Научные основы производства продуктов питания

стеризованный крахмал (сырой картофель), обжариваемых в сыром виде. Так, сырой картофель при жаренье с небольшим количеством жира поглощает 4,4 % жира, вареный – 7 %, т. е. в 1,5 раза больше.

Это объясняется тем, что часть воды в продуктах с неоклейстеризованным крахмалом поглощается и удерживается клейстеризующимся крахмалом и испаряется менее интенсивно. Ещё медленнее испаряется вода из продуктов, в состав которых входит оклейстеризованный крахмал, поскольку им удерживается бóльшая часть содержащейся в продуктах влаги. В этом случае продукт поглощает максимальное количество жира.

Поглощение жира продуктом возрастает с увеличением его удельной поверхности. Картофель, нарезанный соломкой, поглощает

в2,6 раза больше подсолнечного масла и в 2,1 раза больше кулинарного жира, чем нарезанный брусочками. Если учесть, что расчётная удельная поверхность соломки в 2,7 раза больше удельной поверхности брусочков, то для случая жаренья её в подсолнечном масле имеет место почти прямая зависимость между удельной поверхностью продукта и количеством поглощённого жира.

Нагревание жира уменьшает его вязкость, а понижение вязкости облегчает впитывание его продуктом.

Основная масса впитываемого жира накапливается в периферийных слоях и корочке обжариваемого продукта. При этом продукт приобретает дополнительную сочность и нежность. При жаренье мяса, рыбы и птицы поглощённый жир эмульгируется в растворе глютина, образовавшемся при расщеплении коллагена. Возрастание вязкости жира при длительном нагреве приводит к увеличению его количества, адсорбированного поверхностью продукта.

Расход фритюра возрастает по мере увеличения его вязкости вследствие неполноты стекания с обжариваемого продукта при извлечении последнего из жира.

Таким образом, расход жира при жарке продуктов с небольшим количеством жира и во фритюре определяется содержанием влаги

вжире, её выделением из обжариваемого продукта, удельной поверхностью последнего и вязкостью жира.

Масса жира изменяется даже при его холостом нагреве. В начальной стадии нагрева она может возрастать за счёт присоединения к жиру свободных радикалов. При продолжительном нагревании за счёт пиролиза и окислительной деструкции жира образуются летучие

291

вещества, выделение которых уменьшает массу фритюра. При загрузке продукта в нагретый жир с парами воды уносятся не только летучие вещества, но и неокисленные триглицериды.

Таким образом, при любом способе жарки, помимо поглощения жира продуктами, всегда имеют место его потери, так называемый угар. Последний происходит из-за разбрызгивания жира, его удаления с парами воды, а также вследствие термического разложения в результате пиролиза и окислительной деструкции.

292

ГЛАВА 4. ПЕРВИЧНАЯ И ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ

4.1. Первичная обработка плодов и овощей

Для приготовления продуктов питания используют практически все известные овощи, плоды и ягоды, которые поступают чаще всего в свежем виде, а также сушёными, маринованными, солёными, законсервированными в банках, замороженными.

При первичной обработке плодов и овощей и приготовлении из них полуфабрикатов происходит изменение пищевой ценности, цвета, а иногда вкуса, аромата и консистенции этих продуктов. Степень тех или иных изменений зависит от технологических свойств сырья и применяемых режимов обработки.

Технологические свойства плодов и овощей определяются в основном составом и содержанием в них пищевых веществ (белки, жиры, углеводы, минеральные вещества и др.), которые находятся в структурных элементах их тканей.

4.1.1. Строение тканей овощей и плодов

Ткань (мякоть) овощей и плодов состоит из тонкостенных клеток, разрастающихся примерно одинаково во всех направлениях. Такую ткань называют паренхимной. Содержимое отдельных клеток представляет собой полужидкую массу – цитоплазму, в которую погружены различные клеточные элементы (органеллы) – вакуоли, ядра, пластиды и др. (рис. 21).

В центре клетки расположена вакуоль – самый крупный по размерам элемент, который представляет собой своеобразный пузырёк, заполненный жидкостью с растворёнными в ней питательными веществами. Тонкий слой цитоплазмы с другими органеллами занимает пристенное положение.

Все органеллы клетки отделены от цитоплазмы мембранами. Вакуоли окружены простой (элементарной) мембраной, называемой тонопластом. Поверхность ядер, пластид и других цитоплазматических структур покрыта двойной мембраной, состоящей из двух рядов простых мембран с промежутком между ними, заполненным жидкостью типа сыворотки.

