Коэффициенты деструкции крахмала

Коэффициент деструкции

Вид термической обработки

Пассерование муки:

0,05 1,94 0,33-0,49 0,61-1,58 0,39-0,75 1,99 3,0-3,5 4,0-4,5 27 20-32

нагрев до 120°С (белая пассеровка)

нагрев до 150°С (красная пассеровка) Обжаривание и подсушивание круп:

гречневой

риса Варка каш:

гречневой (из обжаренной крупы) Жарка во фритюре полуфабрикатов крекеров Выпечка изделий:

из дрожжевого теста

слоеного (пресного)теста Обработка под давлением:

риса

пшена

кукурузы

57

и белой пассеровке, было установлено, что для получения соуса одинаковой консистенции красной пассеровки расходуется в 2 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. Консистенция рассыпчатых каш, изготовленных 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 консистенции рассыпчатых каш. Вероятно, крахмал в обжаренной или подсушенной крупе меньше склеивает набухшие зерновки, чем в сырой, вследствие чего каши получаются более рассыпчатыми. 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

комолекулярные фракции, которые с йодом дают не синюю, а фиолетовую или розовую окраску различных оттенков.

С повышением температуры нагревания суспензий эти вещества накапливаются в водорастворимой фракции. Амилопектин в этом случае появляется на колонке при более низких по сравнению с нативным крахмалом температурах (70°С).

Снижение молекулярной массы полисахаридов обусловлено их деструкцией в процессе предварительного сухого нагрева крахмала и последующего нагрева его с водой.

Увеличение температуры предварительного нагрева крахмала до 150°С вызывает более глубокую деструкцию полисахаридов. В этом случае амилоза деполимеризуется до такого состояния, что легко вымывается холодной водой. При этом появляется и растворимая фракция амилопектина. При нагревании водной суспензии такого крахмала при температуре 60°G высота фиолетовой зоны амилозы уменьшается, а при 70°С зона амилозы практически отсутствует, так как продукты деполимеризации последней, по-видимому, имеют такую низкую молекулярную массу, что не могут образовывать с йодом окрашенные комплексы. j Особый интерес представляет деструкция крахмала в продуктах, подвергнутых предварительной термической обработке (пас-I серованная мука, обжаренная крупа), так как при последующей варке полученные из них изделия отличаются по консистенции от изделий из необработанных продуктов.

Например, при изготовлении 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. 4.

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. 13 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 почти 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. 14). В пределах температур, при которых происходит клейстеризация крахмала (55—80°С), у суспензий белой пассеровки вязкость резко повышается, а у суспензий красной пассеровки она снижается.

При сравнении вязкости соусов, приготовленных на красной

58

Рис. 13. Степень набухания нагретой муки в горячей воде (90°С):

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

Т, С

20 10 (Ю 8()Т, °С

Рис. 14. Изменение вязкости 4,5%-ных

суспензий нагретой муки при подогреве

от 20 до 100° С:

/ — мука, нагретая до 150^ЭС; 2 — мука, нагретая до 120°С

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 клей-

стеризации.

Взорванные зерна злаков легко растворяются в холодной воде. Коэффициент деструкции может служить критерием оценки качества готовой продукции.

Ферментативная деструкция. С ферментативной деструкцией крахмала мы встречаемся 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—а- и (З-амилаза.

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

и глюкозы.

р-амилаза (а-1,4-глкжан-мальтогидролаза) гидролизует амилозу и боковые цепи амилопектина по месту а-1,4 связей до мальтозы. Поскольку этот фермент не обладает способностью разрушать связи в точках ветвления амилопектина (а-1,6), то конечным продуктом являются высокомолекулярные остаточные декстрины.! В пшеничной муке обычно активна р-амилаза, активная а-амилаза встречается в муке из дефектного зерна (проросшего и др.).; Накопление мальтозы в тесте в результате действия р-амила-зы интенсифицирует процесс брожения, так как этот сахар является субстратом для жизнедеятельности дрожжей.

