Крахмала от способа термической обработки

Повышение температуры предварительного нагрева крахмала до 150 °С вызывает более глубокую деструкцию полисахаридов, а амилоза деполимеризуется до такого состояния, что легко вымы­вается холодной водой. При этом появляется и растворимая фрак­ция амилопектина. Нагревание водной суспензии такого крахма­ла при температуре 60 °С приводит к тому, что высота фиолетовой зоны амилозы уменьшается, а при 70 °С она практически отсутст­вует, так как молекулярная масса продуктов деполимеризации амилозы, по-видимому, настолько мала, что они не в состоянии образовывать с йодом окрашенные комплексы.

Особый интерес представляет деструкция крахмала в продук­тах, подвергнутых предварительной термической обработке (пассерованная мука, обжаренная крупа), так как при последую­щей варке полученные из них изделия отличаются по консистен­ции от изделий из необработанных продуктов.

Например, для приготовления соусов используют пшенич­ную муку, предварительно прогретую в течение нескольких ми­нут до 120 °С (так называемая белая пассеровка) или до 150 °С (красная пассеровка). В обоих случаях при нагревании муки про­исходит деструкция крахмала, на что указывают коэффициенты деструкции, приведенные в табл. 7.2.

Судя по этим коэффициентам, степень деструкции крахмала при нагревании муки до 150 °С значительно больше, чем при на­гревании ее до 120 °С. Различия в степени деструкции крахмала обусловливают неодинаковую степень набухания крахмальных зерен в приготовленных на белой и красной пассеровке соусах и вязкость последних. На рис. 7.6 показано, что степень набухания крахмальных зерен белой пассеровки практически не отличается от степени набухания крахмальных зерен непрогретой муки и со­ставляет более 700 %. Степень набухания крахмальных зерен красной пассеровки втрое меньше, чем белой.

Консистенция соусов на белой пассеровке более густая, чем на красной пассеровке, о чем свидетельствуют кривые изме­нения вязкости 4,5%-ных суспензий этих пассеровок при нагре­вании их в вискозиметре от 20 до 100 °С (рис. 7.7). В пределах температур, при которых происходит клейстеризация крахмала (55...80 °С), вязкость суспензий белой пассеровки резко повыша­ется, а суспензий красной пассеровки — снижается.

При сравнении вязкости соусов, приготовленных на красной и белой пассеровке, было установлено, что для получения соуса одинаковой консистенции красной пассеровки расходуется2 раза больше, чем белой. Отрицательное влияние высоких тем­ператур при сухом нагреве крахмала на вязкость суспензий сле­дует учитывать при производстве соусов и строго соблюдать тем­пературные режимы пассерования муки.

Рис. 7.6. Степень набухания нагретой муки в горячей (90 °С) воде:

1 — исходная мука; 2 — нагретая до 120 °С; 3 — нагретая до 150 °С

Консистенция рассыпчатых каш, приготовленных из сырой крупы, не всегда получается удовлетворительной, поэтому гречне­вую крупу перед варкой обжаривают, а рисовую и манную подсу­шивают. В результате протекающей при этом деструкции крахма­ла снижается его способность к набуханию и клейстеризации при дальнейшей варке крупы, что обусловливает улучшение конси стенции рассыпчатых каш. Вероятно, крахмал в обжаренной или подсушенной крупе меньше склеивает набухшие зерновки, чем в сырой, вследствие чего каши получаются более рассыпчатыми.

Рис. 7.7. Изменение вязкости 4,5%-ных

суспензий нагретой муки при нагревании от 20 до 100 "С:

1 — мука, нагретая до 150 °С; 2 — мука, нагретая до 120 °С

В некоторых случаях деструкция крахмала происходит очень интенсивно и достаточно глубоко, что вызывает резкие измене­ния в структуре тканей продуктов. Например, при изготовлении взорванных зерен кукурузы, риса, пшена и других, так называе­мых сухих завтраков используют особые технологические режи­мы — обработку этих зерен в специальных аппаратах — «пушках» под давлением 1,2 МПа. Температура внутри зерен при этом до­стигает 200 °С и более. Коэффициенты деструкции крахмала в этом случае примерно на порядок выше, чем при изготовлении других кулинарных изделий, и колеблются от 10 до 32. В связи с этим крахмал почти полностью теряет способность к набуханию и клейстеризации.

