Механизм образования мясных, рыбных бульонов, овощных отваров

Изменение содержания воды при кулинарной обработке продуктов

Кулинарная обработка, особенно тепловая, вызывает в продуктах глубокие физико-химические изменения. Эти изменения могут приводить к потерям питательных веществ, существенно влиять на усвояемость и пищевую ценность продуктов. При промывании, замачивании, варке и припускании продукты соприкасаются с водой и из них могут извлекаться растворимые вещества, то есть протекать процесс диффузии, подчиняющийся закону Фика. Согласно этому закону скорость диффузии зависит от площади поверхности продукта. Чем она больше, тем быстрее происходит диффузия. Это необходимо учитывать при хранении очищенных овощей в воде или их промывании, варке. Так, площадь поверхности клубней (средне размера) 1 кг картофеля составляет примерно 160-180 см², а нарезанного брусочками – более 4500 см², т. е. в 25-30 больше. Соответственно из нарезанного картофеля будет влечено растворимых веществ больше, чем из целых клубе за один и тот же период хранения. Поэтому не следует хранить в воде или варить основным способом предварительно резанные овощи. Кроме того, скорость диффузии зависит от концентрации растворим веществ в продукте и окружающей среде. Концентрация растворимых веществ в продукте может быть очень значительной. Так, концентрация сахаров в свекле составляет 8-10%, моркови – 6,5, брюкве – 6%. При погружении овощей в воду экстракция растворимых веществ вначале идет с большой скоростью из-за разницы концентраций, а затем постепенно замедляется и при выравнивании концентраций прекращается.

Концентрационное равновесие наступает тем быстрее, чем меньше объем жидкости. Этим объясняется то, что при припускании и варке продуктов паром потери растворимых веществ меньше, чем при варке основным способом. Поэтому для уменьшения потерь питательных веществ при варке продуктов жидкость берут с таким расчетом, чтобы только покрыть продукт. И наоборот, если надо извлечь как можно больше растворимых веществ (варка говяжьих почек, отваривание некоторых грибов перед жаркой и т. д.), то воды для варки должно быть больше.

Диффузия растворимых веществ осложняется особенностями структуры пищевых продуктов и зависит от коэффициента внутренней диффузии.

Таким образом, уменьшить переход питательных веществ из продукта в варочную среду можно, не только сократив объем жидкости, взятой для варки, но и замедлив внутреннюю диффузию растворимых веществ в самом продукте. Для этого необходимо создать в продукте значительный градиент (перепад) температуры, для чего сразу погрузить его в горячую воду. В этом случае в результате термомассопереноса влага и растворенные в ней вещества перемещаются из поверхностных слоев вглубь продукта (термическая диффузия). Если необходимо извлечь как можно больше растворимых веществ, то продукт при варке закладывают в холодную воду.

При нагревании продуктов поверхностный нагрев создает градиент температуры и вызывает перемещение влаги. Пищевые продукты представляют собой капиллярно-пористые тела. В капиллярах на влагу действуют силы поверхностного натяжения. Если оба конца капилляра имеют одинаковую температуру, то влага в нем находится в равновесии. Если один конец капилляра нагреть, то поверхностное натяжение его уменьшится. Но поскольку на другом конце капилляра оно будет прежним, то жидкость вместе с растворенными в ней веществами будет передвигаться от нагретого конца к холодному. Благодаря этому возникает поток влаги от нагретой поверхности продукта к его холодному центру (термодиффузия). Одновременно часть влаги с поверхности изделия под действием высокой температуры испаряется, в результате на продукте образуется румяная корочка, которая уменьшает потери влаги, а следовательно, и массы изделия за счет испарения. По мере образования обезвоженного поверхностного слоя возникает разница в содержании влаги (градиент влагосодержания). В поверхностных слоях влагосодержание меньше, в глубине – больше, вследствие чего поток влаги направляет к поверхности. При стационарном тепловом режиме устанавливается равновесие этих двух потоков: направленного к центру (вызванного термомассопереносом) и направленного к поверхности (вызванного градиентом влагосодержания).

При варке мяса происходит денатурация белков, которая отмечается уже при температуре 30-40°С. Это относится в первую очередь к миозину, ферментативная активность которого при нагреве до 40°С в течение 3 ч снижается наполовину. Более значительная денатурация белков мяса наступает при температурах выше 40°С и продолжается до температуры 50°С, что приводит к образованию новых устойчивых поперечных связей. При температурах выше 55°С уплотняется сеть белковой структуры. При температурах 65-70°С денатурация белков миофибрилл в основном заканчивается. При нагреве до 50°С большая часть белков саркоплазмы денатурирует, но некоторые из них, например глобулин, денатурируют не полностью даже при 70°С. При температуре около 70°С начинается, а при 80°С заканчивается денатурация миоглобина, которая приводит сначала к ослаблению, а затем и к отщеплению гема от глобина, в результате чего изменяется окраска мяса. Следует отметить, что небольшая часть белков мяса сохраняет растворимость даже при нагревании до 100°С.

