Физико-химические процессы, протекающие при кулинарной обработке картофеля, овощей, плодов

Основная масса свежих овощей и свежие грибы в процессе приго-товления кулинарной продукции подвергаются тепловой обработке (варке, припусканию, жарке, тушению, запеканию).

Целью тепловой кулинарной обработки овощей, плодов и грибов является сделать их при годными для употребления в пищу, т. е. донести их до состояния кулинарной готовности, основным показателем которого является мягкая консистенция (легкость раскусывания и разжевывания) продукта, а также при этом готовый продукт должен иметь привлекательный внешний вид, приятный вкус и запах и сохранить, как правило, приданную ему форму. Кроме того, для обеспечения безопасности блюд и кулинарных изделий для здоровья потребителя они должны быть в соответствии с санитарными правилами прогреты в центральной части до 80 ^о С.

Для достижений основной цели требуется тепловое воздействие на полуфабрикат в течение определенного времени, продолжительность которого зависит от вида исходного сырья, особенностей структуры его тканей, массы полуфабриката и способа тепловой обработки.

За время, в течение которого происходит размягчение изделия до нужной консистенции, в нем протекают сложные физико-химические процессы, обусловленные изменениями:

• пектиновых веществ - деструкция;

· азотистых (белковых и небелковых) веществ - денатурация, свертывание, частичная деструкция;

• углеводов: крахмала - клейстеризация и деструкция, моносахаров - частичная деструкция; сахарозы - частичный гидролиз и деструкция;

• пигментов - частичная деструкция;

• витаминов - частичная деструкция.

Характер и глубина происходящих изменений зависят от температуры и продолжительности теплового воздействия, способа тепловой обработки, реакции среды, физико-химических свойств исходного продукта.

В результате названных изменений происходит:

· размягчение продукта;

• изменение массы;

· изменение пищевой ценности;

• изменение цвета;

• формирование вкуса и запаха.

В процессе тепловой кулинарной обработки механическая прочность овощей и плодов уменьшается, происходит размягчение растительных тканей, изделий приобретают мягкую консистенцию, они легко раскусываются и разжевываются. Механическая прочность вареных овощей (картофеля, свеклы) на порядок ниже таковой по сравнению с сырыми овощами.

Размягчение овощей и плодов в результате тепловой обработки связывают в основном с ослаблением связи между клетками в растительной ткани вследствие деструкции срединных пластинок, а также с деструкцией непрерывного матрикса в клеточной оболочке (протопектина, части гемицеллюлоз, белка экстенсина). Оболочки клеток при этом разрыхляются, их механическая прочность снижается, но целостность оболочек (стенок) сохраняется.

Микрофибриллы целлюлозы, образующие каркас клеточных стенок (оболочек), в условиях влажного нагрева частично набухают, так же как и большая часть гемицеллюлоз, а некоторая часть из них (арабан, глюкан, галактан) растворяется.

Деструкция протопектина. Разрушение срединных пластинок происходит вследствие расщепления протопектина (основного компонента срединной пластинки) под действием горячей воды с образованием растворимых в воде пектиновых кислот (пектина), что приводит к снижению механической прочности растительной ткани овощей и плодов, подвергнутых тепловой кулинарной обработке. Гидролиз протопектина начинается при достижении температуры 60 ос и заметно интенсифицируется при температуре 80 ос и выше. Установлено, что в овощах, доведенных до готовности, содержание протопектина снижается: в свекле на 35,6 %, моркови на 24,1, капусте белокочанной на 18,3, репе на 17,7, тыкве на 35,6, сельдерее на 53,2 %.

Имеющиеся в литературе данные указывают на то, что часовая варка свеклы разрушает 37 %, а полуторачасовая - 49 % содержащегося в ней протопектина. При достижении свеклой состояния готовности при варке степень деструкции протопектина находится в пределах 36... 39 %, т. е для этого требуется примерно 1 ч.

Под действием горячей воды происходит деструкция протопектина за счет разрыва водородных связей между этерифицированными остатками галактуроновых кислот и хелатных связей (солевых мостиков), образованных ионами двухвалентных металлов (кальция, магния) между соседними цепями рамногалактуронана. Не исключается при этом и гидролиз гликозидных связей.

Механизм размягчения растительных тканей рассматривают как ионообменную реакцию между ионами одновалентных металлов (калия, натрия), содержащихся в клетках растительной ткани, и ионами двухвалентных металлов (кальция, магния), образующих в молекуле протопектина хелатные связи (солевые мостики).

Чем больше органических кислот в продукте, тем интенсивнее идет деструкция протопектина и меньше требуется времени для доведения овощей до готовности. При хранении в воде очищенных и нарезанных овощей (картофеля, корнеплодов) происходит переход в воду из продукта солей одновалентных металлов и органических кислот, что ухудшает их развариваемость. Длительное хранение клубней очищенного картофеля в воде приводит к значительному удалению из поверхностных слоев водорастворимых веществ, в том числе солей одновалентных металлов и органических кислот, что приводит к удлинению продолжительности варки картофеля до готовности. Кроме того, при последующей варке эти поверхностные слои не размягчаются должным образом (остаются жестковатыми), тогда как нижележащие ткани достигают кулинарной готовности. Более длительная варка может привести к разрыву и отслоению поверхностных слоев вследствие повышения давления в нижележащей ткани. Из такого картофеля пюре получается низкого качества (неоднородная консистенция из-за грубых частиц поверхностного слоя).