Степень деструкции крахмала под действием р-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 оклейсте-ризованный крахмал легче гидролизуется ферментами.

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

При повышенной активности а-амилазы образуются продукты деструкции, ухудшающие качество изделий из теста — мякиш получается липким, а изделия кажутся непропеченными. Это объяс-

60

няется тем, что температура инактивации а-амилазы (80°С) выше, чем р-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 а-амилазы, полученной из микроорганизмов Aspergillus oryzae и др., с целью усиления действия р-амилазы. При выпечке действие грибной а-амилазы прекращается при более низких температурах (70—75°С), чем зерновой а-амилазы, поэтому низкомолекулярных полисахаридов накапливается меньше и качество изделий не ухудшается. Полученные низкомолекулярные полисахариды быстрее гидролизуются р-амилазой, вследствие чего процесс брожения интенсифицируется.

Модификация крахмала. Крахмальные полисахариды являются весьма лабильными, реакционноспособными соединениями. Они активно взаимодействуют 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, а 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, замораживания, оттаивания и др.

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

Примером действия механической обработки может служить 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 стабилиза-

61

торов 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. Применяют его после пропитывания сиропами в качестве начинки для конфет.

ОБРАЗОВАНИЕ КРАСЯЩИХ, ВКУСОВЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ

ВЕЩЕСТВ

ИЗМЕНЕНИЕ ОКРАСКИ ПРОДУКТОВ

После тепловой обработки окраски пищевых продуктов может сохраняться или изменяться, причем чаще всего эти изменения нежелательны. Технология обработки продуктов предусматривает сохранение нативного цвета их или придание желаемого оттенка различными способами¹.

Примером образования желательной окраски кулинарной продукции может быть серо-коричневый цвет мяса, который оно приобретает при тепловой обработке.

Для колбасных изделий желательна розоватая окраска. Она получается вследствие того, что при предварительном посоле мяса добавляют нитраты и нитриты натрия (или калия), которые, вступая в связь с пигментами мяса, образуют нитрозомиоглобин, сообщающий колбасам стойкий розовато-красный цвет.

Розоватая окраска или отдельные красноватые пятна в готовом кулинарном изделии снижают его органолептическую оценку.

При анализе причин появления аномальной окраски в изделиях из мяса сначала надо исключить нарушение режима термической обработки изделия. Если же термическая обработка проведена тщательно, то аномальная окраска, не соответствующая традиционной, может быть вызвана двумя причинами: сомнительной свежестью мяса или бульона.

В мясе сомнительной свежести (особенно при хранении его упакованным с ограниченным доступом воздуха) накапливаются первичные, вторичные, третичные амины и аммиак. Эти соединения ведут себя подобно нитратам и нитритам при посоле мясопродуктов, так как при тепловой обработке образуют устойчивые розовато-красные гемохромогены.

Вторая причина аномальной окраски — несвежесть бульона, в котором разогревают доброкачественные мясопродукты. Известно, что при хранении бульонов рН среды изменяется в кислую (прокисание) или щелочную (действие гнилостной микрофлоры) сторону. В щелочной среде гем денатурированного миоглобина имеет красную окраску (это легко проверить, сварив кусочек мяса с добавлением питьевой соды).

' Подробнее о способах обработки продуктов для сохранения или изменения цвета в желаемом направлении см. в разделах по обработке каждой группы сырья.

Следовательно, появление аномальной окраски как при накоплении аминов и аммиака, так и при изменении среды в щелочную сторону является своего рода «индикатором неблагополучия» и требует устранения вызвавших это причин.

Для придания продуктам желаемого оттенка часто используют кислоты. Например, при припускании филе кур добавляют лимонный сок или лимонную кислоту, которые осветляют изделие и придают ему кремовый оттенок. С этой же целью мозги варят в подкисленной уксусом воде.

Кислая среда улучшает и делает более интенсивным цвет анто-цианов (обусловливающих окраску вишен, слив, малины и др.) и пигментов свеклы. В то же время хлорофилл зеленых овощей в кислой среде становится бурым, что нежелательно.