Взорванные зерна злаков легко растворяются в холодной во­де, соках, сиропах, легче перевариваются ферментами.

Под действием термической обработки меняется структура крахмального зерна. Оно расширяется с образованием внутрен­ней полости. В литературе это явление получило название кави­тации (cavity— полость).

Развитие полости наблюдается как у крахмальных зерен, со­держащих амилозу, так и у амилопектиновых разновидностей.

Исследование структуры крахмальных зерен непосредствен­но в пищевых продуктах с помощью сканирующего электронно­го микроскопа позволило особенно четко выявить образование внутренней полости по мере увеличения размеров крахмального зерна, а также ряд качественных различий в крахмалсодержащих продуктах, в том числе в хлебе разного качества и во взорванных зернах кукурузы (рис. 7.8 и 7.9). Коэффициент деструкции может служить критерием оценки качества готовой продукции.

Ферментативная деструкция. Ферментативная де­струкция крахмала наблюдается при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др.

Амилолитические ферменты содержатся в муке, дрожжах, специальных препаратах, добавляемых в тесто для интенсифика­ции процесса брожения. В муке присутствуют в основном два ви­да амилолитических ферментов — α- и β-амилаза.

α-Амилаза (α-1,4-глюкан-4-глюкангидролаза) воздействует на α-1,4 связи беспорядочно и вызывает частичную деполимери­зацию крахмала с образованием низкомолекулярных полисаха­ридов, а продолжительный гидролиз приводит к образованию мальтозы и глюкозы.

Р-Амилаза (α-1,4-глюкан-мальтогидролаза) гидролизует ами­лозу и боковые цепи амилопектина по месту α-1,4 связей до маль­тозы. Поскольку этот фермент не обладает способностью разру­шать связи в точках ветвления амилопектина (α-1,6), то конечным продуктом являются высокомолекулярные остаточные декстрины.

В пшеничной муке обычно активна β-амилаза, активная α-амилаза встречается в муке из дефектного зерна (проросшего и др.).

Рис. 7.8. Ультраструктура крахмальных зерен по данным сканирующей электронной микроскопии в изделиях из теста и в сухих завтраках из кукурузы:

а — изделия из дрожжевого теста хорошего качества;

б — изделия из дрожжевого теста плохого качества (с заминающимся мякишем);

в — изделия из слоеного теста, выпеченного традиционным способом;

г — изделия из слоеного теста, выпеченного комбинированным способом (СВЧ-нагрев + традиционный);

д, е — в сухих завтраках из кукурузы до и после взрывания. Увеличение: а — х 2200; б — х 5500; в, г, д, е — х 1000

Рис. 7.9. Ультраструктура воздушных зерен по данным сканирующей электронной микроскопии:

а, б — кукуруза до и после взрывания;

в, г — рисовый крахмал до и после взрывания;

д — частично взорванный рис;

е — эндосперм хорошо взорванного риса.

Увеличение: а, б, г — х 1000; в — х 5000; д, е — х 200

Накопление мальтозы в тесте в результате действия β-амила­зы интенсифицирует процесс брожения, так как этот сахар слу­жит субстратом для жизнедеятельности дрожжей.

Степень деструкции крахмала под действием β-амилазы уве­личивается с повышением температуры теста и продолжительно­сти замеса. Кроме того, она зависит от крупности помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше повреж­денных крахмальных зерен в муке, тем быстрее протекает фер­ментативная деструкция. Но обычно в муке содержится не более 5...8% поврежденных крахмальных зерен.

Ферментативная деструкция крахмала продолжается и при выпечке изделий, особенно в начальной ее стадии до момента инактивации фермента. При выпечке этот процесс проходит бо­лее интенсивно, чем при приготовлении теста, так как оклейстеризованный крахмал легче гидролизуется ферментами.

Инактивация β-амилазы при выпечке происходит при темпе­ратурах до 65 °С.

Повышенная активность α-амилазы приводит к образованию продуктов деструкции, ухудшающих качество изделий из тес­та, — мякиш получается липким, а изделия кажутся непропечен­ными. Это объясняется тем, что температура инактивации α-ами­лазы (80 °С) выше, чем β-амилазы, и действие ее продолжается при выпечке, в результате чего накапливается значительное коли­чество низкомолекулярных водорастворимых полисахаридов, снижается способность крахмала связывать влагу.

