13.5. Зміни углеводів

Вуглеводи переважають в їжі людини. Крім основного джерела енергії для організму людини вони беруть участь в побудові ліпоїдів, складних білків-ферментів та ін.

Джерелами вуглеводів служать насамперед продукти рослинного походження – хліб, крупи, картопля, овочі, фрукти, ягоди. За складом і характером перетворень вуглеводів окремих видів плодів і овочів сильно різняться між собою. У картоплі вуглеводи представлені насамперед крохмалем, в зеленому горосі – крохмалем і цукрами, в зрілих яблуках – глюкозою, фруктозою, сахарозой, у винограді – глюкозою.

Зберігання. В більшості плодів та овочів під час зберігання збільшується вміст крохмалю і цукрів. Крохмаль при зберіганні зерняткових плодів повністю переходить у цукри, в других плодах і ововчах, де крохмаль відсутній, вміст цукрів збільшується.

Тверда консистенція незрілих плодів і яблук, груш зумовлена вмістом у клітинних стінках протопектину. В процесі дозрівання під дією ферментів він переходить в розчинний пектин, помякшуючи при цьому плоди. При зберіганні яблук відбувається гідроліз крохмалю і триває перетворення геміцелюлоз і пентозанів до арабінози, гідроліз протопектину до пектину. В період старіння при тривалому зберіганні пектин розпадається і загальна його кількість зменшується.

Дозрівання. При дозріванні і зберіганні гороху і квасолі цукрової кукурудзи спостерігається перехід сахарози у крохмаль.

В клубнеплодах картоплі крохмаль переходить в цукор і навпаки. Швидкість перетворення цукрів на крохмаль залежить від температури і тривалості зберігання.

Для забезпечення проходження в бульбах основних ланок перетворень вуглеводів й попередження помітних втрат картоплі доцільно її зберігати взимку при температурі 3-4⁰С, а навесні до 1⁰С. При температурі 3⁰С, якщо й відбувається незначне накопичення цукрів, вони легко вивільняються з продукту. При цьому добре зберігаються кулінарні і технологчні властивості картоплі.

Велике значення при зберіганні продуктів рослинного походження також мають жироподібні речовини – воски, що покривають тонким шаром листя, стебла, плоди, захищаючи їх від зів’янення і ураження фітопатогенними мікроорганізмами.

Теплова обробка. Інверсія цукру. Глюкоза, фруктоза, сахароза солодкі на смак і розчинні у воді. Солодкий смак їх різний. Якщо солодкий смак сахарози прийняти за 100, то солодкий смак фруктози складе 173, інвертного цукру – 130, глюкози – 74, лактози – 16. Полісахариди важко розчиняються у воді або не розчиняються зовсім в холодній воді і не мають солодкого присмаку.

Глюкоза, фруктоза, сахароза легко засвоюються організмом. Сахароза під дією ферментів і кислот, розпадаються на рівні кількості глюкози і фруктози, їх перетворення носить назву інверсії, а отримана суміш – інвертного цукру.

Інвертний цукор утворюється при варінні киселів, компотів, запіканні яблук з цукром тощо. Він міститься в меді, а також в карамелі та інших кондитерських виробів. Ступінь інверсії сахарози залежить від тривалості теплової обробки, а також від виду і концентрації кислоти, що міститься в продукті. Так, при варінні очищених і нарізаних яблук різних сортів (антоновка, білий налив, кальвіль) в цукровому сиропі, який містить 18 % сахарози, найменш кислі з них, але відносно багаті лимонною кислотою, дали самий високий відсоток інвертного цукру. Яблука варять іноді в цукровому сиропі, злегка підкисленому лимонною кислотою, що, безсумнівно, збільшує ступінь інверсії сахарози порівняно з вказаним вище. Було встановлено, що при запіканні яблук в жарочній шафі без додавання цукру інвертується близько половини сахарози, що в ній міститься.

Продукти, що містять інвертний цукор, мають високу гігроскопічність, тобто здатність поглинати воду із повітря, і швидко відсирівають.

Із складних вуглеводів тваринного походження найбільше значення має глікоген.

Глибокий розпад цукрів найбільш сильно в умовах технологічної обробки відбувається:

• в процесі нагрівання цукру під дією високої температури або цукрового сиропу – карамелізація;

• при виробництві і в початковій стадії випікання дріжджового тіста, що викликається процесами бродіння;

• при тепловій обробці харчових продуктів. які містять редукуючи цукри і вільні амінокислоти – реакція меланоїдиноутворення.

Карамелізація. Нагрівання цукрів при температурах, які перевищують 100⁰С в слабо кислому та нейтральному середовищі призводить до утворення складної суміші продуктів, властивості і склад якої змінюється в залежності від середовища, виду і концентрації цукру, умов нагрівання. Продукти карамелізації сахарози є сумішшю різного ступеню полімеризації. Вони надають продукції, яка їх містить, колір від світло-коричневого до темно коричневого та гіркуватого присмаку.

