Ферменты - сложные вещества белкового происхождения, которые вызывают и ускоряют биохимические процессы, но сами при этом не изменяются, то есть они являются биологическими катализаторами.
Ферменты можно подразделять на две группы: однокомпонентные, состоящие из простых белков, и двухкомпонентные, состоящие из остатков аминокислот и протеидов.
Ферменты очень активны. Так, 1 г химозина при температуре +37°С свертывает в полный сгусток 4550 кг молока. 1 г фермента сахаразы в короткое время превращает в глюкозу и фруктозу 200 кг сахара.
Каждый фермент катализирует только строго определенные превращения вещества и не действует на другие.
Действенность ферментов зависит от условий среды (кислотность, влажность, температура). В присутствии влаги при температуре от +20 до +40°С они очень активны, а при температуре+60°С и выше прекращают свое воздействие на вещества, содержащиеся в продуктах.
Все виды консервирования пищевых продуктов (стерилизация при +120... +130°С, охлаждение, замораживание, маринование, соление и др.) имеют основную цель - инактивацию ферментов.
Эти биологические катализаторы вызывают разнообразные изменения состава и свойств сохраняемых пищевых продуктов.
Дыхание плодов, овощей, картофеля осуществляется под воздействием ферментов, поэтому значение условий, влияющих на активность этих катализаторов, и возможность регулирования ферментативных процессов лежит в основе правил и режима хранения овощей и плодов.
Различают следующие основные группы ферментов.
1. Окислительно-восстановительные (оксидоредуктазы) катализируют окислительно-восстановительные реакции как в живом организме, так и во многих пищевых продуктах. К важнейшим представителям этой группы относятся: дегидрогеназы (дегидразы), каталазы и липоокисигеназы.
Дегидрогеназы - двухкомпонентные ферменты, катализирующие перенос водорода от окисляемого (донора) к восстанавливаемому веществу (акцептору). Анаэробные дегидрогеназы имеют большое значение при хранении пищевых продуктов, участвуют в анаэробном дыхании овощей и плодов, спиртовом, молочно-кислом и уксусном брожении. Эти ферменты вызывают побурение яблок, груш, ягод, а также являются причиной появления горького вкуса и спиртового запаха в их тканях во время хранения при недостатке кислорода в окружающей атмосфере; при хранении компотов, джема, варенья, вин приводят к их брожению и закисанию.
Фермент о-дифенолоксидаза катализирует окисление фенолов, аминокислоты - тирозина, дубильных веществ. Действием этого фермента объясняется побурение поврежденных клубней картофеля, семечковых плодов, винограда, особенно при резких изменениях температуры во время хранения.
Фермент липооксигеназа вызывает окисление непредельных жирных кислот, а также витаминов С, А и каротина, приводит к прогорканию растительных масел, жиров и к изменению их цвета.
2. Трансферазы катализируют перенос групп атомов с одной молекулы на другую, принимают участие в осахаривании крахмала и в синтезе крахмала и сахарозы. Играют большую роль в процессах дыхания и прорастания лука, моркови и других овощей.
3. Гидролазы участвуют в расщеплении сложного вещества с присоединением частиц воды. Так, карбогидразы расщепляют крахмал, мальтозу, сахарозу, целлюлозу. Липаза вызывает гидролиз жиров с образованием свободных жирных кислот и глицерина. Протеазы катализируют гидролиз белков и полипептидов, вызывают быстрый автолиз (саморастворение) белковых веществ, а при продолжительном воздействии приводят к гниению продукта и образованию токсичных веществ, сероводорода, скатола, индола и др. К этим ферментам относятся папаин, трипсин, химозин и др.
4. Лиазы, или ферменты расщепления, катализируют отщепление от сложных веществ той или иной группы атомов без присоединения воды или фосфорной кислоты. Участвуют в процессах дыхания овощей и плодов.
5. Изомеразы превращают органические соединения в их изомеры. Активно участвуют в процессах метаболизма, дыхания и брожения многих видов овощей, плодов, ягод и продуктов их переработки.
6. Лигазы (синтетазы) осуществляют соединение молекул различных веществ с использованием энергии, освобождающейся при расщеплении пирофосфатной связи АТФ (аденозинтрифосфат).
Значение ферментов в производстве пищевых продуктов, формировании их качества и хранении очень велико. С помощью ферментов осуществляется производство многих пищевых товаров. Важным показателем качества плодов и клубнеплодов является степень активности содержащихся в них ферментов. Ферментные препараты широко используются для улучшения качества консервов и при производстве многих других продуктов.
Для успешного производства и правильного хранения продуктов необходимо знать характер действия различных ферментов, а также условия, понижающие или повышающие их активность. Эти знания дают возможность, соответственно направляя и регулируя ферментные процессы, обеспечивать производство высококачественных продуктов и не допускать ухудшения их качества и потерь при хранении.