Металл, из которого изготовлена посуда, влияет на окраску готового продукта. Например, в алюминиевой посуде не следует обрабатывать зеленые овощи и свеклу, предпочтительнее использовать емкости из нержавеющей стали.

Изменение окраски может быть обусловлено гидролитическим расщеплением соединений и освобождением красящих веществ (например, флавонов при варке лука, картофеля, белокочанной капусты).

Большое значение для изменения окраски имеет контакт с кислородом воздуха очищенных от кожицы продуктов, содержащих полифенольные соединения (картофель, грибы, яблоки). В этом случае происходит ферментативное потемнение продукта.

Еще чаще встречается так называемое неферментативное потемнение, обусловленное карамелизацией Сахаров, меланоидино-образованием, образованием в корочке обжариваемых и запекаемых изделий продуктов пиролиза белков и деструкции крахмала.

ФОРМИРОВАНИЕ ВКУСА И АРОМАТА КУЛИНАРНОЙ ПРОДУКЦИИ

Вкус и аромат готовых кулинарных изделий обусловлены присутствием разнообразных веществ, как содержащихся в продуктах, так и образующихся в процессе их тепловой обработки.

При дегустации всех пищевых продуктов при помощи органа вкуса можно различать только четыре основных вкуса — сладкий, соленый, кислый, горький, а также смесь их. Но в процессе опробования продуктов, особенно с острыми приправами, участвуют рецепторы всех органов чувств, т. е. вкуса, обоняния, осязания и даже болевых ощущений.

Исследователи, занимающиеся органолептическим анализом пищевых продуктов, предлагают слово «вкус» заменить более широким по значению — «вкусность»¹. Однако этот термин не по-

По Далю вкусность — свойство, качество вкусного. В английском языке слово „flavour" означает суммарное восприятие вкуса и аромата, a „taste" имеет еще более широкий смысл. От этого слова образован „taster" — дегустатор. Аналогичны слова „Geschmack" и ,Јchmackhaftigkeit" (нем.).

63

лучил еще широкого распространения и поэтому в дальнейшем применяется термин «вкус».

В образовании вкуса кулинарной продукции участвуют многочисленные факторы. Их можно сгруппировать следующим образом. Ключевые вещества. Многим продуктам придают специфический вкус так называемые ключевые вещества, например: в луке — аллилпропилдисульфид, в чесноке — диаллилсульфид, в клубнике — метилфенилглицидат, в ананасе — аллилфеноксиацетат. При нагревании растворов основных нутриентов с N-окисью триметил-амина появляется запах морской рыбы, а при добавке аминова-лерьянового альдегида — запах вареной пресноводной рыбы.

Ароматические вещества пряностей и приправ. В кулинарной практике следует широко использовать пряности и приправы — анис, ванилин, горчицу, кардамон, кориандр, перец, тмин, каперсы, корицу, хрен, лавровый лист, петрушку, пастернак, укроп, сельдерей, эстрагон и др. Вкус и аромат пряностей и приправ обусловливают различные эфирные масла, а также алкалоиды, гликозиды и продукты их гидролиза (состав основных компонентов этих продуктов приводится в. Справочнике технолога общественного питания). В ароматообразовании большую роль играют терпены и их производные.

Пищевые добавки. Ими являются широко распространенные в традиционной кулинарии соль, сахар, кислоты, а также ароматизаторы, которые добавляют в мучные кондитерские изделия. При производстве пищевых продуктов все больше используют интенсификаторы вкуса и добавки для улучшения консистенции или других их свойств.

Поваренная соль добавляется к блюдам и изделиям из овощей, муки, рыбы, мяса. Молоко обладает достаточной интенсивностью вкуса, поэтому к нему соль не добавляют или вводят ее в меньших количествах. Например, на 1000 г молочного супа положено не более 6 г соли, а в супах других групп норма может быть увеличена до 10 г. Избыток соли в рационе не желателен. Однако при полном отсутствии ее вкус изделий значительно ухудшается (даже жареная говядина без соли почти нейтральна по вкусу). Соль является в известной мере и интенсификатором вкуса основного продукта. Опыты по выбору оптимальных количеств соли для котлетной массы показали, что между посоленными по вкусу и пересоленными образцами есть пограничные участки, где акцентирован вкус мяса.

