Hogyan változik a fehérje az élelmiszer-feldolgozás során?

Az élelmiszerek feldolgozása és tárolása hűtéssel, fűtéssel, szárítással, erjesztéssel, besugárzással, kémiai reagensekkel történő kezeléssel vagy különböző egyéb kezelésekkel jár, amelyek elkerülhetetlenül fehérje fizikai, kémiai és táplálkozási változásokat okoznak, és ugyanakkor befolyásolják a termék minőségét, ezért az élelmiszerfejlesztőknek többet kell tudni a folyamatnak az élelmiszerekben lévő fehérjékre gyakorolt hatásairól.
Változások hőkezelés alatt
A legtöbb fehérjetartalmú élelmiszert hőkezeléssel sterilizálják, és a hőkezelés az a kezelés, amely a legnagyobb hatással van a fehérjékre. A hatás mértéke olyan tényezőktől függ, mint a hőkezelés időtartama, a páratartalom, a hőmérséklet és a redoxi anyagok jelenléte vagy hiánya. A hőkezelés olyan kémiai reakciókkal jár, mint a termikus denaturáció, a termikus bomlás, az aminosavak oxidációja, az aminosavkötések közötti csere és új aminosavkötések kialakulása.
Fűtés a táplálkozási érték az élelmiszer káros oldala, de van egy kedvező oldala is, a legtöbb élelmiszer fehérjék csak egy szűk hőmérsékleti tartományban mutatják a biológiai aktivitás vagy a funkcionális tulajdonságok, a legtöbb fehérje fűtött, hogy javítsa a táplálkozási érték, a megfelelő fűtési körülmények között, a fehérje denaturáció után az eredeti peptid lánc miatt a hő és a törés, úgy, hogy az eredeti hajtogatott része a peptid lánc lazult, úgy, hogy fogékony a fellépés az emésztőenzimek, javítja az emészthetőség és az esszenciális aminosavak. Az emésztőenzimek hatása, javítja az esszenciális aminosavak emészthetőségét és biológiai hatékonyságát.
Mérsékelt hőkezelés is, hogy néhány enzim inaktiválása, enzim inaktiválása megakadályozhatja az élelmiszer előállítása nem megfelelő szín, textúra, íz változások, és csökkenti a cellulóz tartalmát, és annak biztosítása érdekében, hogy az élelmiszer a tartósítási időszakban nem fordul elő az avasodás, textúra változások és elszíneződés.
A növényi fehérjékben található természetes fehérjetoxinok vagy táplálkozásellenes tényezők többsége hővel denaturálható vagy tompítható. A hüvelyes élelmiszerek magjaiban vagy leveleiben jelen lévő proteáz-inhibitorok gátolják a szervezetben a fehérje hidrolitikus enzimeket, ami viszont befolyásolja a fehérjék hasznosulását és tápértékét. A hüvelyesek és olajos magvak magjait pörköléssel, a szójalisztet pedig nedves hőkezeléssel inaktiválhatjuk exogén lektinekkel és proteázgátlókkal a fehérje emészthetőségének javítása érdekében. Számos fehérje, például a szójaglobulin és az ovalbumin mérsékelt hőkezelés után jobban emészthető.
A túlzott hőkezeléssel azonban néha bizonyos kedvezőtlen reakciók léphetnek fel. A fehérje vagy fehérje élelmiszerek más anyagok hozzáadása nélkül hőkezelés esetén aminosav-kéntelenítést, deamidálást, izomerizációt és egyéb kémiai változásokat okozhatnak, és néha még mérgező vegyületek előállításával is járnak; a hőkezelés során a fehérjék az élelmiszer más összetevőivel, például cukrokkal, lipidekkel, szennyező anyagokkal és élelmiszer-adalékanyagokkal és egyéb reakciókkal is lesznek, ami különböző kedvező és kedvezőtlen változásokat eredményez. Ezért nagy jelentőséggel bír a megfelelő hőkezelési körülmények kiválasztása az élelmiszer-feldolgozásban a fehérjék tápértékének megőrzése érdekében.
