Характеристика углеводов клеточных стенок растительной ткани

Характеристика сырья, строение ткани овощей и плодов

Для приготовления продуктов питания используется широкий ассортимент подов, ягод и овощей, которые чаще всего поступают на предприятие в сыром виде, реже – в консервированном, замороженном, квашеном, соленом.

Из курса товароведения известно, что в питании человека овощи являются важнейшим источником углеводов, витаминов, минеральных веществ.

Азотистых веществ в овощах мало. Больше всего их в картофеле, представлены они в основном свободными аминокислотами и полипептидами. Аминокислотный состав продуктов растительного происхождения весьма неблагоприятный, так как в них мало незаменимых аминокислот и, в частности, серосодержащих – метионина и цистеина. Поэтому значение овощей и фруктов как источника белка незначительное. Но особое место занимает картофель, так как потребление его в сутки в среднем составляет до 330г и он, таким образом, удовлетворяет 8…10% потребности человека в белке. Кроме того, необходимо помнить, что ферменты, относящиеся к группе азотистых веществ, играют значительную роль в процессе созревания и хранения овощей, определяют сроки хранения их и технологические свойства.

Липидов в растительных продуктах немного 0,1…0,3%, за исключением масличных культур.

Наиболее важное значение свежих овощей, ягод и фруктов определяется содержанием витаминов, особенно витамина С. Много витамина С в черной смородине, облепихе, шиповнике (200…2000 мг%), капустных овощах (45 мг%). Источником витамина А является морковь (9 мг% в виде β-каротина), помидоры (1,2 мг%). Витамины группы В находятся в основном в листовых овощах. В растительной ткани найдены и важные витаминоподобные вещества. Витамин «U» – в капустных овощах, в яблоках и смородине – биофлавоноиды, повышающие эффективность витамина С, в черноплодной рябине и смородине – производные нафтохинона, обладающие эффективностью витамина К.

Минеральных веществ в растительной ткани так же немного – 0,5…1%, они находятся, как правило, в легко усваиваемой форме и поэтому играют заметную роль в питании. Больше всего в растениях калия – в картофеле, в персиках, абрикосах, что учитывается в лечебном питании при гипертонии. Из микроэлементов важнейшим является железо (черная смородина, хурма, айва, яблоки), поэтому они рекомендуются при малокровии.

Овощи ценны и как источник полифенольных соединений, гликозидов, эфирных масел и др. Эфирные масла обладают бактерицидными свойствами, особенно лук и чеснок. Хрен, горчица, перец содержат значительное количество гликозидов, которые обладают способностью раздражать слизистую желудка и печени, а пряные овощи – укроп, петрушка, кинза, мелисса – придают пище вкус, аромат, способствуют пищеварению.

При механической и кулинарной обработке растительного сырья изменяются их пищевая ценность, вкус, аромат, консистенция. Глубина и степень изменения зависит от технологических свойств сырья, которые обуславливаются его химическим составом и, в первую очередь, строением растительной клетки.

Ткань овощей и плодов состоит из тонкостенных клеток, одинаково разросшихся во всех направлениях. Такая ткань называется паренхимной. Содержимое клетки представляет собой полужидкую массу – цитоплазму, в которую погружены отдельные клеточные элементы, называемые органеллы.

Вакуоль расположена в центре клетки и является самым крупным элементом. Это пузырек, заполненный жидким клеточным соком, в котором растворены основные питательные вещества.

Цитоплазма занимает пристенное положение, в нее погружены пластиды, ядро.

Мембраны отделяют все органеллы клетки друг от друга. Вакуоль окружена простой мембраной, которая называется тонопластом. Поверхность остальных органелл покрыта двойной мембраной, состоящей из двух рядов простых мембран с промежутком между ними, заполненном жидкостью типа сыворотки. Мембраны регулируют клеточную проницаемость, препятствуют смешиванию двух соседних органелл.

Цитоплазма на границе с клеточной оболочкой покрыта простой мембраной, называемой плазмалеммой.

Каждая клетка покрыта оболочкой, представляющей собой первичную клеточную стенку. В отличие от мембран она характеризуется полной непроницаемостью. Оболочки каждых двух соседних клеток скрепляются с помощью так называемой срединной пластинки и образуют остов паренхимной ткани. Поверхность отдельных экземпляров плодов и овощей покрыта покровной тканью эпидермисом (наземные экземпляры) и перидермой (картофель, свекла, репа). Способность свежих овощей и плодов сохранять форму при достаточно высокой влажности (75…95%) объясняется присутствием в них белков и углеводов, способных удерживать значительное количество влаги. Это обеспечивает высокое тургорное давление в тканях. Тургорное давление может снижаться в процессе хранения плодов и овощей при их увядании или подсыхании, или возрастать при погружении их в воду. Это свойство учитывается в технологическом процессе обработки, например увядшие картофель и корнеплоды перед механической очисткой замачивают для снижения количества отходов и облегчения технологического процесса.

При обработке экземпляров раствором поваренной соли наблюдается плазмолиз – отделение цитоплазмы от клеточной оболочки, что происходит в результате перехода воды из клетки в окружающую среду из-за разницы осмотического давления

Особенности химического состава отдельных структурных элементов растительной ткани

Вакуоли являются наиболее гидратированными элементами растительной ткани – 95…98% воды. В состав сухого остатка клеточного сока входят практически все водорастворимые пищевые вещества. Это основная масса сахаров, содержащихся в свободном состоянии, растворимый пектин, органические кислоты, водорастворимые витамины, полифенольные соединения. В клеточном соке содержится 60…80% минеральных веществ. Соли одновалентных металлов - калия, натрия - практически полностью концентрируются в клеточном соке. В клеточном соке содержатся свободные аминокислоты и белки.

В состав цитоплазмы входят в основном белки, ферменты и небольшом количестве липиды. Белки в цитоплазме, как и в вакуолях, находятся в виде раствора.

Мембраны содержат белки и липиды, построены из двух слоев глобулярного белка с биомолекулярной прослойкой липидов.

Пластиды бывают окрашенными и бесцветными. Хлоропласты – зеленые, хромопласты – окрашены в желтые и красные тона, лейкопласты – бесцветны.

Хлоропласты, состоящие из белков и липидов, содержат различные пигменты, в основном хлорофилл, меньше – каротиноиды. Присутствие этих пигментов обуславливает различные оттенки желто-зеленой окраски.

Хромопласты образуются, как правило, из хлоропластов или лейкопластов. В них образуются крупные кристаллы, содержащие каротиноиды, в том числе и каротин, что обуславливает желто-оранжевую окраску овощей и плодов (морковь, абрикос). Окраска цитрусовых плодов обусловлена пигментом криптоксантином.

В лейкопластах накапливаются запасные вещества, например крахмал в клубнях картофеля.

