Научные основы производства продуктов питания

сы. Если жир нагрет слишком сильно, на поверхности продукта быстро образуется поджаристая корочка, хотя внутри он остается сырым. Если жир нагрет недостаточно, процесс жарки замедляется, что ведёт к излишнему высыханию изделий. Оптимальная температура жира и продолжительность обжаривания различных полуфабрикатов представлены в табл. 21.

Начальная температура фритюра может колебаться от 140 до 190 0С. Менее нагретый фритюр используют для жарки продуктов с большим содержанием влаги (тефтели, картофельные крокеты, рыба в тесте). При загрузке продукта в жир вначале происходит испарение из продукта воды, а затем после обезвоживания внешних слоев – собственно жаренье.

Фритюр температурой 160–179 0С используется для жаренья предварительно отваренных мясопродуктов (баранья и телячья грудинка, мозги, телячьи и свиные ножки и т. д.), температурой 170–190 0С – для жаренья пирожков, пончиков, небольших порций рыбы и других изделий.

Физико-химические изменения жира при жарке во фритюре.

Можно говорить о трёх специфических превращениях фритюра: термическом, гидролитическом, а также окислительном разложении и протекающих в них процессах.

Гидролитическое разложение фритюра обусловлено выделением в него влаги из обжариваемых продуктов. Основными продуктами гидролиза являются свободные жирные кислоты, ди- и моноглицериды.

В процессе фритюрной жарки происходит термическое окисление, при котором быстрее образуются и распадаются перекиси, о чём свидетельствует скачкообразное изменение перекисного числа.

281

Циклические перекиси могут распадаться с образованием двух соединений с укороченной цепью (альдегид и альдегидокислота), которые при дальнейшем окислении образуют соответственно одно- и двухосновную кислоты:

Циклические перекиси могут превращаться и в другие, более стабильные продукты вторичного окисления:

Окислению подвергаются как свободные жирные кислоты, так и в составе глицеридов. В качестве слабого звена, способного к окислению, может выступать двойная связь в непредельной свободной жирной кислоте или в кислоте в составе глицерида.

Слабым звеном является также группа –СН2–, сопряжённая с двойной связью в глицеридах или с карбоксильной группой в свободной кислоте. Окислительный процесс идёт через образование перекисных радикалов, гидроперекисей до оксисоединений, например:

Вода, попадающая в жир из обжариваемого продукта, не только испаряется, унося с собой летучие продукты распада, но и способствует гидролизу жира. В результате накопления свободных жирных кислот кислотное число жира непрерывно увеличивается. Происходит это за счёт не только гидролиза, но и образования низкомолекулярных кислот при расщеплении перекисей.

282

Вто время как кислотное число фритюра по мере нагревания непрерывно возрастает, температура дымообразования почти линейно снижается. Это приводит к усилению выделения дыма по мере увеличения продолжительности нагревания.

Увеличение содержания соединений с двумя сопряженными двойными связями, образующимися при изомеризации, приводит к возрастанию оптической плотности жира при длине волны 232–234 нм.

Накопление в жире гидроксильных групп за счёт появления оксикислот, моно- и диглицеридов вызывает увеличение ацетильного числа. Йодное число уменьшается за счёт как окислительных реакций по месту двойных связей, так и накопления высокомолекулярных веществ, поскольку оксикислоты, дикарбонильные вещества и соединения с сопряженными связями способны к реакциям поликонденсации

иполимеризации. Об их накоплении свидетельствует также увеличение вязкости.

Вгруппу полимеров входят вещества, содержащие в своём составе два, три и более мономеров. Мономерами являются окисленные жирные кислоты и триглицериды. Соединение мономеров между собой осуществляется посредством атомов углерода или кислородных мостиков. В одной и той же молекуле полимера могут присутствовать оба типа этих связей. Полимеры имеют циклическое или ациклическое строение. При термическом окислении жира наряду с полимерами образуются циклические мономеры.

Таким образом, о происходящих во фритюре окислительных и других физико-химических изменениях свидетельствуют следующие данные:

1)Температура дымообразования понижается.

2)Кислотное число растёт за счёт гидролиза глицеридов и образования низкомолекулярных кислот в ходе окислительных процессов.

3)Йодное число уменьшается в результате окисления по месту двойных связей и конденсации соединений с сопряжёнными двойными связями.

4)Ацетильное число растёт благодаря образованию оксикислот, ди- и моноглицеридов.

5)Оптическая плотность растёт при 232–234 нм, что отражает увеличение в жире сопряженных двойных связей R-CH=CH-CH=CH-R.

