Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тамақ өңдеу – тамақ дайындау процесі.
Food process
the culinary process
Қаңырлау – тамақтың ішіндегі химиялық реакциялар нәтижесінде қоңыр түске өзгеруі. Қаңырлау процесі – тамақ химиясында жүретін химиялық реакциялардың бірі және денсаулық, тамақтану және тамақ технологиясы салаларында зерттеуге лайықты маңызды тақырып. Тамақтардың химиялық құрамы уақыт өте көптеген өзгерістерге ұшыраса да, қаңырлау екі негізгі санатқа бөлінеді: ферменттік және ферменттік емес қаңырлау процестері. Қаңырлаудың тамақ өнеркәсібі үшін тағамдық құндылығы, технологиясы және экономикалық тұрғысынан маңызды салдары бар. Зерттеушілер қаңырлауды бақылау (тежеу) және осы тежеуді барынша күшейту арқылы тамақтың сақталу мерзімін ұзартуға бағытталған әртүрлі әдістерді зерттеуге қызығушылық танытады.
Browning is the process of food turning brown due to the chemical reactions that take place within. The process of browning is one of the chemical reactions that take place in food chemistry and represents an interesting research topic regarding health, nutrition, and food technology. Though there are many different ways food chemically changes over time, browning in particular falls into two main categories: enzymatic versus non enzymatic browning processes. Browning has many important implications on the food industry relating to nutrition, technology, and economic cost. Researchers are especially interested in studying the control (inhibition) of browning and the different methods that can be employed to maximize this inhibition and ultimately prolong the shelf life of food.
Ферменттік қоңырлануды бақылау
Ферменттік қоңырлануды бақылау әрқашан тамақ өнеркәсібі үшін қиындық туғызып келді. Тамақтың ферменттік қоңырлануын болдырмау немесе баяулату үшін түрлі тәсілдер қолданылады, әрбір әдіс химиялық реакцияның нақты қадамдарын бағыттайды. Ферменттік қоңырлануды бақылаудың әртүрлі түрлерін екі үлкен топқа бөлуге болады: физикалық және химиялық. Көбінесе бірнеше әдіс бірге қолданылады. Сульфиттердің (күшті қоңырлануға қарсы химиялық заттар) қолданылуы, олардың тиімділігімен қатар туындайтын қауіптерге байланысты қайта қарастырылды. Ферменттік процеске тап болғанда болатын бақылау механизмдерінің нақты түрлерін анықтау үшін көптеген зерттеулер жүргізілді. Қоңырлануды болдырмаудан басқа, оны бақылауға тамақ түсін қоңырланғаннан кейін қалпына келтіру шаралары да кіреді. Мысалы, иондық алмасу сүзгілеуі немесе ультрасүзгілеу шарап жасауда ерітіндідегі қоңыр шөгінділерді жою үшін қолданылуы мүмкін.
The control of enzymatic browning has always been a challenge for the food industry. A variety of approaches are used to prevent or slow down enzymatic browning of foods, each method aimed at targeting specific steps of the chemical reaction. The different types of enzymatic browning control can be classified into two large groups: physical and chemical. Usually, multiple methods are used. The use of sulfites (powerful anti browning chemicals) have been reconsidered due to the potential hazards that it causes along with its activity. Much research has been conducted regarding the exact types of control mechanisms that take place when confronted with the enzymatic process. Besides prevention, control over browning also includes measures intended to recover the food color after its browning. For instance, ion exchange filtration or ultrafiltration can be used in winemaking to remove the brown color sediments in the solution.
