Функционально-технологические свойства

Под функционально- технологическими свойствами белков следует понимать широкий спектр физико-химических характеристик, определяющих его поведение в многокомпонентных пищевых системах. Эти свойства проявляются при технологической обработке продуктов. На основе знания технологических свойств белков возможно улучшать технологию продуктов и управлять их качеством.

Другими словами можно сказать, что отдельные физико-химические свойства белков при технологической обработке выступают как технологические. В зависимости от того какую функцию выполняет белок в пищевой системе проявляются те или иные его функциональные свойства

Для технологических процессов получения пищевых продуктов наиболее важными являются такие функционально-технологические свойства белков:

* растворимость в различных средах;

* водосвязывающая и жиро связывающая способность;

* способность стабилизировать дисперсные системы (эмульсии, пены, суспензии),

* способность образовывать студни,

* пленкообразующая способность,

* реологические свойства (вязкость, эластичность, пластичность, упру­гость, адгезия);

* способность к прядению (прядомость) и текстурированию..

Белки с высокими функциональными свойствами хорошо растворяются в воде, образуют прочные гели, стабильные эмульсии и пены, белки с низкими функциональ­ными свойствами не набухают в воде, не способны образовывать вязкие, эластичные массы, гели, не стабилизируют пены и эмульсии. Некоторые известные белки не попа­дают под указанные выше закономерности. Так, белки пшеничной клейковины, несмот­ря на низкую растворимость в воде (2-5%), образуют структурные коллоидные сис­темы – гели, которые выдерживают нагревание, замораживание и сушку, а белки из отрубей и тритикале с растворимостью 10–20% обладают высокими жироэмулъгирующими и пенообразующими свойствами.

Поэтому функциональные свойства белков должны выражаться не только в численных значениях, но и в профилях зависимостей от технологических или других факторов. При этом функциональные свойства белков оцениваются для конкретных пищевых систем в рамках выбранного направления путем сравнения их со свойствами традиционных или других известных белков и называются функционально-технологическими свойствами.

Растворимость, являясь первичным показателем оценки функциональных свойств белков, характеризуется коэффициентами КРА (количество азота перешед­шего в раствор) и КДБ (количество белка, перешедшего в раствор в процентах от общего содержания его в продукте).

Различия в растворимости белков пищевого сырья лежат в основе технологиче­ских процессов выделения изолятов и концентратов и имеют непосредственное отно­шение к качеству многих пищевых продуктов. Важное значение растворимость белков имеет для повышения качества пищевых продуктов. 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. Особые требования к растворимости белков предъявля­ются при использовании последних в производстве напитков, хлебных, мучных конди­терских и макаронных изделий. В напитках применяются белки с высокой растворимо­стью, в изделиях из муки – с низкой.

Свойства белковых суспензий. При использовании белков в качестве обогатителей, наполнителей (разбавителей), функциональных ингредиентов и аналогов мясных и рыбных изделий большое значение имеют такие свойства белковых суспен­зий, как ограниченная степень набухания и размер частиц, водо- и жиросвязывающая способность, адгезионные свойства, значение рН и буферная емкость, образование вязко-упруго-эластичных масс и гелей.

Водосвязывающая способность характеризуется адсорбцией воды при участии гидрофильных остатков аминокислот, жиросвязывающая — адсорбцией жира за счет гидрофобных остатков.

Высокая способность белков удерживать воду в пищевых продуктах (мясных, хлебобулочных и т.д.) повышает выход последних, удлиняет сроки хранения и улучша­ет текстуру. Денатурированные белки имеют пониженную водосвязываюшую способ­ность, и их применение отрицательно сказывается на качестве хлеба. Высокая жироудерживающая способность белков обеспечивает нежную и однородную текстуру изде­лий, исключает отделение жира, сморщивание изделий, уменьшает потери при варке и жарении.

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.

Эмульгирующие свойства белков оценивают по эмульгирующей способности, эмульгирующей емкости, стабильности эмульсий.

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.

На основе жироэмулъгирующих 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.).

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 которой наступает геле образование (гель-точки), от рН, от присутствия других белков, солей, полисахари­дов. Белок как гелеобразователь должен образовывать гели в широком диапазоне рН, ионной силы, при минимальной концентрации и с необходимыми физико-химическими свойствами. К последним относятся прочность, твердость, эластичность, тиксотропия (способность обратимо переходить в текучее состояние 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.

Вязко-эластично-упругие свойства. Наиболее выраженным ком­плексом таких свойств обладают белки пшеничной клейковины, обуславливающие тек­стуру хлеба За свойство упругости и эластичности белков ответственность несет глютениновая фракция белков.

С целью обеспечения стабильности технологического процесса, улучшения каче­ства и расширения ассортимента пищевых изделий осуществляют регулирование функциональных свойств белков.Регулирование свойств белков достигается измене­нием условий выделения, сушки, физическими, физико-химическими воздействиями, ферментативной и химической модификацией. Параметры обработки изменяют амино­кислотный и фракционный состав белков, вызывают денатурацию, агрегацию или взаи­модействие с другими компонентами (липидами, углеводами и т.д.). Широко используе­мыми методами регулирования свойств являются физико-химические и ферментатив­ные. К физико-химическим методам относятся: растворение белков перед сушкой в рас­творе кислот, щелочей, оснований с целью изменения их заряда или ионного состава, термоденатурация и т.д. При этом у белков повышается растворимость, гелеобразующая, жироэмульгирующая способность, способность к текстурированию, прядению.

При ферментативной модификации функциональных свойств используют протеазы растительного, микробного или животного происхождения. Преимуществами по­лучения таких белков являются мягкие режимы выделения, сохранение биологиче­ской ценности и возможность регулирования степени гидролиза, дезамидирования и т.д.