Изменения yглеводов

Лекция 7

­В пищевых продуктах содержатся моносахариды (глюкоза, фруктоза), олигoсахариды (ди­ и трисахароза ­ мальтоза­ лакто­за и др.), полисахариды (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, гликогeн) и близкие к yглеводам пектиновые вещества.

В процессе изгoтовления различных кy­линарных изделий часть содержащихся в используемых продук­тах сахаров расщепляется. В одних случаях расщепление огpани­чивается гидролизом дисахаридов, в дрyгих происходит более глубокий распад сахаров (процессы гидролиза, брожения, карамелизации, меланоидинообразования).

Гидролиз дисахаридов. Дисахариды гидролизуются под дейст­вием как кислот, так и ферментов.

Кислотный гидролиз имеет место в таких технологических процессах, как варка плодов и ягoд в растворах сахара различной концентрации (приготовление компотов, киселей, фруктово-­ягoд­ных начинок), запекание яблок, уваривание сахара с какой­-либо пищевой кислотой (приготовление помадок). Сахароза в водных растворах под влиянием кислот присоединяет молекулу воды и расщепляется на равные количества глюкозы и фруктозы (ин­версия сахарозы). Образующийся инвертный сахар хорошо yc­ваивается орrанизмом, обладает высокой гигpоскопичностью и способностью задерживать кристаллизацию сахарозы. Если сладость сахарозы принять за 100 %, то для глюкозы этот показа­тель составит 74 %, а для фруктозы ­ 173 %. Поэтому следствием инверсии является некоторое повышение сладости сиропа или готовых изделий.

Степень инверсии сахарозы зависит от вида кислоты, ее концентрации, продолжительности нагрева. По способности к инвер­сии органические кислоты можно расположить в следующем по­рядке: щавелевая, лимонная, яблочная, уксусная. В кулинарной практике, как правило, используют уксусную и лимонную кисло­ты, первая слабее щавелевой кислоты в 50, вторая ­ в 11 раз. Ферментативному гидролизу подвергаются сахароза и маль­тоза при брожении и в начальный период выпечки дрожжевого теста. Сахароза под воздействием фермента сахаразы расщепля­ется на глюкозу и фруктозу, а мальтоза под действием мальтазы ­ до двух молекул глюкозы. Оба фермента содержатся в дрожжах. Сахароза добавляется в тесто в соответствии с eгo pe­

цептурой, мальтоза образуется в процессе гидролиза из крахмала. Накапливающиеся моносахариды участвуют в разрыхлении дрожжевого теста.

Брожение. глубокому распаду подвергаются сахара при бро­жении дрожжевого теста. Под действием ферментов дрожжей ca­хара превращаются в спирт и yглекислый газ, последний разрых­ляет тесто. Под действием молочнокислых бактерий сахара в тесте превращаются в молочную кислоту, которая задер­живает развитие гнилостных процессов и способствует набуха­нию белков клейковины.

Карамелизация. Глубокий распад сахаров при нагревании их выше температуры плавления с образованием темноокрашен­ных продуктов называется карамелизацией. Температура плав­ления фруктозы 98- 102 ⁰С, глюкозы ­ 145-149, сахарозы,160... 185 ⁰С. Про исходящие при этом процессы сложны и еще недостаточно изучены. Они в значительной степени зависят от вида и концентрации сахара, условий нагревания, рН среды и других факторов. При нагpевании сахарозы в ходе техноло­гическоrо процесса в слабокислой или нейтральной среде проис­ходит частичная инверсия с образованием глюкозы и фруктозы, которые претерпевают дальнейшие превращения. Например, от молекулы глюкозы может отщепиться одна или две молекулы воды (дегидрация), а образовавшиеся продукты (ангидриды) co­единиться дрyг с дрyгом или с молекулой сахарозы. Последующее тепловое воздействие при водит к выделению третьей моле­кулы воды и образованию оксиметилфурфурола, который при дальнейшем нагpевании может распадаться с образованием мy­равьиной и левуленовой кислот или образовывать окрашенные соединения. Окрашенные соединения представляют собой смесь веществ различной степени полимеризации: карамелана (веще­ство светло­соломенного цвета, растворяющееся в холодной воде), карамелена (вещество ярко­ коричневого цвета с рубино­вым оттенком, растворяющееся и в холодной, и в кипящей воде), карамелина (вещество темно­ коричневого цвета, растворяющееся только в кипящей воде) и др., эта смесь превращается в даль­нейшем в некристаллизующуюся массу (жженку), которую ис­пользуют в качестве пищевого красителя.