283

Продукты, содержащие сопряженные двойные связи, склонны к реакциям конденсации (коньюгированные связи):

6)Увеличивается вязкость жира за счёт образования продуктов

сповышенным молекулярным весом в результате реакций конденсации и полимеризации.

7)Возрастает коэффициент преломления жира вследствие образования продуктов с повышенным молекулярным весом, увеличения количества оксисоединений.

8)Образование продуктов с полярными группами влечёт за собой увеличение электропроводности и поверхностной активности жира.

К продуктам, которым присущи и которые ответственны за ука-

занные характеристики и показатели фритюра, относятся: СО2, СО, Н2О, моно- и диглицериды, кислоты (насыщенные, ненасыщенные, альдегидо- и кетокислоты, двухосновные), насыщенные и ненасыщенные спирты, альдегиды, кетоны, углеводороды, ароматические компоненты (бензоальдегид, бутилбензол и др.), различные продукты конденсации и полимеризации, в том числе димеры триглицеридов, соединённые посредством связи R-C-O-C-R или R-C-C-R.

Факторы, влияющие на скорость химических изменений фри-

тюрного жира. Скорость физико-химических изменений фритюра зависит от его жирнокислотного состава, температурного режима и продолжительности использования, контакта жира с кислородом воздуха, наличия в нём катализаторов процесса окисления и состава обжариваемых продуктов.

При прочих равных условиях жир, содержащий ненасыщенные жирные кислоты, окисляется быстрее. Рафинированные дезодорированные растительные масла в меньшей степени будут изменяться при термической обработке, чем нерафинированные (из-за содержания в последних ненасыщенных жирных кислот). Однако режим

284

жарки (температура и продолжительность), а также контакт с кислородом воздуха оказывают более существенное влияние на процесс окисления.

Повышение температуры фритюрного жира ускоряет пиролиз, а также гидролитические и окислительные процессы. Так, гидролиз жира при 200 0С протекает в 2,5 раза быстрее, чем при 180 0С. При температурах свыше 200 0С заметно ускоряются пиролиз и нежелательные процессы полимеризации.

Другим фактором является контакт жира с кислородом воздуха, без доступа которого даже длительное нагревание жира при 180–190 0С не вызывает в нём заметных окислительных изменений. Увеличение площади соприкосновения (контакта) жира с воздухом (нагревание жира тонким слоём), обжаривание продуктов пористой структуры при перемешивании жира, вспенивании способствует процессам окисления.

Контакт жира с кислородом воздуха может быть уменьшен посредством применения аппаратов с той или иной степенью вакуумирования, а также безвредных кремнийорганических соединений (полиметилсилоксанов), которые при добавлении в незначительных количествах к жиру концентрируются на его поверхности в виде тончайшей плёнки и затрудняют взаимодействие жира с кислородом, подавляя его вспенивание.

Большое значение имеет присутствие в жире катализаторов, или инициаторов окисления, увеличивающих скорость окислительных процессов. К ним относятся хлорофилл и металлы переменной валентности (Fe, Сu, Мn, Со и др.).

Заметное влияние на скорость термического окисления жира оказывает химический состав обжариваемых продуктов. Объясняется это содержанием в некоторых из них значительного количества антиоксидантов. Так, входящие в состав продуктов белки способны проявлять антиокислительное действие, а некоторые вещества, образующиеся в результате реакции меланоидинообразования, обладают редуцирующим действием и могут прерывать цепь окислительных превращений. Более заметное окисление фритюрных жиров при холостом нагреве, по сравнению с их окислением при обжаривании продуктов, можно объяснить антиокислительным действием ряда компонентов,

285

входящих в состав обжариваемых продуктов (витамин С, некоторые аминокислоты, глютатион).

Скорость автоокисления можно заметно затормозить, вводя в жир ничтожные количества антиоксидантов (ингибиторов окисления). Механизм их действия неодинаков. Некоторые естественные антиоксиданты (каротин, изомеры токоферола, аскорбиновая кислота) и искусственные (бутилоксианизол, бутилокситолуол, производные фенола, кремнийорганические жидкости – полиметилксилоксаны) связывают свободные радикалы, переводя их в неактивное состояние. Однако при высоких температурах жаренья большинство естественных и искусственных антиоксидантов разрушается или испаряется.

Кроме того, устойчивость жира к окислению зависит от степени его ненасыщенности. При прочих равных условиях ненасыщенные жиры окисляются быстрее насыщенных. Однако условия жарки (температура, доступ воздуха) и длительность нагревания играют более существенную роль в процессах термического окисления.