Физикалық әдістер
Жылумен өңдеу – Тағамды жылумен өңдеу, мысалы, бланшировка немесе қуыру, ферменттерді денатурациялайды және қоңырлануға жауапты заттарды жояды. Бланшировка, мысалы, шарап жасау, шай өңдеу, жаңғақтар мен беконды сақтау және көкөністерді мұздатуға дайындау үшін қолданылады. Етті көбінесе үлкен дайындамаға қосу алдында жоғары температурада ішінара қоңырту арқылы өңдейді, бұл кейінірек төмен температурада пісіру кезінде қоңырлануды азайтады. Салқын өңдеу – Салқындату және мұздату – тағамды сақтаудың ең көп таралған әдістері, олар шіруді болдырмайды. Қоңырлану ферменттерінің активтілігі, яғни реакция жылдамдығы, төмен температурада төмендейді. Сондықтан, салқындату жаңа көкөністер мен жемістердің бастапқы түсін, түсін және дәмін сақтауға көмектеседі. Көкөністер мен жемістерді тарату және сату кезінде де салқындату қолданылады. Оттегін жою – Ферменттік қоңырлану үшін оттегінің болуы маңызды, сондықтан ортадан оттегіні жою қоңырлану реакциясын баяулатуға көмектеседі. Вакуумдік қаптама немесе модификацияланған атмосфералық қаптама сияқты консервілеу кезінде ауаны алу немесе оны басқа газдармен (мысалы, N2 немесе CO2) алмастыру, өткізбейтін пленкалар немесе жеуге жарамды қаптамаларды пайдалану, тұз немесе қант ерітінділеріне батыру тағамды тікелей оттегімен байланыстан қорғайды. Пластмассадан немесе басқа материалдардан жасалған өткізбейтін пленкалар тағамның ауадағы оттегіге ұшырауын болдырмайды және ылғалдың жоғалуын азайтады. Антиоксиданттармен, микробқа қарсы және саңырауқұлаққа қарсы заттармен, мысалы, бутилденген гидрокситолуолмен (BHT) және бутилденген гидроксианизолмен (BHA), токоферолдармен, хинокитиолмен, лизозиммен, низинмен, натамицинмен, хитозанмен және ε-полилизинмен қапталған қаптама материалдарын әзірлеу саласында белсенділік күшейіп келеді. Жеуге жарамды қаптамалар полисахаридтерден, ақуыздардан, липидтерден, көкөніс қабықтарынан, өсімдіктерден немесе басқа табиғи өнімдерден жасалуы мүмкін. Сәулелендіру – Тағамды УФ-С, гамма-сәулелер, рентген сәулелері және электронды сәулелер арқылы сәулелендіру – тағамның сақталу мерзімін ұзартудың тағы бір әдісі. Иондаушы сәулелер тағамның бұзылуына жауапты микроорганизмдердің тіршілігін тежейді және консервіленген көкөністер мен жемістердің пісіп-жетілуін және өруін кешіктіреді.
Heat treatment − Treating food with heat, such as blanching or roasting, de naturates enzymes and destroys the reactants responsible for browning. Blanching is used, for example, in winemaking, tea processing, storing nuts and bacon, and preparing vegetables for freezing preservation. Meat is often partially browned under high heat before being incorporated into a larger preparation to be cooked at a lower temperature which produces less browning. Cold treatment − Refrigeration and freezing are the most common ways of storing food, preventing decay. The activity of browning enzymes, i. e., rate of reaction, drops in low temperatures. Thus, refrigeration helps to keep the initial look, color, and flavour of fresh vegetables and fruits. Refrigeration is also used during distribution and retailing of fruits and vegetables. Oxygen elimination − Presence of oxygen is crucial for enzymatic browning, therefore eliminating oxygen from the environment helps to slow down the browning reaction. Withdrawing air or replacing it with other gases (e. g., N2 or CO2) during preservation, such as in vacuum packaging or modified atmosphere packaging, using impermeable films or edible coatings, dipping into salt or sugar solutions, keeps the food away from direct contact with oxygen. Impermeable films made of plastic or other materials prevent food being exposed to oxygen in the air and avoid moisture loss. There is an increasing activity in developing packaging materials impregnated with antioxidants, antimicrobial, and antifungal substances, such as butylated hydroxytoluene (BHT) and butylated hydroxyanisole (BHA), tocopherols, hinokitiol, lysozyme, nisin, natamycin, chitosan, and ε polylysine. Edible coatings can be made of polysaccharides, proteins, lipids, vegetable skins, plants or other natural products. Irradiation − Food irradiation using UV C, gamma rays, x rays, and electron beams is another method to extend the food shelf life. Ionizing radiation inhibits the vitality of microorganisms responsible for food spoilage and delays the maturation and sprouting of preserving vegetables and fruits.
Химиялық әдістер
Қышқылдану – Браунинг ферменттері, басқа ферменттер сияқты, белгілі бір pH диапазонында активті болады. Мысалы, ППО pH 5-7 аралығында ең жоғары белсенділікті көрсетеді және pH 3-тен төменде тежеледі.
Acidification − Browning enzymes, as other enzymes, are active at a specific range of pH. For example, PPO shows optimal activity at pH 5 7 and is inhibited below pH 3.