Клеточные стенки составляют 0,7…5% сырой массы овощей и плодов. В состав клеточных стенок входят в основном полисахариды (80…95%), такие как клетчатка, гемицеллюлозы и протопектин, поэтому их часто называют углеводами клеточных стенок. Срединные пластинки состоят в основном из протопектина. Кроме углеводов в клеточных стенках содержатся азотистые вещества, лигнин, липиды, воска, минеральные вещества.

Из азотистых веществ в клеточных стенках присутствует структурный белок экстенсин, напоминающий по строению коллаген (состоит в основном из оксипролина) и выполняющий аналогичные функции. Содержание экстенсина неодинаково в различных видах овощей и плодов. Так, в картофеле его 22%, моркови и свекле 10…11%, дыни – не превышает 5%.

Строение клеточных стенок

Технологические свойства растительного сырья определяются, в основном составом и количественным содержанием углеводов клеточных стенок, их функциональным состоянием и особенностью строения.

Клеточные стенки – сложный и многослойный комплекс, состоящий из многих полимеров, в образовании которого основная роль принадлежит аппарату Гольджи клетки.

Срединная пластинка состоит, в основном, из гемицеллюлоз и пектиновых веществ. Пол обе стороны от срединной пластинки две дочерние клетки образуют так называемую первичную оболочку, где между молекулами гемицеллюлоз и пектиновых веществ встроены фибриллы целлюлозы. Дальше она становится толще за счет наслоения дополнительных слоев биополимеров, которые образуют вторичную оболочку. Отличить первичную оболочку от вторичной очень трудно, но в последней содержится больше целлюлозы. Насквозь все структуры пронизывает изотропное межклеточное вещество матрикс и лигнин.

Гемицеллюлоза (полуклетчатка) – большая группа веществ, которые по характеру строения принадлежат к полисахаридам, по структурному значению определяют строение клетки растительной ткани, в технологическом аспекте определяет такие параметры как продолжительность технологической обработки, температура, способ обработки, параметры варочной среды (присутствие солей, рН среды), порядок закладки овощей.

Гемицеллюлоза – сложный по строению высокомолекулярный полисахарид, не растворимый в холодной воде, растворим в 10%-м растворе NaОН и легко гидролизуется под влиянием слабых растворов кислот.

По характеру мономеров различают гомогемицеллюлозу (ксилан, арабан, манан, галактан, которые при мягком гидролизе дают смесь мономеров) и гетерогемицеллюлозу - галактоарабан, арабаноксилан и т.д., т.е. вещества которые в процессе гидролиза дают смесь пентоз и гексоз. Гемицеллюлозы являются спутниками клетчатки, принадлежат к структурным углеводам клеточных стенок. Их содержание в овощах и плодах 0,1…0,7%. Благодаря значительному количеству гидроксильных групп гемицеллюлоза гидрофильна, удерживает воду в плодах и овощах, способна к гидратации (набухание высушенных овощей и фруктов). За счет карбоксильных групп гемицеллюлоза может смягчать воду, связывать ионы металлов, органические вещества, имеющие активные щелочные группы. Гемицеллюлоза не переваривается в желудке, способна к набуханию в кишечнике.

Клетчатка (целлюлоза) – один из основных полисахаридов клеточной стенки, содержание которой составляет 0,3…3,0%. Повышенное содержание клетчатки в пастернаке (2,4%), хрене (2,8%), укропе (3,5%). Но ее содержание зависит от степени зрелости экземпляров. Среди ягод большим содержанием клетчатки отличается малина (5,1%), облепиха (4,7%).

Технологическая стойкость клетчатки, ее инертность в химическом плане, стойкость к действию ферментов обусловлена особенностями строения. Это линейный полисахарид (С₆ Н₁₀О₅)_n, построенный из остатков β-глюкозы, степень полимеризации – 300…12000 остатков. Целлюлоза характеризуется большой механической прочностью, что обуславливает изменение консистенции продукта при ее увеличении. Не растворима в воде, способна к гидролизу в жестких кислых условиях при кипячении с образованием глюкозы, что используется при получении гидролизного спирта.

Линейные полисахариды целлюлозы в растительной ткани скомпонованы в пучки, которые называются мицеллами. Мицеллы определенным образом ориентированы и погружены в непрерывную аморфную массу – матрикс, который состоит из гемицеллюлоз, пектиновых веществ и лигнина.

Будучи многоатомным соединением, клетчатка способна образовывать простые и сложные эфиры. Наибольшей значимостью для пищевой промышленности обладает способность целлюлозы образовывать метиловые эфиры. Например, метилцеллюлоза – достаточно распространенный продукт во многих отраслях пищевой промышленности и общественном питании, обладает повышенрной гидрофильностью, а, значит, и гигроскопичностью.

Метилцеллюлоза (МЦ) характеризуется структурной, физиологической функцией, а так же способностью регулировать сенсорные чувства. Важным показателем МЦ является ее способность образовывать растворы заданной вязкости, изменение которой возможно в широких пределах введением таких корригирующих добавок как соль, сахар, спирт, крахмал. МЦ может образовывать и стабилизировать пены, эмульсии, суспензии, регулировать реологические, осмотические свойства пищевых систем. Физиологическая функция МЦ определяется ее принадлежностью к пищевым волокнам.

Технологическое значение имеет и натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (NаКМЦ), которая используется как загуститель, защитный коллоид и эмульгатор для прямых эмульсий «масло-вода».

Пектиновые вещества – являются очень важным компонентом клеточных стенок растительной ткани. Их содержание может колебаться в широких пределах. Понятие пектиновые вещества объединяет несколько самостоятельных веществ, растворимых и нерастворимых в воде.

Химический состав и содержание пектиновых веществ неодинаков в различных растениях, зависит от метеорологических условий, географической зоны, сортовой принадлежности, периода развития и возраста растения. Так, в яблоках и айве их содержится до 2%, грушах – 0,8%, косточковых культурах – от 0,5 до 2,3% Богаты пектином абрикосы, смородина, из овощей – морковь и перец, много их в кожице яблок.

Пектиновые вещества являются полимерами, преимущественным структурным компонентом которых являются полигалактуроновые кислоты (ПГК) с молекулярной массой от 10 до сотен тысяч и складываются, в основном, из остатков Д-галактуроновой кислоты, связанной α-1-4-гликозидными связями. Свободные карбоксильные группы могут образовывать сложные эфиры со спиртами. Степень этерификации метанолом карбоксильных групп ПГК изменяется в широких пределах в зависимости от вида растений и степени их зрелости.

Под термином “пектиновые вещества” объединяют пектиновые и пектовые кислоты, протопектин и пектин. В основе структуры пектиновых веществ, пектина и протопектина лежит пектиновая кислота.

По природе пектиновая кислота представляет собой ПГК, часть карбоксильных групп которой этерифицирована (метоксилирована). Этим пектиновая кислота отличается от пектовой, где карбоксильная группа не метоксилирована.

