Химическая природа и строение белков

Физико-химические и биохимические изменения, происходящие с углеводами в процессе технологической обработки продуктов, существенно влияют на качество готовых изделий.

В процессе технологической обработки пищевых продуктов сахара могут подвергаться кислотному и ферментативному гидролизу, а также глубоким изменениям, связанным с образованием окрашенных веществ (карамелей и меланоидинов).

6.2 Кислотный и ферментативный гидролиз дисахаридов

Гидролиз дисахаридов. Дисахариды гидролизуется под действием каккислот, так и ферментов. Кислотный гидролиз имеет место в таких технологических процессах, как варка плодов и ягод в растворах сахара различной концентрации (приготовление компотов, киселей, фруктово-ягодных начинок), запекание яблок, уваривание сахара с какой-либо пищевой кислотой (приготовление помадок).Если готовить сахарные сиропы высокой концентрации (для помад) в присутствии кислоты или фермента инвертазы, то из сахарозы образуются не только глюкоза и фруктоза, но и продукты их преобразования. В сиропе при получении инвертного сахара в присутствии фермента инвертазы обнаруживаются соединения фруктозы с сахарозой (кестоза), которые предохраняют сироп от засахаривания. Сироп, полученный в результате кислотного гидролиза сахарозы, засахаривается быстрее, чем сироп, приготовленный с инвертазой.Степень инверсии сахарозы зависит от вида кислоты, ее концентрации, продолжительности нагрева. В плодах и ягодах содержатся главным образом лимонная и яблочная кислоты. Первая количественно преобладает в ягодах, вторая- в семечковых и косточковых плодах. Цитрусовые содержат одну лимонную кислоту. Для приготовления кондитерской помадки используется обычно лимонная кислота, а при ее отсутствии - уксусная. Инверсионная способность различных органических кислот при одних и тех же условиях неодинакова. Она зависит от силы кислоты, т.е. константы ее диссоциации; скорость же реакции гидролиза сахарозы пропорциональна концентрации водородных ионов в среде.

Инверсионная способность лимонной, яблочной и уксусной кислот меньше, чем щавелевой соответственно в 11,15 и 50 раз. Степень инверсии сахарозы в различных кулинарных изделиях зависит от продолжительности теплового воздействия, вида и концентрации кислоты. При запекании яблок в жарочном шкафу без добавления сахара инвертируется около половины содержащейся в них сахарозы. Из овощей с более или менее значительным содержанием сахарозы тепловой обработке подвергаются морковь и свекла. Кислотность их значительно меньше, чем у плодов и ягод, рН =6,3-6,7. В свободном состоянии в них имеется только одна яблочная кислота. Благодаря малой кислотности клеточного сока при варке корнеплодов, продолжающейся сравнительно долго ( свекла варится до 80 мин.), инверсии сахарозы не наблюдается. Ферментативному гидролизу подвергаются сахароза и мальтоза при брожении и в начальный период выпечки дрожжевого теста. Сахароза под воздействием фермента сахаразы расщепляется на глюкозу и фруктозу, а мальтоза под действием фермента мальтазы -- до двух молекул глюкозы.

6.3 Глубокий распад сахаров: при брожении, карамелизации, меланоидинообразовании

Брожение. Глубокому распаду при брожении дрожжевого теста подвергаются моносахариды (глюкоза и фруктоза ), содержащиеся в муке и образующиеся в тесте в результате гидролиза сахарозы и мальтозы. В дрожжевом тесте основную роль играет спиртовое брожение. Под действием ферментов дрожжей сахара превращаются в спирт и углекислый газ, последний разрыхляет тесто. Кроме углекислый газа и этилового алкоголя, при спиртовом брожении в незначительных количествах образуются побочные продукты: янтарная кислота, сивушные масла, уксусный альдегид, глицерин и др. Дисахариды (сахароза и мальтоза) непосредственно не подвергаются брожению. Они сбраживаются лишь после предварительного гидролиза на составляющие их моносахариды. Глубокий распад гексоз происходит также в процессе молочнокислого брожения, сопутствующего спиртовому. Молочнокислое брожение вызывается попадающими в тесто с мукой гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями. Первые из них сбраживают гексозы с образованием молочной кислоты, а вторые кроме молочной кислоты, образуют значительные количества уксусной кислоты, этилового спирта и других продуктов. Карамелизация. Нагревание сахаров при температурах, превышающих 100 'С, в слабокислой и нейтральной средах приводит к образованию сложной смеси продуктов, свойства и состав которой изменяются в зависимости от степени воздействия среды, вида и концентрации сахара, условий нагревания и т. д. Наиболее изучен механизм превращения глюкозы. Нагревание глюкозы в слабокислой и нейтральных средах вызывает дегидратацию сахара с выделением одной или двух молекул воды. Ангидриды сахаров могут соединяться друг с другом или с неизменным сахаром и образовывать так называемые продукты реверсии (конденсации). Под продуктами реверсии, образующимися при разложении сахаров, понимают соединения с большим числом глюкозных единиц в молекуле, чем у исходного сахара. Последующее тепловое воздействие вызывает выделение третьей молекулы воды с образованием оксиметилфурфурола, который при дальнейшем нагревании может распадаться с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной и левулиновой кислот или образовывать конденсированные (окрашенные) соединения. Промежуточным продуктом при образовании левулиновой кислоты из оксиметилфурфурола может быть доксилевулиновый альдегид. Вода, присутствующая в растворах сахаров, способствует их необратимым изменениям. Уменьшение количества свободной воды при реакции разложения приводит к появлению значительных количеств продуктов реверсии (конденсации). По мере нагревания сухой сахарозы отщепляется все больше молекул воды, в результате чего образуется большое количество продуктов разложения, в том числе производных фурфурола, альдегидов, акролеина, углерода диоксида, смеси ангидридов. При отщепление от молекул сахарозы двух молекул воды образуется карамелан (C12H18O9) вещество светлосоломенного цвета, растворяющееся в холодной воде. При отщепление от трех молекул сахарозы восьми молекул воды образуется карамелен (C36H50O25) яркокоричневого цвета с рубиновым оттенком. Карамелен растворяется в холодной и кипящей воде. Более сильное обезвоживание нагреваемой массы приводит к образованию темнокоричневого вещества -- карамелина (C24H30O15), которое растворяется только в кипящей воде. При длительном нагревании образуются гуминовые вещества, растворимые только в щелочах. Продукты карамелизации сахарозы представляют собой смесь веществ различной степени полимеризации, поэтому деление их на карамелен, карамелан, карамелин условное; все эти вещества можно получить одновременно. На этом основании состав различных продуктов карамелизации сахарозы выражают формулой Сm(Н2О)n. Под влиянием пиролиза меняется их отношение т: n -- от 1,09 (у сахарозы) до 3,0. По достижении значения 1,3 продукты карамелизации сахаров приобретают темную окраску. Некоторые продукты распада обладают повышенной люминесценцией, а иногда и горьким вкусом. Свойства красящих веществ, образующихся из сахарозы или гексоз, не зависят от вида сахара, из которого они получены. Продукты карамелизации сахарозы могут образовывать соли и комплексные соединения с железом и некоторыми другими металлами. Подобно сахарам они реагируют с аминокислотами и обладают редуцирующей способностью. В процессе производства кулинарных и кондитерских изделий, содержащих сахара, все перечисленные изменения могут протекать одновременно, а конечный продукт -- представлять собой смесь веществ. Состав этой смеси зависит от многих факторов, основной из которых -- термоустойчивость сахаров. Нагревание 4 -- 0замешенных производных глюкозы (мальтоза, лактоза) до высокой температуры (карамелизация) приводит к появлению веществ, влияющих на образование аромата. К таким соединениям относится мальтол. При наличии аминокислот это вещество образуется в большом количестве. Мальтол усиливает сладкий вкус, поэтому его используют при производстве кондитерских изделий, а также в составе подслащивающих веществ, заменяющих сахар. Для ароматизации применяют и метилциклопентанолы с преобладающим сладким (лакричным) вкусом. В процессе карамелизации образуются и другие компоненты с подобными свойствами.