293

Наружная поверхность цитоплазмы (на границе с клеточной оболочкой) покрыта, как и вакуоль, простой мембраной, называемой плазмалеммой. Внешнюю границу плазмалеммы можно увидеть при рассмотрении под микроскопом препаратов растительной ткани, обработанных концентрированным раствором поваренной соли. Вследствие разницы между осмотическим давлением внутри клетки и за её пределами происходит переход воды из клетки в окружающую среду, вызывающий плазмолиз – отделение цитоплазмы от клеточной оболочки.

Рис. 21. Строение растительной клетки

Мембраны регулируют клеточную проницаемость, избирательно пропуская молекулы и ионы тех или иных веществ внутрь клетки и за её пределы либо задерживая их. Мембраны препятствуют также смешиванию содержимого двух соседних органелл. Переход тех или иных веществ из одних органелл в другие происходит лишь в строго определённых количествах, необходимых для протекания физиологических процессов в тканях.

294

Каждая клетка покрыта оболочкой, представляющей собой первичную клеточную стенку. В отличие от мембран она характеризуется полной проницаемостью. Оболочки каждых двух соседних клеток скрепляются с помощью так называемых срединных пластинок, образуя остов паренхимной ткани. Поэтому часто клеточными стенками называют не только оболочки клеток, но и оболочки клеток вместе со срединными пластинками.

Контакт между содержимым клеток осуществляется через плазмодесмы, представляющие собой тонкие протоплазматические тяжи, проходящие через оболочки.

Поверхность отдельных экземпляров овощей и плодов покрыта покровной тканью – эпидермисом (плоды, наземные овощи) или перидермой (картофель, свекла, репа). Покровные ткани обычно имеют пониженную пищевую ценность и при переработке большинства овощей и некоторых плодов удаляются.

4.1.2.Особенности химического состава отдельных структурных элементов тканей овощей и плодов

Поскольку свежие овощи и плоды отличаются значительным содержанием воды (от 75 до 95 %), все структурные элементы их паренхимной ткани в той или иной степени гидратированы. Способность тканей овощей и плодов сохранять форму и определённую структуру при таком большом содержании воды объясняется наличием в них белков и пектиновых веществ, способных удерживать значительное количество влаги. Это обеспечивает достаточно высокое тургорное давление в их тканях. Тургор – это состояние напряжения, возникающее вследствие давления содержимого клеток на их эластичные оболочки и обратного давления оболочек на содержимое клеток. Тургорное давление может снижаться, например при увядании или подсыхании овощей и плодов, или возрастать, что наблюдается при их погружении в воду. Это свойство овощей и плодов учитывают при их кулинарной переработке. Так, при механической очистке картофеля и корнеплодов с ослабленным тургором их предварительно замачивают с целью сокращения времени обработки и сни-жения количества отходов.

295

Вакуоли являются наиболее гидратированными элементами тканей овощей и плодов (95–98 % воды). Жидкость вместе с растворёнными в ней пищевыми веществами представляет собой так называемый клеточный сок. В его состав входят в том или ином количестве практически все пищевые вещества (углеводы, азотистые и минеральные вещества, органические кислоты, витамины, некоторые пигменты и др.).

Основную часть сухого остатка клеточного сока составляют углеводы: глюкоза, фруктоза, сахароза и растворимый пектин.

Общее содержание сахаров в овощах колеблется от 1,5 % (картофель) до 9 % (арбуз, дыня, свёкла, лук репчатый [на сырую массу съедобной части]). Достаточно много их содержится в моркови (6 %) и белых кореньях (петрушка – 9,4 %, пастернак – 6,5 %, сельдерей – 5,5 %); в капустных овощах содержится более 4 % сахаров. В плодах и ягодах общее содержание сахаров колеблется от 3–4 %

в основном глюкозой и сахарозой, фруктозы в нём очень мало; в луке репчатом и моркови – сахарозой и в меньшей степени глюкозой

ифруктозой. В белокочанной капусте содержатся в основном глюкоза

ифруктоза, сахарозы в ней в 10 раз меньше, чем моносахаров. В яблоках, грушах сахара представлены фруктозой и в меньшей степени глюкозой и сахарозой, в винограде и вишне – практически глюкозой

ифруктозой. В абрикосах, персиках, апельсинах, мандаринах больше содержится сахарозы, чем моносахаров. В лимонах все три вида сахаров содержатся в равных количествах.

Основная масса сахаров, содержащихся в овощах и плодах в свободном состоянии, концентрируется в вакуолях.