Продукти карамелізації сахарози, отримані при нагріванні цукру (рафінаду, піску) відомі в технологічній практиці під назвою паленого цукру. Він споживається для підфарбування бульйонів, соусів, солодких страв та інших виробів.

Нагрівання похідних глюкози, таких як мальтоза, лактоза до високої температури (карамелізація) призводить до появи речовин, які впливають на утворення аромату. Використовуючи властивість мальтози посилювати солодкий присмак, його застосовують при виробництві кондитерських виробів, які замінюють цукор. Для ароматизації використовують і метилциклопентаноли з переважним солодким присмаком.

Розпад цукрів при бродінні. При бродінні тіста проходять складні біохімічні перетворення, обумовлені взаємодією ферментів дріжджів і кислотоутворюючих бактерій тіста та ферментів борошна (процес спиртового і молочнокислого бродіння). Вуглеводно-амілозний комплекс у процесі бродіння безупинно змінюється. Сахари борошна і цукор, що вводяться згідно рецептури виробу, досить швидко бродять із дріжджами, тобто відбувається ферментативний гідроліз сахарози. Паралельно з цим із крохмалю борошна під впливом його амілаз безупинно утворюється мальтоза.

Спиртове бродіння утворює собою ланцюг ферментативних реакцій, кінцевим результатом яких є розпад гексози з утворенням спирту, вуглекислого газу, та постачання дріжджових клітин тією енергією, яка необхідна для утворення нових речовин, використовуваних для процесів життєдіяльності. Цей процес залежить від рН середовища і температури (при температурі 35⁰С спостерігається максимальна його інтенсифікація). Крім спирту і вуглекислого газу в результаті бродіння утворюється вторинні побічні продукти бродіння (гліцерин, оцтовий альдегід, піровиноградна, оцтова, лимонна і молочна кислоти, аміловий, ізоаміловий та інші спирти).

Меланоїдиноутворення. Органолептичні і біологічні показники харчових продуктів залежать від характеру і ступеня змін, що входять до їх складу харчових речовин (білків, вуглеводів та ін.), пов‘язаних з їх термічною обробкою та зберіганням.

Найбільш глибокі зміни білків і вуглеводів відбуваються в результаті їх взаємодії з утворенням забарвлених в коричневий колір макромолекул полімерів, що називають меланоїдинами.

Як вже було сказано, на реакцію меланоїдиноутворення великий вплив має температура, вологість, реакція середовища якісний та кількісний склад взаємодіючих компонентів, присутність солей, вітамінів, летких альдегідів та інших сполук.

Наслідком утворення меланоїдинів є небажане потемніння і зміни аромату та смаку плодових соків, джемів, сухих фруктів і овочів, яке супроводжується збільшенням вмісту альдегідів і втратами деяких амінокислот і цукрі.

Для гальмування утворення мелпаноїдінів використовують сполуки, які легко зв‘язуються з карбонільними групами (перекис водню, сірчаниста кислота). Блокування реакції може бути також здійснене в результаті усунення однієї із взаємодіючих сполук, наприклад, глюкози, шляхом додавання ферменту глюкооксидази, наприклад при виробництві яєчного порошку.

В якості позитивної дії реакції меланоїдиноутворення є її використання для посилення аромату пшеничного хліба, в тісто якого додають амінокислоти або ферментовані білкові гідролізати в суміші із сахарозою.

В результаті реакції меланоїдиноутворення відбувається потемніння пряженого молока, а також сухого і згущеного із цукром, що зберігається тривалий час. Так, нагрівання молока при температурі вище 96⁰С викликає його слабке побуріння, зумовлене реакцією між лактозою, білками і деякими вільними амінокислотами (реакція Майара). На початковій стадії відбувається взаємодія лактози з вільними групами амінокислот (головним чином із NH₂-групою лізину) і утворюється аміносахарний комплекс – лактозамін.

R -NH₂ + COH (C₁₁H₂₁O₁₀) R-NCH-(C₁₁H₂₁O₁₀) + H₂O

Амінокислота Лактоза Лактозамін

Подальше нагрівання супроводжується відщепленням амінної групи і появою альдегідів (ацетальдегіду, оксиметилфурфуролу). Ці речовини впливають на смак, запах продуктів і вступають в реакцію, утворюючи меланоїдини (Рис.13.3).

А льдоза + амінокислота N-заміщений глікозидами + Н₂О

Н₂О

Перегрупування Амадори

1-аміно-1-дезокси-2-кетоза (1-2-єнольна форма)

-3Н₂О -2 Н₂О -амінокислоти

Шифові основи оксиметилфурфуролу або фурфуролу

Продукти розпаду: ацетон, піровиноградний альдегід, диацетил 4 тощо

Редуктони

-2Н +2Н

Дегідроредуктони

Дегідратація Штекера

Аміносполуки

+ Н₂О

+Аміносполуки

Оксиметилфурфурол

або фурфурол

З аміносполуками або без них

Альдол і безазотисті полімери

СО₂

+Альдегіди

+ Аміносполуки

+Аміносполуки Альдиміни

+Аміносполуки

Альдиміни або кетиміни

Альдеміни

Меланоїдини

Рис. 13.3. Схема меланоїдиноутворення

В результаті проходження цієї реакції втрачається від 20 до 50 % вільних амінокислот, при цьому втрати зростають по мірі збільшення тривалості нагрівання.

