Изменения углеводов при тепловой кулинарной обработке
Изменения сахаров
Характер физико-химических изменений углеводов в про¬цессе тепловой кулинарной обработки оказывает существенное влияние на технологические приемы и правила приготовления блюд.
Сахара содержатся в плодах в количестве от 3 до 15%. Овощи содержат (в среднем): морковь – 6,5%, свекла — 8,0%, репчатый лук — до 11,2% Сахаров. В большинстве других овощей содержа¬ние Сахаров не превышает 2-3%. В фасоли около 5%, пшеничной муке 1-го и 2-го сорта до 2% сахаров.
Ферментный гидролиз мальтозы и сахарозы происходит при брожении теста и в начальной стадии выпечки мучных кулинарных изделий
Кислотный гидролиз сахарозы происходит при варке плодов и ягод в растворах сахара, при запекании в жарочном шкафу неко¬торых плодов (яблок). При этом образуется инвертный сахар (смесь глюкозы и фруктозы), а сам процесс носит название инверсии.
В плодах и ягодах содержатся главным образом лимонная и яблочная кислоты, в меньших количествах — винная, щавелевая, янтарная, бензойная и салициловая кислоты. Наибольшей инвер¬сионной способностью обладает щавелевая кислота, за ней следуют лимонная и яблочная. Если инверсионную способность щавелевой кислоты принять за 100, то у лимонной кислоты она будет 9,3, у яблочной — 6,8, у уксусной – 2,2.
Количество образующегося инвертного сахара зависит от продолжительности теплового, воздействия, вида и концентрации кислоты. При варке яблок в 18%-ном растворе сахарозы гидролизуется 14—19% от общего ее содержания в сиропе и яблоках.
Варка моркови и свеклы не сопровождается инверсией сахарозы, так как активная кислотность этих овощей очень мала (рН 6,3—6,7), содержащаяся в них яблочная кислота обладает небольшой инвер¬сионной способностью.
Инвертный сахар дает большее ощущение сладости, чем сахароза. Поэтому явление инверсии сахаров обусловливает необходимость закладки фруктов, ягод при приготовлении компотов и киселей раствор сахара, а не в кипящую воду с введением последнего конце варки.
При брожении теста и в начальной стадии выпечки кулинарных изделий глюкоза и фруктоза в процессе жизнедеятельности дрожжей подвергаются глубокому распаду с образованием углекислого газа, спирта и молочной кислоты.
Карамелизация сахаров. При нагреве сахаров с небольшим коли-чеством воды происходит их разложение с образованием желто коричневой аморфной массы. Это явление называется карамелизацией.
Карамелизация моносахаридов. При температуре 145—149° С для глюкозы и 98—102° С для фруктозы образуются ангидриды в результате потери молекулой сахара воды – глюкозан и фрук¬тозан .
Эти ангидриды могут взаимодействовать между собой, давая продукты реверсии — диангидриды и другие соединения.
Дальнейшее обезвоживание приводит к образованию альдегида оксиметилфурфурола. Последний частично разлагается с образо¬ванием муравьиной и левулиновой кислот, альдегидов (фурфурола, акролеина) и других летучих веществ. Оксиметилфурфурол, как и все альдегиды, легко вступает в реакции полимеризации и конден¬сации, результатом которых являются продукты желто-коричне¬вого цвета.
Карамелизация дисахаридов. Сахароза при температуре 160— 185° С (при температуре плавления) разлагается на глюкозу и ан¬гидрид фруктозы – фруктозан.
Затем происходит отщепление воды от глюкозы с образованием ее ангидрида – глюкозана. При температуре до 190° С оба ангид¬рида дают изосахаразан.
Изосахаразан при дальнейшем нагреве превращается в карамелан (С24Нзв018), карамелен (C3SH60O26) и карамелин (С24Н2вО]3). Кара¬мелан и карамелен — порошки горького вкуса, хорошо растворимые в воде (карамелан желтого, карамелен коричневого цвета). Карамелин растворяется в воде лишь при кипении.