Пектиновых веществ в овощах и плодах содержится значительно меньше, чем сахаров (от десятых долей процента до 1,1 %). Примерно 1/4 пектиновых веществ представлена растворимой формой – пектином, который входит в состав клеточного сока.

Молекулы растворимого пектина представляют собой цепочки полигалактуроновых кислот различной степени полимеризации, частично этерифицированные метиловым спиртом. Молекулярная масса

296

пектина может достигать 200 000. Ниже представлен участок цепи полигалактуроновой кислоты, в которой часть карбоксильных групп метоксилирована:

Пектин обладает желирующими свойствами, которые проявляются тем значительнее, чем больше в его молекуле метоксильных групп.

Азотистых веществ в овощах относительно немного: их количество не превышает 3 % (в пересчёте на белок), и только в бобовых (зеленый горошек, фасоль стручковая, бобы и др.) их содержание достигает 4–6 %. В плодах и ягодах азотистых веществ содержится меньше, чем в овощах (0,2–1,5 %). Примерно половину азотистых веществ овощей и плодов составляют белки.

Белки многих овощей и плодов считаются полноценными, так как содержат все незаменимые аминокислоты. Потери или нежелательные изменения белков и аминокислот при кулинарной обработке могут привести к заметному снижению пищевой ценности овощей.

Из небелковых азотистых веществ представляют интерес свободные аминокислоты, хотя их содержание и невелико (менее 0,5 % на сырую массу). Состав и соотношение аминокислот в тканях овощей и плодов могут оказывать влияние на качество полуфабрикатов и готовых изделий. Например, от содержания тирозина в картофеле зависит степень его потемнения при первичной обработке. Изменение окраски овощей в процессе тепловой обработки, происходящее в результате меланоидинообразования, зависит не столько от количества свободных аминокислот, сколько от их качественного состава, так как различные аминокислоты при реакции с сахарами дают тёмную окраску неодинаковой интенсивности. Например, с глюкозой наиболее интенсивное потемнение даёт лизин, меньшее – триптофан и аргинин, наименьшее – глутаминовая кислота и пролин. Образующиеся меланоидины оказывают влияние на цвет и аромат готовых изделий, которые могут варьироваться в зависимости от наличия в овощах тех или иных аминокислот.

297

Клеточный сок содержит в своем составе как свободные аминокислоты, так и белки (глобулярные), которые вследствие значительного содержания воды в вакуолях образуют в них растворы относительно слабой концентрации.

Количество минеральных веществ (золы) в овощах и плодах составляет в среднем 0,5. Минеральные вещества входят в состав овощей и плодов в виде солей органических и неорганических кислот. В основном это калий, натрий, кальций, магний, фосфор, а из микроэлементов – железо, медь, марганец и др.

В клеточном соке содержится примерно 60–80 % минеральных веществ от их общего количества в овощах и плодах, причём соли одновалентных металлов (калий, натрий и др.) практически полностью концентрируются в клеточном соке. Солей же кальция, железа, меди, магния содержится в нём несколько меньше, так как они входят в состав других элементов тканей овощей и плодов.

Органические кислоты овощей и плодов, входящие в основном в состав клеточного сока, представлены яблочной, лимонной, щавелевой, винной, фитиновой, янтарной и другими кислотами. Преобладающей является, как правило, яблочная кислота, однако в корнеплодах свеклы – это щавелевая, в цитрусовых плодах и черной смородине – лимонная. В винограде преобладают винная и яблочная кислоты; в персиках и клюкве – яблочная и лимонная.

Органические кислоты находятся в свободном или связанном состоянии. Количество кислот, связанных с различными катионами, значительно превышает количество свободных кислот.

Овощи и плоды содержат почти все известные в настоящее время витамины, кроме витаминов В12 и D (кальциферол). К витаминам, источником которых служат, главным образом, овощи и плоды, относятся: из водорастворимых – витамины С, Р, U и фолацин; из жирорастворимых – витамины Е, К и провитамин А – каротин.

Кроме того, в состав овощей и плодов входят и такие витамины, как тиамин (B1), рибофлавин (В2), витамин В6 (пиридоксин), пантотеновая кислота, ниацин (РР), биотин (Н).

Особое значение имеет термолабильный витамин С (аскорбиновая кислота). Его содержание в овощах колеблется от 5 мг (баклажаны, морковь) до 250 мг (перец красный сладкий) на 100 г съедобной части продукта. В таких овощах, как картофель, капуста, количество витамина С относительно невелико (20–60 мг на 100 г), но, поскольку они в питании человека занимают значительный удельный вес, эти овощи

298

можно рассматривать в качестве основного источника витамина С. Из плодов витамином С богаты цитрусовые, чёрная смородина и шиповник (соответственно 38, 200 и 470 мг на 100 г).

