Что такое старение оклейстеризованного крахмала

Физико-химические изменения крахмала: ретроградация, деструкция, модификация

Ретроградация – переход крахмальных полисахаридов из растворимого состояния в нерастворимое (выпадение в осадок в основном амилозы) вследствие агрегации молекул. Полисахариды в крахмальных студнях высокой концентрации (например, изделия из теста) быстро ретроградируют, что приводит к увеличению их жесткости – черствению. Старение крахмальных студней называют еще синерезисом. Объясняется это тем, что физически связанная с полисахаридами вода вытесняется из студня, вследствие чего изделия приобретают жесткую консистенцию. Ретроградация усиливается при замораживании изделий, неоднократные замораживания и оттаивания приводят к необратимой ретроградации и резкому ухудшению качества готового изделия. Кроме того, ретроградированный крахмал менее чувствителен к действию ферментов.

Для предотвращения черствения в изделиях целесообразно использовать в качестве добавок жиры, которые образуют комплексы с амилозой. Эффект черствения может быть частично реверсирован в хлебе прогревом и смачиванием водой, при этом в результате термического движения крахмальных молекул имеет место частичный возврат к более аморфной структуре.

Чем выше влажность блюда или кулинарного изделия, тем интенсивнее снижается в нем количество водорастворимых веществ. Наиболее быстро старение протекает в пшенной каше, медленнее – в манной и гречневой. Повышение температуры тормозит старение крахмала, поэтому блюда из круп и макаронных изделий, хранящиеся на мармите имеют хорошие органолептические показатели в течение 4 часов.

Деструкция крахмала – разрушение структуры крахмального зерна при температуре 120ºС с образованием растворимых декстринов и продуктов распада углеводов (углекислый газ, окись углерода). Деструкция протекает при нагреве крахмала в присутствии воды или при сухом нагреве при температуре выше 100ºС. Крахмал может быть подвержен деструкции под влиянием амилолитических ферментов. Изменения крахмала при сухом нагреве называют декстринизацией.

При деструкции способность крахмала к набуханию и клейстеризации снижается. Степень деструкции характеризуют коэффициентом деструкции, который рассчитывается по формуле

где К_v1 – степень набухания продукта до обработки, %;

К_v2 – степень набухания продукта после обработки, %.

Увеличение температуры нагрева крахмала до 150ºС вызывает более глубокую деструкцию полисахаридов, при этом амилоза деполимеризуется до такого состояния, что легко вымывается водой, появляется и растворимая фракция амилопектина.

Поэтому соусы на белой пассеровке (120ºС) значительно гуще, чем на красной (150ºС) при одном и том же расходе муки.

Консистенция рассыпчатых каш, изготовленных из сырой крупы, не всегда бывает удовлетворительной, поэтому гречневую крупу перед варкой обжаривают, а рисовую и манную подсушивают, тогда в результате деструкции снижается способность крахмала к набуханию, что обусловливает улучшение консистенции рассыпчатых каш.

В некоторых случаях деструкция крахмала протекает очень интенсивно и достаточно глубоко, что вызывает значительные изменения в структуре тканей продукта. Например, при изготовлении взорванных зерен кукурузы, сухих завтраков используют особые технологические режимы – обработку зерен в специальных аппаратах – «пушках» под давлением 1,2 МПа, температура внутри зерен достигает почти 200ºС, в связи с этим крахмал почти полностью теряет способность к набуханию и клейстеризации, взорванные зерна злаков легко растворяются в холодной воде.

Ферментативная деструкция протекает при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. под действием амилолитических ферментов, содержащихся в дрожжах, муке. Ферменты, расщепляющие крахмал, называются амилазами. В пшеничной муке содержится β-амилаза, расщепляющая крахмал до мальтозы, которая, в свою очередь, является питательной средой для дрожжей. Активная α-амилаза содержится в муке из дефектного зерна (проросшего и т.д.). Степень деструкции увеличивается с повышением температуры замеса, а также с повышением тонкости помола (больше поврежденных крахмальных зерен).

Ферментативная деструкция продолжается и при выпечке изделий, особенно в начальной ее стадии до момента инактивации фермента. При выпечке этот процесс происходит наиболее интенсивно, чем при приготовлении теста, так как оклейстеризованный крахмал легче гидролизуется ферментами. Инактивация β-амилазы происходит при температурах 65ºС. При повышенной активности α-амилазы образуются продукты деструкции, которые ухудшают качество изделий из теста – мякиш получается липким, а изделия кажутся непропеченными. Это объясняется тем, что температура инактивации α-амилазы (80ºС) выше, чем β-амилазы, и действие ее продолжается при выпечке, в результате накапливаются низкомолекулярные полисахариды, снижается способность крахмала связывать влагу.