Одновременно происходят те же изменения, что и при карамелизации моносахаридов, т. е. образуются: альдегид-оксиметил-фурфурол, продукты его полимеризации, конденсации и раз¬ложения.
Продукты карамелизации сахарозы носят название «жженый сахар» и употребляются в качестве пищевого красителя для подкрашивания компотов, киселей, некоторых соусов, бульонов. Явлением карамелизации в значительной степени обусловливается образова¬ние румяной корочки при обжаривании растительных продуктов (картофель, выпеченные мучные изделия и др.).
Реакции меланоидинообразования. В этих реакциях участвуют редуцирующие сахара и аминокислоты, а также полипептиды и некоторые белки. Меланоидинообразование является очень слож¬ным процессом, в котором участвуют реакции различных типов, до конца еще не выясненные. Конечным продуктом этих реакций являются вещества неустановленной структуры — меланоидины. Они имеют коричневую окраску различной интенсивности (от светло-желтой до темно-коричневой).
Образование меланоидинов является основной причиной появления в пищевых продуктах при тепловой обработке желто-коричневой окраски. Именно этим обусловлен цвет многих запеченных
блюд, изделий из теста, бульонов, топленого молока и других кулинарных изделий. \
Некоторые промежуточные вещества, образующиеся при реакциях меланоидинообразования (фурфурол, оксиметилфуофурол и др.),обладают приятным запахом и в определенной степени обусловливают аромат и вкус готовых блюд.
Изменения крахмала
Наиболее распространенные продукты питания содержат крахмала: картофель до 20—25%, крупы 69—74%, рис 70—76%, хлеб из пшеничной муки 1-го сорта до 51%.
Для кулинарной технологии, режимов тепловой обработки осо¬бенно важны такие свойства крахмала, как его высокая гидрофильность и адсорбционная способность. Крахмал способен поглощать много воды, взаимодействуя с ней через гидроксильные группы. Адсорбционная способность основывается на свойствах амилозы крахмала образовывать комплексы с некоторыми соединениями. Этим объясняется лучшая сохраняемость отдельных витаминов и вкусовых веществ в крахмалосодержащих кулинарных изделиях.
Указанные свойства обусловлены строением и составом крахмаль-ных зерен, размеры и форма которых специфичны для различных продуктов. Крупные зерна крахмала клейстеризуются обычно при более низкой температуре, чем мелкие, легче переходят в форму растворимого крахмала, более устойчивы к воздействию фер¬ментов.
Основную массу крахмального зерна составляют два полисаха¬рида - амилоза и амилопектин, состоящие из остатков молекулы глюкозы. В амилозе эти остатки соединены между 1-м и 4-м углерод¬ными атомами, а в амилопектине как между 1-м и.4-м, так 1-м и 6-м.
Поэтому амилоза является линейным полисахаридом, содержащим в среднем 1000 остатков глюкозы, а амилопектин — разветвленным (содержит 5000—50 000 остатков глюкозы) (рис. 38). Низкополимерная амилоза растворяется в холодной воде, давая растворы не более 1%-ной концентрации. Более тяжелые фракции растворяются в горячей воде. Амилопектин в горячей воде набухает, образуя 5%-ный очень вязкий клейстер.

Картофельный крахмал содержит 19-22% амилозы и 78-81% амилопектина; пшеничный – соответственно 24% и 76%, рисо¬вый – 17% и 83%. Соотношение между амилозой и амилопектином и степень их полимеризации определяют различие свойств крахмала тех или иных продуктов.
В процессе кулинарной обработки пищевых продуктов крахмал
подвергается клейстеризации, ферментному расщеплению и декстринизации.