Меланоидинообразование. При взаимодействии альдегидных групп альдосахаров с аминогруппами белков, аминокислот образуются различные карбонильные соединения и темноокрашенные продукты меланоидины. Реакция впервые была описана в 1912 г. Майером и названа его именем. Наиболее известен механизм реакций, предложенный Ходжем семь основных типов реакций, которые можно подразделить на три последовательно протекающие стадии. Начальная стадия -- образование бесцветных соединений, не поглощающих свет: А -- сахароаминная реакция, Б -- перегруппировка Амадори и образование 1амино1дезокси2кетозы в 1,2енольной форме. Эти стадии реакции невозможно обнаружить измерением оптической плотности в видимой и УФобластях спектра. Промежуточная реакция -- образование бесцветных и слабожелтых продуктов. Еще до появления видимой цветности они активно поглощают свет в ультрафиолетовой области спектра: В -- дегидратация сахаров; Г -- разложение сахаров; Д -- разложение аминокислот (по Штекеру). Конечная стадия характеризуется интенсивным нарастанием цветности: Е -- альдольная конденсация (реакция конденсации альдегидов); Ж -- альдегидаминная полимеризация, образование гетероциклических азотистых соединений. В результате реакции образуются также ароматические вкусовые вещества, причем по сравнению с реакцией карамелизации в данном случае преобладают летучие компоненты, значительно влияющие на аромат Общей для структурных соединений, образующихся в результате реакции Майера, является группа СН3-- С = С -- СО --ОНСоединения, содержащие эту группу, обнаружены в пищевых продуктах, подвергшихся обжариванию (хлеб, кофе, какао, солод), при котором под воздействием высоких температур происходит неферментативное потемнение. При термическом воздействии аромат образуется вследствие расщепления аминокислот по Штрекеру -- процесс окислительного дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот в альдегид (или кетон), содержащий на один атом углерода меньше, чем исходная аминокислота. Недостаточно изучены труднолетучие (например, горькие) вещества реакции Майера, а также сложные по структуре вещества с солодовым, карамелеобразным, хлебоподобным, горьким или «пригорелым» ароматом. Сравнительно простую структуру имеют другие вещества, образующиеся в процессе покоричневения, -- пиразины, среди которых преобладают короткоцепочные соединения. Пиразины в миллионных долях содержатся в продуктах, которые подвергались обжариванию (жареное мясо, хрустящий картофель, кофе, какао и др.). На конечной стадии меланоидинообразования наблюдается сложное сочетание различных реакций полимеризации, приводящих к образованию как растворимых, так и нерастворимых (на последних этапах) красящих веществ, являющихся ненасыщенными флюоресцирующими полимерами. Продукты реакций меланоидинообразования оказывают различное влияние на органолептические свойства готовых изделий: заметно улучшают качество жареного и тушеного мяса, котлет, но ухудшают вкус, цвет и запах бульонных кубиков, мясных экстрактов и других концентратов. Продукты реакции Майера обусловливают аромат сыра,

свежевыпеченного хлеба, обжаренных орехов. Образование тех или иных ароматических веществ зависит от природы аминокислот, вступающих в реакцию с сахарами, а также от стадии реакции. Каждая аминокислота может образовывать несколько веществ, участвующих в формировании аромата пищевых продуктов. Следствием меланоидинообразования являются нежелательные потемнение и изменение аромата и вкуса в процессе нагревания плодовых сока, джемов, желе, сухих фруктов и овощей, что приводит к увеличению содержания альдегидов и потере некоторых аминокислот и сахаров. При невысоких температурах реакции протекают медленно, при температурах, близких к 100 'С и выше, -- ускоряются. Чтобы задержать нежелательные изменения, используют соединения, легко связывающиеся с карбонильными группами, такие, как, например, водорода пероксид, сернистая кислота. Блокировка этих реакций может быть осуществлена путем устранения одного из взаимодействующих соединений, например глюкозы, или добавления фермента глюкозооксидазы, что используют при производстве яичного порошка. Чем выше интенсивность образования коричневой окраски, тем ниже пищевая ценность белковых продуктов. В результате теряется от 20 до 50 % свободных аминокислот, причем с увеличением продолжительности нагревания эти потери возрастают. В овощах темная окраска различной интенсивности образуется в зависимости от присутствия тех или иных аминокислот и сахаров. С глюкозой наиболее интенсивное потемнение дает лизин, затем триптофан и аргинин и наименьшее -- глютаминовая кислота и пролин. Процесс обжаривания продуктов сопровождается, с одной стороны, снижением пищевой ценности готового продукта в связи с потерями им ценных пищевых веществ, с другой -- улучшением его органолептических свойств. Считается весьма перспективным использование меланоидиновых препаратов для имитации цвета, вкуса и запаха жареных продуктов, так как это позволяет исключить процессы жарки. Изучение реакций меланоидинообразования позволило улучшить технологический процесс изготовления некоторых пищевых продуктов. Так, для улучшения вкусовых свойств пива вместо жженого солода рекомендуется препарат из солодовых ростков. Получен также препарат, напоминающий по цвету и запаху порошок из сушеных грибов. В настоящее время для приготовления и разогревания готовых блюд используют сверхвысокочастотные печи (СВЧпечи), что позволяет значительно сокращать потери ценных пищевых веществ в готовых блюдах, но при этом последние имеют вкус, цвет и запах, свойственные изделиям, приготовленным на пару. Отсутствие у этих блюд вкуса, аромата и цвета жареных изделий, возбуждающих аппетит, может быть с успехом восполнено меланоидиновыми препаратами. Пищевая ценность продуктов, как известно, определяется и такими важными физиологическими свойствами, как усвояемость и способность воздействовать на секреторную деятельность желудка.

