Декстринизация крахмала

В процессе приготовления кулинарной продукции крахмал подвергается воздействию высоких температур (свыше 100С) и действию ферментов, в результате чего происходит его деструкция.

Процесс термического расщепления сухого крахмала называется декстринизацией, а ферментативного расщепления – ферментативным гидролизом.

Декстринизация крахмала начинается при температуре около 130 °С и остаточном содержании влаги не более 3 %. Дальнейшее повышение температуры приводит к ускорению рас­щепления полисахаридных молекул, необратимому отделению воды, изменению структуры углеводов.

Наряду с декстринами образуются также летучие вещества (угле­кислый газ, окись углерода, пары воды и др.). Декстринизация со­провождается разрушением нативной структуры крахмальных зерен.

В начальный период процесса преобладает реакция расщепления полисахаридов, сопровождаемая увеличением редуцирующей способ­ности. С увеличением продолжительности декстринизации проис­ходит ускорение процесса рекомбинации структуры полисахаридов и образования молекул декстрина.

В процессе декстринизации крахмала растет его растворимость и цветность, падает вязкость дисперсий.

Чем выше температура, до которой нагревается крахмал, и продолжительнее этот процесс, тем больше образуется растворимых веществ.

Степень декстринизации разных видов крахмала при нагревании неодинакова. Наименее устойчивым к действию сухого нагрева является картофельный крахмал, а наиболее стойкими- зерновые крахмалы (пшеничный, кукурузный).

В кулинарной практике для приготовления белых и красных соусов муку предварительно пассеруют, одной из целей которого является частичная декстринизация крахмала. При соединении полученных пассеровок с водой и последующей варке приготовленных суспензий образуются клейстеры с более низкой вязкостью по сравнению с использованием не прогретой муки. Соусы получаются эластичные, приятного вкуса и аромата.

Поскольку для получения белой пассеров­ки мука прогревается до 120 °С, то крахмал подвергается незначитель­ной деструкции и вязкость белых соусов существенно выше, чем крас­ных, так как для их приготовления мука прогревается до 150...160 °С, что способствует большей декстринизации крахмала и, как следствие, образованию большего количества растворимых веществ и значитель­ному снижению вязкости получаемых клейстеров.

Ферментативный гидролиз крахмала.

Ферменты, осуществляющие ги­дролиз крахмала, относятся к подклассу гликозидаз. Представителями этой группы амилолитических ферментов являются а- и (3-амилазы, глюкоамилаза и др. Под действием названных ферментов происходит гидролиз крахмала с образованием декстринов и сахаров, соотноше­ние между которыми зависит от вида фермента и условий его действия.

Продукты ферментативного расщепления крахмала оказывают большое влияние на качество мякиша выпеченных мучных кулинар­ных и булочных изделий из дрожжевого теста.

В сырье (муке, дрожжах) могут содержаться собственные эндоген­ные амилолитические ферменты (а- и (3-амилазы), или они могут вво­диться отдельно в тесто для интенсификации ферментативного расщепления крахмала.

С какой целью производится модификация крахмалов? Назовите типы модифицированных крахмалов.

Модифицированные крахмалы в от­личие от нативных растительных крахмалов (пищевые продукты) отно­сятся к пищевым добавкам. Это продукты фракционирования, деструк­ции и различных модификаций нативных крахмалов.

Изменить строение нативных крахмалов в нужном направлении можно целенаправленной модификацией, применяя для этого различ­ные способы обработки (физические, химические, биохимические).

Основными типами модификации являются набухание (преклейсте- ризация), деполимеризация, стабилизация и поперечное сшивание.

Набухающие крахмалы получают физической модификацией натив­ного крахмала с формированием способности набухать и растворяться в холодной воде с образованием клейстеров. Физические превращения достигаются путем предварительной быстрой клейстеризации водной суспензии крахмала и последующего высушивания клейстера в тонком слое. Крахмальные молекулы при этом не претерпевают существенной деструкции. Набухающие крахмалы используют для приготовления быстрорастворимых супов, соусов, салатных заправок, десертов, кон­дитерских смесей, сдобного теста, содержащего ягоды, которые при отсутствии стабилизатора оседают на дно до начала выпечки.

