Gıda işleme sırasında proteinde ne gibi değişiklikler olur?

Gıdanın işlenmesi ve depolanması, soğutma, ısıtma, kurutma, fermantasyon, ışınlama, kimyasal reaktif muamelesi veya kaçınılmaz olarak protein fiziksel, kimyasal ve besinsel değişikliklere neden olacak ve aynı zamanda ürünün kalitesini etkileyecek çeşitli diğer işlemleri içerir, bu nedenle gıda geliştiricilerinin sürecin gıdadaki proteinler üzerindeki etkileri hakkında daha fazla bilgi sahibi olmaları gerekir.
Isıl işlem altındaki değişiklikler
Proteinli gıdaların çoğu ısıtılarak sterilize edilir ve ısıl işlem proteinler üzerinde en büyük etkiye sahip olan işlemdir. Etkinin boyutu, ısıl işlemin süresi, nem, sıcaklık ve redoks maddelerinin varlığı ya da yokluğu gibi faktörlere bağlıdır. Isıl işlem, termal denatürasyon, termal ayrışma, amino asit oksidasyonu, amino asit bağları arasında değişim ve yeni amino asit bağlarının oluşumu gibi kimyasal reaksiyonları içerir.
Gıdanın besin değeri üzerinde ısıtmanın zararlı bir tarafı vardır, ancak aynı zamanda olumlu bir tarafı da vardır, çoğu gıda proteini sadece biyolojik aktivite veya fonksiyonel özellikler göstermek için dar bir sıcaklık aralığında, çoğu protein besin değerini artırmak için ısıtılır, uygun ısıtma koşullarında, protein denatürasyonu, ısı ve kırılma nedeniyle orijinal peptit zincirinden sonra meydana gelir, böylece peptit zincirinin orijinal katlanmış kısmı gevşetilir, böylece sindirim enzimlerinin etkisine duyarlıdır, sindirilebilirliği ve esansiyel amino asitleri iyileştirir. Sindirim enzimlerinin etkisi, esansiyel amino asitlerin sindirilebilirliğini ve biyoetkinliğini artırır.
Orta derecede ısıl işlem ayrıca bazı enzim inaktivasyonu yapabilir, enzim inaktivasyonu gıdanın uygun olmayan renk, doku, lezzet değişiklikleri üretmesini önleyebilir ve selüloz içeriğini azaltabilir ve muhafaza süresindeki gıdanın acılaşma, doku değişiklikleri ve renk değişikliğinde meydana gelmemesini sağlayabilir.
Bitki proteinlerinde bulunan doğal protein toksinlerinin veya anti-besinsel faktörlerin çoğu ısı ile denatüre edilebilir veya köreltilebilir. Baklagillerin tohumlarında veya yapraklarında bulunan proteaz inhibitörleri vücuttaki protein hidrolitik enzimlerini inhibe eder ve bu da protein kullanımını ve besleyici değerini etkiler. Baklagil ve yağlı tohumlar kavrularak inaktive edilebilir ve soya fasulyesi küspesi, protein sindirilebilirliğini iyileştirmek için eksojen lektinler ve proteaz inhibitörleri ile nemli ısıl işlemle inaktive edilebilir. Soya fasulyesi globulini ve ovalbumin gibi birçok protein, orta derecede ısıl işlemden sonra daha fazla sindirilebilir.
Bununla birlikte, bazen aşırı ısıl işlem ile bazı olumsuz reaksiyonlar meydana gelebilir. Isıl işlem durumunda başka maddeler eklenmeden protein veya proteinli gıda, amino asit kükürt giderme, deamidasyon, izomerizasyon ve diğer kimyasal değişikliklere neden olabilir ve hatta bazen toksik bileşiklerin üretimine eşlik edebilir; ısıl işlem sürecinde proteinler ayrıca şekerler, lipitler, kirleticiler ve gıda katkı maddeleri ve diğer reaksiyonlar gibi gıdanın diğer bileşenleriyle birlikte olacak ve çeşitli olumlu ve olumsuz değişikliklere neden olacaktır. Bu nedenle, proteinlerin besin değerini korumak için gıda işlemede uygun ısıl işlem koşullarının seçilmesi büyük önem taşımaktadır.
Düşük sıcaklık uygulaması altındaki değişiklikler
Gıdanın düşük sıcaklıkta depolanması mikroorganizmaların büyümesini geciktirebilir veya önleyebilir ve enzim aktivitesini ve kimyasal reaksiyonları inhibe edebilir. Soğutma ve dondurmanın yaygın düşük sıcaklık işlemi, soğutma, donma sıcaklığının biraz üzerindeki sıcaklığı kontrol etmektir, protein stabilitesi, mikrobiyal büyüme de engellenir; dondurma, donma sıcaklığının altındaki sıcaklığı kontrol etmektir, gıdanın tadı az ya da çok zarar görür, ancak kontrol iyi ise, proteinin besin değeri azalmaz.
Dondurma, çözdürme, hücreler ve hücre zarları yok edildikten sonra et gıdaları, proteinlerin parçalanmasını arttırmak için sıcaklık enzim aktivitesindeki artışla birlikte enzim salınır ve su-protein bağlanması yerine protein-protein geri dönüşümsüz bağlanır, böylece proteinin dokusu değişir, su tutma da azalır, ancak proteinin besin değeri çok az etkiye sahiptir. Bununla birlikte, proteinin besin değeri üzerinde çok az etkisi vardır.
Proteinlerin donma denatürasyonu esas olarak protein plazmalarının dağılmış yoğunluğundaki değişikliklerden kaynaklanır, sıcaklığın düşmesi nedeniyle buz kristalleri yavaş yavaş oluşur, böylece proteinlerin hidrasyon filmi zayıflar veya hatta kaybolur ve protein yan zincirleri açığa çıkar ve aynı zamanda buz kristallerinin ekstrüzyonu nedeniyle protein plazmaları birbirine yakın birleştirilir, bu da protein plazmalarının aglütinasyonuna ve çökelmesine neden olur. Dondurma koşulları altında proteinlerin denatürasyon derecesi dondurma hızı ile ilgilidir. Genel olarak, dondurma hızı ne kadar hızlı olursa, buz kristalleri o kadar küçük, ekstrüzyon etkisi o kadar küçük, denatürasyon derecesi o kadar küçük olur. Protein denatürasyonunu önlemek ve gıdanın orijinal lezzetini korumak için bu prensibe göre hızlı dondurma kullanılabilir.
Dehidrasyon altındaki değişiklikler
Gıda dehidrasyonunun amacı, gıdanın raf ömrünü uzatmak, gıdanın ağırlığını azaltmak ve stabilitesini artırmaktır, ancak aynı zamanda protein çözeltisindeki tüm su çıkarıldığında, protein-protein etkileşimleri nedeniyle olumsuz reaksiyonlar meydana gelecektir. çok sayıda protein agregasyonu ile sonuçlanır, özellikle yüksek sıcaklıklarda suyu çıkarmak protein çözünürlüğüne ve yüzey aktivitesinin azalmasına neden olur. Kurutma koşullarının toz partiküllerinin boyutunun yanı sıra iç ve yüzey gözenekliliği üzerindeki etkisi, proteinin ıslanabilirliğini, su emilimini, dağılımını ve çözünürlüğünü değiştirir. Kurutma genellikle protein bileşenlerinin hazırlanmasındaki son işlemdir ve kurutma işleminin proteinlerin fonksiyonel özellikleri üzerindeki etkisine dikkat edilmelidir.
Gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan birçok dehidrasyon yöntemi vardır ve farklı kurutma yöntemleri farklı derecelerde protein değişikliklerine neden olur:
(1) Geleneksel kurutma yöntemi. Doğal sıcak hava kurutması, etin dehidrasyonu, balık sertleşir, büzülür ve zayıf iyileşir, pişirme sertleşir ve orijinal lezzet olmaz.
(2) Vakumlu kurutma. Bu yöntem etin kalitesine daha az zarar verir, çünkü oksijen yoktur, bu nedenle oksidasyon reaksiyonu daha yavaştır, düşük sıcaklıklarda enzimatik olmayan esmerleşmeyi ve diğer kimyasal reaksiyonları da azaltabilir.