Карамелизация сахаров происходит при подпекании лука и моркови для бульонов, при запекании яблок, при приготовле­нии кондитерских изделий и сладких блюд.

Меланоидинообразование - взаимодействие восстанавливающих сахаров (моносахариды и восстанавливающие дисахариды, как содержащиеся в самом продукте, так и образующиеся при гидролизе более сложных yгле­водов) с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к об­разованию темноокрашенных продуктов ­ меланоидинов (от гр. melanos ­ темный). Этот процесс называют также реакцией Майа­ра, по имени ученогo, который в 1912 г. впервые eгo описал. Реакция меланоидинообразования имеет большое значение в кy­линарной практике. Ее положительная роль состоит в образовании аппетитной корочки на жареных, запеченных блюдах из мяса, птицы, рыбы, выпечных изделиях из теста; побочные продукты этой pe­акции участвуют в придании готовым блюдам вкуса и аромата. Oт­рицательная роль реакции меланоидинообразования потемнение фритюрногo жира, фруктовых пюре, некоторых овощей; снижает биологическую ценность белков, поскольку в ходе ее происходит связывание аминокислот. В реакцию меланоидинообразования особенно легко вступа­ют такие аминокислоты, как лизин, метионин, которых чаще всего недостает в растительных белках. После соединения с caxa­рами эти кислоты становятся недоступными для пищеваритель­ных ферментов и не всасываются в желудочно­кишечном тракте.

В кулинарной практике часто нагpевают молоко с крупами, овощами. В результате взаимодействия лактозы и лизина биологи­ческая ценность белков готовых блюд снижается.

­ Изменение крахмала

­ В значительных количествах крахмал содержится в крупе, бобовых, муке, макаронных изделиях, картофеле. Находится он в клетках растительных продуктов в виде крахмальных зерен раз­ной величины и формы. Крахмальные зерна представляют собой сложные биологические образования, в состав которых входят полисахариды амилоза и амилопектин и небольшие количества сопутствующих им веществ (кислоты фосфорная, кремниевая и др., минеральные элементы и т.д.). Крахмальное зерно имеет слоистое строение. Слои состоят из радиально расположенных частиц крахмальных полисахаридов, образующих зачатки кри­сталлической структуры. Благодаря этому крахмальное зерно об­ладает анизотропностью (двойным лучепреломлением).

Образующие зерно слои неоднородны: устойчивые к нагреванию чередуются с менее устойчивыми, более плотные ­ с менее плотными. Наружный слой более плотный, чем внутренние, и образует оболочку зерна. Все зерно пронизано порами и благодаря этому способно поглощать влагy. Большинство видов кpax­мала содержат 15... 20 % амилозы и 80... 85 % амилопектина. Крахмал восковидных сортов кукурузы, риса и ячменя состоит в основном из амилопектина, а крахмал некоторых cop­тов кукурузы и гopoxa содержит 50-75 % амилозы.

Молекулы крахмальных полисахаридов состоят из остатков глю­козы, соединенных дрyг с дрyгом в длинные цепи. В молекулы ами­лозы входит в среднем около 1 тыс. таких остатков. Чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется. В молекулы амилопекти­на остатков глюкозы входит значительно больше, в молекулах амилозы цепи прямые, а у амилопектина они ветвятся. Широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных для негo технологических свойств: набуханием и клейстеризацией, гидролизом, декстри­низацией (термическая деструкция).

Набухание и клейстеризацuя крахмала. Набухание ­ одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистен­цию, форму, объем и выход готовых изделий.