До більш значних втрат амінокислот і цукру призводить процес обжарювання м‘яса. Продукти реакцій меланоїдиноутворення, що утворюються при термічній обробці, по-різному впливають на органолептичні властивості готових виробів. Так, вони погіршують смак, колір і запах бульйонних кубиків, м‘ясних екстрактів та інших концентратів, але покращують смак жарених та тушених м‘ясних і рибних виробів.

В процесі теплової обробки в овочах темне забарвлення різної інтенсивності утворюється в залежності від присутності тих чи інших амінокислот та цукру. З глюкозою найбільш інтенсивне потемніння дає лізин, потім триптофан і аргінін, а найменше – глютамінова кислота і пролін.

Таким чином, процес обжарювання супроводжується з однієї сторони зниженням харчової цінності готового продукту в зв‘язку з втратами ними цінних харчових речовин, з іншого боку покращенням його органолептичних властивостей.

При створенні штучних або напівштучних продуктів широко використовують меланоїдинові препарати для імітації кольору, смаку і запаху жарених продуктів, так як це дозволяє виключити процеси жаріння.

Для збільшення смакових властивостей пива замість паленого солоду рекомендують препарат із солодових паростків, крім того отримані препарати, що нагадують за кольором, запахом порошки із сушених грибів і інших продуктів.

Крохмаль міститься в рослинах у вигляді окремих зерен. В залежності від типу рослинної тканини ці зерна можуть мати різні розміри від долей до 100 мкм і більше.

Механічна і теплова обробка. При промисловій і кулінарній обробці крохмальвмісних продуктів крохмаль виявляє здатність до:

• адсорбції вологи;

• набухання;

• клейстеризації;

• деструкції.

Інтенсивність всіх цих процесів залежить від походження і властивостей самого крохмалю. А також від таких технологічних факторів, як:

• температура нагрівання;

• тривалість нагрівання;

• співвідношення крохмалю і води;

• вид ферментів;

• активність ферментів тощо.

Основні властивості крохмалю проявляються у водному середовищі.

Нативний крохмаль в холодній воді практично нерозчинний, але може адсорбувати до 30 % вологи. Низькомолекулярні полісахариди, зокрема амілози, розчинні в холодній воді. Зі збільшенням молекулярної маси полісахариди розчинні тільки в гарячій воді.

Порівняно з амілазою амілопектин менш розчинний у воді і більш стійкий при різних видах технологічної обробки.

Розчиненню крохмальних полісахаридів у воді передує набухання -одна із найважливіших властивостей крохмалю, яка впливає на консистенцію, форму, об'єм і вихід готових виробів.

Ступінь набухання крохмальних зерен у воді насамперед залежить від температури і властивостей даного крохмалю. Так, більший ступень набухання має крохмаль клубневих, а менший - зернових, і ще менший - крохмальних зерен, які містять більшу кількість амілопектину, тобто набухання крохмалю йде в наступній послідовності:

клубневі  зернові  крохмальні зерна, які містять велику кількість амілопектину.

Використання крохмалю в харчовій промисловості пов'язано насамперед з його здатністю клейстеризуватися. Ознакою клейстеризації крохмалю є підвищення її в'язкості, тобто утворення крохмального клейстера.

Дисперсія, яка складається із крохмальних зерен, набухлих і розчинених у воді називається крохмальним клейстером; а процес його утворення - клейстеризацією. Цей процес найбільш інтенсивно проходить при температурі від 55 до 80°С.

Крохмальні клейстери відносно рідкої консистенції служать основою багатьох кулінарних виробів (киселі, соуси, супи-пюре тощо), які містять як правило від 2 до 5 % крохмалю. В клітинах виробів (відвареній картоплі, кашах), де співвідношення крохмалю і води приблизно 1:2 — 1:5 утворюються клейстери більш щільної консистенції.

В харчовій продукції, яка містить невелику кількість води (менш 100 % маси крохмалю): хліб, крекери, зірвані зерна та інші, крохмальні зерна мало обводнені, частково зберігають свою форму, структуру.

На в'язкість клейстерів впливає не тільки концентрація крохмалю, але і інші фактори:

- сахароза в концентрації 20 % збільшує в'язкість;

- хлористий натрій значно знижує;

- при рН від 4 до 7 знижується не значно;

- гліцериди - знижують.

Моногліцериди знижують липкість макаронних виробів, попереджають утворення драглів в супах, соусах, затримують почерствіння хлібу. Білки впливають стабілізуюче на крохмальні клейстери, наприклад, соуси з борошном більш стабільні при зберіганні, заморожуванні і відтаюванні, ніж клейстери на крохмалі, виділеному із борошна.

