Изменения углеводов

В пищевых продуктах содержится целый ряд отличающихся по своей структуре сахаров и подобных им веществ:

  • — моносахариды (глюкоза, фруктоза);
  • — олигосахариды (дисахариды — сахароза, мальтоза, лактоза и трисахариды);
  • — полисахариды (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, гликоген);
  • — пектиновые вещества.

В результате воздействия различных способов обработки в процессе изготовления кулинарных изделий содержащиеся в них сахара подвергаются различным изменениям. В одних случаях расщепление ограничивается гидролизом дисахаридов, в других — происходит более глубокий распад сахаров (процессы гидролиза, брожения, карамелизации, мела- ноидинообразования).

Гидролиз — химическое разложение вещества под действием воды.

Гидролиз дисахаридов может быть вызван действием как кислот, так и ферментов.

Кислотный гидролиз имеет место в таких технологических процессах, как варка плодов и ягод в растворах сахара различной концентрации (приготовление компотов, киселей, фруктово-ягодных начинок), запекание яблок, уваривание сахара с какой-либо пищевой кислотой (приготовление помадок).

Инверсия (сахарозы) — процесс расщепления сахарозы в водных растворах при нагревании в присутствии кислоты на равные количества глюкозы и фруктозы.

Степень инверсии сахарозы зависит от вида кислоты, ее концентрации, продолжительности нагрева. Органические кислоты по инверсионной способности можно расположить в следующем порядке: щавелевая, лимонная, яблочная и уксусная. В кулинарной практике, как правило, используют уксусную и лимонную кислоты. Образующийся инвертный сахар хорошо усваивается организмом, обладает высокой гигроскопичностью и способностью задерживать кристаллизацию сахарозы. Следствием инверсии является некоторое повышение сладости сиропа или готовых изделий.

Ферментативному гидролизу подвергаются сахароза и мальтоза при брожении и в начальный период выпечки дрожжевого теста. Сахароза под воздействием фермента саха- разы расщепляется на глюкозу и фруктозу, а мальтоза под действием фермента мальтазы — до двух молекул глюкозы. Оба фермента содержатся в дрожжах. Сахароза добавляется в тесто в соответствии с его рецептурой, мальтоза образуется в процессе гидролиза из крахмала. Накапливающиеся моносахариды участвуют в разрыхлении дрожжевого теста.

Брожение — процесс ферментативного расщепления органических веществ, протекающий без использования кислорода.

Брожение — важный технологический процесс, в котором участвуют углеводы. Брожение используется для тестоприготовления при производстве мучных изделий, пива, кваса, спирта, вина и др.

Одним из важнейших видов брожения с технологической точки зрения является спиртовое, которое осуществляется благодаря жизнедеятельности ряда микроорганизмов. Наиболее типичные организмы спиртового брожения — дрожжи Saccharomyces cerevisiae. В качестве основных продуктов брожения образуются этиловый спирт и диоксид углерода, в незначительном количестве янтарная, лимонная, уксусная кислоты, а также смесь амилового, изоамилового, бутилового спиртов, дикетоны, уксусный альдегид, глицерин и другие соединения. Данные вещества играют важную роль в создании вкусоароматических особенностей вина, пива и других спиртных напитков.

Сахара сбраживаются с различной скоростью: наиболее легко — глюкоза и фруктоза, затем — манноза, еще медленнее — галактоза; пентозы дрожжами не сбраживаются. Из дисахаридов хорошим субстратом спиртового брожения являются сахароза и мальтоза.

При доступе кислорода спиртовое брожение прекращается, и дрожжи получают энергию, необходимую для развития и жизнедеятельности, путем кислородного дыхания. При этом сахар утилизируется значительно экономнее, чем в анаэробных условиях. Прекращение брожения под влиянием кислорода получило название эффекта Пастера.