Под пектинами, которые входят в состав клеточных стенок, подразумевают полимеры пектиновых кислот, карбоксильные группы которых в разной степени метоксилированы и нейтрализованы.

Протопектины - характеризуются нерастворимостью в воде и способны при гидролизе образовывать пектиновые кислоты. Протопектин имеет сложную разветвленную структуру. Главная цепь состоит из остатков молекул галактуроновых и пектиновых кислот, в той или иной степени этерифицированных метиловым спиртом. В состав главной цепи может входить и нейтральные сахара рамноза, арабиноза (рамногалактуронан). К главной цепи ковалентными связями присоединены боковые цепочки гемицеллюлоз – галактанов и арабинанов. Молекулярная масса, степень полимеризации протопектина, количество полимеров точно не определено, так как в чистом виде его не удается выделить.

Несколько главных цепей протопектина могут связываться между собой с помощью двухвалентных металлов кальция и магния. Это дает возможность предположить возникновение солевых мостиков:

________

СОО

Са (Mg)

СОО

_ _______

В клеточных стенках всегда присутствует фосфорная кислота, которая может взаимодействовать со свободными гидроксилами.

________ - главная рамногалактуроновая цепь

О

О Н= Р - ОН

О

_ _______

Пектины – сложные биополимерные соединения, в которые наряду с галактуронами входят и нейтральные составные – арабинаны, галактаны, арабиногалактин. Пектин обладает желирующими свойствами, которые проявляются тем сильнее, чем больше в его молекуле метоксильных групп.

Таким образом, пектиновые вещества составляют, с одной стороны, часть пищевых волокон, с другой, определяют товароведные (лежкость) и технологические свойства растительной ткани. Пектиновые вещества, в том числе протопектин, характеризуются относительной стабильностью в процессе хранения. Их количественный состав, содержание, соотношение и взаимные превращения определяют индивидуальную консистенцию плодов и ягод. Так, в процессе хранения плоды и овощи способны дозревать, т.е. становиться более мягкими. Причиной является значительная деполимеризация пектиновых веществ и переход нерастворимого протопектина в вещества с меньшей молекулярной массой, способные к частичному растворению. Особенно это характерно для плодов и ягод.

С точки зрения технологии состояние пектиновых веществ определяет многие технологические параметры и влияют на качественные показатели готового продукта.

В технологиях, связанных с термообработкой, в связи с особенностями состава, строения, содержания протопектина определяются как порядок внесения пищевых продуктов, так и условия их термообработки. Из вопроса строения растительной ткани определено, что основная часть пектиновых веществ размещена в срединных пластинках, тогда как стойкая к термообработке целлюлоза и гемицеллюлоза размещена по структуре достаточно равномерно. Поэтому трансформация протопектина в более или менее растворимый пектин снижает прочность клеточных структур в растительной ткани, что, наконец, при достижении определенных значений определяет понятие «консистенция» готового продукта. В общем, плане распад растительной ткани на отдельные клетки носит название мацерация.

Роль полимеров клеточных стенок в формировании органолептических показателей кулинарной продукции

Изменение углеводов. В процессе тепловой обработки в плодах и овощах, как и в продуктах животного происхождения, происходит целая цепь физико-химических изменений, которые приводят к кулинарной готовности продукта. Одним из таких изменений является размягчение продукта. В результате тепловой обработки продукты размягчаются: они легче раскусываются, разрезаются, протираются. Микроскопические исследования показывают, что в вареных продуктах клетки сохраняют целостность даже при длительном нагревании, когда сама ткань распадается. Клеточные оболочки остаются целыми при протирании вареных продуктов в горячем состоянии, поэтому мы не ощущаем вкус крахмального клейстера в картофельном пюре, приготовленном правильно по технологии. При остывании вареных продуктов эластичность оболочки клетки теряется, они становятся более хрупкими и в процессе протирании легко разрушаются (протирание охлажденного картофеля). Но главное – это ослабление связи между клетками за счет разрушения срединных пластинок. Какие именно изменения компонентов приводят к этому? Известно, что срединная пластинка приблизительно на 90% состоит из протопектина, он же входит и в состав клеточных стенок.

В процессе тепловой обработки происходит расщепление молекулы протопектина и его превращение в растворимый пектин. Реакции, приводящие к таким изменениям, разнообразны. Прежде всего, разрушается связь между отдельными пектиновыми цепями, то есть:

• распадаются водородные связи между этерифицированными остатками галактуроновой кислоты;

• разрушаются солевые мостики.

Распад водородных связей возможен только при наличии определенного количества влаги. Стойкость гликозидной связи к гидролизу зависит от степени метоксилирования пектиновой кислоты: высокометоксилированные кислоты легче гидролизуются.

Солевые мостики разрушаются только в ходе ионнообменных реакций по схеме:

________ __________

СОО COOK(Na)

Са (Mg) +2K⁺ (Na⁺) + Ca⁺⁺(Mg⁺⁺)

СОО COOK(Na)

_ _______ ____________

Реакция расщепления солевых мостиков обратима. Она будет идти вправо, если ионы двухвалентных металлов будут осаждаться. В овощах и плодах роль осадителя могут выполнять органические кислоты – щавелевая, лимонная, фитиновая, яблочная и др. Почему эта реакция не происходит в сырых овощах? Считается, что ионы натрия и калия находятся в клеточном соке, который не имеет доступа к срединным пластинкам из-за полупроницаемости мембран. В процессе тепловой обработки белки мембран денатурируют, мембраны разрушаются, сворачиваются и становятся проницаемыми.

Но в процессе хранения фруктов в период их дозревания происходит расщепление протопектина без действия тепла. В этом случае процесс идет под действием фермента протопектиназы.

В разных продуктах в зависимости от особенностей строения протопектина доминирующую роль играет тот или иной механизм его расщепления. Степень и скорость размягчения продуктов зависит не только от характера реакций, а и от растворимости веществ, которые образуются. Так, полигалактуроновая кислота нерастворима в воде, а ее соли – натриевые или калиевые и пектин со средней или высокой степенью метоксилирования – хорошо растворимы. Можно сделать вывод, что механизм деструкции определяется, прежде всего, степенью этерификации остатков полигалактуроновых кислот в протопектине. Если степень этерификации в свекле 72%, моркови – 59%, капусте белокочанной – 65%, то, следовательно, ионообменные процессы при деструкции клеточных стенок моркови играют большую роль, чем при деструкции свеклы и капусты белокочанной. Особенно важно значение ионообменных процессов при деструкции протопектина в клеточных стенках таких продуктов, как кабачки, картофель, в которых степень этерификации полигалактуроновых кислот близка к 40%.