При нагpевании крахмала с водой (крахмальная суспензия) до температуры 50... 55 ⁰С крахмальные зерна медленно погло­щают воду (до 50 % своей массы) и ограниченно набухают. При этом повышения вязкости суспензии не наблюдается. Набухание это обратимо: после охлаждения и сушки крахмал практически не изменяется. При нагpевании от 55 до 80 ⁰С крахмальные зерна поглощают большое количество воды, увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют кристаллическое строение, а следовательно, анизо­тропность. Крахмальная суспензия превращается в клейстер. Процесс eгo образования называется клейстеризацией - разрушением нативной структуры

крахмального зерна, сопровождаемое набуханием.

Температура, при которой анизотропность большинства зе­рен разрушена, называется температурой клейстеризации. Teмпература клейстеризации разных видов крахмала неодинакова - клейстеризация картофельного крахмала наступает при 55... 65 ⁰С, пшеничного ­ при 60... 80, кукурузного ­. при 60... 71, рисовoго ­ при 70... 80 ⁰С.

Процесс клейстеризации крахмальных зерен идет поэтапно:

1) при 55... 70 ⁰С зерна увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют оптическую анизотропность, но еще сохраняют слои­стое строение; в центре крахмального зерна образуется полость, взвесь ­зерен в воде превращается в клейстер, малоконцентрированный золь амилозы, в котором распределены набухшие зерна (первая стадия клейстеризации);

2) при нагревании выше 70 ⁰С в присутствии значительного количества воды крахмальные зерна увеличиваются в объеме в десятки раз, слоистая структура исчезает, значительно повы­шается вязкость системы (вторая стадия клейстеризации); на этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы; раствор ее частично остается в зерне, а частично диффундирует в окружающую среду.

При длительном нагpевании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются, и вязкость клейстера снижается. Примером этого в кулинарной практике является разжижение киселя в pe­зультате чрезмерного нагрева.

Крахмал клубневых растений (картофель, топинамбур) дает прозрачные клейстеры желеобразной консистенции, а зерновых (кукуруза, рис, пшеница и др.) ­ непрозрачные молочно­белые клейстеры пастообразной консистенции.

Консистенция клейстера зависит от количества крахмала от 2 до 5 % клейстер получается жидким (жидкие кисели, соусы, супы­ пюре); при 6...8 % ­ гyстым (гyc­тые кисели). Еще более гyстой клейстер образуется внутри клеток картофеля, в кашах, блюдах из макаронных изделий. На вязкость клейстера влияет не только концентрация крахмала, но и присутствие различных пищевых веществ (сахаров, минеральных элементов, кислот, белков и др.). Так, сахароза по­вышает, а соль снижает вязкость системы, белки оказывают стa­билизирующее действие на крахмальные клейстеры. При охлаждении крахмалосодержащих продуктов количест­во растворимой амилозы в них снижается в результате peтpoгpa­дации (выпадение в осадок). При этом происходит старение крахмальных студней (синерезис), и изделия черствеют. Скорость старения зависит от вида изделий, их влажности и темпе­ратуры хранения. Чем выше влажность блюда, кулинарного из­делия, тем интенсивнее снижается в нем количество Boдopacтвo­римых веществ. Наиболее быстро старение протекает в пшенной каше, медленнее ­ в манной и гречневой. Повышение темпера­туры тормозит процесс ретрогpадации, поэтому блюда из крупы и макаронных изделий, которые хранятся на мармитах с темпе­ратурой 70-80 ⁰С, имеют хорошие органолептические показа­тели в течение 4 ч.

Гидролиз крахмала. Крахмальные полисахариды способны распадаться до молекул составляющих их сахаров. Процесс этот называется гидролизом, так как идет с присоединением воды. Различают ферментативный и кислотный гидролиз. Ферменты, расщепляющие крахмал - амилазы. Ферментативный гидролиз крахмала происходит при изгo­товлении дрожжевогo теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. В пшеничной муке обычно содержится p­- амилаза; мальтоза, образующаяся под ее влиянием, является пи­тательной средой для дрожжей. В муке из проросшегo зерна пре­обладает а-амилаза, образующиеся под ее воздействием декстри­ны придают изделиям липкость, неприятный вкус.

