Физико-химические процессы в технологии приготовления блюд

Дымообразование связано с глубоким разложением жира при нагревании его до высокой температуры (170 ... 200 °С). Температура дымообразования зависит от вида жира, скорости его нагревания, величины греющей поверхности и ряда других факторов. Для жаренья лучше использовать жиры с высокой температурой дымообразования — пищевой саломас (230 °С), свиное сало (220 °С) и др. Менее подходят для этой цели растительные масла с низкой температурой дымообразования (170 ... 180 °С).

Одновременно с угаром жира происходит частичное поглощение его обжариваемыми продуктами. Количество поглощенного жира зависит от влажности его и продукта, характера выделяемой из него влаги. Так, продукты, содержащие много белка (мясо, птица, рыба), поглощают мало жира, так как этому препятствует влага, выделяющаяся при денатурации белков. В предварительно сваренном картофеле влага связана крахмалом и жира впитывается больше, чем при обжаривании сырого картофеля. Чем мельче нарезка картофеля, тем больше он поглощает жира.

Основная масса впитываемого жира накапливается в корочке обрабатываемого продукта. При жарении мяса, рыбы и птицы поглощаемый ими жир эмульгируется в растворе глютина, образовавшегося при расщеплении коллагена. При этом продукт приобретает дополнительную сочность и нежность.

Поглощенный жир в самом продукте изменяется мало, но оставшийся в посуде может претерпеть некоторые изменения гидролитического и окислительного характера. Частичный гидролиз жира происходит за счет влаги, содержащейся в самих продуктах. Несмотря на значительный контакт с кислородом воздуха (аэрацию) и действие высоких температур (140 ... 200 °С), глубоких окислительных изменений в жире не наблюдается, поскольку продолжительность нагревания невелика и жир повторно не используется. Изменения жиров при жарении заключается, главным образом, в образовании пероксидов и гид-ропероксидов (перекисей и гидроперекисей) и в разложении глицерина до акролеина. Акролеин обладает резким неприятным запахом, который вызывает раздражение слизистых оболочек носа, горла и слезотечение. При

Жарении пищевая ценность жира снижается вследствие уменьшения содержания в нем жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и  других биологически активных веществ, а также за с чет образования в нем неусвояемых компонентов и токсичных веществ.

Уменьшение содержания витаминов и  фосфатидов происходит при любом способе жаренья, тогда как содержание незаменимых жирных кислот снижается лишь при длительном нагревании. Вследствие уменьшения непредельности молекул жира из-за разрыва двойных связей его биологическая ценность снижается.

Накапливающиеся в жире продукты окисления и полимеризации вызывают раздражение слизистой оболочки кишечника, оказывают послабляющее действие, ухудшают усвояемость не только жира, но и употребляемых вместе с ним продуктов. Токсичность продуктов окисления иполимеризации проявляется при большом содержании их в рационе. При соблюдении режимов жаренья вторичные продукты окисления появляются во фритюрах в небольшом количестве.

Продукты окисления жира, раздражая кишечник и оказывая послабляющее действие, ухудшают усвояемость не только самого жира, но и потребляемых с ним продуктов. Отрицательное действие термически окисленных жиров  может проявляться во взаимодействии их с другими веществами. Так, они могут вступать в реакцию с белками, ухудшая их усвояемость, инактивиро-вать некоторые ферменты и  разрушающе действовать на многие витамины.

Снижение пищевой ценности жиров при жарении происходит по следующим причинам:

1) уменьшение содержания жирорастворимых  витаминов, 
фосфолипидов, незаменимых жирных кислот и  других биологи 
чески активных веществ;

2) появление в жире неусвояемых  компонентов;

3) образование токсичных веществ.

Токсичность гретых жиров связана с образованием в них циклических мономеров и димеров. Эти вещества образуются из полиненасыщенных жирных кислот при температуре свыше 200 °С.

Технологические факторы, влияющие на скорость и глубину окисления жиров. 