Таким образом, жарить можно овощи, в которых степень этерификации полигалактуроновых кислот близка к 40% и где решающую роль в деструкции протопектина играют ионообменные процессы. Доводить до состояния готовности нельзя такие овощи, в которых степень этерификации составляет 60% и более. Это объясняется тем, что важную роль в деструкции протопектина играет вода, которая непрерывно испаряется при этом способе обработке из продукта и не переходит из клеточного сока в клеточные стенки в необходимом для процесса деструкции количестве.

Разрыхлению клеточных оболочек могут способствовать процессы набухания и частичного гидролиза клетчатки и гемицеллюлозы.

Деструкция экстенсина. Структурный белок клеточных стенок в процессе тепловой обработки подвергается деструкции с образованием растворимых продуктов. Деструкция экстенсина начинается при более низких температурах, чем протопектина и гемицеллюлоз. Так, при нагревании нарезанных корнеплодов в воде при температуре 50^оС в течение 1 часа отмечается заметное снижение количества оксипролина. Механическая прочность при этом снижается, а содержание протопектина практически не изменяется.

Интересно такое явление: если свеклу на протяжении часа варить, а потом положить в холодную воду, она так же размягчается. Это связано с тем, что при остывании корнеплодов набухшая целлюлоза и гемицеллюлоза частично восстанавливают структуру и выделяют поглощенную при набухании воду, в которой и растворяются продукты деструкции протопектина.

Влияние некоторых факторов на продолжительность тепловой обработки овощей и плодов

Из кулинарной практики известно, что продолжительность варки различных овощей неодинакова. Какие же факторы влияют на продолжительность тепловой обработки?

Строение продукта. Различия в продолжительности тепловой обработки овощей зависит, прежде всего, от термоустойчивости клеточных стенок и разного характера деструкции их компонентов. Так, корнеплоды содержат больше клеточных стенок, а картофель и кабачки содержат их меньше и варятся быстрее. Но в свекле и моркови (относятся к корнеплодам) содержание клеточных стенок одинаково, а срок варки свеклы в три раза больше, чем моркови. В корнях петрушки содержание клеточных стенок выше, чем в свекле, а варятся они быстрее. Почему?

Содержание протопектина и экстенсина. В целом прослеживается прямая зависимость между содержанием протопектина и сроками тепловой обработки продуктов. Между содержанием экстенсина и длительностью тепловой обработки зависимости не установлено. Про термостойкость клеточных стенок судят по степени уменьшения их массы в процессе нагревания. Так, при нагревании в воде клеточных стенок моркови масса их уменьшилась значительно больше, чем клеточных стенок свеклы при одинаковых условиях нагревания. Термостойкость стенок зависит от термостойкости протопектина и экстенсина. Протопектин моркови более стойкий, чем в свекле, а экстенсин, соответственно, менее стойкий. Масса клеточных стенок свеклы уменьшается, в основном, за счет расщепления протопектина (70%), в меньшей степени – за счет белка, а в моркови и петрушке – наоборот.

Соотношение двухвалентных и одновалентных металлов. Для овощей с примерно одинаковой степенью этерификации протопектина и соответственно равным содержанием ионов кальция и магния установлена следующая зависимость: чем больше в их клеточном соке содержится органических солей и их кислот, принимающих участие в ионообменных процессах, тем продукты быстрее достигают кулинарной готовности.

Поэтому различия в продолжительности тепловой обработки разных сортов одного и того же вида овощей связывают с так называемой Са-осадительной способностью сока, которая определяется содержанием указанных выше органических кислот и их солей. Чем выше соотношение (Cа⁺⁺ + Мg⁺⁺)/( Na⁺ + K⁺) тем медленнее разваривается продукт.

Способ обработки. При варке овощей в воде или на пару значительных различий не наблюдается. В СВЧ-аппаратах сроки тепловой обработки сокращается в 3…10 раз. При измельчении овощей срок обработки снижается тем больше, чем меньше толщина кусочков.

Температура варочной среды. С повышением температуры степень деструкции углеводов клеточных стенок и экстенсина возрастает, следовательно, сокращаются сроки тепловой обработки. При температуре 90…95^оС срок тепловой обработки картофеля увеличивается примерно в 1,5…2 раза по сравнению с кипением, при 77…80^оС достигает 6 часов, при 55^оС не разваривается даже при длительной варке.

Реакция среды. Органические кислоты замедляют размягчение плодов и овощей. Причем чем выше кислотность, тем больше замедление. Но для свеклы, яблок, груш, чернослива зависимость имеет другой характер: при снижении рН среды до определенного значения размягчение замедляется, при дальнейшем повышении – размягчение начинает ускоряться. Точка перелома для свеклы при рН 5,7, яблок – 5,1.

При добавлении щавелевой кислоты срок варки не изменяется. Но щавелевую кислоту не разрешается использовать на пищевые цели.

Выщелачивание. При хранении очищенного картофеля в воде происходит вымывание с поверхностного слоя одновалентных металлов, участвующих в расщеплении солевых мостиков и размягчении при варке замедляется, эти слои в достаточной степени не размягчаются. При длительной варке возможен разрыв и отставание поверхностных слоев, что обусловлено набуханием и клейстеризацией крахмала. В результате ухудшается внешний вид клубней. В некоторых случаях этот процесс используется для сохранения при варке формы фигурно нарезанного картофеля.

ЖИРЫ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И ИЗМЕНЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ

Общая характеристика жиров

Жиры широко распространены в природе и представляют собой смесь разнообразных по составу органических веществ. Жиры входят в состав животных и растительных организмов. Они также служат сырьем для жироперерабатывающей промышленности при производстве мыла, олифы, глицерина и т.д. Кроме того, жиры - один из основных продуктов питания.

В натуральных жирах содержится 95..97% глицеридов жирных кислот. В состав смеси входит также некоторое количество сопутствующих веществ - фосфатидов, глицеридов, продуктов гидролиза - т.д. Такую сложную смесь в природных жирах называют липидами.

Все природные жиры имеют ряд общих свойств: они легче воды, их относительная плотность при нормальной температуре 0,9...0,98. Все жиры нерастворимы в воде, но растворимы во многих органических растворителях (этиловый эфир, бензин, хлороформ, ацетон, дихлорэтан и др.). Жиры являются веществами нелетучими и при нагревании до 200...300^оС разлагаются с образованием летучих веществ, выделяющихся в виде паров, газов и дыма. Жиры плохие проводники тепла, обладают большой теплотой сгорания. Так 1г жира при полном сгорании выделяет 39,8 кДж тепла. Жиры принадлежат к веществам с низким поверхностным натяжением Они плохие проводники электричества.

Разнообразие физических и химических свойств жиров зависит от химического состава жирных кислот глицеридов. В состав глицеридов жиров и масел входит главным образом высокомолекулярные жирные кислоты с чилом углеродных атомов 16, 18, 20, 22 и более. Встреча­ются и низкомолекулярные с числом углеродных атомов 4, 6 и 8 (масляная, капроновая и каприловая). Число выделенных из жиров кислот около 170.