Другим видом брожения является молочнокислое брожение, в результате которого из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы молочной кислоты. Молочнокислое брожение играет очень большую роль при производстве молочнокислых продуктов (простокваши, ацидофилина, кефира, кумыса), кваса, хлебных заквасок и жидких дрожжей для хлебопечения, при квашении капусты, солении огурцов, силосовании кормов.

Микроорганизмы, вызывающие молочнокислое брожение, разделяются на две большие группы:

  • — гомоферментативные молочнокислые бактерии — истинные анаэробы (подобные Streptococcus lactis), сбраживающие гексозы в точном соответствии с суммарным уравнением молочнокислого брожения;
  • — гетероферментативные молочнокислые бактерии — бактерии, образующие кроме молочной кислоты значительное количество других продуктов, в частности уксусной кислоты и этилового спирта.

Характерным представителем второй группы молочнокислых бактерий является Bacterium lactis aerogenes, образующий молочную, уксусную кислоты, этиловый спирт, диоксид углерода, водород и метан. В частности, заметное содержание молочной и уксусной кислот в ржаном тесте и ржаном хлебе объясняется тем, что в ржаном тесте наряду со спиртовым происходит молочнокислое брожение и накапливаются как молочная, так и уксусная кислоты.

Карамелизация — глубокий распад сахаров при нагревании их выше температуры плавления с образованием тем- ноокрашенных продуктов.

Температура плавления фруктозы — 98-102 °С, глюкозы — 145-149 ”С, сахарозы — 160-185 °С. Происходящие при этом процессы в значительной степени зависят от вида и концентрации сахара, условий нагревания, pH среды и других факторов.

В кулинарной практике чаще всего приходится иметь дело с карамелизацией сахарозы. При нагревании ее в ходе технологического процесса в слабокислой или нейтральной среде происходит частичная инверсия с образованием глюкозы и фруктозы, которые претерпевают дальнейшие превращения, в результате которых могут образовываться окрашенные соединения. Окрашенные соединения представляют собой смесь веществ различной степени полимеризации: карамелана (вещество светло-соломенного 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., превращающуюся в некристаллизующуюся массу. Карамелизация сахаров происходит при подпекании лука и моркови для бульонов, при запекании яблок, при приготовлении многих 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 углеводов) с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к образованию темноокрашенных продуктов — меланоидинов. Этот процесс называют также по имени ученого, который в 1912 г. впервые его описал, — реакция Майяра.

Реакция меланоидинообразования имеет большое значение в кулинарной практике. Ее положительная роль состоит в следующем: она обусловливает образование аппетитной корочки на жареных, запеченных блюдах из мяса, птицы, рыбы, на выпечных изделиях из теста; побочные продукты этой реакции участвуют в образовании вкуса и аромата готовых блюд. Отрицательная роль реакции меланоидинообразования заключается в том, что она вызывает потемнение фритюрного жира, фруктовых пюре, некоторых овощей; снижает биологическую ценность белков, поскольку связываются аминокислоты.

Меланоидинообразованию легко подвергаются такие аминокислоты, как лизин, метионин, которых чаще всего недостает в растительных белках. После соединения с сахарами эти аминокислоты становятся недоступными для пищеварительных ферментов и не всасываются в желудочно- кишечном тракте. В кулинарной практике часто нагревают молоко с крупами, овощами. В результате взаимодействия лактозы и лизина биологическая ценность белков готовых блюд снижается.

Широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных для него технологических свойств: набуханием и клейстеризацией, гидролизом, декстринизацией (термическая деструкция).

Набухание — способность крахмальных зерен поглощать воду без повышения вязкости суспензии.

Это одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий. При нагревании крахмала с водой (крахмальной суспензии) до температуры 50-55 °С крахмальные зерна медленно поглощают воду (до 50 % своей массы) и ограниченно набухают. Набухание является обратимым процессом (после охлаждения и сушки крахмал практически не изменяется).

Клейстеризация — разрушение нативной структуры крахмального зерна, сопровождаемое набуханием.