Сахар в количестве 10—12% вызывает ощущение сладости и подчеркивает вкус блюд и кондитерских изделий. Избыток сахара |. не желателен. Добавление сахара в количестве 0,2—1,5% может улучшить вкус продукции, не придавая ей ярко выраженной сладости (например, сахар добавляют при припускании овощей). В диетическом питании сахарозу можно заменить сорбитом или ксилитом. Из кислот в общественном питании используют лимонную, уксусную, реже винную или виннокаменную.

Ароматизаторами мучных кондитерских изделий служат пище-

64

вые эссенции (ромовая, ванильная, лимонная, апельсиновая, клубничная и другие).

Самым распространенным интенсификатором вкуса является глутамат натрия¹ (промышленный термин). Это мононатриевая соль глутаминовой кислоты, получаемая из отходов свеклосахарного производства в виде белого мелкокристаллического порошка. Глутамат натрия без запаха, приятного, слегка солено-сладкого вкуса. Он обладает синергическим действием — усиливает вкус продукта, к которому добавлен, не внося собственного оттенка. Наиболее эффективно его действие проявляется при рН 5,5—6,5. Глутамат натрия добавляют в пищевые концентраты, в блюда из мяса, рыбы, овощей, бобовых.

Однако потребление глутамата натрия лимитируется. В СССР применение глутамата натрия в производстве консервов и концентратов для детей раннего возраста не допускается. В продуктах длЪ питания подростков до 16 лет суточная доза его не должна превышать 0,5 г; для взрослых разовая доза не более 0,5 г, а суточная — не более 1,5 г.

Интенсификаторы способны также подавлять нежелательные оттещси запахов пищевых продуктов (сульфидный, салистый, травянистый, химический и др.).

Наряду с интенсификаторами известны и ингибиторы вкуса. Так, с помощью ягод некоторых тропических растений можно подавлять кислый вкус, усиливая при этом сладкий (лимон приобретает вкус апельсина).

Новые вкусовые и ароматические вещества. При кулинарной обработке продуктов пищевые вещества подвергаются воздействию высоких температур. При этом происходит комплекс сложных реакций.

В настоящее время в пищевых продуктах идентифицировано свыше 2500 соединений, участвующих в формировании аромата. В конденсатах запаха почти всегда присутствуют кислоты, спирты, сложные эфиры, серосодержащие соединения, амины, альдегиды, кетоны, лактоны, фенолы, углеводороды и другие соединения с широким диапазоном температур кипения (от газов до веществ, кипящих при 300°С).

Некоторые приправы изменяют вкус или даже теряют его при высоких температурах. Например, соусы, заправленные горчицей, нельзя кипятить, лавровый лист кладут за 10—15 мин до готовности блюда, так как при длительной варке теряются ароматические вещества и появляется горьковатый привкус.

В формировании вкуса сладкого принимает участие не только сахар, добавленный в изделие по рецептуре, но и продукты инверсии сахарозы, обладающие большей сладостью (варка киселей, варенья, запекание яблок, тушение свеклы с уксусом). Можно предположить, что при нагревании крахмалосодержащих продуктов в при-

В Японии глутамат натрия известен как «аджино мото» (сущность вкуса).

65

сутствии кислот происходит частичный кислотный гидролиз крахмала с образованием мальтозы (варка соусов с добавлением кислот). Мальтоза образуется и при ферментативном гидролизе крахмала (брожение дрожжевого теста, варка картофеля).

Карамелизация Сахаров существенно изменяет их вкус (от сладкого до горьковатого).