Изменение вкуса, цвета, запаха жира при жарке во фритюре.

Между органолептическими и физико-химическими показателями не существует определённой закономерности, так как изменения и тех и других зависят от множества факторов, не связанных между собой.

Обжаривание продуктов, богатых белками (мясо, рыба, птица), приводит к быстрому потемнению жира, которое наступает раньше существенного изменения его химических показателей. Если же в продукте много крахмала, фритюр долго остаётся светлым, несмотря на его значительные окислительные изменения. Иногда в жире, совершенно непригодном для дальнейшего использования по органолептическим показателям, обнаруживаются незначительные окислительные изменения, и наоборот – вкус жира остаётся удовлетворительным, а его физико-химические показатели сигнализируют о сильной окисленности. В первом случае решение о дальнейшей пищевой пригодности или непригодности жира выносится по органолептическим показателям, во втором – по физико-химическим.

Пигменты, содержащиеся в жире, – каротиноиды, хлорофилл, госсипол и их производные довольно легко разрушаются не только под

286

действием света, но также при термическом окислении. В некоторых жирах присутствуют хромогены (слабоокрашенные или бесцветные вещества), которые при окислении и действии других факторов интенсивно окрашиваются. В начале нагревания из-за разрушения пигментов цвет жира несколько светлеет, но по мере дальнейшего нагревания начинает темнеть.

Причин потемнения жира несколько. Одна из них – накопление в нём тёмноокрашенных продуктов окисления самого жира. Так, две рядом стоящие карбонильные группы (–СО–СО–) обусловливают появление окраски у соединений, в состав которых они входят. Такие соединения легко вступают в реакции конденсации, что приводит к дальнейшему усилению окраски. Другая причина потемнения жира

– это его загрязнение веществами пирогенетического распада, образующимися при обугливании мелких частиц обжариваемых продуктов.

Следующей причиной появления тёмной окраски является реакция меланоидинообразования, в процессе которой образуются азотсодержащие полимерные и сополимерные вещества коричневого цвета. Источником аминных групп для реакции меланоидинообразования могут служить обжариваемые продукты, а при использовании для фритюра нерафинированных масел – и входящие в них фосфатиды. Поэтому цвет рафинированных масел, из которых удалены фосфатиды и другие посторонние вещества, меняется значительно медленнее. Так, в эксперименте при 20-часовом жаренье пирожков рафинированное масло изменило свой цвет незначительно, а нерафинированное за тот же период времени сделалось тёмным.

Чистые триглицериды не имеют вкуса и запаха. Ощущение вкуса и запаха связано с присутствием в свежих жирах некоторых, в том числе и нежировых, компонентов. Эти вещества находятся в жире как естественные примеси либо образуются в нём в результате химических изменений триглицеридов. В образовании вкуса и запаха жира участвует многочисленная группа веществ, каждое из которых присутствует в жире в очень небольших количествах. Так, в образовании аромата молочного жира участвуют свыше 30 карбонильных компонентов.

Приобретая в процессе нагрева темную окраску, жир одновременно становится жгуче-горьким на вкус. Кроме того, у него появляется

287

едкий запах горелого. Объясняется это в основном присутствием

внем акролеина (СН2 = СН–СНО), содержание которого возрастает

вжире по мере снижения температуры дымообразования. Горький вкус и запах горелого зависят в основном от присутствия в жире продуктов пирогенетического распада пищевых продуктов.

Накопление в жире оксикислот (промежуточных продуктов окисления) приводит к их вспениванию (так как они являются полярными ПАВ), в зависимости от оборудования – к перебрасыванию жиров

ивоспламенению. Сильное вспенивание и снижение температуры дымообразования (ниже 190 0С) делают жир непригодным для жаренья. При жарке увеличивается вязкость фритюрного жира, уменьшается скорость теплопереноса, что ухудшает свойства жира как теплопередающей среды, затрудняет доведение продукта до готовности

иприводит к образованию неравномерной окраски корки обжариваемого продукта.

Влияние жарки на пищевую ценность жира. Обжаривание при-

водит к снижению пищевой ценности жиров в результате уменьшения содержания в нём жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и других биологически активных веществ, а также за счёт образования в нём неусвояемых компонентов и токсических веществ (каковыми являются продукты термического окисления и полимеризации).

Уменьшение содержания витаминов и фосфатидов происходит при любом способе жарки, тогда как содержание незаменимых жирных кислот существенно снижается лишь при длительном нагревании. Особенно значительны потери незаменимых жирных кислот в высоконенасыщенных жирах.