В процесі тривалого зберігання і охолодження виробів, які містять клейстеризований крохмаль, відбувається ретроградація крохмальних полісахаридів - перехід їх із розчинного в нерозчинний стан внаслідок агрегації молекул (утворення кристалічних структур).

Це явище вважається однією із причин почерствіння хліба і старіння виробів із круп. Ретроградація посилюється при заморожуванні виробів. Неодноразове заморожування і відтаювання призводять до повної і необратимої ретроградації полісахаридів і, як наслідок, різкого ушкодження якості харчової продукції. Ретроградацію частково можна усунути нагріванням, тому зокрема каші та макаронні вироби після проведення теплової обробки на роздачі зберігають на мармітах, черствий хліб для покращання його органолептичних властивостей прогрівають.

Використання різних фізико-хімічних властивостей крохмалю дозволяє отримати на основі цього полімеру напівфабрикати, які мають необхідну водопоглинаючу здатність, пластичність тощо.

При більш високих температурах термічної обробки крохмальні зерна змінюються (при варіння на пару, варінні у воді, при випіканні, сушінні при атмосферному і підвищеному тиску, при жарінні тощо) в крохмалевмісних виробах, приготованих за різними рецептурами, до отримання виробів різної консистенції (супи, соуси), сприяє утворенню структури хліба, повітряних продуктів типу зривних зерен, крекерів тощо.

При промисловій і кулінарній обробці крохмальвмісних продуктів нагрівання в присутності води, під дією підвищеного тиску, гарячого жиру, сухого нагрівання при температурі вище 100°С) відбувається деструкція крохмалю. При використанні крохмалю або крохмалепродуктів необхідно враховувати:

- природні властивості крохмалю;

- ступінь змін крохмалю при термічній обробці.

Наприклад, при пасеруванні борошна для приготування деяких супів, соусів при температурі 150°С природні властивості крохмалю (в'язкість, здатність до набухання) знижуються в 2 рази, тому сухе нагрівання борошна слід проводити при температурі не вище 120°С.

При приготуванні із сирої крупи розсипчастих каш консистенція останніх не завжди буває задовільною. Тому гречану крупу перед варінням обжарюють, а рисову і манну каші підсушують. Деструкція крохмалю, яка при цьому відбувається, знижує здатність його до набухання і клейстерізації при подальшому варінні круп, що зумовлює покращення консистенції розсипчастих каш.

Ферментативна деструкція крохмалю відбувається при приготуванні дріжджового тіста, випіканні виробів з нього, варінні картоплі тощо. Існує два типи ферментативного гідролізу крохмалю: розрідження – утворення порівняно великих високомолекулярних уламків декстринів і сахарифінація – утворення переважно низькомолекулярних вуглеводів (дисахариду мальтози, що складається з двох частинок глюкози). Відповідно до цього розрізняють амілази двох типів дії – розріджуючі і сахарифікуючі. Разом із декстринами утворюється певна кількість мальтози, а сахарифікуюча амілаза разом із мальтозою дає також певну кількість декстринів. У найбільш загальній формі дію різних амілаз можна представить наступним чином:

-амілаза

К рохмаль Декстрин + мальтоза

Розріджуюча

-амілаза

Крохмаль Мальтоза + Обмежена кількість декстринів

сахарифікуюча

Декстриназа

Д екстрини Мальтоза

Амілоглюкозидаза

К рохмаль або декстрини Глюкоза

Ферментативна деструкція крохмалю під дією β-амілаз збільшується з підвищенням температури тіста, тривалості замішування і триває при випіканні виробів. Особливо в початковій стадії до моменту інактивації ферменту (65°).

При підвищенні активності α-амілази утворюються продукти деструкції, які погіршують якість виробів із тіста. Це пояснюється тим, що температура інактивації α-амілази (80°) вище, ніж β-амілази. Дія її триває при випіканні і призводить до значного накопичення низькомолекулярних водорозчинних полісахаридів, зниження здатності крохмалю зв'язувати воду. В результаті м’якуш хлібобулочних виробів стає липким, а самі вироби здаються невипеченими.

Крохмальні полісахариди є дуже лабільними, реакційними сполуками. Вони активно взаємодіють з металами, кислотами, окислювачами. Поверхнево-активними речовинами. Це дозволяє модифікувати молекули крохмалю, змінюючи їх властивості: гідрофільність, здатність до клейстеризації і драгле утворення, а також механічні характеристики драглів.

Одні види модифікацій сприяють підвищенню розчинності крохмалю у воді, інші обмежують набухання.

Модифіковані крохмалі широко застосовуються у виробництві харчової продукції.

Їх виокристовують при виробництві солодких страв – кремів і холодних пудингів – знаходять застосування пудингів. Крохмаль, що набухає, отримують, клейстеризуючи, а потім висушуючи картопляний крохмаль. Після такої обробки він утворює з холодною водою або молоком міцні і ніжні гелі. Такі ж гелі утворюються при охолодженні клейстеру пудингового крохмалю, який отримують, обробляючи картопляний або кукурудзяний крохмаль слабкими розчинами кислот.