7. Углеводы клеточных стенок и их изменения при кулинарной обработке

7.1 Содержание клеточных стенок

Количество клеточных стенок в растительных пищевых продуктов зависит от вида и сорта продукта. Среди овощей наибольшим содержанием клеточных стенок (от 24%), отличаются корнеплоды.

в листовых овощах (капуста, салат и т. д.) 1,42%,

в овощах плодовой группы(кабачки, помидоры)0,7%,

в крупах 1,55%, особенно много в зернобобовых - 710%.

Клетчатка. Этот полисахарид, называемый иначе целлюлозой, подобно гликогену и крахмалу при гидролизе дает только глюкозу. Клетчатка входит в состав оболочек клеток растительных тканей, много ее содержится в листьях, стеблях. В отличие от гликогена и крахмала клетчатка при нагревании в воде не пере ходит в раствор. Поскольку клетчатка почти не переваривается в желудочно-кишечном тракте человека, ее относят к группе балластных веществ, которые, однако, необходимы организму для регуляции двигательной функции кишечника. Клеточные стенки состоят из: оболочки срединных пластинок, которые соединяют клетки.

Оболочки клеток и срединные пластинки имеют различный химический состав.

Клеточные оболочки состоят из:

1.Клетчатки (целлюлозы);

2.Полуклетчатки;

3.Протопектина;

4.Лигнина.

Срединные пластинки состоят из: в основном из протопектина, а в более старых клетках и лигнин. Клетчатка - у большинства овощей 3045% клеточных стенок. У редьки до 50%. Гемицеллюлозы в клеточных стенках овощей определяется только пентозаны, их количество в различных овощах 2025%. В картофеле 5,5%. Клеточные оболочки зернобобовых характеризуются тем, что в них гемицеллюлоз больше, чем клетчатки. Так, в горохе гемицеллюлозы 7085%, а клетчатки 1020% клеточных стенок.

Лигнин нерастворим в воде. Образуется в процессе одревеснения клеточных оболочек, встречается в небольших количествах (в свекле10%).

Протопектин нерастворим в холодной воде. Извлечь его из растительной ткани в неизменном состоянии нельзя. Протопектин срединных пластинок отличается от протопектина клеточных оболочек более высоким содержанием ионов Са и Мg. В айве, чернике, вишне и смородине протопектин преобладает среди других пектиновых веществ. В яблоках на долю протопектина париходится 3040% общего количества пектиновых веществ. В зерновых - не более2% протопектина.

7.2 Действие тепловой обработки на углеводы клеточных стенок

Целлюлоза и большая часть гемицеллюлоз в условиях влажного нагрева частично набухают. Протопектин в процессе тепловой обработки под действием горячей воды расщепляется с выделением полигалактуроновых цепочек. Смесь их образует растворимое в холодной воде пектин. Пектин в небольшом количестве входит в состав клеточного сока сырых овощей и фруктов. В результате тепловой обработки количество пектина значительно возрастает за счет расщепления протопектина. Уже после 30 минутной варки, когда в свекле расщепляется 1012% протопектина, ткань ее делается менее плотной. После 1 часа варки количество расщепленного протопектина возрастает до 3639%, свекла готова. Изменение срока варки до 1ч.30мин. влечет за собой дальнейшее расщепление протопектина и более сильное размягчение свеклы. В процессе варки связь между клеточками картофеля в результате расщепления протопектина срединных пластинок уменьшается в 1012 раз. Расщепление протопектина, ослабляющие прочность срединных пластинок, связывающих клеточки паренхимой ткани и есть основная причина размягчения при тепловой обработке растительных продуктов, имеющих клеточную структуру( круп, зернобобовых, овощей и фруктов.)

В продукте, доведенном до состояния кулинарной готовности, прочность срединных пластинок настолько уменьшается, что он более или менее легко разжевывается. Благодаря расщеплению протопектина в клеточных оболочках они становятся более рыхлыми.

Несмотря на разрыхление клеточной оболочки в процессе тепловой обработки, остаются целыми. Разрыва не происходит. Сохранением целостности клеточных оболочек объясняется тот факт, что мы не обнаруживаем ни по вкусу, ни по консистенции присутствия крахмального клейстера в тканях крахмалсодержащих продуктах, как рассыпчатые каши, вареный картофель, зернобобовые. Даже при очень длительной варке, когда срединные пластинки полностью разрушаются, паренхимная ткань распадается на отдельные клетки сохранением целостности оболочек.

Клеточные оболочки не разрываются и при протирании некоторых сваренных продуктов в горячем состоянии. Пюре приготовленный таким способом из картофеля, гороха, тыквы, состоит из не разрушенных клеточек.

При остывании сваренных продуктов клеточные оболочки утрачивают эластичность и становятся хрупкими, а пектин снова склеивает клеточки, хотя и значительно слабее, чем они были соединены в сыром продукте. Это служит причиной разрыва клеточных оболочек при протирании остывших продуктов. Выступающий из горячего картофеля, благодаря сохранению целостности клеточек легко разделяется, не тянется и не прилипает.

7.3 Факторы, обуславливающие скорость понижения прочности паренхимой ткани при тепловой обработке

Три основных фактора оказывают влияние на скорость понижения прочности паринхимной ткани, определяющую сроки кулинарной готовности растительных продуктов и зависящую от быстроты расщепления протопектина, это: температура; реакция среды; свойства продукта.