Денатурация и образование новых устойчивых поперечных связей в структуре денатурированного белка приводят к уменьшению гидрофильных центров за счет блокирования полярных группировок в результате их взаимодействия друг с другом, увеличению гидрофобных групп и, как следствие, к снижению гидратации мышечной ткани

Решающее воздействие на размягчение мяса при варке оказывает изменение коллагена, так как эластин при тепловой обработке практически не изменяется, а только слегка набухает. При нагревании коллагена происходят плавление полипептидных спиралей и разрыв межцепьевых связей, а при длительном нагревании при высоких температурах возможен также гидролиз пептидных связей.

Полный гидролиз коллагена происходит при нагреве при 126°С в течение 3 ч. Образовавшийся глютин в отличие от коллагена не только хорошо набухает, но при 40°С и выше неограниченно растворяется в воде, так как между молекулами его отсутствуют постоянные прочные связи. Растворы глютина при охлаждении образуют студни. При длительном нагреве глютина студнеобразующая способность его снижается вследствие дальнейшего распада глютина.

Денатурация коллагена и его гидротермическая деструкция играют важную роль в технологических процессах, связанных с тепловой обработкой мяса и мясопродуктов, особенно при влажном нагреве. В условиях же обычной варки распад коллагена хотя и ускоряется в интервале температур от 70 до 100°С, однако степень распада зависит в большей степени не от температуры, а от продолжительности теплового воздействия.

При двухчасовой варке крупных кусков мяса воды выделяется 35-40% массы продукта. Вместе с водой в окружающую среду переходят растворенные в ней вещества. Образуется бульон. На выделение этих веществ при варке мясных продуктов влияет диффузия. По имеющимся в литературе данным, при варке мяса в воду (бульон) переходит от 1,5 до 2,6% растворимых веществ в зависимости от продолжительности нагрева, вида мяса, анатомического строения, массы, соотношения воды и продукта, термического состояния, упитанности.

Состав веществ, которые выделяются при варке мясных продуктов, разнообразный. Подразделяют эти вещества на органические и минеральные. Наиболее важные из органических веществ – растворимые белки, продукты деструкции коллагена (глютин), экстрактивные вещества, липиды, витамины. Мышечные белки переходят в воду при варке мяса в небольших количествах (0,05-0,15%) и главным образом в начальный ее период, пока не произошла их денатурация.

Экстрактивные вещества представлены в мясе двумя группа ми – азотистыми и безазотистыми. К азотистым экстрактивным веществам относятся: свободные аминокислоты, дипептиды (карнозин, ансерин), производные гуанидина (креатин, креатинин, метилгуанидин, креатинфос-фат), пуриновые основания, карнитин, холин, инозиновая кислота и др. К безазотистым экстрактивным веществам относятся гликоген и продукты его превращения: мальтоза, глюкоза, рибоза, инозит, а также молочная, янтарная, пировиноградная, муравьиная, уксусная, масляная кислоты и др. При варке примерно 40-50% экстрактивных веществ переходит в воду и, кроме того, происходят потери экстрактивных веществ, обусловленные их разрушением.

В процессе варки мяса в воду может переходить до 50% продуктов деструкции коллагена, главным образом в конце варки, и до 40% содержащихся в мясе липидов.

При варке мяса в воду переходят и минеральные вещества в количестве до 50% их содержания в исходном продукте; одновалентных ионов выделяется больше, чем двухвалентных и с большей валентностью.

Варка говядины сопровождается переходом в окружающую среду в среднем около 2,1% сухих веществ, из которых на долю органических веществ приходится 1,55%, а минеральных – 0,55% массы мяса. Среди органических веществ сухого остатка бульона преобладают экстрактивные вещества – около 1%, белковых веществ содержится 0,5% и эмульгированного жира – 0,01-0,014%.

При варке костей (3-6 ч) в воду переходит от 5 до 9% (массы костей) различных.веществ, среди которых преобладают азотистые (30-45%) и жир (45-65%). Основная масса (90-95%) последнего при варке костного бульона механически удаляется. Сухой остаток (2,5-4% массы костей) такого бульона на 85-90% состоит из азотистых веществ, а в нем на долю глютина приходится 65-85%.