Отримали поширення також продукти взаємодії крохмалю з водорозчинними фосфатами, які утворюють додаткові зв‘язки між гідроксильними групами полісахаридів. Властивості отриманих похідних при цьому можуть змінюватися в широкому діапазоні в залежності від кількості приєднаних фосфорних груп. Практичного використання зазнали також фосфати зернових крохмалів, які утворюють прозорі клейстери, не схильні до деградації. Застосовуються ці крохмалі в якості згущувачів для виробів, що підлягають заморожуванню.

Здатність деяких модифікованих крохмалів утворювати прозорі пластинчасті клейстери робить їх незамінними при виготовленні фруктових начинок і окремих напівфабрикатів для борошняних виробів.

Використовують модифіковані крохмалі як емульгатори у виробництві соусів (типу майонезу, голландського), що виготовляють на рослинному і вершковому маслі, а також в якості складової частини виробів з тіста і насамперед у виробництві бісквітного і вафельного, при виготовленні желейних виробів, напівфабрикатів типу кремів, в якості загусника і стабілізатора для соусів, морозива, ковбасних виробів, фаршів тощо. Його застосовують для просмоктування сиропами, як начинку для цукерок та інших кондитерських виробів.

Вуглеводи клітинних стінок. Паренхімна тканина рослинних харчових продуктів складається із клітин, міцно зв‘язаних між собою серединними пластинками.

Оболонки клітин і серединні пластинки мають різний хімічний склад. В клітинних оболонках, крім клітковини (целюлози), що утворює стійкий скелет, є речовини, які заповнюють проміжки між міцелами целюлози: напівклітковина (геміцелюлоза), протопектин і іноді - лігнін. Серединні пластинки складаються в основному із протопектину, а в більш старих тканинах – і лігнін.

Клітковина у більшості овочів складає 30-45 % клітинних стінок, у редьці - до 50 %, кольрабі - до 60 %.

Геміцелюлози містяться в овочах (до 5-6 %). Клітинні оболонки зернобобових характеризується тим, що в них геміцелюлоз значно більше, ніж клітковини. Так в горосі геміцелюлози складають від 70 до 85 %, а клітковина – всього лише 10-20 % клітинних стінок.

Лігнін - не розчинний у воді. Він утворюється в процесі одеревеніння клітинних оболонок і не є постійною складовою частиною рослинних харчових продуктів і зустрічається в невеликих кількостях.

Протопектин - не розчинний у холодній воді, вилучити його із рослинної тканини в незмінному виді не можна.

Пом‘якшення рослинних продуктів при тепловій обробці значно підвищує їх засвоюваність.

Головна причина пом‘якшення рослинних продуктів – глибокі фізико-хімічні зміни вуглеводів клітинних стінок.

Теплова обробка. При тепловій обробці протопектину і іншіїх нерозчинних сполук він переходить в розчинний пектин. Протопектин складається із залишків молекул галактуронових кислот, з‘єднаних в довгі ланцюжкі різними зв‘язками, головним чином, через іони кальцію і магнію. При тепловій обробці атоми кальцію і магнію заміщуються одновалентними іонами натрію і калію. Це призводить до розриву ланцюгів полігалактуронових кислот і переходу протопектину в пектин. Реакція ця зворотня.

COO

Ca(Mg) + 2K⁺(Na⁺) COOK(Na) + Ca⁺⁺(Mg⁺⁺)

COO COOK(Na)

Зворотня реакція проходить при видаленні іонів кальцію із сфери реакції. Вміст в рослинних продуктах фітину і його зв‘язування з іонами кальцію дозволяє простежити за цією реакцією, але зв‘язування іонів кальцію фітином не відбувається в кислому середовищі. Тому кислота перешкоджає переходу протопектину в пектин і пом‘якшенню овочів, в яких знаходиться фітин. В жорсткій воді, яка містить іони кальцію і магнію цей процес відбувається дуже повільно. При цьому зв‘язок між окремими клітинами значно слабшає. Розчинні пектинові речовини, напівклітковини і пентозани самих клітинних оболонок значно ослаблюють їх, але не призводять до повного руйнування. Тому клітинна структура продукту в основному зберігається.

Так, наприклад, годинне варіння буряку руйнує 10-16 % загальної кількості пектинових речовин буряку, півторагодинне – до 20 %.

Розщеплення протопектину призводить до зменшення міцності серединних пластинок, внаслідок чого слабшає зв‘язок між клітинами паренхімної тканини. В процесі варіння в результаті розщеплення протопектину серединних пластинок зв‘язок між клітинами гарбуза, кабачків, зернобобових, картоплі зменшується в 10-12 разів.

В продукті, доведеному до стану готовності до споживання міцність серединних пластинок настільки зменшується, що він більш або менш легко розжовується.

Завдяки розщепленню протопектину в клітинних оболонках вони стають більш рихлими. Клітинні оболонки в процесі теплової обробки, як правило, залишаються цілими.