Под клейстеризацией крахмала понимают набухание крахмаль¬ных зерен и их разрушение при нагревании. Процесс проходи в несколько стадий. Первая стадия характеризуется растворением амилозы и набуханием амилопектина, часть легкой амилозы перехо¬дит в воду, но форма крахмальных зерен сохраняется. Эта стадия в зависимости от вида крахмала достигается при температуре от 56,4 до 69,3°С (температуре клейстеризации), а при нагревании с малым количеством воды (до 100% от массы крахмала) и при более высоких температурах.
Под второй стадией клейстеризации понимают дальнейший распад структуры крахмальных зерен. Внутри них за счет растворения амилозы создается повышенное осмотическое давление, под дей¬ствием которого усиливается приток воды, вызывая дальнейшее растворение амилозы и набухание амилопектина. В результате клейстеризации зерна крахмала поглощают до 200—400% воды. Следует отметить, что некоторые компоненты кулинарных изделий оказывают влияние на процесс клейстеризации. Так, поваренная соль и сахар повышают температуру клейстеризации и уменьшают набухание крахмальных зерен.
При изготовлении кулинарных изделий в зависимости от соот-ношения между крахмалом и водой образуются крахмальные клейстеры различной вязкости. Крахмал в 2—5%-ной концентрации используют при изготовлении киселей для придания им вязкой студнеобразной консистенции. Вязкая консистенция супов-пюре и многих соусов создается за счет клейстеризации крахмала, содер¬жащегося в крупах (супы-пюре из круп) или в мучной пассировке.
В кулинарной практике важно учитывать свойство крахмальных клейстеров разрушаться при нагреве. При этом у сильно набухших крахмальных зерен лопается оболочка, а их содержимое распреде¬ляется в окружающей среде и вязкость растворов уменьшается. Именно этим объясняется разжижение киселей при длительном нагревании, а также и при медленном охлаждении. Вместе с тем заметного изменения консистенции супов-пюре и соусов при продол¬жительном или повторном нагревании не наблюдается. Объясняется это стабилизирующим влиянием поваренной соли, содержащейся в указанных"изделиях в концентрации в среднем 10 г/л.
Крахмальные клейстеры с высокой степенью вязкости образуются в тех случаях, когда набухшие зерна крахмала тесно соприкасаются между собой вследствие почти полного поглощения воды, (каши, гарниры и блюда из макаронных изделий, вареного и жареного картофеля, выпеченных изделий). При этом полисахариды, пере¬шедшие в раствор, скрепляют поверхности крахмальных зерен.
При варке картофеля, где примерно 72% воды, вся влага погло-щается крахмальными зернами. Поэтому масса вареного картофеля почти не отличается от его массы до варки. При варке рассыпча¬тых каш крахмальный клейстер получается плотнее, чем в карто¬феле.
Так как степень поглощения воды крахмалом различных круп при клейстеризации неодинакова, то и выход рассыпчатых каш из них различен. Этим же объясняются определенные, хорошо извест¬ные в кулинарной практике соотношения между водой и крупами, необходимые при варке рассыпчатых каш. Крахмал круп при клей¬стеризации поглощает следующее количество воды, минимально необходимое для достижения кулинарной готовности и получения рассыпчатых каш (в % к массе крахмала): гречневой крупы – 220, пшена – 282, перловой крупы – 350, манной – 300, пшеничной – 275. С улетом содержания крахмала в крупах количество воды в пересчете на массу крупы при варке рассыпчатых каш берется (в % к массе крупы): для гречневой – 150, пшена – 180, перло¬вой – 240, рисовой – 210, пшеничной – 180.
При больших количествах воды крахмальный клейстер в кашах получается менее плотным, а их консистенция — вязкой или полу¬вязкой (полужидкой). Наилучшее качество каши в этом случае достигается при поглощении 320% воды для гречневой, ячневой, овсяной, пшеничной и пшенной круп и 370% воды для перловой, манной, рисовой.
Крахмал макарон при достижении второй стадии клейстеризации поглощает 310% воды. Поэтому для получения отварных макарон, учитывая, что в них содержится в среднем 71% крахмала, следует брать 220% воды к массе макарон.