Változások alacsony hőmérsékleten történő kezelés alatt
Az élelmiszerek alacsony hőmérsékleten történő tárolása késleltetheti vagy megakadályozhatja a mikroorganizmusok növekedését, valamint gátolhatja az enzimaktivitást és a kémiai reakciókat. A hűtés és a fagyasztás közös alacsony hőmérsékletű kezelése, a hűtés a fagyasztási hőmérsékletet kissé meghaladó hőmérsékletet szabályozza, a fehérje stabilitása, a mikrobák növekedése szintén gátolt; a fagyasztás a fagyasztási hőmérséklet alatti hőmérsékletet szabályozza, az élelmiszer íze többé-kevésbé károsodik, de ha a szabályozás jó, a fehérje tápértéke nem csökken.
Hús ételek fagyasztás, felolvasztás után, sejtek és sejtmembránok elpusztulnak, az enzim felszabadul, a hőmérséklet emelkedésével enzim aktivitás fokozza a fehérjék lebontását, és a fehérje-fehérje irreverzibilis kötődés, a víz-fehérje kötődés helyett, így a fehérje textúrája megváltozik, a vízvisszatartás is csökken, de a fehérje tápértékére kevés hatása van. A fehérje tápértékére azonban kevés hatással van.
A fehérjék fagyasztásos denaturációját elsősorban a fehérjeplazmák diszperziós sűrűségének megváltozása okozza, a hőmérséklet csökkenése miatt fokozatosan jégkristályok képződnek, így a fehérjék hidratációs filmje meggyengül vagy akár el is tűnik, és a fehérje oldalláncok szabaddá válnak, ugyanakkor a jégkristályok extrudálása miatt a fehérjeplazmák egymáshoz közel egyesülnek, ami a fehérjeplazmák agglutinációját és kicsapódását eredményezi. A fehérjék denaturálódásának mértéke fagyasztási körülmények között összefügg a fagyasztási sebességgel. Általánosságban elmondható, hogy minél gyorsabb a fagyasztási sebesség, annál kisebbek a jégkristályok, annál kisebb az extrúziós hatás, annál kisebb a denaturáció mértéke. A gyorsfagyasztás ezen elv szerint alkalmazható a fehérjék denaturálódásának elkerülésére és az élelmiszer eredeti ízének megőrzésére.
Változások kiszáradás alatt
Az élelmiszer-dehidratálás célja az élelmiszerek eltarthatóságának meghosszabbítása, az élelmiszerek súlyának csökkentése, valamint a stabilitás növelése, de ugyanakkor kedvezőtlen reakciók lépnek fel, amikor a fehérjeoldatban lévő összes víz eltávolításra kerül, a fehérje-fehérje kölcsönhatások miatt, ami nagyszámú fehérje aggregációt eredményez, különösen magas hőmérsékleten a víz eltávolítása a fehérje oldhatóságához és a fehérje felületi aktivitásának csökkenéséhez vezet. A szárítási körülmények hatása a porszemcsék méretére, valamint a belső és felületi porozitásra megváltoztatja a fehérje nedvesíthetőségét, vízfelvételét, diszperzióját és oldhatóságát. A szárítás általában az utolsó folyamat a fehérjeösszetevők előállítása során, és figyelmet kell fordítani a szárítási kezelésnek a fehérjék funkcionális tulajdonságaira gyakorolt hatására.
Az élelmiszeriparban általánosan használt dehidratálási módszerek sokfélék, és a különböző szárítási módszerek különböző mértékű fehérjeváltozást okoznak:
(1) Hagyományos szárítási módszer. A természetes meleglevegő szárítás, a hús dehidratálása, a halak kemény, zsugorodása és gyenge helyreállítása, a főzés keménynek és nem eredeti ízűnek érzi magát.
(2) Vákuumszárítás. Ez a módszer kevésbé károsítja a hús minőségét, mivel nincs oxigén, így az oxidációs reakció lassabb, alacsony hőmérsékleten a nem enzimatikus barnulás és más kémiai reakciók is csökkenthetők.
(3) Fagyasztva szárítás. Fagyasztva szárítás, amikor az élelmiszer fagyasztva, alacsony nyomáson történik, így a víz eltávolítása a jég közvetlen szublimációjával történik. A fagyasztva szárított élelmiszer meg tudja őrizni az eredeti alakját és méretét, porózus jellegű, jobb a visszanyerése. A fagyasztva szárítás a legjobb módszer a hús dehidratálására, de még mindig a fehérje egy része romlik, a hús kemény, rossz vízvisszatartás, de az esszenciális savtartalom és az emészthetőség és a friss hús nem sok különbség.
(4) Permetszárítás. Tojás, tej dehidratálás általánosan használt permetszárítási módszer, a folyadékot ködben permetezik a gyorsan mozgó forró levegőbe, ami a következő szemcsés, ez a módszer a fehérje károsodása kevesebb.
(5) A dobos filmszárítás a nyersanyagot egy gőzzel fűtött forgó dob felületére helyezik, a dehidratálás egy filmbe, gyakran azért, mert nem könnyű ellenőrizni a megfelelő és a termék kissé égett ízét, a fehérjék oldhatósága is csökken.
Változások besugárzási kezelés alatt
Az élelmiszerek tartósítására szolgáló besugárzási módszert számos ország alkalmazza, de a különböző élelmiszerek és a különböző célú besugárzások különböző dózisú besugárzást igényelnek. A nagy dózisok (10-50 kGy) sterilizálhatják a húst vagy húskészítményeket; a közepes dózisok (1-10 kGy) meghosszabbíthatják a hűtött friss hal, csirkék, gyümölcsök és zöldségek eltarthatósági idejét; az alacsony dózisok (<1 kGy) pedig megakadályozhatják a burgonya és a hagyma csírázását, késleltethetik a gyümölcsök érését, és megölik a gabonaféléket, a borsót és a zöldségeket. érését, és megölik a rovarokat többek között a gabonafélékben, a borsóban és a vesebabban.
Amikor egy anyag elnyeli az ionizáló sugárzást, először ionokat képez, amelyek reakcióba lépnek a gerjesztett molekulákkal, az ionok pedig lebomlanak vagy reakcióba lépnek a szomszédos molekulákkal, ami a kémiai kötések felbomlását és szabad gyökök keletkezését okozza, amelyek egymáshoz kapcsolódhatnak, vagy az ömlesztett közegbe diffundálhatnak, hogy más molekulákkal reagáljanak. A besugárzás fehérjékre gyakorolt hatása a víztartalommal, az oxigénnel, a pH-val, a hőmérséklettel és a besugárzási dózissal stb. is összefügg. Általában a sugárzásnak kevés hatása van az aminosavak és a fehérjék tápértékére.
Változások lúgos kezelés alatt
A koncentráció, az elválasztás, a buborékképződés, az emulgeálás vagy az oldatban lévő fehérjék rostokká történő kötése gyakran lúgos kezeléstől függ, és az élelmiszerek lúgos kezelése, különösen ha hőkezeléssel egyidejűleg történik, nagy hatással van a fehérjék tápértékére.
Lúgos kezelés után a fehérjék számos reakción mehetnek keresztül, amelyek során különféle új aminosavak keletkeznek, például különböző lizil-aminoalanin, lanolinotionin, ornitin és inter- vagy intramolekuláris kovalens keresztkötések, amelyek olyan maradékok, mint a lizin, cisztein vagy ornitin stb. és aminoakrilsav-maradékok kondenzációja révén jönnek létre.
Lúgos hőkezelés alatt az aminosavmaradékok is izomerizáción mennek keresztül, L-típusúból D-típusúvá, a táplálkozási érték csökken; ugyanakkor a fehérjék funkcionális tulajdonságai megváltoznak, például a mérsékelt lúgos pH-érték használata, az oligomer fehérjék disszociációjának elősegítése, majd a nátrium-kazeinát só vagy szójafehérje só permetszárazással történő előállítása, amely nagyfokú oldhatósággal rendelkezik, és jó vízfelvételi és felületi tulajdonságokkal rendelkezik. Ez a depolimerizációs módszer használható oldhatatlan növényi fehérjék, mikrobiális fehérjék vagy halfehérjék szolubilizálására és extrakciójára.
Változások oxidatív kezelés hatására
A fehérjék az élelmiszer-feldolgozás során gyakran érintkeznek lipidekkel, és a lipidek önoxidációja hidroperoxidációt, peroxilgyököket és oxidációs termékeket eredményez, amelyek oxidálódhatnak és keresztkötéseket hozhatnak létre a fehérje oldallánc-részekkel. A fehérjék oxidációs reakciójának előfordulása a fehérjék tápértékének csökkenéséhez vezet, és akár káros anyagokat is termel.
A kéntartalmú aminosavak fotooxidációja aerob és fényviszonyok között könnyen bekövetkezhet, különösen, ha az élelmiszerben természetes fényérzékenyítők is vannak; számos növényben polifenolok vannak jelen, amelyek semleges vagy lúgos pH-értékek mellett könnyen kinonokká oxidálódnak, és amikor fehérjékkel érintkeznek, a fehérjemaradékok oxidálódásának reakciója következik be; a meleglevegős szárítás és a levegő fújása az élelmiszerben zajló erjedési folyamat során szintén aminosavoxidációhoz vezethet.
Változások mechanikai kezelés alatt
A mechanikai kezelések nagy hatással vannak az élelmiszerekben lévő fehérjékre, pl. a kellően szárazra őrölt fehérjeporok vagy koncentrátumok kis részecskéket és nagy felületet képezhetnek, ami javíthatja vízfelvételüket, proteolízisüket, zsírfelvételüket és pezsgésüket a nem finomra őröltekhez képest, és a mechanikai erők fontos szerepet játszanak a fehérjék szövési folyamatában is.
A fehérje szuszpenziókat vagy oldatrendszereket erős nyíróerőknek lehet kitenni, amelyek a fehérje aggregátumok alegységekre való szétválását eredményezhetik, ami javíthatja a fehérjék emulgeálódását. A levegő határfelületén alkalmazott nyírás általában a fehérjék denaturációját és aggregációját okozza, és a fehérjék részleges denaturációja stabilabbá teheti a habot.
Változások enzimes kezelés hatására
A fehérjemódosítás jelenlegi kutatási fókuszában az enzimatikus kezelés áll. Az enzimatikus kezelés előnyei a gyors enzimatikus reakciósebesség, az enyhe körülmények, az erős specificitás, az aminosavpusztulás vagy racemizáció elkerülése, a nyersanyagokban lévő hatóanyagok teljes megőrzése, a melléktermékek és káros anyagok hiánya, a környezetszennyezés elkerülése és a szabályozható hatásfolyamat. Jelenleg az enzimkezelésnek van enzimhidrolízis módszere és enzimszintézis módszere, az előbbi a fő módszer.
Az enzimatikus kezelés a proteáz endocitózis és exocitózis használata, a fehérjemolekulák peptidekre és kisebb aminosav molekulákra történő lebontása a folyamat során, a termék fizikai és kémiai tulajdonságai az eredeti fehérjéhez képest megváltoztak. A fehérje enzimatikus feldolgozása célzottan javíthatja a fehérje feldolgozásának funkcionális tulajdonságait, az enzimatikus emésztést befolyásoló fő tényezők a következők: enzim tulajdonságai, pH, a fehérjék denaturációs tartománya, szubsztrátkoncentráció, enzimkoncentráció, ionkoncentráció, hőmérséklet, inhibitorok stb., amelyek közül az enzim tulajdonságai a kulcsfontosságú tényezők, amelyek befolyásolják a fehérje enzimatikus emésztésének peptidláncának helyét és régióját.