При свободном доступе воздуха происходит окисление жиров, которое ускоряется с повышением их температуры. различные катализаторы могут ускорять окислительные процессы (например металлы).  В процессе окисления возрастает оптическая плотность жира. Вторичные продукты окисления способны к реакциям конденсации и полимеризации, в результате чего накапливаются вещества с повышенной молекулярной массой, увеличивается вязкость жира. В рез-те накопления в жире продуктов окисления происходят изменения органолептических (цвет –темнеет, вкус и запах – горелого), физические, химические,  пищевая и биологическая ценность. Изменения химических показателей: йодное число снижается, кислотное увеличивается.

При температурах хранения (от 2 до 25 °С) в жире происходит автоокисление, при температурах жарки (от 140 до 200 °С) – термическое окисление.  Из всех способов жарки наиболее распространенными являются два: с небольшим количеством жира и в большом количестве жира (во фритюре). Жарка во фритюре может быть непрерывной (отношение жира и продукта 20:1) и периодической (отношение жира и продукта от 4:1 до 6:1). , устойчивость жира к окислению зависит от степени его ненасыщенности. При прочих равных условиях ненасыщенные жиры окисляются быстрее насыщенных. Однако условия жарки (температура, доступ воздуха и длительность нагревания) играют более существенную роль в процессе термического окисления. Температура фритюра имеет большое значение для получения изделий высокого качества без отклонений от нормируемой массы. Если жир нагрет слишком сильно, на поверхности продукта быстро образуется поджаристая корочка, хотя внутри он остается сырым. Если жир нагрет недостаточно, процесс жарки затягивается, что ведет, как уже отмечалось, к излишнему высыханию изделий. Наиболее глубокие изменения происходят в жире при периодической фритюрной жарке, широко применяемой на предприятиях общественного питания. При таком способе жарки жир может длительно нагреваться без продукта (холостой нагрев) и периодически использоваться для жарки. Иногда жир охлаждают до комнатной температуры, затем вновь нагревают, причем циклы охлаждения и нагревания многократно повторяются. Вероятность окисления жиров при таком циклическом нагреве даже выше, чем при непрерывном. Важным параметром при фритюрной жарке является отношение массы жира к массе обжариваемого продукта, которое должно быть не ниже 4:1. В противном случае при загрузке продукта температура жира значительно снизится , процесс жарки замедлится, что в свою очередь приведет к чрезмерной ужарке и ухудшению внешнего вида готовых изделий. Начальная температура фритюра может колебаться от 160 до 190 °С. Фритюр с меньшей температурой применяют для жарки продуктов с большим содержанием влаги (тельное из рыбы, котлеты фаршированные из кур и т.д.). При загрузке влажного продукта в такой фритюр вначале происходит испарение из него воды, а затем после обезвоживания внешних слоев – собственно жарка. Фритюр температурой 170 – 180 °С используют для жарки предварительно отваренного мяса и субпродуктов (баранья и телячья грудинка, мозги, телячьи и свиные ножки и т.п.), температурой 180 – 190 °С – для жарки пирожков, чебуреков, пончиков, крекеров и других изделий.

№3. Технологические свойства крахмала и его изменения при кулинарной обработке продуктов: клейстеризация, деструкция при влажном нагреве