Варка овощей в воде с повышенной жесткостью несколько удлиняет время доведения их до готовности. Для свеклы это увеличение менее значительное (около 5 %), тогда как для моркови существенное (10... 15 %).

Ионообменные реакции играют активную роль в деструкции матрикса клеточных стенок овощей в тех случаях, когда пектиновые вещества характеризуются низкой или средней степенью метоксилирования, а в деструкции матрикса клеточных стенок с высокой степенью метоксилирования преимущественную роль играет распад водородных связей между метоксилированными остатками галактуроновой кислоты в соседних макромолекулах рамногалактуронана. Таким образом, при тепловой обработке овощей и фруктов деструкция протопектина происходит как в результате разрыва хелатных связей, так и вследствие разрыва водородных связей между соседними цепями рамногалактуронана с преобладанием того или иного процесса в зависимости от степени метоксилирования остатков галактуроновых кислот. Не исключается возможность также гидролиза самих цепей макромолекул рамногалактуронана. Как в том, так и в другом случае образуются продукты распада с различной молекулярной массой, растворимые в воде.

Содержание гемицеллюлоз и белка экстенсина (компоненты матрикса клеточной стенки) в результате тепловой обработки также уменьшается, что свидетельствует о их деструкции. Продукты деструкции гемицеллюлоз и экстенсина растворимы в воде. Содержание гемицеллюлоз в клеточных стенках свеклы после варки уменьшается на 18 %, моркови на 14, капусты белокочанной на 22 %. Следует отметить, что деструкция гемицеллюлоз начинается при более высоких температурах (70... 80 ОС), чем деструкция протопектина (около 60 ОС).

Деструкция белка матрикса первичной клеточной стенки экстенсина начинается при более низких температурах (около 50 ОС), чем деструкция протопектина и гемицеллюлоз, и ускоряется с повышением температуры. О деструкции белка экстенсина свидетельствует снижение содержания специфической для этого белка иминокислоты оксипролина в вареной свекле на 77 %, моркови на 76, корне петрушки на 39 %.

Образование растворимых веществ в результате деструкции гемицел-люлоз и белка экстенсина вызывает разрыхление матрикса и уменьшение механической прочности клеточных оболочек и, как следствие, па-ренхимной ткани подвергнутых тепловой обработке овощей.

Таким образом, основной причиной размягчения овощей при тепловой обработке следует считать деструкцию протопектина, ослабляющую прочность срединных пластинок, связывающих клетки паренхимной ткани в единое целое, а также в определенной степени разрыхление клеточных оболочек за счет деструкции гемицеллюлоз и белка экстенсина.

Как показывают микроскопические исследования, клеточные обо-лочки после тепловой обработки, как правило, остаются целыми, не-смотря на их разрыхление (рис. 5-8).

Рис. 5 Клетки сердцевины сырого клубня.

Клетки заполнены крахмалом. Увеличение Х 400

Рис. 6. Клетки сердцевины вареного картофеля. Содержание сухого вещества 19 % (водянистый картофель); клетки прижаты друг к другу. крахмал в них полностью клейстеризовался. форма клеток изменилась незначительно. Увеличение Х 200.

Рис. 7. Клетки сердцевины вареного картофеля. Содержание сухого вещества 19... 24 % (мучнистый картофель), клетки в некоторой степени округлились, но в большинстве случаев остаются скрепленными друг с другом. Увеличение Х.

Рис. 8. Клетки сердцевины вареного картофеля. Содержание сухого вещества 24 % (мучнистый картофель), клетки округлились

и отделилсь друг от друга. Увеличение Х 200.

Об этом, например, свидетельствует то обстоятельство, что в картофельном пюре мы не ощущаем ни по вкусу, ни по консистенции крахмального клейстера. При протирании вареного картофеля в горячем состоянии паренхимная ткань разрушается по срединным пластинкам с сохранением клеточных оболочек, которые обладают достаточной прочностью и эластичностью. Картофельное пюре представляет со бой продукт, в котором крахмал в значительной степени инкапсулирован в клетках паренхимной ткани. Текстурные свойства картофельного пюре тесно связаны с наличием отдельных клеток и клеточных агрегатов, а также довольно малым количеством свободной амилозы в непрерывной фазе. Микроструктуру картофельного пюре можно рассматривать как концентрированную взвесь клеток в вязкоупругой жидкости. Протертый картофель состоит из агрегатов целых клеток, содержащих клейстеризованный крахмал, зерна которого сохраняют целостность.

При протирании остывшего картофеля происходит разрушение клеточных оболочек и клейстеризованных крахмальных зерен, и пюре приобретает клейкую консистенцию, нехарактерную для картофельного пюре (сухая, рассыпчатая консистенция). Это объясняется тем, что при остывании вареного картофеля происходит частичное восстановление нарушенной структуры матрикса клеточной стенки, она становится более жесткой (хрупкой) и менее эластичной, а также возрастает прочность крахмального клейстера (геля) внутри клеток. Поэтому при механическом воздействии на паренхимную ткань такого картофеля происходит ее разрушение с описанными выше последствиями.

При остывании вареных овощей, не содержащих крахмал (корнеплоды и др.), частичное упорядочение структуры клеточных стенок не оказывает существенного влияния на их прочность, но при этом эластичность клеточных оболочек уменьшается, а хрупкость возрастает.

Дата добавления: 2014-01-20