Расщепленные крахмалы получают деполимеризацией, применяя для этого физические и химические воздействия, в результате которых получаются более короткие молекулярные цепи. В зависимости от ха­рактера воздействия получают декстины, гидролизованные крахмалы и окисленные крахмалы.

Физическое воздействие заключается в сухом нагреве нативного крахмала в присутствии кислотных катализаторов или без них, в ре­зультате которого образуются декстрины разного цвета (белого или желтого) в зависимости от условий термообработки. Эти крахмалы об­ладают повышенной стойкостью к внешним воздействиям.

В результате обработки крахмальных суспензий растворами кислот или амилолитических ферментов (амилаз) получаются гидролизован­ные крахмалы, которые используют в производстве кондитерских из­делий (желе, пастилы и др.).

Окисленные крахмалы — результат действия окислителей (перманга­ната калия, перекиси водорода, солей йодной кислоты и др.) с обра­зованием крахмалов с более короткими молекулярными цепями. Эти крахмалы используют для стабилизации структуры мороженого, при производстве мармеладов, в хлебопечении.

Стабилизированные крахмалы. Стабилизация является важнейшей модификацией крахмалов, целью которой является предотвращение ретроградации и за счет этого увеличение срока годности благодаря устойчивости к изменениям температуры: циклам замораживания — оттаивания. Эту группу составляют этерифицированные крахмалы, включающие сложные эфиры, полученные ацетилированием (уксус­ной кислотой, уксусным ангидридом и др. реагентами) и фосфори- лированием, а также простые эфиры, получаемые взаимодействием крахмала с окисью пропилена, — ги дро кс и п ро п и л крахм ал ы.

Фосфатные крахмалы применяют для приготовления майонезов, соусов, кремов, продуктов детского и диетического питания. Клейсте­ры таких крахмалов стабильны к замораживанию, поэтому их исполь­зуют для стабилизации и загущения л пищевых продуктов, сохраняе­мых в замороженном виде.

Сшитые крахмалы. Поперечное сшивание полимерных цепей явля­ется важнейшей химической модификацией, оно выражается в замене водородных связей между цепями крахмала более сильными, постоян­ными ковалентными связями, благодаря которым замедляется набуха­ние крахмальных зерен, что препятствует расщеплению молекулы при химическом и физическом воздействии или в процессе приготовления кулинарной продукции. Таким образом, крахмальные зерна имеют на молекулярном уровне укрепляющие его, произвольно расположенные поперечные связи (не более одной на каждую тысячу глюкопиранозных остатков в молекуле крахмала). С возрастанием поперечных сшивок крахмал становится более устойчивым к желированию.

Наиболее часто используемыми для пищевых целей являются сле­дующие межмолекулярно-сшитые крахмалы: дикрахмальные эфиры фосфорной и адипиновой кислот и дикрахмалглицерины.

Для крахмалов этой группы характерна пониженная скорость на­бухания и клейстеризации, их клейстеры являются более вязкими, устойчивы к высоким температурам, длительному нагреванию, низ­ким значениям pH, механическим воздействиям.

Сшитые крахмалы используют при получении экструдированных продуктов, в качестве добавок в тесто, в производстве консервирован­ных супов и в других случаях, где требуется пролонгирование процес­сов набухания крахмальных зерен, повышение вязкости и формирова­ние структуры.

ЖИРЫ.

Жиры – характеристика.

Пищевые жиры по обеспечению организма энергией занимают второе место после углеводов и в то же время в организме человека выполняют разнообразные биологические функции. Они являют­ся источником энергии; выполняют структурно-пластическую роль; служат основной формой запасания углерода и энергии; входят в со­став защитных оболочек, предохраняющих от инфекции и излишней потери или накопления воды; могут быть предшественниками других важнейших соединений, в некоторых случаях это витамины и гормо­ны; являются растворителями витаминов; выполняют роль защитных барьеров, предохраняющих от термического, электрического и физи­ческого воздействий, а также обеспечивают направленность потоков нервных сигналов.

Жиры обладают наибольшей энергетической ценностью (калорий­ностью) по сравнению с белками и углеводами. В соответствии с дей­ствующими физиологическими нормами суточная потребность взрос­лого трудоспособного человека в жирах составляет в зависимости от интенсивности труда и возраста для мужчин от 70 до 154 г, женщин от 60 до 102 г. За счет жиров удовлетворяется 30 % суточной энергии. Жиры являются растворителями витаминов А, Д, Е, К и способ­ствуют их усвоению. С пищевыми жирами в организм человека посту­пает ряд других биологически активных веществ: полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), фосфолипиды, стерины и др.