При нагревании от 55 до 80 °С крахмальные зерна поглощают большое количество воды, увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют кристаллическое строение, а следовательно, анизотропность. Крахмальная суспензия превращается в клейстер. Температура, при которой анизотропность большинства зерен разрушена, называется температурой клейстеризации. Температура клейстеризации картофельного крахмала составляет 55-65 °С, пшеничного — 60-80 °С, кукурузного — 60-71 °С, рисового — 70-80 °С.

Процесс клейстеризации крахмальных зерен идет поэтапно:

  • — при 55-70 °С зерна увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют оптическую анизотропность, но еще сохраняют слоистое строение; в центре крахмального зерна образуется полость (“пузырек”); взвесь зерен в воде превращается в клейстер — малоконцентрированный золь амилозы, в котором распределены набухшие зерна (первая стадия клейстеризации);
  • — при нагревании выше 70 °С 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 нагревании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются, и вязкость клейстера снижается. Примером этого в кулинарной практике является разжижение киселя в результате чрезмерного нагрева.

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

Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: при содержании его от 2 до 5 % клейстер получается жидким (жидкие кисели, соусы, супы-пюре), от 6 до 8 % — густым (густые кисели). Еще более густой 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 вязкость системы, соль снижает, белки оказывают стабилизирующее действие на крахмальные клейстеры.

При охлаждении крахмалосодержащих продуктов количество растворимой амилозы в них снижается в результате ретроградации (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 водорастворимых веществ. Наиболее быстро старение протекает в пшенной каше, медленнее — в манной и гречневой. Повышение температуры тормозит процесс ретроградации, поэтому блюда из крупы и макаронных изделий, которые хранятся на мармитах с температурой 70-80 °С, имеют хорошие органолептические показатели в течение 4 ч.

Гидролиз (крахмала) — процесс распада крахмальных полисахаридов до молекул составляющих их сахаров, сопровождающийся присоединением воды. Различают ферментативный и кислотный гидролиз крахмала.

Ферменты, расщепляющие крахмал, — амилазы. Существует два их вида:

  • — а-амилаза, вызывающая частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием низкомолекулярных соединений — декстринов, а при продолжительном гидролизе — мальтозы и глюкозы;
  • — р-амилаза, которая расщепляет крахмал до мальтозы.

Ферментативный гидролиз крахмала происходит при

изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. В пшеничной муке обычно содержится а-амилаза; мальтоза, образующаяся под ее влиянием, является питательной средой для дрожжей. В муке из проросшего зерна преобладает р-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 начальный период выпечки, с увеличением продолжительности замеса. Кроме того, она зависит от крупности помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше поврежденных зерен (чем тоньше помол муки), тем быстрее протекает гидролиз (или ферментативная деструкция) крахмала.

Кислотный гидролиз крахмала может происходить при нагревании его в присутствии кислот и воды, при этом образуется глюкоза. Кислотный гидролиз имеет место при варке красных соусов, при варке киселей и длительном хранении их в горячем состоянии.

Декстринизация (термическая деструкция крахмала) —

разрушение структуры крахмального зерна при сухом нагреве его свыше 120 °С с образованием растворимых в воде декстринов и некоторого количества продуктов глубокого распада углеводов (углекислого газа, окиси углерода 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 °С разрушается до 90 % зерен картофельного крахмала, до 14 %— пшеничного, до 10 % — кукурузного. На интенсивность процесса оказывает влияние температура: чем она выше, тем большее количество крахмальных полисахаридов превращается в декстрины. В результате декстринизации снижается способность крахмала к набуханию в горячей воде и клейсте- ризации, что объясняет образование более густой консистенции соусов на белой пассеровке (температура пассерования муки 120 °С) по сравнению с соусами на красной пассеровке (температура пассерования муки 150 °С).

В кулинарной практике декстринизация крахмала происходит не только при пассеровании муки для соусов, но также при обжаривании гречневой крупы, подсушивании риса, вермишели, лапши перед варкой, в поверхностных слоях картофеля при жарке, в корочке изделий из теста и др.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >