Научные основы производства продуктов питания

Механическая кулинарная обработка практически не влияет на вкусовые достоинства исходных продуктов, за исключением, например, процессов вымачивания солёной рыбы или солонины и других подобных операций. Однако последующие изменения вкусовых достоинств продуктов могут зависеть от характера их первичной обработки. Например, интенсивность диффузионных процессов при варке продуктов или поглощение жира при обжарке продуктов зависят от степени их измельчения.

Имеются существенные различия в специфике влияния на свойства продуктов влажного и сухого способов нагрева. Она проявляется, прежде всего, в температурных режимах обработки продуктов и свойствах окружающей среды.

При влажном способе обработки продуктов температурный режим

в этом случае определяется превращениями, которые протекают в самом продукте, и массообменом с окружающей средой.

Способ тепловой обработки оказывает влияние на формирование и образование вкусовых и ароматических веществ. В продуктах после непродолжительной (3–5 мин) СВЧ-обработки вкус и аромат слабо выражены.

При жарке интенсивность запаха и вкуса продуктов активируется высокими температурами. Помимо вышеперечисленных процессов, при температурах выше 100 0С имеет место образование продуктов пиролиза белков и углеводов, также обусловливающих вкус и запах жареных продуктов.

Вкус и аромат изделий из дрожжевого теста обусловлены ком-

ния (Майяра). При взаимодействии редуцирующих сахаров с аминокислотами, пептидами и белками, содержащими в своём составе диаминомонокарбоновые кислоты, образуются промежуточные продукты, в том числе различные альдегиды. Среди летучих веществ, выделяемых при варке пищевых продуктов, почти всегда присутствуют формальдегид, ацетальдегид и альдегиды, дающие при окислении нелетучие кислоты. В сырых продуктах в свободном состоянии они не содержатся.

361

В результате процессов меланоидинообразования при тушении капусты в ней значительно понижается содержание свободных аминокислот. Многие из продуктов процесса меланоидинообразования растворимы в воде и активно участвуют в формировании не только аромата, но и вкуса изделий.

Источником компонентов, участвующих в формировании аромата продуктов, являются также летучие фракции жировой ткани, в том числе летучие жирные кислоты и различные карбонильные соединения. В присутствии жирных кислот усиливается специфический запах того или иного продукта. Следовательно, продукты окисления жирных кислот при нагреве до высоких температур также участвуют в образовании запаха. Так, при проведении сравнительных исследований летучих фракций, экстрагируемых из кожи, подкожного жира

иобезжиренного мяса цыплят и индеек, обнаружено только количественное различие в них отдельных веществ. По-видимому, вещества, образующиеся при нагревании жиров, являются основными компонентами летучей фракции.

Ароматические компоненты, обладающие мясным ароматом, можно разделить на три группы: алифатические соединения, тиофены

ифураны.

На вкус жареных изделий положительное влияние оказывает поглощённый ими жир. Продукты, содержащие жир, дают больше летучих ароматических фракций при нагревании, чем обезжиренные. При жарке интенсивность запаха и вкуса активизируется более высокими температурами, так как продукты белков и углеводов быстрее вступают в реакцию меланоидинообразования.

Жирные кислоты в пороговой концентрации водных растворов имеют вкус и запах, не свойственные пищевому продукту (кроме уксусной и пропионовой кислот). Органолептика альдегидов в пороговой концентрации сходна с органолептикой некоторых пищевых продуктов. Положительно влияют на вкус и аромат уксусная, пропионовая кислоты, уксусный, масляный, коричный альдегиды и фурфурол.

На вкус и аромат пищевых продуктов летучие жирные кислоты и альдегиды влияют и положительно, и отрицательно.

При варке мяса цыплят и индеек в присутствии кислорода летучих веществ образуется больше, чем при их нагревании в атмосфере азота. В курином бульоне почти в два раза больше жира и в десять раз больше линолевой кислоты, чем в бульоне из говядины.

