______ кислоту, затем она подвергается декарбоксирированию, образуется СО₂ и уксусный альдегид, из него образуется этанол.

С₆Н₁₂О₆ ® 2С₂С₂Н₅ОН + 2СО₂ .

Пропионовокислое брожение — возбудителем являются пропионовокислые бактерии, которые превращают глюкозу или молочную кислоту в пропионову и укусусную кислоту, одновременно образуется небольшое количество янтарной кислоты. Суммарное уравнение:

3С₆Н₁₂О₆  ® 4СН₃СН₂СООН + 2СН₃СООН + 2СО₂ + 2Н₂О.

Важную роль играет это брожение в процессе созревания сыров с высоким вторым нагреванием. Маслянокислое брожение происходит под действием маслянокислых бактерий, сбраживает глюкозу и молочную кислоту. Известно несколько типов этого брожения, которые различаются по образуемым продуктам. При одном типе образуются масляная, укусусная кислоты, углекислота и Н₂.

2С₆Р₁₂О₆ + 2Н₂О ® СН₃СН₂СН₂СООН  ® 2СН₃СООН ₊ 4СО₂ + 6Н₂

При другом типе — образования бутилового, изопропионового спиртов, этанола и ацетона, которые обладают резким, неприятным запахом, а также образуется большое количество газов. Это брожение — нежелательный процесс в производстве молочных продуктов, вызывает пороки сыров: вспучивание, неприятный вкус и запах. Уксуснокислое брожение. Под действием уксуснокислых бактерий этиловый спирт окисляется в уксусную кислоту, уксуснокислые бактерии как типичные аэробы появляются на поверхности молочных продуктов и часто являются спутниками дрожжей.

Уравнение:                                       +Н₂О                +1/2 О₂

СН₃СН₂ОН ® СН₃СНО ® СН₃СН(ОН₂) ® СН₃СООН + Н₂О

                              -2Н

 

Гидролиз молочного белка.

  Гидролиз белков, осуществляемый с помощью протеолитических ферментов лишен всех перечисленных недостатков кислотного и щелочного гидролиза. В его ходе не происходит патологических изменений продуктов гидролиза и хотя этот тип гидролиза проходит не более чем на 70-80% полученные результаты расщепления компоненты физиологичны, легко проникают в клетку и включаются в процессы клеточного метаболизма. В этом случае мы имем дело с техническим моделированием функции ЖКТ, в частности с функцией гидролитического расщепления потребляемых организмом белков с помощью протеолитических ферментов животного происхождения. Причем наиболее близки по свойствам к ферментам ЖКТ человека ферменты, выделяемые из организма свиней.
При сравнительной оценке действия гидролизаты, полученные ферментативным гидролизом, проявляли большую активность, нежели кислотные и щелочные гидролизаты аналогичного белкового сырья.

 

26. Гидролиз и окисления молочного жира.

Изменения молочного жира в молочных продуктах начинаются при их выработке и наиболее интенсивно протекают при их хранении. Они могут иметь как биохимическую природу (идти под действием ферментов), так и химическую (под действием высоких темпе­ратур, кислорода воздуха и света). В ряде случаев они приводят к возникновению пороков продукта.

Гидролиз жира - это процесс расщепления триглицеридов жира на глицерин и жирные кислоты при взаимодействии с водой:

 

Ферментативный гидролиз жира (липолиз) в сыром молоке является нежелательным процессом, так как низкомолекулярные жирные кислоты (масляная, капроновая) могут вызывать различные пороки вкуса молока. При условии накопления оптимальных количеств свободных жирных кислот, гидролиз жира играет положительную роль. Так, при выработке многих сыров вследствие накопления СЖК органолептические свойства продукта улучшаются. Из микроорганизмов, обладающих липолитической активностью, в сыроделии применяют молочнокислые и пропионовокислые бактерии и некоторые виды микроскопических грибов родов Penicillium и Rhizopus, обусловливающие острый перечный вкус мягких сыров.

Окисление жира - это его глубокий распад с образованием перекисей, альдегидов, кетонов, оксикислот и других соединений. Окисление жира часто приводит к появлению в продуктах нежелательных привкусов и запахов. Оно может быть биохимическим (ферментативным) или химическим (перекисное окисление). Ферментативное окисление жирных кислот до стадии образование высокомолек метилкетоны: метилбутилкетон, метилпроприлкетон, метиламилкетон, метилгептилкетон. Все метилкетоны придают сырам определенные вкусовые качества, а в масле являются причиной такого порока, как прогоркание.

Не ферментативное (перекисное, масло и сметана) окисление происходит в результате взаимодействия жира с молекулярным кислородом. Окислению подвергается в первую очередь свободный жир. Из жирных кислот преимущественно окисляются ненасыщенные жк.происходит по цепной реакции, происходит отрыв атома Н от жирн кислоты. Инициатором цепных реакций могут быть металлы (ржавая посуда), кислород, ферменты, свет, различные типы излучения. На первой стадии окисления образуются различные гидроперекиси и перекиси. На второй стадии образуются: альдегиды, кетоны (плохой запах). Задержку окислительной порчи продуктов вызывают антиоксиданты, действие которых заключается во взаимодействии со свободными радикалами, в результате чего происходит обрыв цепей окисления. Естественных антиоксидантов наиболее активными являются токоферолы, содержащие подвижный атом водорода, который может взаимодействовать со свободными радикалами. Аскорбиновая кислота обладает как оксидантным, так и прооксидантным действием.