Гидролиз углеводов в пищевой промышленности

СН3СОСООН+2Н=СН3СНОНСООН.

Но возможно, молочная кислота образуется из фосфоглицеринового альдегида путем одновременного окисления и восстановления, так как из пировиноградной кислоты при воздействии на нее ферментов из Thermobacterium cereale была получена не молочная, а уксусная кислота.

Бактерии нетипичного (гетероферментативного) молочнокислого брожения имеют фермент карбоксилазу, поэтому производят брожение с образованием молочной кислоты, уксусной кислоты, этилового спирта и газообразных продуктов - углекислоты. В эту группу входит Bact. brassicae, участвующая в квашении капусты. При засолке огурцов молочнокислое брожение вызывает Bact. cucumeris. Широко распространена на разных растительных продуктах и вызывает скисание их Lactobacterium plantarum. Перечисленные бактерии широко распространены в природе - в почве, на различных растительных остатках. Вызываемое ими брожение имеет значение в минерализации растительных остатков в почве. Некоторые виды бактерий этой группы сбраживают не только гексозы, но и пентозы, которые имеются в растительных остатках в большом количестве в виде пентозанов.

Молочнокислое брожение вызывает кишечная палочка и близкая к ней Bact. lactis aerogenes. Это мелкие палочки, грамотрицательные, факультативные анаэробы. Они имеют большой набор различных ферментов. При брожении образуется: молочной кислоты около 40% от сброженного сахара, янтарной кислоты 20%, спирта и уксусной кислоты по 10% и газов 20%. Белки они разлагают по типу гнилостного распада. Присутствие этих бактерий в молочных продуктах говорит о их фекальном загрязнении.

Типичное молочнокислое брожение имеет широкое применение в пищевой промышленности, особенно в молочном хозяйстве. Молочнокислое брожение лежит в основе приготовления простокваши, кефира, кумыса, сыра; консервирования овощей, фруктов; квашения капусты; силосования кормов; получения технической молочной кислоты. Типичные молочнокислые бактерии очень полезны. Они являются антагонистами гнилостных микробов. И. И. Мечников первый указал на эту сторону молочнокислых бактерий. Молочнокислые бактерии в процессе своей жизнедеятельности образуют молочную кислоту: создавая кислую реакцию среды, они предохраняют казеин молока от разложения гнилостными бактериями. Так, с незапамятных времен молочнокислые бактерии являются друзьями человека, предохраняющими молочные и другие продукты от порчи.

3.3 Пропионово-кислое брожение

Вызывается особыми пропионово-кислыми бактериями. Они строгие анаэробы, грамположительны. Источником азота для них служат белковые вещества. Энергию получают при разложении Сахаров и солей молочной кислоты. Конечными продуктами брожения являются пропионовая и уксусная кислоты, а также СО2 и Н2О. Они широко представлены в молочных продуктах, в почве, в кале животных и пр. Пропионово-кислое брожение, а также и молочнокислое используется для получения сыров в молочно-сыродельных производствах. Сырная масса получается путем обработки молока сычужной закваской. Далее молочная сыворотка удаляется и сырная масса прессуется в котле. В это время происходит усиленное молочнокислое брожение. Когда молочный сахар бывает весь использован, молочнокислые микробы прекращают свое размножение и постепенно отмирают. Теперь молочнокислое брожение сменяется пропионово-кислым, при котором соли молочной кислоты превращаются в пропионовую и уксусную кислоты и сыр приобретает специфический вкус. Углекислота образует в сыре "глазки". Производство сыра продолжается 2-3 месяца минимум, лучшие сорта выдерживаются почти до года.

3.4 Масляно-кислое брожение

Биохимическая природа масляно-кислого брожения была установлена Луи Пастером (1861). Он доказал, что масляно-кислое брожение вызывается масляно-кислыми бактериями. При этом Пастер открыл новый тип окисления - анаэробный. Масляно-кислые бактерии довольно крупного размера (3-12 мк). Имеют жгутики. Образуют споры, поперечник спор обычно больше поперечника самой палочки, и палочки со спорой приобретают вид веретена или барабанной палочки (булавки). Они строгие анаэробы. В качестве источника углерода и энергетического материала они используют углеводы, спирты, органические кислоты; в качестве источника азота - самые различные азотные соединения: пептон, аминокислоты, аммиачные соли, а некоторые из них даже азот атмосферы. Типичное брожение идет с образованием масляной кислоты, углекислоты и водорода по уравнению:

С6Н12О6=СН3СН2СН2СООН+2СО2+2Н2+20 ккал.