В кулинарной практике при пассеровании моркови и томатного пюре жирорастворимые вещества переходят в жир и улучшают орга­нолептические свойства готового продукта.

Жиры широко используются в кулинарной практике. Они входят в состав пищевых продуктов, из которых изготовляются кулинарные из­делия и блюда, их используют как самостоятельный пищевой продукт для повышения пищевой, биологической и энергетической ценности, улучшения органолептических свойств кулинарной продукции, а так­же как теплопередающую среду при жарке, запекании и выпечке кули­нарных, мучных кондитерских и булочных изделий.

В торговой практике в понятие «жиры» включают растительные масла, животные топленые жиры, маргарин, кондитерские, кулинар­ные, хлебопекарные жиры, сливочное масло.

Жиры, используемые для приготовления кулинарной продукции, подразделяются по происхождению сырья и консистенции. По про­исхождению сырья жиры делятся на животные (молочные — масло сливочное и топленое, свиной, говяжий и бараний жиры, жиры птиц, морских животных и рыб), растительные (из семян и мякоти плодов), переработанные — на основе модифицированных жиров (маргарин, кулинарные, кондитерские, хлебопекарные).

По консистенции (при температуре 20 °С) жиры подразделяют на твердые (бараний, говяжий, свиной, масло сливочное, маргарин, мае­мо какао, пальмовое, кокосовое) и жидкие (подсолнечное, соевое, оливковое, кукурузное, хлопковое, рапсовое, жиры рыб и морских животных и др.).

В процессе приготовления кулинарной продукции жиры исполь- lyior в холодном виде для приготовления бутербродов (масло сли­вочное), салатов и винегретов (растительные масла) или подвергают тепловой обработке в течение определенного времени. При нагрева­нии жиры претерпевают разнообразные изменения, глубина которых зависит от длительности и условий теплового воздействия.

Особенности химической природы жиров

Жиры являются полными сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и жирных кислот (триглицериды) обшей формулы

αCH2-O-CO-R1

βСН - 0-C0-R₂

αCH₂-0-C0-R₃

где R,, Rj, R₃ — радикалы жирных кислот.

Глицерин является постоянным элементом молекулы любого жира. Жирных кислот, входящих в состав различных жиров, откры­то несколько десятков. Они различны по своему строению, физико­химическим свойствам и определяют свойства жиров, в которых со­держатся, так как на их долю приходится около 90 % массы жира.

Характерным для жирных кислот, находящихся в жирах, не под­вергшихся действию окислителей или других сильных агентов, явля­ется следующее:

Жирные кислоты жиров за очень редкими исключениями одно­основны. Если жиры подвергались действию кислорода воздуха или каких-либо других сильных окислителей, то в их составе могут нахо­диться в небольших количествах образовавшиеся при этом двухоснов­ные кислоты.

Подавляющая часть жирных кислот жиров имеет прямую цепь атомов углерода.

Большая часть жирных кислот жиров имеет четное число атомов углерода.

Жирные кислоты жиров бывают насыщенными и ненасыщен­ными. Ненасыщенные жирные кислоты могут быть олефиновыми (содержат двойные связи) и ацетиленовыми (содержат тройные свя­зи). В жирах находят кислоты, содержащие дополнительные функ­циональные группы — гидроксильные (окси- или гидроксикислоты) и карбонильные (кетокислоты). Жиры, подвергшиеся действию моле­кулярного кислорода и других окислителей, могут содержать довольно значительное количество кислот с гидроксильными и карбонильными группами.

Наиболее часто в образовании жиров участвуют стеариновая, паль­митиновая, а также линолевая кислоты, количество которых в разных жирах сильно различается.

Если в жире преобладают насыщенные кислоты, то он при комнат­ной температуре остается твердым (говяжий, бараний, свиной жир). Жидкие же жиры богаты ненасыщенными кислотами (подсолнечное, хлопковое, соевое, кукурузное и другие масла). Большое разнообразие консистенции жиров от жидкой до твердой объясняется разным соот­ношением в них насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.