Навіть при дуже тривалій варці паренхімна тканина розпадається на окремі клітини зі зберіганням цілісності оболонки. Клітинні оболонки не розриваються при протиранні деяких варених продуктів в гарячому стані. Пюре, приготоване таким чином із картоплі, гороху, гарбуза, моркви складається із незруйнованих клітин.

При остиганні зварених продуктів клітинні оболонки, втрачаючи свою еластичність, стають крихкими, пектин знову склеюють клітини, хоч і значно слабше ніж в сирому продукті. Це служить причиною розривання клітинних оболонок при протиранні остиглих продуктів, особливо сильно це виражено у картоплі. Клейстер, що виступає з клітин, робить пюре клейким, тягучим. Пюре, приготоване з гарячої картоплі, завдяки зберіганню цілісності клітин легко розділяється, не тягнеться і не прилипає.

13.6 ЗМІНИ ВМІСТУ ВІТАМІНІВ

Вітаміни, як правило, не синтезуються в організмі людини або синтезуються в незначних кількостях. Основними джерелами більшості вітамінів для людини служать продукти харчування. В залежності від умов технологічної обробки кількість вітамінів в харчових продуктах в тому чи іншому ступені знижується.

Вітамін С (аскорбінова кислота) міститься головним чином в рослинній сировині (овочах, фруктах, плодах, ягодах). За вмістом вітаміну С продукти рослинного походження діляться на декілька груп (таблиця 13.11).

Таблиця 13.11

Вміст вітаміну С в харчових продуктах

Групи за С-вітамінною активністю	Вміст вітаміну С в 100 г продукту (мг)	Основні джерела вітаміну С
Дуже висока	160-300	Шипшина, чорна смородина, горобина, солодкий перець, зелень, обліпиха, зелений волоський горіх
Висока	100-130	Укріп, петрушка
Гарна	50-100	Капуста білокачанна, хрін, капуста кольорова, земляника, апельсини
Середня	30-50	Цибуля- порій, цибуля зелена, мандарини, лимони, маслини, біла смородина
Мала	15-30	Диня, картопля, томати, редис, червона смородина, крижовник
Низька	5-15	Огірки, буряки, кавуни, морква, цибуля ріпчаста, часник, абрикоси, виноград, сливи

Зберігання. Втрати вітаміну С спостерігаються при зберіганні і в процесі не тільки механічної, але і теплової обробки. У процесі зберігання вміст вітаміну С у плодах і овочах, як правило, зменшується. У летких сортів його незначний початковий вміст утримується тривалий час. У нелетких сортів вміст вітаміну С швидко і значно знижується. Леткість сортів плодів і овочів можна визначити за динамікою зміни вітаміну С. При механічному способі очистки овочів втрати вітаміну С залежать від величини відходів. Так, при їх розмірі 25 % втрати вітаміну С в картоплі складають 16-22 %. В картоплі, очищеній за допомогою пари, аскорбінової кислоти міститься на 15-20 % менше, ніж в очищеній механічним способом, завдяки звільненню ферменту, що руйнує вітамін С – аскорбатдегідрогенази.

Вітамін С легко руйнується при нагріванні, особливо в лужному середовищі. При варінні картоплі втрати вітаміну С складають близько 30 %, капусти – 40 %, а при припусканні капусти – 66 %.

Ступінь руйнування вітаміну С при варінні і припусканню залежить від багатьох факторів:

• вмісту аскорбінової кислоти в овочах;

• швидкості нагрівання;

• тривалості дії тепла;

• тривалості зберігання варених овочів;

• присутність різних речовин, що прискорюють або гальмують руйнування;

• реакції середовища.

Нарізання овочів і плодів призводить до збільшення дифузії розчинних речовин в тому числі і вітаміну С. Концентрація вітаміну С в нарізаних шматочках зменшується. Внаслідок чого вітамін С руйнується в більшій мірі, ніж в цілих овочах. В цьому випадку вітамінна активність картоплі знижується на 40 %. Квашена капуста в результаті віджимання розсолу втрачає до 40 % аскорбінової кислоти. Якщо ж її, крім того, промити, втрати збільшуються до 60 %.

При зберіганні очищеної картоплі, цибулі, моркви, гарбуза, капусти на повітрі в холодильниках відбувається біосинтез аскорбінової кислоти. Швидкість його залежить від розміру парціального тиску кисню і відносної вологості повітря. Найбільш інтенсивно біосинтез протікає при вологості 85-95 %.

Прискорення нагрівання овочів зумовлює інактивацію ферментів, які переводять аскорбінову кислоту в дегідроформу, внаслідок чого вітамін С краще зберігається, тому закладання овочів перед варінням в киплячу воду доцільне не тільки з точки зору зменшення дифузії розчинних речовин, але і з точки зору попередження руйнування вітаміну С.

Руйнування аскорбінової кислоти може відбуватися і при тривалому зберіганні варених овочів як в гарячому стані, так і при кімнатній температурі або в холодильній шафі. За 3 години зберігання варених овочів в остиглому стані може руйнуватися до 20-30 % вітаміну С, а після добового зберігання в овочах залишається тільки близько половини первинного вмісту його в варених овочах.