Возбудители масляно-кислого брожения чрезвычайно широко распространены в природе. До 90% почвенных образцов содержат эти бактерии. Они всегда находятся в водоемах, илах, навозе, молоке, сыре и пр. Масляно-кислое брожение наблюдается всюду, где происходит разложение органических остатков в анаэробных условиях. Оно играет большую роль в круговороте углерода. Наиболее важным представителем этой группы бактерий является Clostridium Pasteurianum - типичная масляно-кислая бактерия, один из основных азотфиксаторов, Clostridium saccharobutyricum, по-видимому, не фиксирует азот. Clostridium butyricum сбраживает углеводы с образованием бутилового и изопропилового спирта. Масляная кислота образуется также при бактериальном разложении белковых веществ. При дезаминировании аминокислот образуются аммиак и кислоты: масляная, уксусная, пропионовая и др., но в значительно меньших количествах, чем при брожении. В еще меньших количествах масляная кислота встречается среди продуктов жизнедеятельности организмов при расщеплении бактериями самых разнообразных органических веществ. Масляная кислота, выделяемая при брожении, хорошо усваивается рядом других бактериальных видов.

3.5 Анаэробное разложение клетчатки

Огромное значение для круговорота углерода в природе имеет разложение клетчатки (целлюлозы). Половина всего углерода, находящегося на поверхности Земли, содержится в клетчатке. Клетчатка и лигнин совсем не усваиваются животными. А ежегодный прирост ее в составе растений огромный. Она составляет 50% сухого веса прироста, поэтому накапливалась бы в больших количествах на Земле, нарушая круговорот углерода. Клетчатка - очень стойкое органическое соединение и может быть разрушена только при действии очень сильных химических соединений. Но в природе она легко разрушается и вовлекается в круговорот веществ под воздействием широко распространенных целлюлозоразлагающих микробов, впервые описанных В. Л. Омелянским в 1899 г. Он установил, что анаэробное разложение клетчатки вызывают Вас. cellulosae hydrogenicus и Вас. cellulosae methanicus. Обе эти палочки морфологически похожи друг на друга, анаэробы, образуют споры, содержат ферменты целлюлозу и целлобиазу. Конечные продукты обеих палочек - масляная и уксусная кислоты, углекислота, но первая палочка еще образует водород, а вторая метан. Некоторые авторы обе эти палочки относят к одному виду Вас. Omelianskii, полагая, что метан является вторичным продуктом водородного брожения клетчатки [6].

             Заключение

Углеводы – главный источник энергии для человека,  наиболее дешевая и доступная часть пищи, преимущественно растительного происхождения.

Основными пищевыми углеводами являются крахмал, содержащийся в зерновых, картофеле, рисе; свекловичный или тросниковый сахар – сахароза, и лактоза – углевод молока и некоторые другие [3].

Гидролиз – это обменное взаимодействие веществ с водой, приводящее к их разложению.

Гидролиз является основой обменных процессов, имеющих важнейшее значение в жизнедеятельности  живых организмов:

1.           обмена веществ: белкового, жирового и углеводного

2.           энергетического обмена (ассимиляции и диссимиляции).

На нём основываются процессы питания и выделения, поддержания гомеостаза (постоянства среды) и перераспределния энергии [2].

Список литературы

1.   Глинка Н. Л. Общая химия. Изд.19-е. «Химия», 1977.

2. Мисюк М.Н., МаксименкоВ.В. Основы медицинских знаний: Учебно-методический комплекс для студентов специальности - ПСИХОЛОГИЯ. - Минск.: Изд-во МИУ, 2009

3.  Рогов И.А., Антипова Л.В., Дунченко Н.И., Химия пищи. – М.: КолосС, 2007. – 853 с.: ил. – (Учебники и учеб пособия для студентов высш. учеб. заведений).

4. Степаненко Б. Н. Курс органической химии. 3-е издание. М.: Высшая школа, 1979

5. Николаев А. Я. Биологическая химия – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 1998.

6. Германов Н.И. «Микробиология» - Москва: Просвещение, 1969 - с.227

7.  www.chemistry.ssu.samara.ru/chem4/o51.htm#2

8. meduniver.com/Medical/Physiology/1153.html

9. А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова. Пищевая химия.- 2-е издание, переработанное и исправленное. - СПб.: ГИОРД, 2003.-640с.:ил.
 

2