362

Исследования летучих фракций ароматических веществ, образующихся при нагревании бараньего жира и обезжиренного бараньего мяса, показали, что специфический запах баранины обусловлен в первую очередь изменениями, происходящими в бараньем жире. Аромат усиливается при нагревании жира в присутствии воды. Среди лету-чих соединений бараньего жира свободных жирных кислот не обнаружено.

В образовании вкуса и аромата участвуют собственные вещества. Сладковатый вкус обуславливают такие аминокислоты, как: серин, аланин, глицин, триптофан; горьковатый – тирозин, лицин, валин; кислый – молочная и фосфорная кислоты.

Тепловая обработка многих продуктов не только вызывает денатурацию белков, но и в силу длительного температурного воздействия является причиной их деструкции. Так, наблюдается отщепление сероводорода при нагревании белков, в состав которых входят серосодержащие аминокислоты, а также образование других сернистых соединений – меркаптанов (при тепловой обработке мяса, яиц, картофеля, капусты, брюквы) и дисульфидов (при варке капусты, картофеля, брюквы). Типичный аромат молока обусловлен наличием диметилсульфида.

Варка таких продуктов, как мясо, яйца, картофель, капуста, а также кипячение молока сопровождаются выделением фосфористого водорода (фосфина) вследствие расщепления фосфатидов и фосфопротеидов.

При распаде метионина образуются метилмеркаптан, участвующий в аромате мяса, яиц, капусты, картофеля, и диметилсульфид, обусловливающий запах капусты и картофеля. Продуктом распада метионина является также метиональ – CH3S(CH2)2CHO – вещество, обладающее мясным ароматом. При расщеплении содержащегося в мясе глютатиона выделяется сернистый водород. Он же выделяется при варке и других продуктов.

В формировании вкуса варёного мяса важную роль играет глутаминовая кислота, которая дополнительно образуется в результате распада белков или в процессе дезаминирования глутамина с выделением аммиака. Даже при её концентрации 0,03 % можно ощутить вкус мяса. Раствор этой кислоты или её соли дают вкус, близкий к мясу, который усиливается с повышением концентрации её раствора. Утверждение, что вкус и аромат варёного мяса в значительной степени связаны с превращениями содержащихся в нём экстрактивных веществ, может быть справедливым и для многих других продуктов.

363

Изучение качественного и количественного состава экстрактивных веществ некоторых продуктов показало, что присутствие этих соединений в неизмененном или изменённом вследствие тепловой обработки виде имеет большое значение в образовании запаха и вкуса мясного бульона, варёного мяса и других продуктов.

В настоящее время в пищевых продуктах идентифицировано свыше 2500 соединений, участвующих в формировании аромата. В конденсатах запаха почти всегда присутствуют кислоты, спирты, сложные эфиры, серосодержащие соединения, амины, альдегиды, кетоны, лактоны, фенолы, углеводороды и другие соединения с широ-

ким диапазоном температур кипения (от газов до веществ, кипящих при 300 0С).

Амины в пищевых продуктах присутствуют в виде алифатических (в том числе вторичных и третичных аминов) и гетероциклических соединений. Различия в запахе рыб и рыбных продуктов обусловлены количественным соотношением азотистых оснований. В икре лососевых рыб преобладает триметиламин, а в зернистой икре больше гетероциклических соединений, в частности пиридина. Амины накапливаются также в результате жизнедеятельности молочных бактерий.

Из монокарбонильных соединений в рыбных продуктах преобладают насыщенные альдегиды, в то время как в лососине относительно много ненасыщенных альдегидов. При посоле рыбы исчезает запах

ивкус сырого продукта, она становится нежной, сочной, с приятным ароматом. Соль ускоряет денатурацию и протеолиз белков, окислительный распад липидов, но тормозит их гидролиз. Продукты окисления липидов (карбонильные соединения), взаимодействуя с продуктами гидролитического распада белков, образуют новые вкусовые

иароматические компоненты, придающие мясу рыбы высокоценные органолептические свойства.

Высокие вкусовые достоинства рыбы достигаются при вялении, сушке, копчении.

Как серо-, так и фосфорсодержащие соединения принимают участие в образовании запахов (табл. 34). Серосодержащие соединения играют ведущую роль в формировании запаха варёного мяса, карбонильные и тиокарбонильные органические соединения занимают второстепенное положение. В летучих компонентах варёного мяса идентифицировано 25 серосодержащих веществ.

364

В формировании аромата принимают участие летучие вещества: сероводород, ацетальдегид, ацетон, формальдегид, метилэтилкетон, метилсульфид, этилмеркаптам, метанол, этанол; кислоты: муравьиная, уксусная, пропионовая, валериановая, изовалериановая.

Таблица 34

Соединения, придающие специфические вкус и запах

Особыми вкусовыми качествами обладают кисломолочные продукты (кефир, ряженка, сметана). Молочнокислые бактерии, вносимые с закваской в молоко, расщепляют с помощью фермента лактазы лактозу до молочной кислоты, при этом образуются побочные продукты (летучие кислоты, карбонильные соединения, спирт, углекислый газ и др.), участвующие в формировании аромата и вкуса кисломолочных продуктов.

Сложный комплекс преобразований, обеспечивающий вкус и аромат получаемого продукта, происходит при созревании сыров. Специфический вкус и аромат имеют плавленые сыры.

Своеобразный аромат ощущается при пастеризации и сгущении молока в результате образования меланоидинов.

365

Говоря о массообмене между продуктом и влагой, следует учитывать, что масса диффундирующего из продукта в жидкость вещества пропорциональна градиенту его концентрации в продукте и окружающей воде, а также площади контакта продукта с водой. Поэтому, чем больше отношение «вода : продукт» и чем выше степень измельчения продукта, тем больше, при прочих равных условиях, растворимых веществ перейдёт в воду.

В результате перехода растворимых веществ в окружающую среду их концентрация в продукте снижается, и интенсивность реакций между ними уменьшается.

На процесс диффузии оказывает влияние диффузионная проницаемость ткани продукта. Например, разный вкус картофеля, сваренного в кожице или очищенного, объясняется в том числе повышенным выходом из очищенного картофеля соланина. Кожица снижает интенсивность его перехода в воду. Для лучшего сохранения пигментов в свекле её следует варить в кожице.

При сухом нагреве продуктов формирование их вкусовых достоинств определяется превращениями компонентов, происходящими внутри продуктов и в поджаристой корочке на поверхности. Внутри продуктов имеют место те же превращения, что и при влажном нагреве, так как температура среды не превышает 100 0С. Можно предполагать их более интенсивное течение вследствие отсутствия диффузии реагентов во внешнюю среду.

При температуре поджаристой корочки порядка 130 0С и высокой концентрации в ней реагирующих веществ создаются благоприятные условия для протекания процессов меланоидинообразования, карамелизации сахаров, декстринизации крахмала и умеренного пиролиза веществ, что проявляется в образовании большого количества ароматических и вкусовых веществ, присущих жареным, запеченным и выпеченным изделиям.

Для интенсификации указанных процессов и их определённой направленности при выпекании изделий поверхность последних смазывают сметаной, меланжем, посыпают тёртым сыром, рафинадным песком, для запекания изделий используют соусы.

Неотъемлемым показателем вкусовых достоинств продуктов является присущая им структура.

При изготовлении пищевых продуктов используются пряности и приправы: анис, ванилин, горчица, кардамон, кориандр, перец, тмин, каперсы, корица, хрен, лавровый лист, петрушка, пастернак,

366

укроп, сельдерей, эстрагон и др. Приправы придают пище только определённый вкус – солёный, кислый, сладкий, горький и их сочетания. Ароматические вещества способны придавать пище лишь аромат (роза, какао, жасмин). Пряности же сообщают аромат в сочетании с характерным привкусом. В процессе приготовления пищи применяют пряности в малых дозах, они обладают бактерицидными свойствами и тем самым способствуют более длительному сохранению пищи. Подавляющее большинство пряностей обладает способностью активизировать выход шлаков из организма, а также служит в нём катализатором в ряде ферментативных процессов.