Снижение биологической ценности жира при тепловой обработке зависит от степени его ненасыщенности. При одинаковом тепловом воздействии в большей степени снижается пищевая ценность жиров, содержащих значительные количества высоконепредельных жирных кислот, поэтому образуется больше продуктов термического окисления, влияние которых на организм человека – вопрос большой практической значимости.

288

Потери высоконенасыщенных жирных кислот особо характерны для растительных масел, которые используют в качестве фритюра.

При длительном нагревании в жирах образуются высокополимерные вещества, не усваиваемые организмом. Жир, йодное число которого снижено хотя бы на 5 %, усваивается значительно хуже.

Токсичность фритюра обусловлена возможностью образования в нём циклических мономеров и димеров из полиненасышенных жирных кислот при температуре свыше 200 0С. При правильном ведении процесса жарки их количество во фритюре незначительно и токсический эффект фактически не проявляется.

Продукты окисления жира, раздражая кишечник и оказывая послабляющее действие, ухудшают усвояемость не только самого жира, но и употребляемых вместе с ним продуктов. Отрицательное действие термически окисленных жиров может проявляться при их взаимодействии с другими веществами. Так, они могут вступать в реакцию с белками, ухудшая их усвояемость, а также частично или полностью инактивировать некоторые ферменты и разрушающе действовать на многие витамины. Поэтому в процессе использования фритюрных жиров необходимо периодически контролировать их качество. Установлена предельно допустимая «норма» содержания продуктов окисления и полимеризации во фритюре, равная 1 %.

Пути продления сроков службы фритюрного жира. Для замед-

ления нежелательных процессов во фритюрном жире и продления срока его службы разработан ряд мероприятий: конструктивное совершенствование жарочной аппаратуры; повышение термостойкости жира, применяемого для жаренья (создание термостойких смесей, введение в жир термоустойчивых антиоксидантов); совершенствование технологии жаренья и обеспечение оперативного контроля за качеством фритюрного жира.

Аппараты, предназначенные для жаренья во фритюре, должны иметь автоматику для поддержания необходимой температуры и обеспечения равномерного нагрева жира. Контакт жира с кислородом воздуха должен быть сведён к минимуму. Предусматривается вакуумирование. Жарочные ванны фритюрниц следует изготовлять из материала, не катализирующего окисление и разложение жира (нержавеющая сталь, металлы, покрытые инертными полимерами), а в их конструкции должна быть предусмотрена холодная зона.

Для жаренья во фритюре следует применять специальные термостойкие жиры промышленного производства.

289

Основные технологические приёмы по улучшению фритюрного жаренья сводятся к периодическому удалению мелких частиц, попадающих в жир из обжариваемого продукта, сокращению холостого нагрева и поддерживанию необходимого температурного режима.

Поглощение жира продуктами и его потери при жарке.

В обычных условиях жарки различные продукты впитывают жир поразному. Например, продукты животного происхождения могут впитывать 64–67 % жира, а продукты, прошедшие предварительную тепловую обработку (рисовые котлеты), – 90–98 %. При жарке продуктов животного происхождения проникновению жира препятствует интенсивное выделение влаги денатурирующимися белками.

На степень впитывания продуктов при жарке оказывают влияние следующие факторы:

-содержание влаги в жире;

-химический состав продукта (влажность), интенсивность выделения влаги;

-удельная поверхность обжариваемого продукта;

-вязкость жира.

Чем больше влажность жира, тем хуже он впитывается в продукт из-за сильного разбрызгивания и испарения содержащейся в нём воды.

Поэтому не следует использовать для жарки с небольшим количеством жира сливочное масло и маргарин, содержащие до 20 % влаги, так как её бурное кипение по достижении жиром температуры 100 0С ведёт к разбрызгиванию жира и одновременно препятствует его поглощению обжариваемым продуктом.

Другая причина, влияющая на степень поглощения продуктом жира при жаренье, – интенсивность выделения из продукта влаги в процессе его обжаривания. Продукты, богатые белками и не содержащие крахмала (мясо, рыба, птица), в процессе жаренья энергично выделяют воду, что затрудняет проникновение в них жира. Поэтому их часто предварительно подвергают гидротермической обработке, а также панируют одинарной или двойной панировкой.

Степень впитывания жира зависит от состояния крахмала. Максимально впитывают жир продукты, содержащие уже оклейстеризованный крахмал (вареный картофель, крупяные котлеты), в отличие от крахмалосодержащих продуктов, в состав которых входит неоклей-

290