Влияние температуры. Растительные продукты при тепловой обработке нагреваются до температуры около 100?С и доводятся при этой температуре до состояния готовности некоторое время. При температурах выше 100?С расщепление протопектина и понижение прочности паринхимной ткани ускоряется, тогда как при температуре меньше 100?С эти процессы значительно замедляются.

Влияние реакции среды. Скорость расщепления протопектина сильно зависит от pH среды. Свекла тушенная с уксусом всегда тверже , чем тушенная без уксуса. Если при варке щей картофель положить одновременно с квашенной капустой, то он не сварится до нормальной консистенции и останется жестким.

Влияние свойств продукта. Особенно это характерно у зернобобовых у различных видов и сортов, в которых наблюдаются большие разрывы в сроках варки. Так, одни сорта гороха варятся 3035 мин., другие 1,5 часа. Продолжительность варки фасоли от 4050 мин. До 2,5 часов и более. Плохая развариваемость гороха в жесткой воде и кислой среде, а ускорение развариваемости в щелочной среде. Если нарезанные овощи (картофель, корнеплоды) вымочить в воде, особенно после предварительного нагревании до 4050?С, то развариваемость их резко ухудшается изза удаления солей одновалентных Mg и осадителей Ca и Mr.

Пищевые вещества содержащиеся внутри клеток растительных продуктов, доступны действию пищеварительных соков и без разрушения клеточных оболочек. Проникая через оболочки внутрь клеток, ферменты пищеварительного тракта расщепляют белки, жиры и крахмал. При разжевывании в сыром виде пищеварительные соки проникают лишь в клеточки поверхностных слоев кусочков, во внутренние слои доступ затруднен. Разжевывание продуктов подвергнутых тепловой обработке, обеспечивает значительно лучшее их измельчение, благодаря чему увеличивается поверхность соприкосновения продуктов с пищеварительными соками. Проницаемость клеточных стенок для пищеварительных ферментов в различных пищевых продуктов под влиянием тепловой обработки увеличивается не в одинаковой степени. Клейстеризация и декстринизация крахмала облегчает работу ферментов.

8. Пигменты пищевых продуктов и их изменения при кулинарной обработке

8.1 Изменения хлорофилла при тепловой обработке

Хлорофилл. Зеленая окраска овощей (щавель, шпинат, салат, зеленый горошек и др.) и плодов (крыжовника, винограда, ренклода) обусловлена присутствием в них хлорофилла. Имеется две разновидности хлорофилла: синезеленый и желтозеленый. От соотношения этих разновидностей и зависят оттенки в окраске зеленых овощей. ( C32 H30 ON4 Mg) • (COOCH3) • (COOC20 H39) ; синезеленый хлорофилл( C32 H28 O2 N4 Mg) • (COOCH3) • (COOC20 H39) ; желтозеленый. Основу молекулы хлорофилла составляет сложное циклическое соединение (порфиновое ядро), связанное с ионом магния. При действии кислот хлорофилл теряет магний и переходит в бурое вещество - феофитин. В зеленых овощах хлорофилл содержится в протоплазме в виде круглых или чечевицеобразных хлоропластов. В них он соединен с белками и липоидами. В сырых овощах хлоропласты защищены от действия кислот слоем протоплазмы. Содержание хлорофилла в различных растительных продуктах, имеющих зеленую окраску, колеблется от 90 до 210 мг%.

Хлорофилл дает с водой коллоидные растворы. Он хорошо растворяется в жире, его растворителях и водном спирте.

Хлорофилл используют в кулинарной практике при оформлении кондитерских изделий и для подкраски некоторых сладких блюд. Зеленые овощи и плоды утрачивают при варке нормальную окраску в результате взаимодействия хлорофилла с кислотами, содержащимися в клеточном соке. В сырых продуктах кислоты клеточного сока не. имеют доступа к хлорофиллу, находящемуся в протоплазме, вследствие полупроницаем ости ее кожистого слоя. свертывание белков в процессе варки, обусловливающее, с одной стороны разрушение кожистого слоя, а с другой разрыв части связей между хлорофиллом и белком, делает возможным вступление хлорофилла в реакцию с кислотами клеточного сока. Чем дальше продолжается нагревание, тем сильнее изменяется цвет. Чтобы цвет зеленых овощей лучше сохранялся, их следует варить, как можно быстрее и в большом количестве воды (34 л на 1кг) в открытой посуде при сильном кипении.Так, щавель, содержащий Н2С2О4 и КНС2О4 В количестве 0,60,9 %, считая на кислую щавелевокалиевую соль, всегда значительно изменяет свой цвет при варке. Варка зеленых овощей в жесткой воде способствует сохранению цвета, поскольку карбонаты щелочно земельных металлов Са и Mg могут нейтрализовать некоторую часть кислот и кислых солей клеточного сока. Если вода, в которой варятся овощи, содержит ионы Fe, Sn, Al, Cu, то имеет место изменение окраски феофитина. Fe дает коричневую окраску, Sn и Аl сероватую, а Cu - устойчивую яркозеленую. Цвет зеленых овощей хорошо сохраняется при варке их в слабом растворе соды. При этом происходит нейтрализация кислот и кислых солей клеточного сока, и создается щелочная среда за счет некоторого избытка соды в растворе.

Варка в щелочной среде вызывает омыление хлорофилла с образованием натриевой соли двухосновной кислоты, метилового спирта и фитола.

Необходимо указать, что даже при очень точной дозировке, исключающей ухудшение вкусовых качеств, ни медные соли, ни соду не следует применять для сохранения окраски зеленых овощей, так как это влечет за собой разрушение витамина С.

8.2 Изменения производных флавона и антоцианов

Производные флавона. В растительных продуктах распространены бесцветные флавоновые гликозиды, при гидролизе которых освобождается агликон, имеющий желтую окраску. Более или менее сильное пожелтение картофеля, белокочанной капусты, репчатого лука и некоторых других овощей в процессе тепловой обработки обусловливается гидролизом флавоновых гликозидов. Агликоны их представляют собой оксипроизводные флавона или флавонола (оксифлавона). Флавон бесцветное гетероциклическое соединение. Оксипроизводные флавона (флавонола) растворимы в воде. Интенсивность их цвета зависит от положения гидроксильных групп. Наиболее сильно окрашены те из них, которые содержат гидроксилы в ортоположении. С солями железа оксипроизводные флавона дают соединения, окрашенные в зеленый цвет, переходящий затем в коричневый. Эта реакция может служить причиной потемнения растительных продуктов при варке их в плохо луженной железной посуде или в эмалированных кастрюлях с поврежденной эмалью.