Однако в некоторых случаях в тесто добавляют препараты α-амилазы, полученной из микроорганизмов Aspergillus oruzae и др., для усиления действия β-амилазы. В процессе выпечки действие грибной α-амилазы прекращается при более низких температурах (70...75 °С), чем зерновой α-амилазы, поэтому низ­комолекулярных полисахаридов накапливается меньше и каче­ство изделий не ухудшается. Полученные низкомолекулярные полисахариды быстрее гидролизуются β-амилазой, вследствие чего процесс брожения интенсифицируется.

Модификация крахмала. Крахмальные полисахари­ды — весьма лабильные, реакционноспособные соединения, ак­тивно взаимодействующие с ионами металлов, кислотами, окис­лителями, поверхностно-активными веществами. Это позволяет модифицировать молекулы крахмала — изменять их гидрофильность, способность к клейстеризации и студнеобразованию, а также механические характеристики студней. Одни виды моди­фикации способствуют повышению растворимости крахмала в воде, другие ограничивают набухание.

Обширную группу продуктов получают из обычных или мо­дифицированных крахмалов путем деструкции с помощью кис­лот, щелочей и др., а также в результате действия физических факторов: температуры, механической обработки и др.

Если реакция протекает в кислой среде, то наблюдаются про­цессы деструкции, которые приводят к получению ряда продук­тов — жидкокипящего крахмала (с низкой вязкостью), патоки, глюкозы.

В качестве примера действия механической обработки можно привести сухое расщепление, крахмала вибрационным помолом, при котором наряду с механическим измельчением крахмальных зерен происходит процесс деструкции молекул.

В результате реакции гидроксильных групп крахмала с орга­ническими и неорганическими веществами образуются простые и сложные эфиры, в том числе амилофосфорнокислые сложные эфиры, которые часто называют фосфатно-модифицированными крахмалами, а также продукты окисления крахмала.

В зависимости от назначения крахмала разработаны различ­ные варианты проведения клейстеризации, введения добавок (соли, жиров, белков) или наполнителей как отдельно, так и в комбинации друг с другом.

Модифицированный крахмал применяют при изготовлении желейных изделий, мучных кондитерских изделий, отделочных полуфабрикатов типа кремов, в качестве загустителей и стабили­заторов для соусов, мороженого и др. Крахмалопродукты со структурой, подобной образующейся при выпечке хлеба, полу­чают в результате нескольких циклов замораживания и оттаива­ния крахмальной дисперсии, при этом образуется пористый крахмал, нерастворимый в холодной воде. Его применяют после пропитывания сиропами в качестве начинки для конфет.

Контрольные вопросы и задания

1. В каких технологических процессах происходит гидролиз дисахаридов и как он влияет на качество продукции?

2. Какие технологические факторы влияют на скорость и глубину инверсии сахарозы?

3. Какие сахара участвуют в реакции Майяра?

4. В каких технологических процессах протекают реакции меланоидинообразования и как они влияют на качество продукции общественного питания?

5. Перечислите физико-химические свойства полисахаридов крахмала.

6. В чем состоит физическая сущность клейстеризации крахмала?

7. В чем заключается физическая сущность декстринизации крахмала при сухом нагреве?

8. Что такое «старение» оклейстеризованного крахмала и как этот процесс влияет на качество крахмалсодержащих кулинарных изделий и блюд?

Глава 8

ИЗМЕНЕНИЯ ЛИПИДОВ

В состав липидного компонента продукции общественного питания входят триглицериды (собственно жиры), липоидные вещества (фосфолипиды, стерины и др.), продукты их метабо­лизма, витамины А, Е, D, К, пигменты. Липиды участвуют в по­строении клеточных структур тканей человеческого организма, например клеточных мембран, выполняют различные биологи­ческие и физиологические функции в организме, а также облада­ют высокой энергетической ценностью.

Физико-химическим изменениям подвергаются как добавля­емые к продукту жиры, так и жиры, входящие в его состав. Жи­ры, добавляемые к продукту для жарки, подвержены более глу­боким изменениям, так как нагреваются до 160... 180 "С, тогда как максимальная температура продукта в поверхностном слое не превышает 130... 135 °С, во внутренних слоях — 80...95 "С. В связи с этим в настоящей главе рассмотрены изменения жиров, добавляемых к продукту для жарки, а изменения липидов, содер­жащихся в продуктах, будут рассмотрены далее в главах, посвя­щенных конкретным продуктам.

