Краткая характеристика технологических свойств белков

Функциональные свойства белков – свойства, определяющие поведение белков в пищевых системах, превращения их при производстве продуктов, применение в производстве пищевых продуктов в качестве ингредиентов питательной, технологической и ле­чебно-профилактической значимости.

Растворимость - способность определенных веществ или их функциональных групп переходить в раствор (быть в растворенном состоянии).

Растворимость характеризуется коэффициентами

1. КРА (коэффициент растворимости азота) по количеству азота, перешедшего в раствор.

2. КДБ (коэффициент диссоциации белка) — количество белка, перешедшего в раствор (в процентах от общего содержания его в продукте).

Факторы, влияющие на растворимость белков:

1. Гидрофобные связи белка (зависят от наличия гидрофобных аминокислот и участков аминокислот в белке). При рассмотрении гидрофобных взаимодействий белков различают среднюю и относительную (поверхностную) гидрофобность. Под средней гидрофобностью понимают энергию стабилизации, приходящуюся на одну неполярную боковую группу при связывании ее внутри глобулы белковой молекулы, под относительной — степень гидрофобного взаимодействия неполярных остатков аминокислот, расположенных на поверхности глобул. Чем ниже относи­тельная гидрофобность белков (то есть ниже взаимодействие между глобулами и выше сила отталкивания), тем выше взаимодействие их с моле­кулами растворителя, следовательно выше растворимость.

2. рН сре­ды. При рН, соответствующем ИЭТ, белки имеют наи­меньшую растворимость, так как суммарный заряд на их молекулах равен нулю и частицы лишены способности отталкиваться за счет электростати­ческих взаимодействий с молекулами растворителя. В кислой или щелоч­ной среде, наоборот, выше растворимость. В кислой среде белок имеет положительный заряд, в щелочной — отрицательный заряд.

3. Концентрация солей. Зависимость растворимости белков от концентрации солей носит нелинейный характер. При добавлении небольших количеств солей рас­творимость увеличивается, так как ионы препятствуют электростатичес­кому взаимодействию боковых групп белка между собой. Высокие кон­центрации солей, снижающие гидратацию полипептидных цепей, наобо­рот, усиливают гидрофобные белок-белковые взаимодействия и вызыва­ют выпадение белка в осадок (высаливание).

4. Водородные и электростатические связи (чем их больше, тем больше растворимость).

 По растворимости белки делят на 4 фракции: альбумины (растворимы в воде), глобулины (растворимы в воде и растворах солей), проламины (растворимы в растворах спиртов), глютенины (растворимы в растворах щелочей).Важное значение растворимость белков имеет для повышения качества

Роль растворимости.

1. Для пищевых продуктов, в производстве которых предусмотрен их гидролиз (автолиз) и денатурация (начальные технологические стадии, сушка и хра­нение). Потеря растворимости, как правило, сопровождается изменени­ем и других важных функциональных свойств, что в значительной мере отражается на качестве продуктов и степени перевариваемости белка в желудочно-кишечном тракте.

2. Положительная – для производства напитков. В напитках применяются белки с высокой растворимостью.

3. Отрицательная для производства хлебобулочных и макаронных изделий. Применение белков с чрезмерно высокой растворимостью в со­ставе хлебопекарных улучшителей отрицательно отражается на эластичновязкоупругих свойствах теста. Незначительное количество растворимого белка должно содержаться в текстурированных формах белка, зерновых продуктах, приготовленных высокотемпературной экструзией, макаронных изделиях.

Свойства белковых суспензий (не отдельных молекул белка, а поведения большого количества белковых молекул в комплексе)

1.Водосвязывающая способность характеризуется адсорбцией воды при участии гидрофильных остатков аминокислот.

Жиросвязывающая способность— адсорбцией жира за счет гидрофобных остатков.

При невысокой влажности гидрофильные группы, взаимодействуя с молекулами воды, образуют мономолекулярный слой, при высокой — вокруг глобул белка формируется многослойная структура с одновременным проникновением воды во впадины и выступы. Общее количество воды и жир на поверхности достигает 0,2—0,4 г на 1 г белков.

Факторы, влияющие на свойства

1.Аминокислотный состав и строение ак. (гидрофобность и гидрофильность аминокислот, разветвленность, Чем больше гидрофобность, тем выше поглощение воды и жира. Чем больше разветвленность, тем ниже эти свойства).

2. Фракционный состав (чем больше фракций проламиновых и глютелиновых, тем больше водопоглощающая и и жиросвязывающая функция).

3. Способ обработки (при денатурации снижается поглощение).

4. рН среды (в ИЭТ лучшая способность адсорбировать воду и липиды).

5. Температура и присутствие углеводов, липидов и других белков. В пшеничном тесте при добавлении со­евого белка или пшеничной клейковины водопоглотительная способность положительно коррелирует с количеством нерастворимой фракции белков и отрицательно — с содержанием растворимой.

Роль свойств.

1.Высокая cnoсобность белков удерживать воду в пищевых продуктах (мясных, хлебо­булочных и т.д.) повышает выход последних, удлиняет сроки хранения и улучшает текстуру. Денатурированные белки имеют пониженную водосвязывающую способность, и их применение отрицательно сказывается на качестве хлеба.