Ферментсіз қоңырлау
Қоңырланудың екінші түрі – ферментсіз қоңырлану – ферменттердің қатысуынсыз, бірақ тағамда қоңыр пигменттердің пайда болуына себеп болатын процесс. Ферментсіз қоңырланудың екі негізгі түрі – карамельдеу және Майяр реакциясы. Екеуі де су белсенділігіне байланысты реакция жылдамдығы өзгеріп отырады (тағам химиясында су белсенділігінің стандартты жағдайы көбінесе бірдей температурадағы таза судың ішінара бу қысымы ретінде анықталады). Карамельдеу – қанттың пиролизіне байланысты жүретін процесс. Ол тамақ пісіруде қажетті жаңғақтанған дәм мен қоңыр түс алу үшін кеңінен қолданылады. Процесс жүргенде ұшпалы химиялық заттар бөлініп, ерекше карамельді дәм пайда болады. Басқа ферментсіз реакция – Майяр реакциясы. Осы реакция тағам пісірілген кезде дәмнің қалыптасуына жауап береді. Майяр реакциясына ұшырайтын тағамдардың мысалдары – нан, стейк және картоп. Бұл еркін аминқышқылының амино тобы мен тотығу қанттарының карбонил тобы арасындағы химиялық реакция, себебі қандай аминқышқыл қатысқандығына байланысты түсетін дәм анықталады. Меланоидтар – қоңыр түсті, жоғары молекулалық салмағы бар, біртекті емес полимерлер, олар қанттар мен аминқышқылдары Майяр реакциясы арқылы жоғары температурада және төмен су белсенділігінде біріккенде пайда болады. Меланоидтар көбінесе ферментсіз қоңырлануға ұшыраған тағамдарда кездеседі, мысалы, арпалық мальттарда (Вена мен Мюнхен), нан қабығында, нан өнімдерінде және кофеде. Олар сондай-ақ қант фабрикаларының сарғыш суларында да болады, сондықтан оларды тазарту қажет, осы фабрикалардың шығыс ағыны маңында ластанудың алдын алу үшін.
The second type of browning, non enzymatic browning, is a process that also produces the brown pigmentation in foods but without the activity of enzymes. The two main forms of non enzymatic browning are caramelization and the Maillard reaction. Both vary in the reaction rate as a function of water activity (in food chemistry, the standard state of water activity is most often defined as the partial vapor pressure of pure water at the same temperature). Caramelization is a process involving the pyrolysis of sugar. It is used extensively in cooking for the desired nutty flavor and brown color. As the process occurs, volatile chemicals are released, producing the characteristic caramel flavor. The other non enzymatic reaction is the Maillard reaction. This reaction is responsible for the production of the flavor when foods are cooked. Examples of foods that undergo Maillard reaction include breads, steaks, and potatoes. It is a chemical reaction that takes place between the amine group of a free amino acid and the carbonyl group of a reducing sugar, since the type of amino acid involved determines the resulting flavor. Melanoidins are brown, high molecular weight heterogeneous polymers that are formed when sugars and amino acids combine through the Maillard reaction at high temperatures and low water activity. Melanoidins are commonly present in foods that have undergone some form of non enzymatic browning, such as barley malts (Vienna and Munich), bread crust, bakery products and coffee. They are also present in the wastewater of sugar refineries, necessitating treatment in order to avoid contamination around the outflow of these refineries.
Шарап дайындау кезінде жүзімді қоңырлау
Көптеген жемістер сияқты, жүзімнің де фенолдық қосылыстарының саны әртүрлі болады. Бұл ерекшелік шарап сапасын бағалаудағы өлшемшарт ретінде қолданылады. Шарап жасау процесінің бастауы полифенол оксидазаларының әсерімен фенолдық қосылыстардың ферменттік тотығуы болып табылады. Жүзім клеткасының вакуоліндегі фенолдық қосылыстар мен цитоплазмада орналасқан полифенол оксидаза ферментінің араласуы жүзімнің тотығуын қозғалады. Осылайша, жүзімнің алғашқы қоңырлануы жүзім клеткаларындағы "бөлмелеу өзгерісі" нәтижесінде пайда болады.
Like most fruit, grapes vary in the number of phenolic compounds they have. This characteristic is used as a parameter in judging the quality of the wine. The general process of winemaking is initiated by the enzymatic oxidation of phenolic compounds by polyphenol oxidases. Contact between the phenolic compounds in the vacuole of the grape cell and the polyphenol oxidase enzyme (located in the cytoplasm) triggers the oxidation of the grape. Thus, the initial browning of grapes occurs as a result of "compartmentalization modification" in the cells of the grape.