Добавляемый к продукту жир при тепловой обработке выпол­няет роль теплопередающей и антиадгезионной среды, способст­вует равномерному распределению температур на поверхности продукта, снижает вероятность местных перегревов. Жир участ­вует в формировании вкуса и аромата готового продукта, что предопределяет высокие требования к исходному качеству пище­вых жиров, а также минимизации их физико-химических измене­ний в процессе тепловой кулинарной обработки продуктов. Так, для жарки продуктов рекомендуется использовать безводные жи­ры с высокой температурой дымообразования, рафинированные, освобожденные от белковых веществ, гликозидов, пигментов и других примесей, которые подвергаются деструкции при высоко­температурном нагревании с образованием новых веществ, при­дающих жирам нежелательные вкусовые оттенки.

Наиболее быстро и глубоко изменяются пищевые жиры, со­держащие ненасыщенные жирные кислоты, низкомолекулярные жирные кислоты и свободные жирные кислоты, не связанные в глицеридах. Первые два показателя обусловлены природными свойствами того или иного жира, третий показатель приобрета­ется жиром в процессе его хранения под воздействием липолитических ферментов, перешедших в жир из сырья. В процессе теп­ловой кулинарной обработки в результате гидролиза количество свободных жирных кислот в жире возрастает, что вызывает более глубокие изменения жиров.

При свободном доступе воздуха происходит окисление липидов, которое ускоряется с повышением температуры. При темпе­ратурах хранения (2...25 °С) происходит автоокисление липидов, а при температурах жарки (140... 180 °С) — термическое окисление. Между автоокислением и термическим окислением есть много общего, в то же время состав образующихся продуктов может не­сколько различаться. Автоокисление нередко опережает термиче­ское, поэтому эти два процесса необходимо рассматривать вместе.

Начальный период автоокисления характеризуется длитель­ным индукционным периодом, в течение которого накапливают­ся свободные радикалы. Как только их концентрация достигнет определенного значения, индукционный период заканчивается и начинается автокаталитическая цепная реакция: процесс быстро­го присоединения кислорода к радикалам. Первичные продукты этой реакции — гидропероксиды — распадаются с образованием двух новых радикалов, ускоряющих цепную реакцию. При соеди­нении двух радикалов с образованием неактивной молекулы мо­жет произойти обрыв цепи автокаталитической цепной реакции.

При нагревании жира до 140... 180 "С со свободным доступом, кислорода воздуха индукционный период резко сокращается. Присоединение кислорода к углеводородным радикалам жирных кислот происходит более беспорядочно, минуя некоторые стадии, которые наблюдаются при автоокислении. Некоторые продукты окисления липидов (гидропероксиды, альдегиды и др.), относи­тельно устойчивые при температурах автоокисления, не могут длительно существовать при температурах термического окисле­ния и распадаются по мере образования. В результате их распада образуется многочисленная группа новых реакционноспособных веществ, увеличивающих возможность протекания вторичных хи­мических реакций в нагретом жире и их многообразие.

Химические соединения, образующиеся при авто- и термиче­ском окислении, условно можно подразделить на три группы: продукты окислительной деструкции жирных кислот, в резуль­тате которой образуются вещества с укороченной цепью; про­дукты изомеризации, а также окисленные триглицериды, кото­рые содержат то же количество углеродных атомов, что и исход­ные триглицериды, но отличаются от последних присутствием в углеводородных, частях молекул жирных кислот новых функ­циональных групп, содержащих кислород; продукты окисления, содержащие полимеризованные или конденсированные жирные кислоты, в которых могут присутствовать функциональные группы, содержащие кислород.

Продукты окисления липидов принято подразделять на тер­мостойкие и нетермостойкие.

Гидролиз жира под действием воды и высокой температуры протекает в три стадии. На первой стадии от молекулы триглицерида отщепляется одна молекула жирной кислоты с образовани­ем диглицерида. Затем от диглицерида отщепляется вторая моле­кула жирной кислоты с образованием моноглицерида. И нако­нец, в результате отделения от моноглицерида последней моле­кулы жирной кислоты образуется свободный глицерин. Ди- и моноглицериды, образующиеся на промежуточных стадиях, спо­собствуют ускорению гидролиза.