2.Высокая жироудерживающая способность белков обес­печивает нежную и однородную текстуру изделий, исключает отделение жира, сморщивание изделий, уменьшает потери при варке и жарении.

2. Жироэмульгирующая и пенообразующая способности белков широко используются в практике получения жировых эмульсий и пен. Присутствие в одной белковой цепи гидрофобных и гид­рофильных группировок обеспечивает распределение молекул опреде­ленным образом на границе раздела фаз вода—масло и вода—газ. Ориен­тация гидрофильных групп белка к воде, а гидрофобных — к маслу на границе раздела фаз в виде прочного адсорбционного слоя снижает по­верхностное натяжение в дисперсных системах и делает их агрегативно устойчивыми и одновременно вязкими. Наиболее широко распростра­нены пищевые эмульсии «масло в воде» (м/в) и «вода в масле» (в/м), называемые, соответственно, прямыми и обратными. В производстве но­вых форм белковой пищи большое значение приобрели и эмульсии «вода в воде» (в/в). Все виды эмульсий с белком получают механическим дис­пергированием одной жидкости в другой при помощи мешалок, гомоге­низаторов, обеспечивающих в поле сил сдвига деформацию дисперси­онной среды с образованием мелких частиц. Эмульгирующие свойства белков оценивают по эмульгирующей способности, эмульгирующей ем­кости, стабильности эмульсий и т.д., описание которых можно найти в специальной литературе.

Пены (дисперсные системы с газообразной фазой и жидкой или твердой средой) получают механическим распределением воздуха в рас­творе белка путем взбивания или за счет вскипания воды, понижения давления, обеспечения химических и микробиологических процессов в белоксодержащих пищевых системах. Так, беЛки клейковины образуют пену в хлебном тесте под действием диоксида углерода при брожении, а в кондитерском — за счет химических разрыхлителей при выделении ам­миака и диоксида углерода. Пенообразующие свойства белков характе­ризуются пенообразующей способностью и стабильностью пены. Пер­вый показатель измеряется объемом пены, отнесенным к массе белка, второй — периодом ее полураспада, то есть временем, необходимым для разрушения половины объема пены. Оба показателя зависят от рН сре­ды, концентрации белка, солей, температуры, присутствия липидов, са­харозы, пищевых волокон, фракционного состава и строения белков.

1.На основе жироэмульгирующих свойств растительные и животные белки применяются в производстве хлебобулочных, мучных кондитерс­ких изделий, низкокалорийных маргаринов, майонезов, паст, мясных продуктов, а пенообразующие свойства являются основой производства сбивных кондитерских изделий (бисквитов, десертов, кремов и т. д.).

2.Спо­собность белковых суспензий к сцеплению с поверхностями металла, пластмасс, картона, бумаги (адгезия) важна в процессах транспортиров­ки, обработки, формования и упаковки тестовых, творожных, сырных, конфетных масс, мясных и рыбных фаршей, текстуратов белка и новых форм белковой пищи (аналогов).

Гелеобразующие свойства белков характеризуются спо­собностью их коллоидного раствора из свободно диспергированного состояния переходить в связнодисперсное (с образованием систем, обладающих свойствами твердых тел). Упругие свойства геля, обусловленные образованием пространственной сетки взаимодействующих молекул белка, зависят от минимальной его концентрации, при котором наступает гелеобразование (гель-точки), от рН, от присутствия др белков, солей, полисахаридов. Белок как гелеобразователь должен разовывать гели в широком диапазоне рН, ионной силы, при минимальной концентрации и с необходимыми физико-химическими е ствами. К последним относятся прочность, твердость, эластичн тиксотропия (способность обратимо переходить в текучее состо при механической обработке и вновь образовывать нетекучий гель после снятия нагрузки), температура размягчения и плавления, степень набухания, способность к синерезису (отделение дисперсионной среды с сокращением объема геля), сорбция красителей и ароматических веществ и т.д.

Виды гелей. 1. Наполненные гели содержат другие белки в суспедированном или растворенном виде, 2. смешанные состоят из пространных сеток с разными видами белков, 3. у комплексных гелей роль гелеобразователя выполняют комплексы белков с другими соединениями. Отличительной особенностью 4.анизотропных гелей является наличие в составе ориентированных молекул белка, а 5. ксерогелей (сухих гелей) возможность хранения их в течение длительного времени.

Вязко-эластично-упругие свойства. Отличительным свойством некоторых пищевых белков является низкий уровень полярности функциональных групп. Молекулы воды, окружая частицы ков, отталкиваются, а молекулы белков, наоборот, агрегируются с образованием комплексов с присущими им реологическими свойства (вязкость, эластичность, упругость). Наиболее выраженным комплексом таких свойств обладают белки пшеничной клейковины, обуславливающие текстуру хлеба и создающие непрерывную фазу в изделиях с наполнителями (зерно, отруби, изюм). За свойство упругости и эластичности белков ответственность несет глютениновая фракция белков.