Різні речовини, які містяться у варочному середовищі можуть прискорювати руйнування аскорбінової кислоти або сприяти її збереженню. Так, іони міді, заліза, марганцю, які містяться у водопровідній воді або потрапляють зі стінок посуду каталізують руйнування вітаміну С. Найбільшим каталітичним ефектом відрізняються іони міді. Залізо і марганець в значно меншій мірі сприяють руйнуванню вітаміну С.

Дослідженнями вчених доведено, що вміст в продуктах амінокислот, крохмалю, вітамінів (А, Е, тіаміну), пігментів (антоціанів, флавонів, каротиноїдів) попереджають вітамін С від руйнування.

Таким чином, щоб зберегти в харчовій продукції рослинного походження якомога більше вітаміну С потрібно дотримуватися технологічних режимів, які стабілізують вітамін С:

• забезпечувати швидке нагрівання овочів до моменту закіпання;

• варити під закритою кришкою при помірному кип’ятінні і не допускати википання рідини;

• не перевищувати терміни теплової обробки, передбачених для доведення овочів до готовності;

• не допускати тривалого зберігання готових страв;

• використовувати відвари від чищених овочевих та інших продуктів для приготування супів, соусів тощо.

Теплова обробка продуктів тваринного походження призводить також до зменшення кількості вітаміну С. При варінні легенів руйнується 37-65 % аскорбінової кислоти. Гарно зберігається вітамін С при тепловій обробці мозку (90%), печінки (63-90 %).

Жаріння харчових продуктів і, зокрема, картоплі руйнує всього лише 20-25 % вітаміну С. Це обумовлено тим, що жир, який покриває поверхню шматочків продуктів, захищає аскорбінову кислоту від впливу кисню повітря.

Виключно великі втрати вітаміну С мають місце при неодноразовій тепловій обробці продуктів, що перемежається з механічною обробкою, особливо якщо остання супроводжується підсиленою аерацією продукту (збивання). Це має місце при приготуванні овочевих котлет, запіканок, суфле, пюре. В готових картопляних котлетах, наприклад, залишається всього 5-7 % аскорбінової кислоти від вмісту її в сирій картоплі.

Вітамінний комплекс В (В₁, В₂, В₃, В₆, РР). В процесі зберігання, кулінарної обробки вміст цих вітамінів змінюється в більшому або меншому ступені.

Всі вони розчинні у воді і тому в технологічних процесах пов’язані з використанням води. Вітаміни групи В втрачаються з соком, що виділяється із продуктів при промиванні, варінні. Так, при відварюванні мороженої свинини втрати цих вітамінів можуть досягати 4-10 %, при промиванні рису – 30 %. Ще більше вітамінів групи В руйнуються при варінні рослинних продуктів, у відвар переходить до 40 % вітамінів. Тому ці відвари слід використовувати. Чим менше беруть води для варіння, тим менше вітамінів комплексу В переходить у відвар.

Вітамін В₁ (тіамін) міститься в м‘ясі і субпродуктах (особливо в печінці), рибі, дріжджах, а також в харчових продуктах рослинного походження, в особливості в насінні злаків (в зародках і оболонці). В борошні вищих сортів і виробах з неї вміст вітаміну В₁ менше, ніж в борошні нижчих сортів.

В кислому середовищі тіамін доволі стійкий до нагрівання і окиснення, в лужному – руйнується при нагріванні.

Вітамін В₂ (рибофлавін) поширений в продуктах рослинного тваринного походження. Джерела його: молоко, яйця, риба, нирки, печінка, молоді овочі. Тонкий помел борошна знешкоджує цей вітамін, так як більша його частина переходить у висівки. В пророщених зернових і горосі вміст рибофлавіну підвищується.

Звичайна кулінарна обробка, за виключенням варіння в лужному середовищі, майже не руйнує вітамін В₂. Теплова обробка на світлі призводить до його руйнування. Консервування, повільне заморожування, а також відтаювання і зневоднення продуктів призводить до втрати рибофлавіну. До значного зруйнування вітаміну призводить сушіння на сонці риби, овочів та інших продуктів.

Вітмін В₃ (пантотенова кислота) стійка до оксигену повітря, але руйнується під дією високих температур при автоклавуванні і нагріванні в лужному і кислому середовищі.

Вітамін В₆ (піридоксин) поширений в продуктах як тваринного, так і рослинного походження, особливо в дріжджах, пшеничних зародках, рисових висівках.

Піридоксин стійкий до дії кислот і лугів, але легко руйнується під впливом світла в нейтральному середовищі (рН 6,8).

Вітамін В₉ (фолієва кислота) міститься в рослинних продуктах: листових овочах (салат, шпинат), капустяних овочах, зеленій цибуляі і горошку, квасолі, горосі, сої, борошні низьких сортів і виробах з неї, тваринних продуктах (печінка, нирки, сир, ікра, яєчний жовток).

