Применение методов ферментативного анализа

Ферментативный анализ как неотъемлемая часть всего анали­тического потенциала, используемого при оценке и контроле ка­чества пищевого сырья и продуктов питания, получил мировое признание по следующим причинам:

• сырье и пища представляют собой продукты биологического происхождения, состоящие из соединений, образованных при протекании реакций процесса обмена веществ, катализируемых ферментами;

• ферменты как биологические катализаторы вступают в спе­цифическое взаимодействие с различными соединениями;

• ферментативный анализ превосходит методы химического и физико-химического анализа по степени достоверности.

Основные требования к методам анализа, используемым в оценке качества продуктов питания и пищевого сырья, могут быть сформулированы следующим образом:

• в основе метода должна быть специфичность определения искомого вещества, что определяет его достоверность;

• подготовка пробы к определению должна быть простой и ис­ключающей потери искомого соединения или модификацию его структуры;

• схема определения и методика его выполнения должны быть простыми;

• результаты определения веществ должны быть достоверны­ми, что подтверждает надежность метода;

• метод должен обладать достаточной чувствительностью для определения низких концентраций веществ;

• влияние матрицы пробы на механизм реакции, лежащей в ос­нове метода, должно отсутствовать или быть минимальным;

• затраты времени на проведение анализа должны быть мини­мальными, поскольку оценка качества продукции часто входит в производственный контроль;

• внедрение и использование метода должно быть экономичес­ки оправдано;

• метод должен обладать предпосылками для его дальнейшей механизации или автоматизации;

• реактивы, используемые в определении, должны быть без­опасными и легко утилизируемыми.

Методы ферментативного анализа по многим позициям отве­чают этим требованиям. В ферментативном анализе искомое со­единение, как правило, не выделяют из матрицы пробы, посколь­ку ферменты реагируют только с теми веществами, к которым они проявляют специфичность. Недостатком ферментативных мето­дов является невозможность получения широкого спектра соеди­нений в ходе одного определения (до трех соединений).

Количественное определение соединений с помощью фермен­тов используется в промышленности в системах производственно­го контроля и обеспечения качества готовой пищевой продукции и в определении изменений ее состава в процессе хранения (табл. 11.4).

Ошибка ферментативных методов составляет 0,5—2,5 %.

Ферментативный анализ, наряду с традиционными аналити­ческими методами, широко используют при определении качества напитков, их идентичности.

О натуральности вин и сусел можно судить на основании ана­лиза сахаров (сахарозы, D-глюкозы, D-фруктозы), органических кислот (D- и L-яблочной, лимонной, D- и L-молочной, уксусной, янтарной, муравьиной, D-глюконовой, L-аскорбиновой), а также этанола, глицерина, ацетальдегида и некоторых органических компонентов. По результатам анализов может быть установлен факт фальсификации вина путем добавления спирта, инвертных сахарных сиропов, сахарозы, ГФС. Состав продуктов брожения и их соотношение характеризуют процесс брожения, участие в нем определенных видов микроорганизмов. Так, при развитии молоч­нокислых бактерий в вине накапливаются пропанол и D-молочная кислота, что ухудшает органолептические свойства. Янтарная кис­лота в концентрации выше 1 г/дм³ появляется при участии в бро­жении посторонних рас дрожжей. Повышенная концентрация D-сорбита в вине свидетельствует о купажировании виноградных вин с плодово-ягодными винами или соками и т. д.

Гидролитические ферменты используют для определения со­держания пищевых волокон в продуктах питания. Пищевые во­локна — это комплекс биополимеров: целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ и лигнина. Чтобы определить содержание пищевых волокон в продукте, нужно удалить из него жиры, белки, крахмал и определить зольность. Высушенный пищевой продукт обезжиривают петролейным эфиром, вновь высушивают и из­мельчают. Далее следует постадийный ферментативный гидролиз:

• проводят клейстеризацию-разжижение крахмала при рН 6 и температуре 90 °С с помощью термостабильной ос-амилазы;

• гидролизуют белок нейтральной протеазой при рН 7,5 и тем­пературе 60 °С;

• завершают гидролиз крахмала с помощью глюкоамилазы при рН 4,5 и температуре 60 °С.

Продолжительность каждой стадии 30 мин. По окончании гид­ролиза пищевые волокна осаждают этанолом. Сформировавшийся осадок отделяют фильтрацией и промывают на фильтре этанолом и ацетоном для удаления продуктов гидролиза, затем высушивают и взвешивают. Массовую долю пищевых волокон рассчитывают с учетом поправки на зольность осадка и наличие негидролизован-ного белка. Метод имеет высокую точность. Получаемые резуль­таты более достоверны, чем при использовании химических мето­дов, поскольку последние не позволяют избирательно удалять нужные компоненты.

В широком смысле к ферментативному анализу относят и ме­тоды определения ферментативной активности в разнообразных технологических процессах и продуктах.

Применение ферментативных методов анализа в пищевой био­технологии будет расширяться, поскольку эти методы просты, точны, легко автоматизируются и основаны на использовании без­опасных реактивов — ферментных препаратов.

Контрольные вопросы

1. Какие типы ферментных систем используют для анализа субстратов, входя­щих в состав продуктов питания и пищевого сырья? 2. Какие требования предъяв­ляют к методам анализа, используемым в оценке качества продуктов питания и пищевого сырья? 3. Какие соединения и с какой целью определяют в продуктах детского и диетического питания? 4. Какие соединения определяют в напитках, пиве, вине ферментативными методами? 5. Какие соединения, выявляемые в со­ках, нектарах, продуктах переработки фруктов и овощей, определяют фермента­тивными методами?