Жирные кислоты природных жиров представляют собой жидкие или твердые, но легкоплавкие вещества. Жиры, добываемые из растительного сырья, называют растительными маслами. Максимальное количество масла обычно сосредоточено в зародыше семян и его запасных тканях. Растения, содержащие большое количество масла называют масличными культурами.

У животных и рыб жир концентрируется в подкожных жировых тканях, окружающих внутренние органы. Жиры наземных животных называют салом или жиром с указанием происхождения (сало говяжье, бараний жир). При этом различают масла нетопленые – жировая ткань и сало топленное – жир извлекаемый из жировой ткани вытапливанием. Жиры морских животных иногда называют ворванью.

Таким образом, по происхождению жиры подразделяют на животные и растительные. Каждая из этих групп в зависимости количественного содержания твердых триглицеридов подразделяют на жиры жидкие при нормальной температуре (20^оС) и жиры твердые. Высокомолекулярные жирные кислоты твердые, а низкомолекулярные - жидкие.

Жиры животного происхождения делят на:

• жиры наземных животных;

• жиры молока;

• жир птиц;

• жир морских животных;

• жир земноводных и пресмыкающихся.

Жиры растительного происхождения делят на:

• масла из семян;

• масла из мякоти плодов.

Существует классификация растительных масел по их способности высыхать на воздухе:

• высыхающие;

• полувысыхающие;

• невысыхающие.

Эта классификация несовершенна, так как одни и те же масла при разных условиях могут вести себя по-разному.

Физические свойства триглицеридов

Физические свойства триглицеридов (ТГ) обусловлены, прежде всего, составом и структурой ацилов их жирных кислот. На физические свойства разнокислотных триглицеридов значительно влияет положение ацильной группы.

Консистенция и плотность. ТГ жидких кислот имеют жидкую консистенцию, твердых кислот – твердую. Консистенция разнокислотных ТГ может быть твердой, мазеобразной или жидкой в зависимости от состава их жирных кислот. На консистенцию влияет величина образовавшихся кристаллов и их полиморфные модификации. С увеличением размеров кристаллов твердость ТГ уменьшается.

Плотность ТГ в жидком состоянии составляет от860 до 910 кг/м³, в твердом – 1010 - 1069 кг/м³. Плотность ТГ повышается с уменьшением их молекулярной массы и увеличением степени ненасыщенности их ацильных групп.

Температура плавления и кристаллизации. Зависит от состава и структуры ацилов кислот, их положения. Температура плавления возрастает с увеличением числа атомов углерода в алкильной цепи и лежит в среднем в интервале температур от 44 до 80⁰С. Температура кристаллизации (или затвердевания) ТГ несколько ниже температуры плавления, что объясняется явлением переохлаждения.

Температура кипения. Глицериды высших жирных кислот при нагревании даже в глубоком вакууме не перегоняются, они термически неустойчивы. Глицериды кислот средней молекулярной массы в глубоком вакууме перегоняются с малой степенью термического распада. В промышленности такая молекулярная дистилляция применяется для получения чистых моноглицеринов, используемых в качестве пищевых поверхностно0-активных веществ (ПАВ).

Растворимость. ТГ насыщенных и ненасыщенных жирных кислот нерастворимы в воде, хорошо растворяются в петролейном эфире, бензине, трихлорметане, тетрахлорметане, бензоле, ацетоне. Высокоплавкие растворяются при нагревании, а при охлаждении выкристаллизовываются.

В смесях растворов ТГ при охлаждении происходит фракционированная кристаллизация. В первую очередь выкристаллизовываются высокоплавкие ТГ. Это позволяет разделять смесь на фракции.

Вязкость. Вязкость ТГ изучена для небольшого числа одно-кислотных ТГ. Установлено, что вязкость снижается с уменьшением молекулярной массы. Вязкость ТГ, содержащих полиненасыщенные кислоты при одинаковом числе атомов углерода уменьшается с увеличением числа двойных связей.

Химические свойства триглицеридов

Окисление жиров

Окисление жиров атмосферным кислородом в той или иной степени происходит при их получении, переработке, хранении. Между процессами, происходящими в жирах при невысоких температурах (автоокисление) и нагревании (термическое окисление) есть много общего, хотя состав образующихся продуктов несколько отличается. Глубина окислительных процессов и скорость окисления находятся в прямой зависимости от количества входящих в жиры глицеридов многоненасыщенных жирных кислот и степени их ненасыщенности. В результате воздействия на жиры происходит накопление различных продуктов распада, ухудшающих реологические и органолептические свойства. Продукты распада содержат такие вещества как вода, углекислый газ, окись углерода, муравьиная и уксусная кислоты др. Жиры, в которых начались процессы окисления, имеют пониженную стойкость при дальнейшем хранении. Совершенно не окисленные жиры трудно поддаются воздействию молекулярного кислорода. Скорость окисления зависит также от интенсивности соприкосновения жира с воздухом и от температуры. Окисление сопровождается выделением тепла.

Автоокислительные процессы всегда сопровождают, а иногда и опережают термическое окисление, поэтому их рассматривают вместе. Механизм реакции окисления рассматривает перекисная теория Баха-Энглера и теория цепных реакций академика Н.Н.Семенова.

Согласно перекисной теории, первоначальными продуктами окис­ления жиров являются неустойчивые перекисные соединения различных типов, способные при распаде образовывать ряд более стабильных продуктов окисления.

По теории цепных реакций вначале имеет место индукционный период, в процессе которого происходит накопление свободных ради­калов. Как только концентрация их достигнет определенной величины, индукционный период заканчивается и начинается процесс быстрого присоединения кислорода к радикалам. Перекиси являются первичным продуктом окисления.

Развитие цепи начинается с зарождения свободного радикала, который возникает в результате отщепления атома водорода от углеродной части молекулы жирной кислоты. Наименее прочно атом водорода связан с углеродом, стоящим рядом с двойной связью или карбоксильной группой в α-положении.

-СН=СН-СН₂- -СН=СН-СН- + Н· зарождение цепи

-СН=СН-СН- -СН-СН=СН- изомеризация

Образовавшийся жирный радикал соединяется с кислородом воздуха с образованием перекиси

О-О

-СН-СН=СН- + О₂ -СН-СН=СН-

Перекисный радикал, в вою очередь, отщепляет водород от новой молекулы жирной кислоты, при этом образуется гидроперекись и новый радикал, который вновь соединяется с кислородом и весь цикл повторяется

О-О О-ОН

-СН-СН=СН- + -СН=СН-СН₂- -СН-СН=СН- + -СН-СН=СН-

Гидроперекиси склонны к реакциям распада, в результате которыз образуется два новых радикала, увеличивающие скорость цепной реакции

ОН О

СН-СН=СН- СН-СН=СН- + О Н

Цепные реакции окисления имеют ряд характерных особенностей

1. Скорость реакции заметно увеличивается в присутствии небольших количеств веществ, способных образовывать свободные радикалы (металлы переменной валентности Со, Мn, Fе, Сu. и др.)

1. Скорость реакции увеличивается при воздействии света, особенно УФ-лучей, способствующих накоплению свободных радикалов.

2. Скорость реакции может быть резко заторможена добавлением небольшого количества веществ - ингибиторов окисления.

Гидролиз жиров

Гидролиз жиров является равновесной реакцией, обратной этерификации. В результате реакции происходит расщепление связей в молекулах глицеридов при действии воды. Причем элементы воды присоединяются по месту возникновения свободных валентностей с образованием двух структурных элементов – жирных кислот и глицерина.

СН₂ –ОСОR₁ Н-ОН СН₂ –ОН

С Н - ОСОR₂ + Н-ОН СН - ОН + 3RСООН

СН₂ - ОСОR₃ Н-ОН СН₂ - ОН

Глубина гидролитического распада определяется содержанием свободных жирных кислот, т.е. величиной кислотного числа. В свежих жирах содержание свободных жирных кислот невелико, составляет доли процента. Этот показатель резко возрастает в условиях относительно высокой температуры и повышенной влажности. При хранении жиров скорость гидролитического распада увеличивается под действием фермента липазы, содержащейся в жирах или вырабатываемой некоторыми икроорганизмами. При получении масел и жиров, особенно про плохой первичной очистке, в жиры часто попадают тканевые элементы, содержащие липазу. В очень влажном жире могут развиваться плесени и дрожжи, которые вырабатывают два фермента: липазу и липоксидазу. Липаза гидролизирует жиры, а липоксидаза окисляет жирные кислоты и глицериды. Липаза легко разрушается при температуре 80°С.

Скорость гидролитического расщепления жиров находится в прямой зависимости от концентрации водородных ионов, которые являются катализаторами реакций. Катализируют этот процесс и свободные жирные кислоты, особенно низкомолекулярные. Процесс гидролиза значительно быстрее протекает в присутствии некоторых металлов и их окислов.

В технике гидролитическое расщепление жиров имеет большое значение и осуществляется при действии на жир водяного пара при повышенном давлении или воды при атмосферном давлении в присутствии катализаторов. Процесс гидролиза используют в технике мыловарения.

Пищевая порча жиров

Жиры, свободные от влаги и полученные из хорошего сырья при низкой температуре и без доступа света могут сохраняться продолжительное время. В противном случае они подвергаются различным изменениям, образующиеся вещества ухудшают органолептические показатели жиров и в большей или меньшей степени оказывают вредное воздействие на организм человека. Такие изменения называют пищевой порчей. В основе лежат химические процессы и биохимические превращения.

Прогоркание жиров вследствие химических процессов происходит при контакте их с кислородом воздуха. Оно усиливается при наличии факторов и условий, ускоряющих окисление, и подавляется или замедляется при отсутствии таких условий.

При биохимическом пути прогоркания жиров вещества, обуславливающие изменения состав и свойств, образуются в результате жизнедеятельности различных микроорганизмов. Биохимическое прогоркание жиров вызывается специфическими плесенями, действующими в условиях, способствующих достаточно интенсивной их жизнедеятельности. К ним относятся вода, питательные вещества неорганического и органического характера, особенно белки, и благоприятная температура. Жизнедеятельность плесеней затихает при низкой температуре, усиливается при средней и полностью прекращается при высокой температуре (температуре термообработки).

Хранение жиров, содержащих воду (сливочное масло и маргарин) в холодильных камерах при низкой температуре способствует подавлению развития микроорганизмов. Поэтому на практике прогоркание происходит в результате окисления их кислородом воздуха. Специфические вещества, обуславливающие прогорклость, очень активны, поэтому для возникновения характерного привкуса и запаха достаточно появления их в очень небольшом количестве.

К моменту появления прогорклости, которое определяется органолептически, образование специфических веществ затрагивает столь малое количество триглицеридов кислот, что не влияет на показатели состава и качества – кислотное, йодное, ацетильное числа. Вещества, приводящие к изменению этих показателей, не вызывают появление прогорклого запаха и вкуса.

В прогорклых жирах в свободном состоянии найдены такие одноосновные кислоты как муравьиная, масляная, уксусная, валериановая, каприловая и другие. Но более характерно для прогорклых жиров наличие в них пероксидных веществ, альдегидов и кетонов. Для регенерации прогорклых жиров используют метод перегонки с водяным паром.

При биохимическом прогоркании жиров в качестве веществ, вызывающих прогорклый вкус, оказываются метилалкилкетоны. Условием для такого процесса является наличие воды и белковых веществ, благоприятная температура. Инициаторами процесса являются плесени. В результате жизнедеятельности плесени содержащиеся в них липазы вызывают гидролитический распад триглицеридов с образованием жирных кислот. Другие ферменты вызывают распад белковых веществ, вплоть до отщепления аммиака.

К пищевой порче относится осаливание, которое характерно проявляется на сливочном масле и топленом говяжьем жире. В этом случае порча жиров вызвана действием кислорода. Обесцвечивание жиров происходит из-за окисления каротиноидов. Далее появляется специфический запах, жир становится более твердым, температура плавление его повышается. Осаливание усиливается при освещении жиров солнечным светом.

Таким образом, можно определить основные условия хранения пищевых жиров.

1. Низкая температура хранения

1. Отсутствие солнечного света

2. Использование тары из неокисляющихся материалов.

Изменение жиров при тепловой обработке

Изменения жиров при варке

Гидролиз жиров является равновесной реакцией, обратной этерификации. Содержащийся в продукте жир в процессе варки плавится и переходит в бульон. Количество поступающего в бульон жира зависит от его содержания и характера отложения в продукте, вида последнего, продолжительности варки, величины кусков и других причин. Рыба теряет при варке: тощая - до 40% жира, средней жирности -14%, осетровая - не более 6%. Мясо теряет при варке до 40%, кости - 25-40% содержащихся в них жира. Основная масса жира, поступающего из про­дукта в воду, собирается на ее поверхности (95-97%), и лишь неболь­шая его часть эмульгируется, т.е. распределяется по всему объему жидкости в виде мельчайших шариков. Степень эмульгирования жира при варке находится в прямой зависимости от интенсивности кипения и соотношения между количествами воды и продукта.

Эмульгированный жир делает бульон мутным. Мелкие жировые шарики резко увеличивают суммарную поверхность соприкосновения жира с водой. При температуре варки около 100^оС жир практически нерастворим в воде и гидролиз глицеридов протекает на поверхности раздела жировой и водной фаз. В результате гидролиза происходит расщепление связей в молекулах глицеридов, причем элементы воды присоединяются по месту возникающих свободных валентностей с обра­зованием двух структурных элементов жиров - жирных кислот и глицерина. Исследования показали. Что наличие в жире низкомолекулярных жирных кислот способствует большей доступности воды к молекуле и увеличивает скорость гидролиза.

Практически процесс распада триглицеридов происходит последователь­но с образованием промежуточных продуктов реакции моно- и диглицеридов. В кулинарной практике процесс распада триглицеридов прак­тически никогда не протекает до конца, поэтому наряду со свободными жирными кислотами и глицерином гидролизованный жир будет содержать моно- и диглицериды.

Наличие в варочной среде соли и кислот способствует гидроли­зу жира, кислотное число которого увеличивается. Образующиеся при этом свободные жирные кислоты придают бульону неприятный салистый привкус. Чем больше эмульгируется и гидролизуется жира, тем ниже ка­чество бульона. Об увеличении числа моно- и диглицеридов свидетель­ствует возрастание ацетильного числа. Йодное число при этом сни­жается т.к. образование оксигрупп может происходить за счет разру­шения двойных связей.

Поскольку эмульгированный жир находится в водной среде, его контакт с воздухом затруднен. В связи с ограниченным доступом кис­лорода и сравнительно невысокой температурой при варке преобладают гидролитические процессы и лишь частично происходит неглубокое окис­ление жиров до перекисных соединений и монооксикислот.

Изменение жиров при жарке

В массовом питании наиболее распространенными являются жарка в небольшом количестве жира (основным способом) и в большом количестве жира (фритюрная жарка).

При жарке основным способом масса жира составляет 10-20% массы продукта, а отношение нагреваемой поверхности жира к его объему свыше 5. Продолжительность процесса жаренья невелика и составляет 3-10 мин в зависимости от вида и размера продукта. В некоторых случаях продукт может жариться 1-1,5 часа (утка, гусь). Не­смотря на значительные контакты с воздухом и воздействие высоких температур 140-200^оС, глубоких окислительных изменений не наблюда­ется из-за небольшой продолжительности нагревания. Кроме того, пов­торно жир, как правило, не используется. При жарке основным спосо­бом, когда жир нагревается тонким слоем, возможен его перегрев. Даже при кратковременном перегреве при температурах свыше 200^оС может произойти термическое разложение жира с выделением дыма. Этот процесс называется пиролизом, а температура, при которой происходит выделение дыма - температурой или точкой дымообразования. Различные жиры при одинаковых условиях имеют различную температуру дымообразования, которая зависит от вида жира. Так свиной жир – 220^оС, хлопковое масло 223^оС, саломас - 230^оС.

На температуру дымообразования помимо вида жира влияют и другие факторы.

1. Содержание свободных жирных кислот заметно снижает температуру дымообразования.

1. Отношение нагреваемой поверхности жира к его объему, с увеличением которого снижается температура дымообразования.

2. Материал посуды, т.к. некоторые металлы переменной валентности (железо, медь и др.) катализируют пиролиз жира, снижая, таким обра­зом, температуру дымообразования.

В состав жира входит акролеин. Акролеин образуется при разложении глицерина под действием высоких температур. Это бесцветная жидкость, летучая, с сильным острым запахом, температура кипения которой 52,4^оС. По химической природе акролеин является ненасыщенным альдегидом

Наиболее существенные изменения жир претерпевает при фритюрной жарке. В этом случае на жир дополнительно влияет вода, выделяющаяся из продуктов, растворимые в воде вещества, а так же продукты пирогенетического распада, образующиеся в результате обугливания кусочков. Суще­ствует два способа фритюрной жарки. Это непрерывный, используемый на небольших предприятиях, где тепловая обработка продуктов произ­водится при соотношении продукт - жир как 1:4, и непрерывный, в большом количестве жира (соотношение 1 : 20) Увеличение количества жира ускоряет процесс жарки и позволяет поддерживать более низкие температуры фритюра ( 150... 160^оС). При этом снижает­ся скорость термического разложения и окисления. Жир постоянно уда­ляется с готовыми продуктами, а его количество автоматически пополняется свежим. При этом качество жира зависит от коэффициента сменя­емости К:

где П - количество жира, адсорбируемого и поглощаемого продуктом за 24 часа;

М - средняя масса жира в жарочном аппарате.

Чем выше коэффициент сменяемости, тем меньше жир подвергается окислительным изменениям.

Наиболее глубокие окислительные изменения происходят при периодической фритюрной жарке, наиболее распространенной на предпри­ятиях общественного питания. В этом случае жир часто нагревается без продукта (холостой нагрев), используется для жарки различных продуктов, у него низкий коэффициент сменяемости. Часто жир исполь­зуют несколько раз, нагревается и вновь охлаждается. Поэтому возмож­ность окисления жира при циклическом нагреве выше, чем при непре­рывном.

При таком способе жарки важно соблюдать соотношение массы продукта и жира - не ниже 1 : 4. В противном случае, при загрузке про­дукта температура жира резко снизится, процесс жаренья замедлится. Это приведет к чрезмерной ужарке и ухудшению внешнего вида продукта. Важно также выдерживать температуру жарки для различных изделий. Температура колеблется от 160^оС для продуктов с высоким содержанием влаги (мясные, рыбные полуфабрикаты) до 190^оС - для жаренья пирожков, пончиков и т.д.

Физико-химические изменения жиров при фритюрной жарке

При термическом окислении жиров в процессе фритюрной жарки происходит быстрое образование и распад перекисей., о чем сви­детельствует скачкообразное изменение перекисного числа. Реакция идет по двум направлениям.

Ц иклическся перекись альдегид + альдегидокислота одно - и двухосновные кислоты.

Ц иклическая перекись эпоксид диоксикислота дикарбонильное соединение.

Вода, попадая в жир из продукта, испаряется, унося летучие продукты распада, а так же способствует гидролизу жира. Об увеличении количества свободных жирных кислот свидетельствует рост кислотного числа. При этом температура дымообразования почти линейно сни­жается. Увеличивается содержание соединений с сопряженной двойной связью, следовательно, возрастает оптическая плотность. Ацетильное число увеличивается за счет накопления в жире гидроксильных групп в результате появления оксикислот, моно- и диглицеридов. Йодное число уменьшается за счет окислительных реакций по месту двойных связей. О накоплении полимеров свидетельствует увеличение вязкости.

Выделяют следующие факторы, влияющие на скорость химических изменений фритюрного жира:

• температура, Ее повышение ускоряет гидролитические и окис- литель­ные процессы;

• контакт жира с кислородом воздуха;

• присутствие в жире катализаторов ускоряет процесс окисления. Это хлорофилл и металлы переменной валентности;

• введение антиоксидантов тормозит окисление жира;

• химический состав обжариваемых продуктов. В некоторых содержится большое количество антиоксидантов - белки, пептиды, некоторые вещества, образующиеся в результате реакций меланоидинообразования, витамин С, некоторые аминокислоты, глютатион;

• степень ненасыщенности. Ненасыщенные жиры окисляются легче и быст­рее насыщенных.