К пряностям относятся только продукты растительного происхождения. Их делят на две группы: классические и местные пряности. Последние подразделяются на пряные овощи и травы. Самостоятельную группу пряностей составляют комбинированные смеси, а также искусственные или синтетические пряности, не являющиеся натуральными продуктами.

Вкус и аромат пряностей и приправ обусловлены наличием в них эфирных масел, а также алкалоидов, гликозидов и продуктов их гидролиза, терпенов, сложных эфиров, спиртов, кетонов, лактонов, дезодоронов. Однако необходимо учитывать, что на ряд из них санитарными органами установлены допустимые нормы, которые должны строго соблюдаться.

Кроме пряностей используют и пряные овощи (лук, чеснок, укроп, петрушка, сельдерей, хрен и т.д.), которые обладают выраженной биологической активностью, содержат витамины (каротин, фолиевая, аскорбиновая кислоты, пиридоксин), минеральные вещества, фитонциды.

В качестве пряностей также используются: перец (чёрный, красный, душистый), горчица (белая, чёрная, сизая), лавр благородный, тмин; для ароматизации сладких блюд – ваниль.

Следует шире применять в качестве пищевых добавок, улучшающих вкусовые достоинства кулинарной продукции, соки, экстракты, подварки из плодово-ягодного сырья.

Концентрации вкусовых добавок невелики. Для пикантности и улучшения вкуса во все блюда следует добавлять 1 % сахара, для сообщения вкусовых ощущений – лимонную кислоту. В кондитерском производстве используют цитрусовую и клубничную эссенции, глюконат натрия (белый мелкокристаллический порошок без запаха,

367

усиливающий вкус продуктов, не внося собственного оттенка). Получают его из отходов свеклосахарного производства, добавляют в небольших концентрациях (суточная доза для человека – 0,5 г).

В качестве красителей применяют:

−энокраситель, который представляет собой экстракт из выжимок красных сортов винограда и ягод бузины в виде жидкости интен- сивно-красного цвета. Краситель содержит антоцианы и имеет красную окраску в кислой среде и синюю – в щелочной;

−чайный краситель желтого и коричневого цвета из отходов чайного производства;

−зелёный краситель из листьев шпината. Для приготовления препарата используют клеточный сок, выделенный из измельчённых листьев шпината. Сок слегка нагревают, после чего комочки свернувшихся белков с хлоропластами, содержащими хлорофилл, отделяют от жидкости и протирают. Готовый препарат представляет собой гомогенную пасту зелёного цвета. Его используют для подкраски некоторых сладких блюд (крем, мороженое);

−жженый сахар, который представляет собой продукт карамелизации сахарозы. При растворении в воде он образует тёмноокрашенный раствор с приятным ароматом.

Как красители используются также какао-порошок и кофе в порошке.

Древнейшими природными сладкими веществами являются мёд, соки плодов и растений. Наиболее распространённое сладкое вещество – сахароза, вырабатываемая из сахарного тростника и сахарной свёклы. Сахароза быстро усваивается, её избыток в рационе приводит

кожирению. Поэтому общее количество сахаров в рационе ограничивается: при рациональном питании максимальная ежедневная доза сахарозы не должна превышать 75 г.

К природным сладким веществам из группы сахаридов относится Д-глюкоза; из кетогексоз – Д-фруктоза, которая применяется в лечебном питании, поскольку для её расщепления не требуется инсулин. Употребление глюкозы в меньшей степени способствует ожирению, по сравнению с сахарозой.