Тамақ өнеркәсібі мен технологиясына әсері
Ферменттік қоңырлану азық-түліктердің түсіне, дәміне және тағамдық құндылығына әсер етеді, уақтылы сатылмаған жағдайда зор экономикалық зиян келтіреді. Есептеулерге сәйкес, ферменттік қоңырлану салдарынан өнімнің 50%-дан астамы жоғалады. Адам популяциясының өсуі және табиғи ресурстардың азаюы көптеген биохимиктер мен азық-түлік инженерлерін азық-түлікті сақтаудың жаңа немесе жақсартылған әдістерін іздеуге, сондай-ақ қоңырлану реакциясын тежеуге бағытталған әдістерді қолдануға итермеледі. Бұл азық-түліктердің сақталу мерзімін ұзартады, осылайша қалдықтар мәселесінің бір бөлігін шешеді. Ферменттік қоңырлану механизмдерін жақсы түсіну, әсіресе реакцияға қатысатын ферменттер мен субстраттардың қасиеттерін анықтау, азық-түлік технологтарына механизмнің белгілі бір кезеңдерін бақылауға және осы білімді қоңырлануды тежеу үшін қолдануға көмектеседі. Алма – зерттеушілердің көп зерттейтін жемісі, себебі оның құрамында фенолдық заттардың жоғары концентрациясы бар, бұл оны ферменттік қоңырлануға өте сезімтал етеді. Алма және қоңырлану белсенділігі туралы басқа да зерттеулермен сәйкес, алмалардағы жоғары фенолдық заттар мөлшері мен ферменттік белсенділіктің артуы арасында байланыс анықталды. Бұл азық-түлік өнеркәсібі үшін полифенол оксидаза активтілігін төмендету және осылайша қоңырлануды азайту мақсатында гендік модификация жасауға мүмкіндік беретін перспективалы мақсат. Мұндай жетістіктердің мысалы – Okanagan Specialty Fruits Inc. компаниясы өндірген Arctic apples. Бұл алмалар гендік инженерияның арқасында, зертханалық техниканың нәтижесінде полифенол оксидазаның деңгейін төмендетуге қол жеткізді. Тағы бір маңызды мәселе – теңіз өнімдерінің қоңырлануы. Теңіз өнімдері, әсіресе креветка, бүкіл әлемде кең таралған тағам. Креветканың қоңырлануы, меланоз деп те аталады, азық-түлікпен айналысатын мамандар мен тұтынушылар үшін үлкен алаңдаушылық тудырады. Меланоз көбінесе өлімнен кейінгі өңдеу және тоңазыту кезінде пайда болады. Жақында жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, сульфиттерге ұқсас қызмет атқаратын, бірақ денсаулыққа зиян келтірмейтін, мелатонинге қарсы полифенол оксидаза ингибиторына ие өсімдік экстракты табылды.
Enzymatic browning affects the color, flavor, and nutritional value of foods, causing huge economic loss when not sold to consumers on time. It is estimated that more than 50% of produce is lost as a result of enzymatic browning. The increase in human population and consequential depletion in natural resources has prompted many biochemists and food engineers alike to find new or improved techniques to preserve food and for longer by using methods to inhibit the browning reaction. This effectively increases the shelf life of foods, solving this part of the waste problem. A better understanding of the enzymatic browning mechanisms, specifically, understanding the properties of the enzymes and substrates that are involved in the reaction may help food technologists to control certain stages in the mechanism and ultimately apply that knowledge to inhibit browning. Apples are fruits commonly studied by researchers due to their high phenolic content, which make them highly susceptible to enzymatic browning. In accordance with other findings regarding apples and browning activity, a correlation has been found between higher phenolic quantities and increased enzymatic activity in apples. This provides a potential target and thus hope for food industries wishing to genetically modify foods to decrease polyphenol oxidase activity and thus decrease browning. An example of such accomplishments in food engineering is in the production of Arctic apples. These apples, engineered by Okanagan Specialty Fruits Inc, are a result of applying gene splicing, a laboratory technique that has allowed for the reduction in polyphenol oxidase. Another type of issue that is closely studied is the browning of seafood. Seafood, in particular shrimp, is a staple consumed by people all over the world. The browning of shrimp, which is actually referred to as melanosis, creates a great concern for food handlers and consumers. Melanosis mainly occurs during postmortem handling and refrigerated storage. Recent studies have found a plant extract that acts as an anti melatonin polyphenol oxidase inhibitor serves the same function as sulfites but without the health risks.