В результате тепловой обработки происходят значительные изменения вкуса, цвета, запаха жира.

В начале нагрева жир светлеет из-за разрушения содержащихся в нем пигментов - каротиноидов, хлорофилла, госсипола. По мере даль­нейшего нагревания происходит потемнение жира вследствие загрязне­ния веществами пирогинетического распада, продуктами реакции меланоидинообразования и карамелизации. В этих реакциях принимают участие и фосфатиды, поэтому цвет рафинированных масел изменяется медленнее. Кроме того, происходит накопление темноокрашенннх продуктов окисления самого жира. Наличие хромогенов, окрашивающихся при окислении, также влияет на цвет жира.

Свежие жиры не имеют ни вкуса, ни запаха. В процессе фритюрной жарки в жире накапливается порядка 200 видов летучих соединений, некоторые из которых придают определенный запах обжариваемым про­дуктам и жиру. Например, карбонильные соединения с четным числом углеродных атомов придают фритюру приятный запах жареною, а сой держащие нечетное число атомов углерода - отрицательно влияют на запах продукта.

При длительном использовании жир приобретает темную окраску и жгуче-горький вкус, что объясняется в основном присутствием акро­леина, содержание которого возрастает по мере снижения температуры дымообразования.

Влияние жарки на пищевую ценность жира

При жарке пищевая ценность жира снижается вследствие уменьшения содержания в нем жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и других биологически активных веществ, а также за счет образования в них неусвояемых компонентов и токсичес­ких веществ.

Уменьшение содержания витаминов и фосфатидов происходит при любом способе жарки, тогда как содержание незаменимых жирных кислот существенно снижается лишь при длительной фритюрной жарке. При дли­тельном нагревании в жирах образуются высокополимерные вещества, которые не усваиваются организмом.

Токсичность прогретых жиров связана с образованием в них цик­лических мономеров и димеров. Эти вещества образуются из полиненасыщенных жирных кислот при температурах свыше 200 С. Отрицательное действие окисленных жиров связано с их взаимодействием с другими веществами. Так, вступая в реакцию с белками, ухудшают их усвояе­мость, а так же частично или полностью инактивируют ферменты и разрушают многие витамины. Установлены предельно допустимые нор­мы содержания окисленных продуктов и продуктов полимеризации, не превышающие 1%

Впитывание и адсорбция продуктами жира и его потери при жарке

При жарке на впитывание и адсорбцию жира влияют следующие факторы:

• содержание влаги в жире;

• химический состав, обжариваемого продукта и связанная с этим интенсивность выделения из него влаги;

• величина кусочков обжариваемого продукта;

• вязкость жира.

Пути повышения стойкости жиров при хранении и тепловой обработке

Совершенствование технологических приемов в производстве масел

Первостепенной задачей для решения данной проблемы является совершенствование технологических приемов производства жиров, начиная с самых первых его стадий. Так, для повышения стойкости растительных масел:

• семена перед обрушиванием обрабатывают водным раствором ПАВ;

• используют восьмиступенчатый способ экстракции вместо обычного;

• в процессе гидратации масел предлагается использовать острый сухой пар при избыточном давлении;

• совершенствуется процесс рафинации с использованием добавок, чаще всего других растительных масел.

Совершенно новый прием заключается в регенерации уже использованных растительных масел. Одно из направлений – адсорбция примесей твердым адсорбентом (окись алюминия, бентонит, силикат магния). Другой прием – фильтрование фритюрных жиров через фильтры, заполненные полимерной крошкой. Харьковскими учеными предлагается для регенерации использованных масел использовать бинарные системы органических растворителей различной полярности. Проводятся исследования по переэтерификации фритюрных жиров химическим путем.

Использование антиоксидантов

Однако, самым перспективным способом является повышение стойкости жиров к окислению с помощью антиоксидантов.

Торможение и подавление окислительных процессов различными добавками – ингибиторами окисления или антиоксидантами имеет и свои трудности, так как ряд веденных в человеческий организм антиокислителей могут тормозить их деструкцию при усвоении. Правда, следует отметить, что в условиях нынешней загрязненности окружающей среды введение в организм антиоксидантов имеет и положительную сторону, т.к. они тормозят радикальные процессы, вызванные как ксенобиотиками, так и повышенным радиоактивным фоном.

Поиск веществ антиоксидантов ведется как среди продуктов животного происхождения, так и путем прогнозируемого органического синтеза, поэтому все антиоксиданты подразделяются на две большие группы:

• синтетические ингибиторы радикальных процессов;

• биоантиоксиданты.

Сущность действия антиоксидантов заключается в легкости их окисления молекулярным кислородом. Основная их функция – обрыв радикальных цепей, препятствие образованию нового свободного углеводородного радикала в молекулах глицеридов, или же насыщение свободного углеводородного радикала.

Наиболее распространенными среди синтетических антиоксидантов являются производные фенола – ионол, фенольные сульфиды, бутилокситолуол, производные алифатических спиртов, аминов, аминокислот, некоторых карбоновых кислот, дегидрогетероциклов.

Все они объединяются в одну группу из-за наличия легко элиминируемого атома водорода, в чем и заключаются их антиоксидантные свойства.

Но наибольший интерес представляют биоантиоксиданты, т.к. они играют защитную функцию в организме человека. К ним относятся полифенольные структуры, имеющие в ароматическом кольце более одной гидроксильной группы. В эту группы веществ входят незаменимые аминокислоты (триптофан, фенилаланин), аскорбиновая кислота, убихинон, стероидные гормоны, флавоноиды. Наиболее известным природным антиоксидантом являются токоферолы, объединенные под общим названием «витамин Е».

Обычно антиоксиданты вводятся в колличетве 0,1…0,15% к массе жиров. Известны также антиоксидантные свойства каротиноидов, изучаются антиоксидантные действия витаминов группы В. Сильным антиоксидантом является галловая кислота, дубильные вещества – вещества растительного происхождения, поэтому перспективным является использование экстрактов таких растений, как коры дуба, каштана, барбариса, зверобоя, зубровки, мяты, аира, кориандра, хрена и т.д.

Для увеличения сроков службы фритюрных жиров необходимо соблюдать следующие технические требования:

• выдерживать необходимый температурный режим для каждого вида продукта;

• сокращать время холостого нагрева;

• периодически удалять мелкие частицы продукта;

• тщательно очищать жарочные ванны от нагара;

• однократно использовать фритюр.

Совершенствование жарочной аппаратуры предусматривает наличие холодной зоны, терморегуляторы, антипригарные устройства, жарка в вакуумных аппаратах.