Антоцианы. Окраска таких овощей, как краснокочанная капуста, некоторых косточковых плодов (например, слив) и многих ягод зависит от того, что в клеточном соке их содержатся водорастворимые пигментыантоциапы. Это моно и дигликозиды, распадающиеся при гидролизе на сахар и окрашенные (красные, пурпурные, фиолетовые, синие) агликоны антоцианидины, близкие по своему строению к производным флавона.

В кислой среде они ведут себя как сильные кислородные (оксониевые) основания и образуют прочные соли с кислотами. Присутствие его было обнаружено во многих плодах сливе, вишне, черной смородине, клюкве, бруснике.

Антоцианидины встречаются также в виде моно и диметиловых эфиров, отличающихся по окраске от исходных пигментов. Сочетание антоцианидинов и их метиловых эфиров с кислотами и основаниями создают большое разнообразие цветных оттенков. Обычно в одном и том же продукте содержится несколько антоцианов. Реагируя с металлами, антоцианы изменяют свою окраску. Антоцианы клюквы дают с железом и алюминием соединения синего цвета, что служит причиной изменения окраски ее при пропускании через мясорубку или протирании через металлическое сито. Некоторые ягоды (вишня, малина, черника, клубника) содержат антоцианы, не реагирующие с алюминием, тогда как с железом они образуют соединения тусклого коричневого цвета. Соединения антоцианов с металлами быстро окисляются на воздухе с заметным изменением окраски. Еще заметнее изменяются антоцианы под действием света. Разрушение их под влиянием света даже без кислорода воздуха происходит быстрее, чем при наличии кислорода, но в темноте. Антоцианы вишневого сока более устойчивы, чем малинового. Устойчивость антоцианов зависит от присутствия других соединений. Так из сахаров наибольшее изменение цвета вызывает фруктоза. До последнего времени к группе антоцианов относились пигменты свеклы, которые сейчас некоторыми исследователями выделяются в особую группу. По данным фотометрического исследования, в свекольном соке имеются два пигмента пурпурный и желтый. Вариация окраски (лиловая, малиновая, красная, красно. желтая, темнокрасная) различных сортов столовой свеклы является, повидимому, следствием неодинакового содержания в ней указанных пигментов. Пурпурный пигмент, выделенный из свекольного сока -бетанин. Окраска бетанина зависит от pH среды. Пигменты свеклы имеют неодинаковую устойчивость к действию тепловой обработки. Пурпурный разрушается легче, желтый труднее. Устойчивость пигментов при тепловой обработке свеклы в сильной степени зависит от их концентрации. Если последняя заметно не изменяется, как это имеет место при тепловой обработке (печении, варке) целой неочищенной свеклы, пигменты очень устойчивы и окраска свеклы хорошо сохраняется.

При варке очищенной свеклы пигменты из нее диффундируют в воду, что влечет за собой уменьшение их концентрации и снижение устойчивости. Происходит частичное разрушение пигментов, в результате чего нарушается характерное для сырой свеклы соотношение между пурпурным и желтым пигментами. Следствием этого являются ослабление интенсивности и изменение характера окраски свеклы. Подкисление уксусом усиливает яркость окраски сохранившегося пурпурного пигмента.

Наиболее сильное уменьшение концентрации пигментов и обусловливаемое этим быстрое разрушение их наблюдается при варке очищенной нарезанной свеклы. В этом случае пурпурный пигмент практически полностью разрушается, а концентрация желтого пигмента резко падает. Куски свеклы приобретают бурую окраску.

8.3 Изменения каратиноидов и миоглобина при тепловой обработке

Каротиноиды. Каротиноиды групповое название пигментов, имеющих окраску от желтой до оранжевокрасной. Они растворимы в жирах и их растворителях и содержатся в продуктах не только растительного, но и животного происхождения. К каротиноидам относятся каротины, ксантофиллы, ликопии. Ксантофиллы диоксипроизводные каротинов.. Цвет ксантофиллов преимущественно желтый. Вместе с каротинами они сопутствуют хлорофиллу в хлоропластах. В зернах желтой кукурузы находится ксантофилл, названный зеаксантином. Различная яркость окраски пшена также зависит, повидимому, от большего или меньшего содержания в нем ксантофиллов. Цвет яичного желтка обусловливается присутствием в нем двух ксантофиллов, диоксиб каротина и диокси Якаротина, количества которых находятся в отношении 2: 1.

Каротиноиды устойчивы к действию тепловой обработки и изменениям реакции среды. Поэтому цвет окрашенных каротиноидами продуктов в условиях тепловой кулинарной обработки не изменяется. Указанное свойство каротиноидов в сочетании с их растворимостью в жире используется для окрашивания 'последнего в оранжевый цвет при изготовлении супов и соусов. Для этой цели при меняют морковь и томатпюре, подвергая их пассерованию.

Ммиоглобин. Хромопротеид миоглобин, содержащийся в мышечных волокнах, сообщает мясу характерную красную окраску. Миоглобин, как и гемоглобин крови, состоит из белка глобина и красящего вещества гема. В миоглобине одна молекула глобина связана с одним гемом; в одной молекуле гемоглобина содержится четыре гема.

Глобин белок с резко выраженным основным характером. Гем представляет собой железосодержащее производное порфинового ядра.

Железо в геме двухвалентное. Наличие двух остатков пропионовой кислоты придает ему кислотные свойства. Гем способен присоединять кислород без изменения валентности железа. Получающийся в результате этого оксимиоглобин имеет более яркую окраску по сравнению с миоглобином. Неодинаковая интенсивность окраски И вариации ее оттенков у различных видов мяса И даже в различных частях туши одного и того же животного зависят как от содержания миоглобина, так и от того, в какой степени он насыщен кислородом, т. е. превратился в оксимиоглобин.

Содержание миоглобина в различных мышцах неодинаково, его больше в тех из них, которые интенсивно работали при жизни животного. В скелетной мускулатуре миоглобина меньше, чем в сердечной мышце. Молодые животные имеют в 2,4 и даже 8 раз меньше миоглобина, чем взрослые.