Большое значение в формировании вкуса и аромата термически обработанных продуктов имеет реакция меланоидинообразования (Майара). Известно, что при взаимодействии редуцирующих са-харов с аммиаком, аминокислотами и белками, содержащими диаминомонокарбоновые кислоты, образуются промежуточные продукты, в том числе различные альдегиды. Среди летучих веществ, которые выделяются при варке пищевых продуктов, почти всегда присутствуют формальдегид, ацетальдегид и альдегиды, образующие при окислении нелетучие кислоты. В сырых продуктах в свободном состоянии они не содержатся.

В присутствии жирных кислот отмечается усиление специфического запаха того или иного продукта. Видимо, продукты окисления жирных кислот при нагреве до высоких температур также участвуют в образовании запаха. Так, при проведении сравнительных исследований летучих фракций, экстрагируемых из кожи, подкожного жира и обезжиренного мяса цыплят и индеек, обнаружено только количественное различие в них отдельных веществ. По-видимому, вещества, образующиеся при нагревании жиров, являются основными компонентами летучей фракции.

При варке мяса цыплят и индеек в присутствии кислорода летучих веществ образуется больше, чем при нагревании этого мяса в атмосфере азота.

Исследования летучих фракций ароматических веществ, образующихся при нагревании бараньего жира и обезжиренного бараньего мяса, показали, что специфический запах баранины обусловлен в первую очередь изменениями, происходящими в бараньем жире. Аромат усиливается при нагревании жира в присутствии воды. Среди летучих соединений бараньего жира свободных жирных кислот не обнаружено.

Тепловая обработка многих продуктов вызывает не только денатурацию белков, но нередко является причиной их деструкции вследствие длительного температурного воздействия. Образующиеся при деструкции продукты участвуют в формировании вкуса и аромата кулинарной продукции. Так, наблюдается отщепление сероводорода при нагревании белков, в состав которых входят серосодержащие аминокислоты, а также образование других сернистых соединений — меркаптанов (при тепловой обработке мяса, яиц, картофеля, капусты, брюквы) и дисульфидов (при варке капусты, картофеля, брюквы). Типичный аромат молока обусловлен наличием диметилсульфида.

Фосфористый водород (фосфин) образуется в результате расщепления фосфатидов и фосфопротеидов при термической

66

обработке продуктов (при нагревании мяса, яиц, молока, картофеля, капусты).

Как серосодержащие, так и фосфорсодержащие соединения принимают участие в образовании запахов.

Изучение качественного и количественного состава экстрактивных веществ некоторых продуктов показало, что эти соединения в неизмененном или измененном вследствие тепловой обработки виде участвуют в образовании запаха и вкуса мясного бульона, вареного мяса и других продуктов.

При жарке интенсивность запаха и вкуса продуктов активизируется высокими температурами. При температурах выше 100°С протекают не только перечисленные выше процессы, но и образуются продукты пиролиза белков и углеводов, также обусловливающие вкус и запах жареных продуктов.

* Вкус и аромат изделий из дрожжевого теста образуются в результате комплекса процессов, происходящих при брожении теста и выпечке изделий из него.

Идентификация хроматограмм пищевых продуктов и знание процессов, приводящих к образованию вкуса и аромата последних, позволили подобрать такие смеси веществ, которые при нагревании имитируют некоторые запахи. Например, для получения запаха куриного бульона составляют смесь из цистеина, аланина, глутаминовой кислоты, глицина, глюкозы, арабинозы, метилового эфира арахидоновой кислоты и воды. В этой смеси есть все исходные компоненты, необходимые для перечисленных выше реакций.

Изучение вкусовых и ароматических композиций традиционных пищевых продуктов и кулинарной продукции с помощью современных методов исследования позволило создать искусственные продукты питания, например: искусственную зернистую икру, крупы, макаронные изделия, жареный картофель, мясопродукты, имитирующие изделия из рубленого мяса. Эти продукты получены на основе белков, которые практически лишены запаха и вкуса, других веществ природного происхождения и вкусовых и ароматических добавок. Состав, структура, внешний вид и комплекс свойств продуктов созданы искусственным путем.

Познание сущности процессов ароматообразования позволяет вести целенаправленно технологическую обработку продуктов и придавать или усиливать желаемые вкусовые качества.