(3) Dondurarak kurutma. Gıda dondurulduğunda, düşük basınç altında dondurularak kurutulur, böylece su doğrudan buzun süblimasyonu ile uzaklaştırılır. Dondurularak kurutulmuş gıda orijinal şeklini ve boyutunu koruyabilir, gözenekli bir yapıya sahiptir, daha iyi bir geri kazanıma sahiptir. Dondurarak kurutma, et dehidrasyonunun en iyi yöntemidir, ancak yine de proteinin bir kısmının bozulmasına, etin sertleşmesine, zayıf su tutmasına neden olur, ancak esansiyel asit içeriği ve sindirilebilirliği ile taze et arasında çok fazla fark yoktur.
(4) Püskürtmeli kurutma. Yumurta, süt dehidrasyonu yaygın olarak kullanılan sprey kurutma yöntemi, sıvı hızlı hareket eden sıcak havaya sis halinde püskürtülecek ve bir sonraki granül ile sonuçlanacaktır, bu protein hasarı yöntemi daha azdır.
(5) Tamburlu film kurutma, hammaddenin buharla ısıtılan dönen bir tamburun yüzeyine yerleştirilmesi, bir film halinde dehidrasyon, genellikle uygun olanı kontrol etmek ve ürünü hafifçe yanmış lezzet haline getirmek kolay olmadığından, proteinlerin çözünürlüğü de azalır.
Işınlama tedavisi altındaki değişiklikler
Gıdaları korumak için ışınlama yöntemi birçok ülke tarafından benimsenmiştir, ancak farklı gıdalar ve farklı ışınlama amaçları farklı ışınlama dozları gerektirir. Yüksek dozlar (10-50 kGy) et veya et ürünlerini sterilize edebilir; orta dozlar (1-10 kGy) soğutulmuş taze balık, tavuk, meyve ve sebzelerin raf ömrünü uzatabilir; ve düşük dozlar (<1 kGy) patates ve soğanların çimlenmesini önleyebilir, meyvelerin olgunlaşmasını geciktirebilir ve tahıl, bezelye ve sebzeleri öldürebilir. olgunlaşma ve tahıl, bezelye ve barbunya fasulyesindeki böcekleri öldürme, diğerleri arasında.
Bir madde iyonlaştırıcı radyasyonu absorbe ettiğinde, önce uyarılmış moleküllerle reaksiyona giren iyonlar oluşturur ve iyonlar bozunur veya komşu moleküllerle reaksiyona girerek kimyasal bağların kopmasına ve birbirlerine bağlanabilen veya diğer moleküllerle reaksiyona girmek için yığın ortamına yayılabilen serbest radikaller üretmesine neden olur. Işınlamanın proteinler üzerindeki etkisi ayrıca su içeriği, oksijen, pH, sıcaklık ve ışınlama dozu vb. ile de ilişkilidir. Genel olarak, radyasyonun amino asitlerin ve proteinlerin besin değeri üzerinde çok az etkisi vardır.
Alkali işlemi altındaki değişiklikler
Konsantrasyon, ayırma, köpürtme, emülsifikasyon veya çözeltideki proteinlerin liflere bağlanması genellikle alkali işlemine bağlıdır ve özellikle ısıl işlemle aynı anda gerçekleştirildiğinde gıdaların alkali işleminin proteinlerin besin değeri üzerinde büyük bir etkisi vardır.
Alkali işleminden sonra proteinler, çeşitli lizil aminoalanin, lanolinotiyonin, ornitin ve lizin, sistein veya ornitin gibi kalıntıların aminoakrilik asit kalıntıları ile yoğunlaştırılmasıyla oluşturulan moleküller arası veya molekül içi kovalent çapraz bağların oluşumuna yol açanlar gibi çeşitli yeni amino asitler üretmek için birçok reaksiyona girebilir.