Таким образом, зная особенности выделения растворимых веществ при варке, можно вести технологический процесс целенаправленно и получать готовый продукт желаемого качества, с определенным содержанием экстрактивных веществ.

При варке и припускании рыбы в результате перехода из нее в воду экстрактивных, минеральных веществ и белков получается бульон. Переход растворимых веществ из рыбы в бульон происходит в результате отделения денатурирующимися мышечными белками воды вместе с растворенными в ней экстрактивными и минеральными веществами, а также вследствие диффузии. Общее количество растворимых веществ, переходящих из рыбы в бульон, составляет от 1,5 до 2% ее массы, в том числе экстрактивных и минеральных веществ — до 0,3-0,5%, остальная часть растворимых веществ — белки. Белки рыбного бульона представлены глютином, альбуминами и продуктами их гидролиза. Поскольку варка и припускание рыбы – кратковременные процессы (15-20 мин), проводятся без интенсивного кипения или вообще без кипения (при 85-90°С), количество эмульгированного жира в бульоне незначительно.

Качественный состав экстрактивных веществ рыбных бульонов существенно отличается от мясных. В составе свободных аминокислот преобладают циклические (гистидин, триптофан, фенилаланин) и серосодержащие (цистин, цистеин, метионин, таурин) аминокислоты. Креатин и креатинин в значительных количествах содержатся в бульонах из пресноводных рыб.

Особенностью рыбных бульонов является содержание в них значительного количества аминов, среди которых важное место принадлежит гистамину и метиламинам. В бульонах из морских рыб аминов содержится больше, чем в бульонах из пресноводных рыб. В рыбных бульонах значительно меньше, чем в мясных, глутаминовой кислоты, пуриновых оснований, производных амидазола (дипептидов).

В процессе варки масса овощей и плодов в той или иной степени увеличивается за счет поглощения воды гидрофильными полисахаридами. Кроме того, из овощей и плодов в отвар диффундирует значительная часть растворимых веществ, содержащихся в клетках, а также растворимых продуктов деструкции крахмала, протопектина, гемицеллюлоз и экстенсина. Диффузия растворимых веществ при гидротермической обработке овощей и плодов обусловлена тем, что белки цитоплазмы, тонопласта и плазмалеммы денатурируют, вследствие чего мембраны разрушаются и растворимые вещества могут переходить из клеток в окружающую среду. Диффузии этих веществ способствует также деструкция клеточных стенок паренхимной ткани, которые становятся более проницаемыми.

Общие потери растворимых веществ при варке в воде зависят от тех же факторов, что и потери массы. При варке неочищенного картофеля они незначительны и составляют 0,2% массы сухого остатка. Из очищенных клубней в отвар переходит около 14% общего содержания сухих веществ. Особо следует отметить потери минеральных веществ, основным источником которых являются овощи. При варке в воде овощи могут терять от нескольких процентов до половины содержащихся в них минеральных веществ. В основном теряются такие элементы, как калий, натрий, магний, фосфор. Потери их составляют 20-50% первоначального содержания этих элементов в сырых овощах. Количество сахаров, переходящих из овощей и плодов в отвар, достигать 1/3 первоначального их содержания. Переходя в отвар, сахара, органические кислоты, минеральные вещества и др. сообщают ему специфические вкус и аромат и обусловливают его пищевую ценность. Поэтому отвары, получающиеся при варке очищенных клубней и корнеплодов, а также других овощей, следует непременно использовать для приготовления супов или соусов.

Контрольные вопросы:

1. Понятие, структура и свойства воды.

2. Дайте определение свободной и связанной влаги.

3. Назовите формы связанной воды.

4. Что подразумевают под термином «активность воды»?

5. Как происходит изменение содержания воды при кулинарной обработке?

6. Механизм образования мясных, рыбных бульонов, овощных отваров.

Литература:

1. Технология продукции общественного питания: учебно-методическое пособие для студентов специальности 260501 «Технология продукции общественного питания»/Сост. К.т.н. О.В. Пасько – Омск: Изд. Омского экономического института, 2005. – 120 с.
2. Технология продукции общественного питания. В 2-хт. Т.1.Физико-химические процессы, протекающие в пищевых продуктах при их кулинарной обработке / А.С. Ратушный, В.И. Хлебников, Б.А. Баранов и др.; Под ред. д-ра техн.наук, проф. А.С. Ратушного. – М.:Мир, 2004. – 351с.:ил.(Учебники и учеб.пособия для студентов высших учебных заведений).

Дата добавления: 2014-01-07