Технологічні і функціональні властивості білків.

Під ФУНКЦІОНАЛЬНИМИ властивостями розуміють фізико-хімічні характеристики білків, що визначають їх поведінку в процесі переробки в харчові продукти і що забезпечують певну структуру, технологічні і споживчі властивості. Функціональні властивості білків визначаються їх структурою. До найбільш важливих функціональних властивостей білків відносяться розчинність, водозв’язуюча і жирозв’язуюча здатність, здатність стабілізувати дисперсні системи (емульсії, піни, суспензії), утворювати гелі, плівкоутворююча здатність, адгезійні і реологічні властивості* (в'язкість, еластичність), здатність до прядіння і текстурування. Розчинність є первинним показником оцінки функціональних властивостей білків.Розчинність найбільшою мірою залежить від присутності нековалентних взаємодій: гідрофобних, електростатичних і водневих зв'язків.Чим нижчою є відносна гідрофобність білків (тобто нижчою є взаємодія між глобулами і вищою є сила відштовхування), тим вище взаємодія їх з молекулами розчинника, отже вище розчинність. За рН, що відповідає ізоелектричній точці, білки мають найменшу розчинність, оскільки сумарний заряд на їх молекулах дорівнює нулю і частинки позбавлені здатності відштовхуватися за рахунок електростатичних взаємодій з молекулами розчинника..Важливе значення розчинність білків має для підвищення якості харчових продуктів, у виробництві яких передбачений їх гідроліз (автоліз) і денатурація (початкові технологічні стадії, висушування і зберігання). Втрата розчинності, як правило, супроводжується зміною і інших важливих функціональних властивостей, що значною мірою відбивається на якості продуктів і ступеня перетравлюваності білку в шлунково-кишковому тракті. Водозв'язуюча здатність характеризується адсорбцією води за участю гідрофільних залишків амінокислот, жирозв’язуюча здатність – адсорбцією жиру за рахунок гідрофобних залишків білків.Здатність білків утримувати жир і воду залежить не лише від особливостей амінокислотного складу і структури, але і від фракційного складу, способу обробки, рН середовища, температури і присутності вуглеводів, ліпідів і інших білків.Висока здатність білків утримувати воду в харчових продуктах (м’ясних, хлібобулочних і т.д.) підвищує вихід останніх, подовжує терміни зберігання і покращує текстуру. Висока жироутримуюча здатність білків забезпечує ніжну і однорідну текстуру виробів, виключає відділення жиру, зморщування виробів, зменшує втрати під час варіння і смаження. Жироемульгувальна і піноутворююча здатність білків широко використовується в практиці отримання жирових емульсій і пін.Найбільш поширеними є харчові емульсії "олія у воді" і "вода в олії", що називаються, відповідно, прямими і зворотними. Емульгуючі властивості білків оцінюють за їх емульгуючою здатністю, емульгуючою місткістю, стабільності емульсій і т. д. Піни (дисперсні системи з газоподібною фазою і рідким або твердим середовищем) отримують механічним розподілом повітря в розчині білку шляхом збивання або за рахунок скипання води, зниження тиску, забезпечення хімічних або мікробіологічних процесів у білкововмісних харчових системах. Піноутворювальні властивості білків характеризуються піноутворювальною здатністю і стабільністю піни. Перший показник вимірюється об'ємом піни, віднесеним до маси білку, другий – періодом її напіврозпаду, тобто часом, необхідним для руйнування половини об’єму піни. Обидва показники залежать від рН середовища, концентрації білка, солей, температури, присутності ліпідів, сахарози, харчових волокон, фракційного складу і будови білків.На основі жироемульгуючих властивостей рослинні і тваринні білки застосовуються у виробництві хлібобулочних, борошняних кондитерських виробів, низькокалорійних маргаринів, майонезу, паст, м'ясних продуктів, а піноутворюючі властивості є основою виробництва збитих кондитерських виробів (бісквітів, десертів, кремів і т.д.). Гелеутворюючі властивості білків характеризуються здатністю їх колоїдного розчину із вільнодиспергованого стану переходити у зв’язанодисперсний.Білок як гелеутворювач повинен утворювати гелі в широкому діапазоні рН, іонної сили, за мінімальної концентрації і з необхідними фізико-хімічними властивостями, такими як міцність, твердість, еластичність, температура розм'якшення і плавлення, ступінь набрякання, здатність до синерезису (відділення дисперсійного середовища зі скороченням об’єму гелю), сорбція барвників і ароматичних речовин і т.д. До подібного роду "універсальних" гелеутворювачів відноситься желатин, що дозволяє в широких межах забезпечити регулювання хімічного складу і біологічну цінність харчових продуктів. В’язко-еластично-пружні властивості Молекули води, оточуючи частинки білків, відштовхуються, а молекули білків, навпаки, агрегуються з утворенням комплексів з характерними для них реологічними властивостями (в'язкість, еластичність, пружність).Функціональні властивості білків покращуються і за рахунок обробки їх речовинами ліпідної (лецитин, стеароїл-2-лактилат натрію або кальцію, моно- і діацилгліцерини), вуглеводної (пектини, альгінати, карагінани, камедь) або іншої природи (полівалентні метали).

