Типы гидролитических процессов.

Наиболее простыми являются процессы гидролитического расщепления индивидуальных низкомолокулярных водорастворимых субстратов, например, олигосахаридов (сахарозы, мальтозы, лактозы, рафинозы и др.).

Высокомолекулярные субстраты полисахаридной природы, дающие истинные или коллоидные растворы в воде, такие как крахмал, гликоген, пектин, инулин, гемицеллюлозы (глюканы, маннаны, ксиланы, галактаны и др.) не являются индивидуальными соединениями. Однако такие характерные черты, как состав мономеров, наличие определенных типов гликозидных связей в основной и боковых цепях, позволяют рассматривать такие полимеры как единый субстрат.

Гидролиз высокомолекулярных водорастворимых полисахаридов проводят с помощью одного или более ферментов в зависимости от необходимого типа и степени расщепления. Известны индивидуальные ферменты, способные полностью гидролизовать высокомолекулярные полисахариды. На практике для частичного гидролиза полисахаридов обычно используют один фермент эндотипа, а полный гидролиз проводят комплексом эндо- и экзоферментов, используя их последовательно или совместно в зависимости от свойств ферментов.

При производстве пищи задача гидролиза одного вида белка обычно не ставится. Белковые субстраты представляют собой смесь белков: например, соевый белок, молочный белок и др. Белковые субстраты почти всегда могут быть переведены в состояние гомогенного коллоидного раствора, поскольку все белки набухают и растворяются в щелочной среде (достаточная концентрация щелочи 0,1-0,2 %). Это снимает ограничения процесса гидролиза, имеющие место в гетерогенных системах. Для глубокого гидролиза белка обычно используют комплексы протеолитических ферментов, что связано с большим разнообразием типов пептидной связи в белках (сочетаний аминокислотных остатков, образующих связь).

Гидрофобные субстраты (жиры) гидролизуют в виде водных эмульсий. Скорость гидролиза определяется степенью дисперсности жира, поскольку ферментативная реакция проходит на поверхности раздела фаз. Для эмульгирования жиров используют поверхностно-активные вещества. Глубокий гидролиз триглицеридов можно провести с помощью индивидуальной позиционно неспецифичной липазы, если ее жирнокислотная специфичность соответствует составу субстрата.

В технологии пищевых продуктов распространены процессы гидролиза смеси нескольких субстратов различной природы. Это процессы гидролиза нефракционированного растительного сырья (зерна, солода, зеленой массы растений, плодов, овощей), различных видов мясных отходов, биомассы микроорганизмов и др. Они используются при получении продуктов брожения, соков, пектина, хлебобулочных изделий, сыров, пищевого и кормового белка, ферментированных кормов, питательных сред для культивирования микроорганизмов.

Некоторые из этих процессов, такие как осветление напитков, проводятся в однородных средах или в средах с небольшим содержанием взвешенной фазы. Другие, и их большинство, осуществляются в гетерофазных системах. Гетерофазные системы высокой степени дисперсности в условиях постоянного перемешивания, исключающего разделение фаз, в некоторых отношениях подобны гомогенным системам. В высокодисперсных системах все субстраты равнодоступны действию ферментов. Равная доступность субстратов позволяет осуществлять выборочный гидролиз одних, не затрагивая других, а при необходимости гидролиза нескольких субстратов провести его в одну стадию.

Раздельная (постадийная) обработка ферментами проводится в тех случаях, когда наблюдается ингибирование действия одного фермента продуктами реакции, катализируемой другим, или при существенных различиях оптимальных условий действия отдельных ферментов.

Негидролитические реакции

Негидролитические ферменты используются на различных стадиях технологии пищевых продуктов. Трансферазы и лиазы применяются на стадиях первичного преобразования исходных субстратов, например, цикло-декстринглюканотрансфераза - при получении циклодекстринов из крахмала, пектинтрансэлиминаза - для расщепления пектиновых веществ в растительном сырье. По своей технологической сущности процессы, катализируемые этими ферментами, близки к гидролитическим.

Препараты оксидоредуктаз и изомераз применяются преимущественно на заключительных стадиях переработки растительных субстратов с целью сохранения пищевых и вкусовых достоинств пищевых продуктов или модификации органолептических свойств.

Следует помнить, что представители всех классов ферментов в тех или иных количествах присутствуют в перерабатываемом растительном сырье и ферментативная активность самого сырья неизбежно влияет на ход технологических процессов переработки. Это влияние может быть как полезным, так и вредным. Во втором случае необходимо регулировать ферментативную активность в сырье путем его предварительной обработки или введения технологически допустимых компонентов. Примерами нежелательных реакций являются окислительные превращения органических соединений в растительном сырье, такие как потемнение измельченных овощей и фруктов под действием тирозиназы и дифенолоксидазы, а также прогоркание жиров, провоцируемое липоксигеназой.