При тепловой обработке мяса происходит денатурация глобина, в результате чего нарушается связь его с гемом. Железо, входящее в состав гема, переходит из двухвалентного в трехвалентное, получающийся при этом гемин в соединении с денатурированным глобином, обусловливает окраску кулинарнообработанного мяса. Различные оттенки вареного мяса зависят от содержания миоглобина в сырых мышцах. Так, говядина, в которой содержится много миоглобина, в процессе варки приобретает серый цвет с более или менее ярко выраженным коричневатым оттенком; чем меньше миоглобина в мышечной ткани, тем светлее цвет вареного мяса (например, мясо кролика). Цвет мяса зависит и от реакции среды. Метмиоглобин, как и содержащий трехвалентное железо метгемоглобин, по своим свойствам напоминает индикатор, поскольку в кислой среде он имеет коричневую окраску, а в щелочной красную. Последний при тепловой денатурации переходит в нерастворимый и поэтому более устойчивый нитрозомиохромоген красный пигмент, образование которого при посоле мяса является желательным. Появление нежелательной красноватой окраски мяса после его тепловой обработки возможно и без добавления нитратов и нитритов. Наблюдается это в случае, когда используется недостаточно свежее мясо. Возможно, известное значение в образовании гемохромогенов имеет накопление в несвежем мясе аммиака, так как последний, а также первичные, вторичные и третичные амины способны вступать во взаимодействие с гемом.

9. Образование новых окрашенных веществ

9.1 Образование фенольных соединений

В процессе кулинарной обработки продукты часто изменяют первоначальный цвет, образуются новые окрашенные вещества или изменяются природные красители. Продукты окисления фенола. В картофеле, артишоках, яблоках, грушах, многих грибах ( шампиньонах, подосиновиках и др.) содержатся вещества фенольного характера: ди и трифенолы. др.) К ним относится аминокислота картофеля тирозин, дубильные вещества яблок и груш и др. Под действием фермента полифенолоксидазы эти вещества окисляются, в результате чего получаются темноокрашенные продукты. Например, тирозин переходит в неустойчивое вещество хинон, который снова окисляется и дает путем конденсации конечный продукт окисления черный пигмент меланин.

Дубильные вещества яблок и груш содержат катехины (вещества полифенольного характера). Конечным продуктом их окисления является темноокрашенный флобафен. Предотвратить потемнение этих продуктов можно, либо изолировав их от воздуха погружением в воду, либо разрушив окисляющие ферменты сульфитацией. Яблоки, груши и грибы следует класть в подкисленную воду, так как с понижением pH (увеличением кислотности) замедляется действием полифенолооксидазы. Очищенный картофель перевозить в воде экономически не выгодно и его обычно сульфитируют.

9.2 Образование меланоидинов

Меланоидины. В результате взаимодействия редуцирующих сахаров с азотсодержащими веществами (мочевиной, аминокислотой, аминами и т. д.) образуются темноокрашенные вещества - меланоидины. Цвет их обычно от светложелтого до темно коричневого. Меланоидины образуются в пенке на поверхности молока (за счет лактозы и мочевины), в корочке, получающейся на поверхности животных и растительных продуктов (за счет аминокислот и сахаров), в мясных бульонах, грибах при их сушке, при длительном уваривании сахаров с плодами и ягодами (варенье, фруктовое пюре, печеные яблоки и т. д.).

Взаимодействие дубильных веществ с железом. Дубильные вещества при взаимодействии с железом образуют темно окарашенные вещества. Этим объясняется темная окраска, появляющаяся в процессе тепловой обработки при соприкосновении железа с яблоками, гречневой кашей, потемнение чая при его заварке в железной посуде и т. д.

9.3 Образование сернистого железа

Образование сернистого железа. При варке яиц (особенно белка) выделяется сероводород за счет отщепления его серусодержащими протеинами (белками). С солями железа, входящими в состав желтка, сероводород образует темноокрашенное сернистое железа

10 Изменения витаминов при кулинарной обработке

10.1 Изменения при тепловой обработке жирорастворимых витаминов

Витамины делятся на две группы: растворимые в жирах и водорастворимые. К первой группе относятся витамины: А (антиксерофтальмический) и его провитамин каротин, Д (кальциферол), Е (токферол), К (способствующий свертыванию крови), р (полиненасыщенные жирные кислоты).

Витамин А по химической природе относится к ненасыщенным циклическим спиртам. Им особенно богаты печень животных, коровье масло, желток яиц. В организме он может образовываться из каротина окрашенных продуктов, содержащихся в моркови, перце, томатах, зеленых овощах.

При тепловой обработке активность витамина А почти не снижается; при жаренье потери его обычно достигают 1520%. При обжаривании печени потери Авитаминнои активности не велики и даже при изготовлении паштета не превышают 25 %.. Поэтому блюда из печени являются хорошим источником витамина А. Потери каротина при пассеровании моркови не превышают 20%. При хранении пассированных овощей в закрытой посуде и толстым слоем в течение двух суток потери каротина составляют: при 02?1517%, при 1213?2025%. Разрушается витамин А под действием ультрафиолетовых лучей.

Витамином Д наиболее богат рыбий жир, содержится он также в желтках яиц, сливочном масле. Витамин Д устойчив к кислороду и к нагреванию, но не выше 100? .

Витамин Е (токоферол) играет роль естественного антиокислителя жиров. При нагревании даже в присутствии кислорода он устойчив, но разрушается под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Витамин К содержится в зеленых частях растений, печени, почках, но значительная часть потребности в нем покрывается за счет синтеза его микрофлорой кишечника. Он устойчив при нагревании в кислой среде, но легко разрушается в щелочной и под действием ультрафиолетовых лучей. Поэтому не следует хранить зелень на свету, добавлять соду при варке зеленых овощей.

10.2 Изменения при тепловой обработке водорастворимых витаминов

К водорастворимым витаминам относятся витамины группы В (В1 тиамин или аневрин, В2 рибофлавин, РР никотиновая кислота и ее амид, Вв пирадоксин, Вз пантотеновая Кислота, Н биотин, инозит, холин, фолевая кислота, B12, В15) и витамин С. Указанные витамины в процессе варки в значительной степени переходят в воду, и если отвар не используется, то потери их за счет растворения могут составить 2030 %.