Крахмал по своему химическому строению относится к полисахаридам. В состав природного крахмала входят два вида полисахаридов: амилоза, имеющая линейное строение и растворяющаяся в горячей воде, и амилопектин, который имеет разветвленные молекулы и набухает в горячей воде. Эти два полисахарида сформированы в виде крахмальных зерен или гранул. Размер и форма зерен различны для крахмала разного происхождения. Амилоза образует внутреннюю часть гранулы, амилопектин — наружную.  Технологические свойства крахмала зависят от размера зерна и соотношения амилозы и амилопектина и могут существенно различаться для различных крахмалов. При нагревании крахмала в воде при температуре 45-50 °С крахмальные зерна начинают впитывать воду и набухать. Этот процесс называется клейстершацией. С повышением температуры значительно увеличивается вязкость раствора. При дальнейшем нагревании амилоза растворяется и образует гель (студень). Гелеобразование происходит при температурах, различных для крахмалов разного происхождения, например, для картофельного крахмала — при 70 "С, а для кукурузного — не заканчивается даже при 90°С При этой температуре связывание воды максимально, и чем раньше она достигается, тем эффективнее действие крахмала. При остывании структура геля сохраняется.  По влагосвязывающей способности крахмал более эффективен, чем мука, его микробиологические показатели тоже отличаются в лучшую сторону. Крахмал влияет на структуру готового продукта, делая ее более плотной и твердой. В целом технологические свойства крахмала лучше, чем у муки, но стоит он дороже. Однако большая дозировка крахмала приводит к существенному изменению вкуса колбасы, и в целом ряде стран существует ограничение для его использования. Так, например, в Голландии в колбасные изделия допускается вносить не более 4% крахмала. Картофельный крахмал обладает менее выраженным вкусом и запахом, чем кукурузный, но из-за значительно большего размера крахмального зерна является менее устойчивым к механическим воздействиям при куттеровании. Вла-госвязывающие способности того и другого практически равны. Другие ингредиенты, присутствующие в мясном сырье и вносимые по рецептуре, оказывают определенное влияние на свойства крахмалов и их поведение во время термообработки. Белок и жир обволакивают крахмальные зерна, что замедляет гидратацию гранулы и снижает скорость гелеобразования, уровень вязкости и ВСС. Низкие значения рН ускоряют набухание гранул крахмала. Добавление сахара повышает адгезию и влагосвязывающую способность. В последнее время для улучшения технологических свойств крахмалов стала широко применяться их модификация, т. е. химическая обработка. Изменения химического состава крахмалов влияют на их степень гидратации, увеличивая ее в 2 раза и более, и на температуру гелеобразования. Степень изменений зависит от вида обработки. На структуру готового продукта модифицированные крахмалы почти не влияют. Стоимость модифицированных крахмалов существенно выше, чем нативных. К выбору модифицированного крахмала следует подходить очень тщательно. Основным показателем для мясной промышленности является температура гелеобразования, которая может сильно различаться для крахмалов с разной модификацией. Неправильно подобранный модифицированный крахмал может крайне отрицательно сказаться на качестве готовой продукции. Кроме того, следует принимать во внимание, что все крахмалы (как модифицированные, так и нативные ) очень неустойчивы к воздействию ферментов

Набухание и клейстеризация. Набухание одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий из крахмалосодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. Так, при нагревании водной суспензии крахмальных зерен до температуры 55оС они медленно поглощают воду (до 55%) и частично набухают. При этом повышения вязкости не наблюдается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур от 60 до 100оС) набухание крахмальных зерен ускоряется, причем объем их увеличивается в несколько раз.

Дисперсия, состоящая из набухших крахмальных зерен и растворенных в воде полисахаридов, называется крахмальным клейстером, а процесс его образования - клейстеризацией. Клейстеризация = это изменение структуры крахмального зерна при нагревании в воде, сопровождающееся набуханием. Процесс клейстеризации крахмала происходит при температуре от 55 до 80оС. Одним из признаков клейстеризации является значительное повышение вязкости крахмальной суспензии.