В кулинарных изделиях из теста на 1 кг муки берут от 30 до 40% воды, или приблизительно 60% воды к массе крахмала. Поэтому при выпечке крахмальные зерна достигают только первой стадии клейстеризации и распределяются между пленками клейковины.
Результатом растворения амилозы и набухания амилопектина при клейстеризации является увеличение количества растворимых веществ в крахмалосодержащих изделиях (увеличение от 2 до 10 раз). Так, рис содержит 2,6% водорастворимых веществ, а в вязкой ри¬совой каше их в 10 раз больше – 26,6% (к массе сухих веществ). Подобная же закономерность наблюдается и в кашах из других круп, причем вязкие каши содержат примерно в 2 раза больше водорас¬творимых веществ по сравнению с рассыпчатыми. С увеличением водорастворимых веществ усвояемость крахмала каш улучшается. С этой точки зрения вязкие каши, распространенные в солдатском питании, более предпочтительны. Вместе с тем рассыпчатые каши имеют лучшие вкусовые качества и пользуются большим спросом.
При остывании и хранении каш, гарниров и блюд из макаронных изделий происходит старение оклейстеризованного крахмала (ре-троградация). Крахмал становится более устойчивым к действию ферментов, прочность крахмального клейстера увеличивается. Про¬цесс этот проходит главным образом в первые часы после приготов¬ления блюд. Быстрее всего изменяется крахмальный клейстер в пшен¬ной каше, затем в рисовой, гречневой и меньше всего в манной. В результате снижаются не только вкусовые качества, но и пищевая ценность этих блюд. Это обстоятельство является одной из причин такого требования к питанию военнослужащих, как раздельное приготовление пищи для каждой смены довольствующихся.
Вместе с тем следует отметить, что хранение крахмалосодержа¬щих изделий при повышенной температуре (40—85°С) незначительно влияет на старение крахмального студня (за исключением пшенной каши) и качество каш и макаронных изделий в течение длительного времени. Однако такой способ сохранения не может быть рекомен¬дован для практического применения по соображениям гигиены.
Нагревание остывших крахмалосодержащих изделий (до 95°С)
приводит к увеличению водорастворимых веществ. В гречневой
каше, макаронных изделиях содержание водорастворимых веществ
в значительной степени восстанавливается: в пшенной каше на 50%,
в рисовой лишь на 20%.
Ферментативное расщепление крахмала проходит под действием
амилолитических ферментов – а- и в-амилаз при брожении теста
и при варке крахмалосодержащих продуктов в тех температурных
интервалах, когда не наступает инактивация ферментов.
Картофель, например, содержит фермент а-амилазу и небольшое количество в-амилазы. При варке картофеля в результате фермента-тивного гидролиза распадается от 3 до 9,5% крахмала, содержащегося в сыром картофеле. Образующаяся мальтоза наряду с другими веще¬ствами обусловливает вкус вареного картофеля.
Декстринизация крахмала. Нагрев крахмала без воды при темпе-ратуре 120°С и выше вызывает его расщепление с образованием растворимых в холодной воде низкомолекулярных веществ – пиродекстринов. Увеличение растворимых веществ при нагреве от 120 до 200°С в картофельном крахмале, например, составляет от 2,5 до 98%, а в пшеничном – от 2,2 до 93,3% (на сухую массу крахмала).
Окраска крахмала при декстринизации меняется от слегка кремового оттенка (при температуре 115 – 120°С) до кремовой и коричневой при более высокой темпе¬ратуре нагрева. Разрушение структуры крахмальных зерен при нагреве без воды снижает вязкость клейстера из декстринизованного крахмала. На этом основано пассирование муки, используемой для за¬правки супов и соусов. Явление декстри¬низации крахмала наблюдается также при жаренье. В корочке, образующейся на по¬верхности крахмалосодержащих кулинар¬ных изделий, всегда содержится неболь¬шое количество пиродекстринов, что влияет на количество растворимых веществ и вкус блюд.