При тепловій обробці руйнується майже 90 % фолієвої кислоти. Деяка її кількість утворюється кишковими мікробами, але цього недостатньо для задоволення добової потреби.

Вітамін В₁₂ (цианкобаламін). Основні джерела його – це, насамперед, продукти тваринного походження: печінка, нирки, яєчні жовтки, молокопродукти нерибні морепродукти (краби, морська капуста та ін.). Вітамін В₁₂, також як і вітамін В₉, синтезується мікрофлорою кишечнику.

Вітамін Р (рутин) міститься в плодах шипшини, ягодах чорної смородини, винограду, в чайному листі; перці, ріпчастій цибулі. Вітамін стійкий при зберіганні і технологічній обробці плодів і овочів.

Вітамін РР (ніацин) міститься в м‘ясі, шинці, гречаній крупі, хлібі, кукурудзі. Ніацин найбільш стійкий при зберіганні продуктів і звичайних методах консервування. Навіть 5-годинне автоклавування його розчинів при 110⁰С не викликає помітного зниження їх активності. Втрати його при кулінарній обробці не перевищують 15-20 %.

Вітамін А (ретинол) міститься в продуктах тваринного походження – вершковому і топленому маслі, яєчному жовтку, печінці та ін. В печінці риб, головним чином прісноводних, знаходиться дегідроретинол (вітамін А₂), біологічна активність якого складає лише 40 % активності ретинолу.

В продуктах рослинного походження (морква, абрикоси, зелені частини) містяться провітаміни А – каротини (каротиноїди), які перетворюються в організмі людини у вітамін А і має аналогічні йому властивості, проте біологічна активність його в два рази нижче. Продукти тваринного походження містять незначну кількість каротинів.

При зберіганні, наприклад, моркви вміст каротинів не зменшується до тих пір, поки вона не почне псуватися. Вітамін А і каротин в продуктах значно стійкіше, ніж в чистому вигляді. Зберігання нарізаної моркви на повітрі супроводжується збільшенням в ній вмісту каротину. Це явище розглядається як реакція рослинної тканини на її поранення і називається раневим біосинтезом.

Під дією оксигену повітря вітамін А руйнується доволі швидко. При відсутності його добре зберігається навіть при нагріванні до 120-130⁰С. Ступінь засвоюваності каротинів залежить від повноти розриву клітинних оболонок, так, наприклад, каротини, що містяться в морквяному пюре, засвоюється краще, ніж у вареній моркві, і ще краще, ніж в сирій.

Каротини і ретинол руйнується в значному ступені під впливом тепла , світла, повітря, нейтрального або лужного середовища, але добре зберігаються в продуктах при варінні, квашенні і нагріванні без доступу повітря. Вони руйнуються при тривалому жарінні і сушінні, при гідрогенізації і псуванні жирів. Втрати при технологічній обробці коливаються для ретинолу – від 0 до 40 %, для каротиноїдів – від 0 до 30 %.

В кулінарній практиці нарізану моркву частіше прогрівають з невеликою кількістю жиру при температурі 110⁰С (пасерування). Каротини, що містяться в зруйнованих при розрізанні клітинах, розчиняються в жирі до 20 % від загальної його кількості. В пасерованій моркві, яка зберігалася тонким шаром у відкритому посуді, відбувається зниження вмісту каротинів. При 0-2⁰С через дві доби зруйнувалося близько 17 %, а через 4 доби - до 23 % каротину. При цьому пасерована морква, що трималася в закритому посуді при 0-2⁰С на протязі 4 діб, майже повністю зберігає каротин.

Вітамін Д (кальцифероли) міститься в топленому маслі, жовтках яєць, печінці, рибному жирі. Вони сприяють утворенню жовчі, беруть участь в синтезі жовчних кислот і в інших окиснювальних процесах. Він добре зберігається при консервуванні і кулінарній обробці. У промисловості його одержують із дріжджів і печінки китів. Вітамін надходить в організм не тільки з їжею, але і утворюється в ньому під дією ультрафіолетових променів, тому в звичайних умовах середньої кліматичної зони достатня кількість його утворюється за рахунок сонячного опромінення шкіри. Вітамін Д стійкий до дії високих температур.

Вітамін Е (токофероли). Цей вітамін широко розповсюджений в продуктах як тваринного, так і рослинного походження, Е-авітаміноз у людей виникає рідко. Важливим джерелом токоферолів в харчуванні людини є продукти рослинного походження, серед яких одне з перших місць належить плодам обліпихи, олії із зародків насіння злаків.

Технологічна обробка продуктів знижує вміст токоферолів в рослинних оліях і пшеничному борошні. Токофероли чутливі до ультрафіолетового світла, нагрівання до 200⁰С в присутності кисню, дії кислот і лугів. Вітамін Е використовують як антиоксидант для попередження псування жирів.

Вітамін К (філохінони) - міститься в продуктах рослинного і тваринного походження (свиняча печінка, шпинат, капуста, кропива, томати, картопля, м’ясо). Втрати його відбуваються при вимочуванні печінки і при первинній обробці картоплі та інших овочів.