Из различных видов крахмала в основном образуются два типа клейстеров: из клубневых - прозрачный бесцветный желеобразной консистенции, из зерновых - непрозрачный молочно-белый пастообразной консистенции. Клейстер кукурузного амилопектинового крахмала по свойствам ближе к клейстеру картофельного. Физико-химические свойства необходимо учитывать при замене одного вида крахмала другим. Крахмальные клейстеры служат основой многих кулинарных изделий. Клейстеры в киселях, супах-пюре обладают относительно жидкой консистенцией вследствие невысокой концентрации в них крахмала (2 - 5%). Более плотную консистенцию имеют клейстеры в густых киселях (до 8% крахмала). Еще более плотная консистенция клейстеров в клетках картофеля, подвергнутого тепловой обработке, кашах, в отварных бобовых и макаронных изделиях, так как соотношение крахмала и воды в них 1: 2 - 1: 5. В изделиях из теста, содержащих, как правило, небольшое количество воды (менее 100% массы крахмала), состояние крахмала отличается от состояния его в упомянутых выше изделиях. Крахмальные зерна в них мало обводнены, частично сохраняют форму и структуру; в окружающую среду переходит незначительное количество растворимых полисахаридов. На вязкость клейстеров влияют не только концентрация крахмала, но и другие факторы. Например, сахароза в концентрациях до 20% увеличивает вязкость клейстеров, хлористый натрий даже в очень незначительных концентрациях - снижает. Уменьшение вязкости клейстеров наблюдается также при снижении рН. Причем в интервале рН от 4 до 7, характерном для многих кулинарных изделий, вязкость клейстеров снижается незначительно. Однако при более низких значениях рН (около2,5) она резко падает. На вязкость клейстеров оказывают влияние поверхностно-активные вещества, в частности глицериды, которые снижают вязкость клейстеров, но являются их стабилизаторами. Причем моноглицериды проявляют эту способность в большей степени, чем диглицериды. Моноглицериды снижают липкость макаронных изделий, предупреждают образование студня в супах, соусах, задерживают черствение хлеба. Белки оказывают стабилизирующее действие на крахмальные клейстеры. Например, соусы с мукой более стабильны при хранении, замораживании и оттаивании, чем клейстеры на крахмале, выделенном из муки. В охлажденном состоянии крахмальный клейстер относительно высокой концентрации превращается в студень.

Деструкция. Под деструкцией крахмала понимают как разрушение крахмального зерна, так и деполимеризацию содержащихся в нем полисахаридов. При кулинарной обработке крахмалосодержащих продуктов деструкция крахмала происходит при нагревании его в присутствии воды и при сухом нагреве при температуре выше 100оС. Кроме того крахмал может подвергаться деструкции под действием амилолитических ферментов. Изменения крахмала при сухом нагреве называют декстринизацией. В результате деструкции способность крахмала к набуханию в горячей воде и клейстеризации снижается. Особый интерес представляет деструкция крахмала в продуктах, подвергнутых предварительной термической обработке (пассерованная мука, обжаренная крупа), так как при последующей варке полученные из них изделия отличаются по консистенции от изделий из необработанных продуктов.

Ферментативная деструкция. С ферментативной деструкцией крахмала мы встречаемся при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. Амилолитические ферменты содержатся в муке, дрожжах, специальных препаратах, добавляемых в тесто для интенсификации процесса брожения. В муке присутствуют в основном два вида амилолитических ферментов - α - и β-амилаза. α-амилаза воздействует на α-1,4 связи беспорядочно и вызывает и вызывает частичную деполимеризацию крахмала с образованием низкомолекулярных полисахаридов, а продолжительный гидролиз приводит к образованию мальтозы и глюкозы. β-амилаза гидролизует амилозу и боковые цепи амилопектина по месту α-1,4 связей до мальтозы. Поскольку этот фермент не обладает способностью разрушать связи в точках ветвления амилопектина (α-1,6), то конечным продуктом являются высокомолекулярные остаточные декстрины. Накопление мальтозы в тесте в результате воздействия β-амилазы интенсифицирует процесс брожения, так как этот сахар является субстратом для жизнедеятельности дрожжей. Степень деструкции крахмала по действием β-амилазы увеличивается с повышением температуры теста и продолжительности замеса. Кроме того, она зависит от крупности помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше поврежденных крахмальных зерен в муке, тем быстрее протекает ферментативная деструкция. Но обычно в муке содержится не более 5-8% поврежденных крахмальных зерен. Ферментативная деструкция крахмала продолжается и при выпечке изделий, особенно в начальной стадии до момента инактивации фермента. При выпечке этот процесс происходит более интенсивно, чем при приготовлении теста, так как оклейстеризованный крахмал легче гидролизуется ферментами. Инактивация β-амилазы при выпечке происходит при температуре до 65оС. При повышенной α-амилазы образуются продукты деструкции, ухудшающие качество изделий из теста - мякиш получается липким, а изделия кажутся непропеченными. Это объясняется тем, что при температуре инактивации α-амилазы (80оС) выше, чем β-амилазы, и действие ее продолжается при выпечке, в результате чего накапливается значительное количество низкомолекулярных водорастворимых полисахаридов, снижается способность связывать влагу.