Витамин В1 сохраняется при нагревании в кислой среде (рН около 3); по мере снижения кислотности потери его возрастают. Важнейшими источниками витамина В1 являются хлеб, блюда из картофеля, мяса, печени, кур, цыплят, яиц (особенно желтков).

Витамин В2 устойчив к нагреванию в кислой среде и быстро разрушается в щелочной. Важнейшим источником его являются блюда из печени, почек, сердца, яиц (желтков).

Витамин рр содержится в картофеле, хлебе, печени, почках, грибах. При кулинарной обработке он практически не разрушается, но потери его могут произойти за счет растворения в воде.

Витамин В6 содержится во многих рыбных и мясных продуктах, в стручковых овощах (фасоль, горох). Он устойчив к нагреванию, но неустойчив к действию света и окислителей.

Холин устойчив при тепловой обработке; содержится в яичных желтках, мозгах, печени.

Фолевая кислота плохо растворяется в воде, устойчива к тепловым воздействиям. Источники кислоты листовые зеленые овощи, яйца, печень, дрожжи и другие продукты.

Витамин B12 содержится в печени, почках, сердце, мясе, птице, яйцах и др. Он устойчив при нагревании (рН около 7), в щелочной среде (pH89) потери увеличиваются, а под действием света разрушается. Потери при варке продуктов обычно не превышают 10%. Таким образом, витамины группы В устойчивы; при тепловой обработке в среднем их сохраняется до 7080%. Однако следует помнить, что эти витамины водорастворимы и легко переходят в отвар. При варке гороха, например, в отвар переходит до 12% витамина В1.

Витамин С (аскорбиновая кислота) менее устойчив, чем другие витамины.

В растительных продуктах содержится провитамин С, называемый аскорбиген, из которого может образоваться витамин С. При повреждении растительной ткани в ней обычно усиливается переход аскорбигена в аскорбиновую кислоту, и поэтому во время хранения нарезанных овощей в них иногда может накапливаться витамин С. Это наблюдается у картофеля и лука, в меньшей степени в моркови, тыкве, капусте и не происходит совсем при хранении нарезанных огурцов, кабачков, репы. Синтез витамина С происходит при влажности воздуха 8595% и повышенной температуре (до 3035?). Аскорбиновая кислота самопроизвольно окисляется в щелочных средах. В кислой среде окисление происходит только под действием катализаторов. Поэтому для сохранения витамина С желательно поддерживать кислую реакцию. Катализаторами при окислении витамина С являются соли тяжелых металлов (железа, меди и др.) и ферменты, содержащиеся в продуктах. Поэтому при обработке следует всячески избегать соприкосновения овощей с железом и медью. Особенно отрицательно влияет протирание сырых и вареных овощей через металлические сита, пропускание их через мясорубку. Для быстрого разрушения ферментов, окисляющих витамин С, овощи следует сразу погружать в горячую воду.

При замораживании и хранении овощей витаминная активность их снижается незначительно, но при оттаивании овощей витамин С разрушается быстро. Поэтому замороженные овощи следует обрабатывать по возможности до оттаивания. Так как разрушение витамина С идет путем окисления, то следует предохранять продукты от действия кислорода, а именно:

1. не хранить квашеные продукты без рассола;

2. посуду для варки пищи подбирать по объему порций, чтобы она была заполнена полностью;

3. варить пищу в закрытой посуде;

4. закладывать овощи в блюда в такой последовательности, чтобы они одновременно доходили до готовности и излишнее время не подвергались тепловой обработке, так как окислительные процессы особенно активно протекают при высоких температурах;

5. избегать доливания пищи водой, а если это неизбежно, то доливать кипяченой водой, так как в сырой воде содержится растворенный кислород, а в хлорированной и сильнейшие окислители - кислородные u соединения хлора;

6. оставлять слой жира на поверхности первых блюд и соусов, так как жир предохраняет витамин С от окисления;

7. не варить пищу дольше, чем надо, и не хранить ее долго горячей, так как при хранении горячей пищи витамин С разрушается еще больше, чем при тепловой обработке.

При жаренье жир предохраняет продукт от соприкосновения с воздухом, в результате этого витамин С меньше окисляется. Мука, крупа и другие крахмалсодержащие продукты задерживают окисление витамина С, и поэтому мучная пассеровка является хорошим стабилизатором витаминной активности. Наиболее устойчив витамин С в томатах, кольраби, брюссельской капусте. Большое количество витамина С переходит в воду при хранении сырых овощей и при варке.

11. Выделение воды и сухих веществ при кулинарной обработке

белок кулинарный варка углевод

11.1 Изменения соединений воды и растворимость веществ при оттаивании сырья и хранении п/ф

Мороженое мясо, мясопродукты и рыба при оттаивании выделяют большее или меньшее количество сока. Потери его обусловлены изменением коллоидных структур мышечной ткани и зависят от состояния белков u перед замораживанием мяса, режима замораживания, условии хранения и оттаивания. Коллоидные системы мышечной ткани сильно обводнены.

В мясе, освобожденном от видимых отложений жира, содержится 7278% воды, а в рыбе тощей и средней жирности от 70 до 80 %. В жирных рыбе, мясе, птице, а также языках воды несколько меньше (4668 %). Количество воды, удерживаемой мышечной тканью, определяется в значительной степени гидратацией протеинов мяса. Минимальная гидратация характерна для белков мяса и рыбы, находящихся в стадии посмертного окоченения.