ТЕХНОЛОГІЧНІГідратація - це процес зв'язування води сухими речовинами або структурою продукту з виникненням, як правило, гетерогенної колоїдної системи. Процес гідратації належить до складних колоїдних процесів. Відносно до сухих речовин, у тому числі білкових, коректно оперувати поняттям ступінь гідратації. Ступінь гідратації - це здатність сухої речовини продукту переводити воду зі структурно вільного стану у стан структурно зв'язаний та кількісна характеристика її реалізації.Гідратація білкових речовин має принципове значення з погляду як організації технологічного процесу, так і забезпечення якості готової кулінарної продукції. Дійсно, кількість води в технологічному процесі та її стан є ключовими факторами забезпечення якості продукції. Набухання- це спонтанний процес поглинання високомолекулярним білком низькомолекулярної рідини-розчинника (води), яке приводить до значного збільшення маси і об'єму взятої харчової речовини. Продукти з проміжною вологістю в процесі набухання характеризуються ступенем набухання, що як відносна величина може характеризувати кінетику процесу набухання.Під час гідратації білкових речовин розрізняють необмежене та обмежене набухання.. Набухання білків у процесі гідратації має вибірковий характер стосовно розчинника (згідно з класифікацією білків за розчинністю за Г. Осборном). У зв'язку з тим, що білки містять у своєму складі полярні групи, то і набухають вони у полярних розчинниках - воді, спиртах, їх водних розчинах різної концентрації, розчинах карбонових кислот, лугів, розчинах електролітів.На ступінь та кінетику набухання білкових речовин у відповідному до властивостей білка розчиннику впливають різні технологічні фактори: температура, тиск, величина рН середовища, присутність у розчині сторонніх речовин, особливо електролітів, та їх концентрація, ступінь подрібнення білкових речовин та така величина, як «вік» полімеру.Гідратація залежить від виду продукту та стану білків у ньому. Існує велике різноманіття білковмісних продуктів з індивідуальними властивостями, через що їх гідратація має свій індивідуальний перебіг. Процес гідратації є фактором, який діє в цілому на комплекс харчових компонентів (вуглеводів, фос- фоліпідів), серед яких білки посідають одне з ключових місць. Дегідратація білків — це протилежний гідратації процес, тобто процес видалення вологи. Дегідратація також є дуже важливим фактором технології, який забезпечує як органолептичні показники білковмісних виробів, так і функціональну активність білкових речовин.Розрізняють оборотну та необоротну дегідратацію. Як правило, необоротна дегідратація супроводжується денатурацією білків.Дегідратація як наслідок зміни білкових речовин має великий вплив на кінцеву якість харчових продуктів. У той же час дегідратація може також чинити значний вплив на обгрунтування параметрів технологічного процесу. Денатурація - процес, за якого під дією зовнішніх факторів (температури, механічної дії, дії хімічних агентів та інших факторів) відбувається зміна вторинної, третинної та четвертинної структури білкової макромолекули, тобто її нативної просторової структури.Денатурація супроводжуються зміною фізико-хімічних та біологічних властивостей білків.У вузькому розумінні технології, з денатурацією білкових речовин пов'язані формування консистенції, виникнення форми, зміна кольору тощо. Тобто денатурація білків пов'язана зі втратою продуктом або білковмісним ма теріалом своїх функціональних і нативних властивостей унаслідок впливу різних факторів, а також з позиції забезпечення високого гатунку якості через реалізацію денатураційного процесу.

Здатність білків до денатурації є важливою і притаманною виключно білкам властивістю.До денатурації призводять наступні технологічні фактори - висока або низька температура, випромінювання, значні зміни рН, іонної сили, колоїдної рівноваги, інтенсивна механічна дія та інші поверхневі ефекти, хімічні речовини та модифікація, вплив часу. ГІри цьому порушуються найбільш чутливі до впливу четвертинна, третинна та вторинна структури білків. Первинна структура залишається без змін. Типовим наслідком денатурації простих білків є їх комплексоутворення з іншими білками та органічними сполуками, а для оліго- мерів - розпад на субодиниці. Коагуляція білка -процес зміни колоїдного стану білків під дією різних факторів. Залежно від властивостей га концентрації білка, коагуляція може йти з утворенням кінцевих продуктів з різним агрегатним станом.Температура коаіуляції (температурна гель-точка) -це найменша температура, за якої білок змінює свій колоїдний стан. Деструкція білка - це руйнування первинної структури білка. Глибина деструкційних процесів залежить від багатьох технологічних факторів, до яких, у першу чергу, слід віднести температуру, тиск, наявність ферментів, присутність деяких компонентів у активній формі тощо.Під впливом хімічних факторів - хімічної модифікації, наприклад ангідридами кислот, окислення, відновлення, пластеїнової реакції, ферментативної модифікації - можливе порушення і на рівні первинної структури, що є проявом деструкції.