В природных жирах в большинстве случаев содержатся триглицери­ды, т. е. такие эфиры, когда в молекуле глицерина этерифицированы все три гидроксила, и лишь иногда встречаются диглицериды и моно­глицериды. Очень редко триглицериды природных жиров содержат остатки какой-либо одной кислоты (простые, или однокислотные, глицериды). Это бывает, когда среди кислот жира преобладает какая- либо одна (например, олеиновая в оливковом масле). Чаще жиры со­стоят из смешанных, или разнокислотных, глицеридов, которые со­держат остатки двух или трех разных кислот.

Кулинарные, кондитерские и хлебопекарные жиры — это продук­ты, представляющие собой практически безводные смеси различных видов натуральных и переработанных жиров. Содержание жира в них не менее 99,7 %, влаги не более 0,3 %. Основным сырьем для их про­изводства являются саломасы с температурой плавления 31...34 °С (около 60 %), растительные масла (около 25 %), в некоторые виды добавляют топленые животные жиры — свиной, говяжий, бараний (15...35 %).

При производстве кулинарных жиров используются, кроме того, консерванты, красители и антиоксиданты. По консистенции кулинар­ные жиры должны быть однородными, твердыми или мазеобразными.

Для жиров характерны различные виды изомерии:

изомерия положения кислотного остатка;

оптическая изомерия;

цис-транс-изомерия (для жиров, содержащих в молекуле остат­ки ненасыщенных кислот);

изомерия положения двойной связи.

Физические свойства жиров

Физические свойства жиров определяются в основном составом и строением жирных кислот, входящих в триглицериды.

К физическим показателям жиров относятся: растворимость, плот­ность, вязкость, консистенция, коэффициент преломления, темпера­тура плавления и застывания, температура дымообразования, темпе­ратура вспышки, электропроводность, теплопроводность.

Растворимость. Жиры не растворяются в воде, но растворимы во многих органических растворителях (бензине, петролейном эфире, ацетоне, хлороформе, четыреххлористом углероде, диэтиловом эфире, в горячем метиловом и этиловом спиртах).

При перемешивании жира с водой образуется эмульсия. Коли­чество жира, эмульгирующегося в 100 г воды (без добавления спе­циальных эмульгаторов), составляет для свиного жира около 50 мг, а для говяжьего— только 10 мг. Эмульсии бывают двух типов: пря­мые — типа масло в воде или обратные — вода в масле. Примером природной эмульсии является молоко. В эмульгированном состоя­нии жир находится в сливках, сметане, масле сливочном, маргарине, майонезе. В процессе варки мясных и костных бульонов часть жира эмульгируется в воде.

Плотность. Жиры легче воды, их плотность колеблется от 900 до 960 кг/м³ (при 15 °С). Плотность жиров уменьшается с увеличением молекулярной массы и увеличивается с повышением степени ненасы­щенное™ жирных кислот, входящих в состав триглицерида.

Появление гидроксильных групп, образующихся в процессе окисле­ния в жирнокислотном радикале, приводит к увеличению плотности. При увеличении содержания свободных жирных кислот, образующих­ся при гидролизе глицеридов, плотность жиров снижается. Плотность нерафинированных жиров выше, чем рафинированных.

Температура плавления и застывания — характерное свойство жи­ров. Чем больше в жире жидких низкомолекулярных и непредельных кислот, тем ниже температура его плавления. Наличие гидроксильных групп в молекуле глицерида повышает температуру плавления. Так у диглицеридов она ниже, чем у моноглицеридов той же кислоты, у три­глицеридов — еще ниже. Температура плавления обусловливает консистенцию и усвояемость жиров. Чем выше температура плавления, тем хуже они усваиваются организмом.

В жидком же состоянии жиры легче пере­вариваются.

Коэффициент преломления. Жирные кислоты преломляют свет в раз­ной степени в зависимости от их состава и структуры. Это свойство на­столько связано с составом-структурой жирных кислот, что им пользу­ются для суждения о последних.

Коэффициент преломления характеризует чистоту жиров и степень их окисления и находится в пределах 1,450...1,478. Преломляющая спо­собность жира возрастает с увеличением молекулярного веса и непре­дельное™ жирных кислот, увеличением содержания в них оксигрупп.