Alkali ısıl işlem altında, amino asit kalıntıları da L-tipinden D-tipine izomerizasyona uğrayacak, besin değeri azalacaktır; aynı zamanda, oligomerik proteinlerin ayrışmasını teşvik etmek için orta derecede alkali pH kullanımı gibi proteinlerin fonksiyonel özellikleri değiştirilecek ve daha sonra yüksek derecede çözünürlüğe sahip olan ve iyi su emme ve yüzey özelliklerine sahip olan sodyum kazeinat tuzu veya soya proteini tuzunun püskürtmeli kurutulmasıyla hazırlanacaktır. Bu depolimerizasyon yöntemi, çözünmeyen bitki proteinlerini, mikrobiyal proteinleri veya balık proteinlerini çözündürmek ve ekstrakte etmek için kullanılabilir.
Oksidatif işlem altındaki değişiklikler
Proteinler gıda işleme sırasında genellikle lipitlerle temas halindedir ve lipitlerin oto-oksidasyonu hidroperoksidasyon, peroksil radikalleri ve oksitlenebilen ve protein yan zincir bağları ile çapraz bağlanabilen oksidasyon ürünleri üretir. Protein oksidasyon reaksiyonunun meydana gelmesi, proteinlerin besin değerinin azalmasına yol açar ve hatta zararlı maddeler üretir.
Sülfür içeren amino asitlerin foto-oksidasyonu, aerobik ve ışık koşulları altında, özellikle de gıdada doğal fotosensitizerler de varsa kolayca gerçekleşebilir; nötr veya alkali pH koşulları altında kolayca kinonlara oksitlenen polifenoller birçok bitkide bulunur ve proteinlerle temas ettiklerinde protein kalıntılarının oksitlenme reaksiyonu gerçekleşir; sıcak havada kurutma ve gıdadaki fermantasyon sürecinde hava püskürtülmesi de amino asit oksidasyonuna yol açabilir.
Mekanik İşlem Altında Değişimler
Mekanik işlemlerin gıdalardaki proteinler üzerinde büyük etkisi vardır, örneğin yeterince kuru öğütülmüş protein tozları veya konsantreleri küçük partiküller ve geniş yüzey alanları oluşturabilir, bu da ince öğütülmemiş olanlara kıyasla su emilimini, proteolizi, yağ emilimini ve efervesansı artırabilir ve mekanik kuvvetler de proteinlerin dokuma işleminde önemli bir rol oynar.
Protein süspansiyonları veya çözelti sistemleri, protein agregatlarının alt birimlere ayrılmasına neden olabilecek güçlü kesme kuvvetlerine maruz kalabilir ve bu da protein emülsifikasyonunu iyileştirebilir. Hava arayüzüne kesme kuvveti uygulamak genellikle proteinlerin denatürasyonuna ve agregasyonuna neden olur ve proteinlerin kısmi denatürasyonu köpüğü daha stabil hale getirebilir.
Enzimatik işlem altındaki değişiklikler
Enzimatik işlem, protein modifikasyonunun güncel araştırma odağıdır. Enzimatik işlem, hızlı enzimatik reaksiyon hızı, hafif koşullar, güçlü özgüllük, amino asit yıkımı veya rasemizasyon olmaması, hammaddelerdeki aktif bileşenlerin tamamen korunması, yan ürün ve zararlı madde olmaması, çevre kirliliği olmaması ve kontrol edilebilir etki süreci gibi avantajlara sahiptir. Şu anda, enzim arıtımında enzim hidroliz yöntemi ve enzim sentez yöntemi vardır ve bunlardan ilki ana yöntemdir.
Enzimatik işlem, proteaz endositoz ve ekzositozun kullanılması, protein moleküllerinin peptitlere ve işlemdeki daha küçük amino asit moleküllerine parçalanması, ürünün fiziksel ve kimyasal özelliklerinin orijinal proteinden daha fazla değişmesidir. Protein enzimatik işleme, protein işlemenin fonksiyonel özelliklerini iyileştirmeyi hedefleyebilir, enzimatik sindirimi etkileyen ana faktörler şunlardır: enzim özellikleri, pH, proteinlerin denatürasyon aralığı, substrat konsantrasyonu, enzim konsantrasyonu, iyon konsantrasyonu, sıcaklık, inhibitörler vb. enzim özellikleri, protein enzimatik sindiriminin peptit zincirinin bölgesini ve bölgesini etkileyen anahtar faktörlerdir.