В качестве подсластителей применяют:

•лактозу для приготовления продуктов детского питания;

•сорбит и ксилит, которые представляют собой многоосновные спирты, образующиеся при восстановлении моносахаридов – глюкозы и ксилозы, обладающие сладостью, сравнительно с сахарозой

368

0,6 и 0,85 соответственно. Хорошо усваиваются организмом. Пищевые продукты, содержащие ксилит, не плесневеют. Сорбит благоприятно влияет на деятельность желудочно-кишечного тракта;

• сахарин – производное бензойной кислоты в виде белого кристаллического порошка. В зависимости от концентрации в 250–500 раз превосходит по сладости сахарозу. Разрешён в количестве до 5 г/кг продукта. При концентрации более 0,035 % сахарин оставляет во рту горький привкус. Практически полностью в неизменном виде выводится из организма с мочой;

• аспартам – метиловый эфир L-аспарагил-L-фенилаланина. По сладости превосходит сахарозу в среднем в 180 раз. В воде растворяется слабо, малоустойчив в кислой среде. В присутствии влаги и при повышенной температуре частично превращается в дикетопиперазин. Аспартам удобен для приготовления продуктов, не требующих тепловой обработки (кремы, мороженое).

Для подкисления продукции наиболее широко используют лимонную, уксусную и молочную кислоты.

Как вещество, понижающее активность воды в пищевых композициях, успешно применяется глицерин.

В качестве консерванта служит сорбиновая кислота и её соли (СН3СН=СН-СН=СНСООН). Сама кислота растворяется в воде плохо, а её щелочные соли – хорошо. Наилучший консервирующий эффект кислота и соли проявляют против плесневых грибов. Препарат нормируется в продуктах по содержанию до 25 мг на 1 кг массы тела человека.

Идентификация хроматограмм пищевых продуктов и знание процессов, приводящих к образованию вкуса и аромата последних, позволили подобрать такие смеси веществ, которые при нагревании имитируют некоторые запахи, что очень важно для создания искусственных продуктов питания. Исследования в этой области позволили искусственно получить черную икру, мясопродукты, крупы. Например, для получения запаха куриного бульона составляют смесь из цистеина, аланина, глутаминовой кислоты, глицина, глюкозы, арабинозы, метилового эфира арахидоновой кислоты и воды. В этой смеси есть все исходные компоненты, необходимые для перечисленных выше реакций.

При создании искусственных продуктов питания и для улучшения органолептических свойств мясных и рыбных продуктов, бульонов, овощных блюд, соусов, выпускаемых пищевой промышленностью,

369

в смеси добавляют так называемые интенсификаторы – вещества, которые усиливают те или иные вкусовые ощущения. К таким веществам относится глутамат натрия – HОOC(CH2)2C(NН2)HCООNa, который и сам обладает вкусом мяса, усиливая его. Интенсификаторы способны также подавлять нежелательные оттенки запахов пищевых продуктов (сульфидный, салистый, травянистый, химический и др.).

Наряду с интенсификаторами стали известны и ингибиторы вкуса. Так, с помощью ягод некоторых тропических растений можно подавлять кислый вкус, усиливая при этом сладкий (лимон приобретает вкус апельсина).

Познание сущности процессов ароматообразования позволит вести целенаправленно технологическую обработку продуктов и придавать или усиливать желаемые вкусовые качества.

Вкус и запах – важные показатели качества пищевых продуктов. Оценивают вкус и аромат по общему содержанию летучих веществ (хлеб), при этом роль индивидуальных компонентов в формировании аромата на сегодня изучена недостаточно. Чтобы определить влияние того или иного летучего вещества, необходимы данные о его содержании в продукте, пороговые концентрации по вкусу и запаху (минимальные концентрации того или иного компонента, при которых его можно различить). Пороговые концентрации ароматических соединений на сегодня недостаточно известны. Для их определения применяют хроматографы фирмы «Hitachi».

Свежеприготовленные продукты имеют более ярко выраженный аромат, чем продукты после хранения, хотя для некоторых из них (копчёные колбасные изделия) процессы образования вкусовых и ароматических веществ усиливаются при хранении.

370