Аскорбиновая кислота в овощах и плодах находится в трёх формах – восстановленной, окисленной (дегидроформа) и связанной (аскорбиген). В процессе созревания, хранения и переработки овощей и плодов восстановленная форма аскорбиновой кислоты может окисляться с помощью соответствующих ферментов или других окислительных агентов и переходить в дегидроформу. Дегидроаскорбиновая кислота обладает всеми свойствами витамина С, но по сравнению с аскорбиновой кислотой менее устойчива к действию внешних факторов и быстро разрушается. Аскорбиген может подвергаться гидролизу, вследствие чего высвобождается свободная аскорбиновая кислота.

Содержание аскорбиновой кислоты в овощах и плодах в процессе их хранения, как правило, уменьшается. Наибольшие потери аскорбиновой кислоты наблюдаются при хранении картофеля, наименьшие – цитрусовых.

Витамин Р усиливает биологический эффект витамина С, так как способен задерживать окисление аскорбиновой кислоты.

Р-витаминной активностью обладают многие вещества фенольной природы (некоторые катехины, антоцианы) и фенолгликозиды (рутин, гесперидин и нарингин). Средняя суточная потребность в витамине Р (рутине) составляет 25 мг. Многие овощи и плоды обладают достаточно высоким содержанием Р-активных соединений. Например, в яблоках оно достигает 43–45 мг на 100 г.

Наиболее богатыми источниками витамина U – антиязвенного фактора, представляющего собой метилсульфоновое производное метионина (сокращённое название – S-метилметионин, или SMM), являются листья белокочанной капусты и побеги спаржи (соответственно 85 и 100–160 мг на 100 г сухой массы). Этот витамин был найден также в томатах, стеблях сельдерея, но в меньших количествах. Суточная потребность в этом витамине для здорового человека не определена.

Фолацин (фолиевая кислота) содержится в овощах и плодах в относительно больших количествах (от 1 до 30 мкг на 100 г). Особенно богаты им зелёные овощи: капуста брюссельская, фасоль стручковая, шпинат и зелень петрушки (соответственно 31, 36, 80 и 110 мкг на 100 г).

299

Суточная потребность в этом витамине взрослого человека (0,2–0,4 мг) может быть в значительной степени обеспечена за счёт овощей и плодов.

Из пигментов в клеточном соке овощей и плодов содержатся в основном различные полифенольные соединения – антоцианы, флавоны, флавонолы. Антоцианы сообщают плодам и овощам фиолетовый цвет, флавоны и флавонолы – желтый. В свекле содержится пигмент бетанин.

Кроме того, в плодах и овощах имеются и другие вещества фенольного характера – катехины, хлорогеновая кислота, тирозин, лейкоантоцианы и др. Эти вещества – бесцветные, но при кулинарной обработке плодов и овощей они могут окисляться и вызывать изменение цвета полуфабрикатов и готовых изделий.

Содержание полифенолов зависит от видовых и сортовых различий плодов и овощей. Как правило, в овощах их содержится меньше, чем в плодах. В картофеле, например, содержится от 8 до 30 мг% веществ фенольного характера (в основном тирозин и хлорогеновая кислота). Распределение полифенолов в различных частях клубня неодинаково: в клетках, расположенных непосредственно под кожицей, их накапливается примерно в 15–20 раз больше, чем в мякоти. От содержания и характера превращений полифенолов зависит не только окраска плодов и овощей, но также их вкус и аромат.

Всостав цитоплазмы в основном входят белки, ферменты и в небольшом количестве липиды (соотношение белковых веществ и липидов – 90:1). По структуре молекул белки цитоплазмы относят

кглобулярным белкам. В цитоплазме, как и в вакуолях, они находятся в виде раствора, но более концентрированного (10%-го).

Мембраны содержат в своём составе белки и липиды. Тонопласт и плазмалемма состоят из двух слоёв глобулярного белка с бимолекулярной прослойкой липидов. Другие цитоплазматические мембраны, построенные из двух простых мембран, практически не отличаются по химическому составу от последних. Считают, что белковые вещества в мембранах находятся в виде студней.

Пластиды бывают окрашенными и бесцветными. В зависимости от окраски их подразделяют на хлоропласты (зеленые), хромопласты (окрашенные в жёлтые и красные тона) и лейкопласты (бесцветные).

Вхлоропластах, состоящих из белков и липидов (при соотношении 40:30), содержатся различные пигменты – в основном хлорофилл,

300