Вязкость. В жидком состоянии жиры характеризуются высокой вязкостью, которая обусловливает их маслянистые свойства. Высокая вязкость жира объясняется длинноцепочечной структурой молекул глицеридов. При разогреве вязкость жиров понижается, но увеличи­вается по мере развития процессов окисления и полимеризации в жи­рах. Электропроводность. Чистые жиры — плохие проводники электри­чества. Электропроводность жира увеличивается при прогоркании, а также при возрастании в них доли свободных жирных кислот. Диэ­лектрическая проницаемость жиров составляет 3,0...3,2.

Теплопроводность. Жиры — плохие проводники не только элек­тричества, но и тепла. Теплопроводность жиров (Вт/м К) составляет 0,15...0,17, тогда как мяса — 0,48...0,54; рыбы — 0,43...0,54; овощей — 0,34...0,63. Использование жиров в процессе жарки позволяет огра­ничить воздействие высоких температур жарочной поверхности на обжариваемый продукт (мясо, рыба, овощи и др.), что предохраняет продукт от сильного перегрева.

При нагревании до 200 °С и выше при атмосферном давлении жиры разлагаются с образованием летучих веществ. Температура, при кото­рой начинается выделение дыма, называется температурой дымообра- зования. Она снижается при увеличении содержания в жирах свобод­ных жирных кислот.

Характерная особенность жиров — их способность поглощать и прочно удерживать различные ароматические вещества, которая ши­роко используется в кулинарной практике (например, при пассерова­нии овощей).

Биологическая ценность жиров

Биологическая роль ПНЖК очень важна: при их недостатке нару­шается жировой обмен в организме, начинаются неблагоприятные из­менения в печени, кровеносных сосудах, возникают заболевания кожи. Минимальная потребность организма в линолевой кислоте составля­ет 2...6 г/сут (оптимум 10 г/сут). Это количество содержится в 10...15 г растительного масла (подсолнечного, кукурузного, хлопкового). Важный показатель биологической ценности жиров — перевари- пасмость, которая выражается количеством всосавшихся в лимфу и кровь триглицеридов. Большинство природных жиров в организме че- повека характеризуется высоким коэффициентом перевариваемости.

ИЗМЕНЕНИЕ ЖИРОВ

ПРИ КУЛИНАРНОЙ ОБРАБОТКЕ

Общие положения

Животные жиры и растительные масла, как входящие в состав про­дуктов, так и выделенные из них, в процессе приготовления кулинар­ной продукции претерпевают существенные изменения, глубина ко­торых зависит от ряда технологических факторов — способа тепловой обработки, температуры, продолжительности теплового воздействия, конструктивных особенностей аппаратов. Происходящие изменения обусловлены особенностями химического состава и свойств жиров и связаны главным образом с гидролизом и окислением жиров, про­дукты которых оказывают существенное влияние на качество жира, пищевую и биологическую ценность готовой продукции (блюд, изде­лий), а также на их органолептические показатели. Следует отметить, что эти изменения могут протекать одновременно, в виде идущих па­раллельно и связанных между собой превращений.

Гидролиз жиров. Жиры при нагревании с водой подвергаются ги­дролизу с образованием двух структурных элементов жира — жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Структурные элементы всех классов жиров соединены с помощью сложноэфирных связей, поэто­му разрушение последних происходит при обязательном участии воды.

Жиры гидролизуются с образованием сначала ди-, затем моногли­церидов и в конечном счете глицерина и жирных кислот, как показано ниже:

ch₂-o-co-r + Н-ОН СН₂-ОН

СН - 0-C0-R + Н-ОН —► CH-OH+3RCOOH.

CH2-O-CO-R + Н-ОН СН₂-ОН

Гидролиз жиров ведет к накоплению свободных жирных кислот, что проявляется в увеличении кислотного числа. Накопление низкомоле­кулярных жирных кислот вызывает появление неприятного специфи­ческого вкуса и запаха.

Эта реакция протекает значительно легче в присутствии щелочей. При этом свободные жирные кислоты сразу нейтрализуются ими с об­разованием солей, называемых мылами:

R-COOH + NaOH -> RCOONa + НОН.

Отсюда реакция гидролиза сложных эфиров получила свое второе название — омыление. Она широко применяется в промышленности для производства мыла и стеарина (смеси жирных кислот).