Часть воды в мышечной ткани прочно адсорбируется молекулами белка и называется связанной. Количество ее невелико (максимум 0,6 г на 1 г белка). Остальная вода (свободная) механически удерживается внутри белковых мицелл, а также в микро и макрокапиллярах. Эта часть влаги может перемещаться, перераспределяясь между содержимым мышечного волокна и тканевой жидкостью. При замораживании мяса и рыбы кристаллы льда образуются в первую очередь в тканевой жидкости, так как концентрация растворенных в ней веществ меньше, чем в мышечном волокне. Вследствие вымерзания воды концентрация раствора в тканевой жидкости увеличивается, осмотическое давление возрастает, в результате чего вода из мышечного волокна перемещается в тканевую жидкость и замерзает там, образуя кристаллы разной величины. Чем быстрее происходит замораживание, тем меньше жидкости переходит из мышечных волокон в тканевое пространство и тем мельче образуются кристаллы. При медленном замораживании между мышечными волокнами появляются крупные кристаллы льда. В процессе хранения даже в быстрозамороженных мясе и рыбе при незначительных колебаниях температуры происходит растворение мелких кристаллов и увеличение крупных, в. также продолжается перемещение влаги из мышечных волокон в тканевую жидкость. Таким образом, в мясе и рыбе, хранившихся в течение некоторого времени в замороженном состоянии, часть влаги между мышечными волокнами находится в виде кристаллов льда. При продолжительном хранении кристаллы могут достигнуть большой величины, разорвать сарколемму мышечных волокон и разрыхлить соединительнотканные образования. Глубина денатурационных изменений зависит от состояния белков перед замораживанием, интенсивности замораживания и продолжительности хранения. Наиболее сильно снижается водоудерживающая способность белков мышечной ткани мяса, если оно замораживается в период посмертного окоченения. При последующем оттаивании такое мясо теряет значительно больше сока, чем мясо, замороженное в парном состоянии или после разрешения посмертного окоченения. Рыба, замороженная в период начала посмертного окоченения, теряет при оттаивании значительное количество сока денатурационные изменения белков при замораживании протекают интенсивнее, если тепло отводится медленно. При увеличении продолжительности хранения мяса гидратация белков понижается, поэтому мясо, хранившееся при 180 в течение 24 месяцев, при оттаивании теряет в 2,3 раза больше сока по сравнению с мясом, хранившимся 4 месяца. При оттаивании мяса и рыбы протекают процессы, обратные тем, которые наблюдаются при замораживании. Однако полностью восстановить первоначальные свойства мышечной ткани не удается. Степень обратимости таких процессов, как кристаллообразование, изменение коллоидного состояния, восстановление структуры ткани тем больше, чем быстрее происходило замораживание, ниже температура и меньше продолжительность хранения. Мясо и мясопродукты. Во время оттаивания мяса происходит превращение кристаллов льда в воду, которая постепенно поглощается мышечными волокнами, и восстанавливаются коллоидные структуры ткани. В большей степени восстанавливаются первоначальные свойства мышечной ткани. Хорошие результаты получаются при соблюдении следующих сроков оттаивания мяса 1 категории. Температуру воздуха в .камере при таких сроках постепенно повышают от О до 6?.Относительную влажность воздуха от 90 до 92?C. Указанные сроки обеспечивают почти полную сохранность сока как во время оттаивания мяса, так и в процессе первичной его обработки, т. е. при обвалке и разрезании на куски.

При ускоренном (в течение одних суток) оттаивании воздухом с температурой 2025?C или паровоздушной смесью четвертины говяжьей туши выделяют сок в количестве примерно 0,3% от их веса. Выделение сока из мяса ускоренного оттаивания продолжается и при последующих обвалке и зачистке, достигая иногда 7%. Предотвратить эту потерю сока можно, выдержав мясо после· ускоренного оттаивания в течение 24 час. при температуре 24?C. При таких условиях хранения выравнивается температура в толще мышц и уменьшается потеря сока при последующей обработке. Помимо продолжительности оттаивания, количество потерь зависит от размера подвергаемых оттаиванию кусков и наличия в них свежих разрезов. Если мороженую полутушу или четвертину разрубить на более мелкие куски, например по 2Зкг, то потеря сока при оттаивании достигнет 10%.

Быстрое оттаивание в теплой воде (400), продолжающееся 68 час., увеличивает потерю сока по сравнению с ускоренным методом примерно в 10 раз. Потеря белков, минеральных веществ, витаминов приводит к снижению пищевой ценности мяса. Кроме того, потеря экстрактивных веществ является причиной ухудшения вкуса и запаха готовых изделий.

Наблюдаются потери сока и при оттаивании других мясных продуктов. Так, сердце целесообразно оттаивать медленно во избежание повышенной потери сока. Для языков продолжительность оттаивания не имеет значения, так как они поступают в тепловую обработку покрыты ми кожицей, препятствующей выделению сока. Оттаивание печени независимо от его продолжительности сопровождается значительной потерей сока, составляющей 1112% от веса печени, так как в процессе замораживания кристаллы льда разрушают оболочки клеток.

Рыба. Перераспределение воды между содержимым мышечных волокон и тканевой жидкостью при замораживании рыбы имеет тот же характер, что и в мясе теплокровных животных.. Однако для рыбы медленное оттаивание не имеет такого значения, как для мяса. Обусловливается это тем, что по истечении некоторого срока, зависящего от способа замораживания и температуры хранения, мышечные волокна рыбы вследствие денатурации белков в значительной степени утрачивают способность поглощать при оттаивании воду, выделенную ими в процессе замораживания. Потеря обратимости наступает обычно через месяц. Денатурация мышечных белков у рыбы с костным скелетом продолжается и при медленном оттаивании, особенно в температурном интервале от 2 до 3?C.. Поэтому рыбу обычно оттаивают быстро, в воде с температурой 1520?С. Рыба при этом поглощает воду, увеличиваясь в весе на 510%. Таким образом до некоторой степени возмещается потеря влаги, происходящая при хранении рыбы в мороженом состоянии. Находясь во время оттаивания несколько часов в воде, рыба теряет небольшое количество сухих веществ. Для уменьшения потерь минеральных веществ при оттаивании рыбы в воду рекомендуется добавлять 78 г поваренной соли на 1 л воды. При оттаивании на воздухе филе рыбы теряет от 4 до 7% сока.

Хранение полуфабрикатов. Мясные и рыбные полуфабрикаты в виде кусков той или иной величины, приготовленные из не мороженого сырья, теряют во время хранения лишь небольшое количество влаги вследствие испарения ее с поверхности кусков. Полуфабрикаты из оттаянного сырья выделяют при хранении большее или меньшее количество сока, с которым теряются не только влага, но и растворимые вещества. Если полуфабрикаты хранить уложенными в несколько рядов, то потеря сока заметно увеличивается. Наблюдается выделение сока в процессе хранения полуфабрикатов из рыбы с костным скелетом, разделанной в виде тушки. При 1820часовом хранении полуфабрикатов (температура 02?) величина потерь колеблется от 4,5 до 9 % в зависимости от вида рыбы. Обработка полуфабрикатов после их изготовления 1518%ным раствором поваренной соли приводит к повышению водоудерживающей способности мышечной ткани рыбы и уменьшению потерь сока в 25 раз.