­Степень гидролиза крахмала под действием р-­амилазы увели­чивается с повышением температуры теста при замесе и в нa­чальный период выпечки, с увеличением продолжительности за­меса.Чем больше поврежденных зерен (чем мельче помол муки), тем быстрее про­текает гидролиз (или ферментативная деструкция) крахмала. В картофеле также содержится р­-амилаза, превращающая крахмал в мальтозу. Мальтоза расходуется на дыхание клубней.

При температуре, близкой к 0 ⁰С, дыхание замедляется, мальтоза

накапливается, и картофель становится сладким (подморожен­ный картофель). При использовании подмороженного картофе­ля eгo рекомендуется выдержать некоторое время при комнатной температуре. В этом случае дыхание клубней усиливается и сладковатость уменьшается. Активность р­амилазы возрастает в интервале от 35 до 45 ⁰С, при температуре 65 ⁰С фермент разру­шается. Поэтому если картофель перед варкой залить холодной

водой, то пока клубни прогреются, значительная часть крахмала успеет превратиться в мальтозу, она перейдет в отвар и потери питательных веществ увеличатся. Если же картофель залить ки­пящей водой, то р-­амилаза инактивируется и потери питатель­ных веществ будут меньше. Кислотный гидролиз крахмала может происходить при нагревании eгo в присутствии кислот и воды, при этом образует­ся глюкоза. Кислотный гидролиз имеет место при варке красных соусов, киселей и при длительном хранении их в горячем состоянии.

Декстринизация (термическая деструкция крахмала) -разрушение структуры крахмального зерна при сухом нагреве eгo свыше 120 ⁰С с образованием растворимых в воде декстринов и глубокого распада углеводов (оксида и диоксида yглерода и др.). Декстри­ны имеют окраску от светло-­желтой до темно-­коричневой. Раз­ные виды крахмала обладают различной устойчивостью к сухому нагреву. Так, при нагревании до 180 ⁰С разрушается до 90 % зе­рен картофельноrо крахмала, до 14 % ­ пшеничноrо, до 10 % ­ кукурузного. Чем выше температура, тем большее количество крахмальных полисахаридов превращается в декстрины. В результате декстринизации снижается способность крахмала к набуханию в горячей воде и клейстеризации. Этим объясняется бо­лее ryстая консистенция соусов на белой пассеровке (температу

ра пассерования муки 120 ⁰С) по сравнению с соусами на красной пассеровке (температура пассерования муки 150 ⁰С) при одном и том же расходе муки.

В кулинарной практике декстринизация крахмала происхо­дит не только при пассеровании муки для соусов, но также при обжаривании гречневой муки, подсушивании риса, вермишели, лапши перед варкой, в поверхностных слоях картофеля при жар­ке, в корочке изделий из теста и др. Крахмалы, свойства которых изменяются в результате специ­альной обработки, называются модифицированными. Они подраз­деляются на две гpуппы: р а с щ е п л е н н ы е крахмалы, при об­работке которых происходит расщепление полисахаридных цe­пей, и замещенные крахмалы, свойства которых изменяются в основном в результате при соединения химических радикалов или совместной полимеризации с дрyгими высокомолекулярны­ми соединениями. Модифицированные крахмалы широко используются в пи­щевой промышленности и общественном питании. Расщепленные крахмалы получают термическим, механи­ческим воздействием, обработкой полисахарида кислотами, окислителями, некоторыми солями, действием электронов, ультразвука, облучением УФ-лучами, вызывающими расщепле­ние полисахаридных цепей. Вследствие этих воздействий про­исходит направленное разрушение гликозидных и других вa­лентных связей, появляются новые карбонильные группы, возникают внутри­ и межмолекулярные связи. При этом зер­нистая форма крахмала либо остается неизменной, либо полно­стью разрушается с образованием вторичной структуры (напри­мер, при клейстеризации и высушивании крахмалов на вальце­вых сушилках). Клейстеры расщепленных крахмалов имеют, как правило, пониженную вязкость, более высокую прозрачность и повышен­ную стабильность при хранении. Расщепленные крахмалы на предприятиях общественного питания используют при произ­водстве охлажденной и замороженной кулинарной продукции.

Дата добавления: 2014-01-20