В картофеле также содержится β-амилаза и образующиеся мальтоза расходуется на дыхание клубней при температуре 0ºС дыхание замедляется, что приводит к накоплению мальтозы и сладковатому привкусу картофеля, поэтому при использовании подмороженный картофель рекомендуется некоторое время выдержать при комнатной температуре, чтобы дыхание восстановилось и сладковатость уменьшилась. β-амилаза инактивируется при температуре 65ºС, поэтому картофель необходимо заливать горячей водой, чтобы предотвратить распад крахмала до мальтозы, которая переходит в отвар и потери питательных веществ увеличиваются.

Кислотная деструкция – распад крахмала до глюкозы в присутствии кислот и воды, имеет место при варке красных соусов, киселей.

Модификация крахмала – это процесс изменения молекул крахмала, сопровождающийся изменениями его гидрофильности, способности к клейстеризации и студнеобразованию, а также механических характеристик студней. Одни виды модификации способствуют растворимости крахмала, а другие ограничивают набухание.

Виды модифицированных крахмалов:

1. Предварительно клейстеризованный крахмал получают путем клейстеризации крахмальной суспензии с последующим высушиванием распылением или в виде тонкой пленки с последующим высушиванием в порошок. Обладает быстрой регидратационной способностью, что позволяет использовать его в качестве загустителя в пищевых продуктах без нагревания.

2. Крахмал, модифицированный кислотой получают путем обработки крахмальной суспензии соляной или серной кислотой при температуре 25-55ºС, причем время обработки зависит от показателя вязкости, которую хотят получить и составляет 6-24 часа. Полученный крахмал нерастворим в холодной воде, но хорошо растворим в кипящей.

3. Этерифицированные крахмалы получают путем обработки зерен крахмала уксусной кислотой или, предпочтительнее, ацетангидридом в присутствии катализатора. Они обладают пониженной температурой клейстеризации, пониженной способностью к ретроградации, образуют прозрачные и стабильные клейстеры, применяют в замороженных продуктах, пекарских изделиях, инстант-порошках.

Монофосфатные крахмалы получают реакцией сухой смеси крахмала и кислых солей орто-пиро-или триполифосфата при повышенной температуре (50-60ºС, 1 час). Они набухают в холодной воде, имеет более низкую температуру клейстеризации, имеет пониженную способность к ретроградации, имеет исключительную стабильность при размораживании, поэтому его применяют при производстве замороженных продуктов.

Дифосфатные крахмалы получают реакцией крахмала с би- и полифункциональными агентами, такими как триметафосфат натрия, оксихлорид фосфора и др. При этом образуется химический мост между близлежащими цепями, и эти крахмалы относятся к поперечно-сшитым. Они обладают высокой стабильностью при повышенных температурах, механических воздействиях, стабильностью при размораживании, благодаря этому их используют в детском питании, фруктовых начинках, в кремах и др.

4. Окисленные крахмалы получают при действии окислителей (КMnO₄, KBrO₃) на водную суспензию крахмала при температуре более низкой, чем температура клейстеризации. Их используют в качестве низковязкостных наполнителях (в соусах типа «майонез»), они не проявляют склонности к ретроградации, не образуют непрозрачных гелей. Крахмал, модифицированный перманганатом калия, находит применение при производстве желейных конфет – вместо агара и пектина.

Источник

Старение крахмального клейстера

Факторы, влияющие на температуру клейстеризации

Добавление соли даже в очень небольших количествах повышает температуру клейстеризации и уменьшает набухаемость крахмальных зёрен.

Сахара и спирт также повышают температуру клейстеризации.

Белки оказывают стабилизирующее действие на процесс клейстеризации. Так, соусы с мукой более стабильны при хранении, замораживание и оттаивание, чем клейстеры на очищенном крахмале.

В охлаждённом состоянии клейстер высокой концентрации превращается в студень.

Где в кулинарной практике мы встречаемся с этим явлением?

При остывании и долгом хранении в остывшем состоянии кулинарных изделий содержащих оклейстеризованный крахмал. Так, если каши или кисель долго хранятся, то на поверхности появляется вода; при хранении булок, хлеба они черствеют. Вызывают эти процессы старение оклейстеризованного крахмала, что ухудшает качество кулинарных изделий. Явление носит название ретроградации.

От чего зависит скорость старения?

От времени— чем продолжительнее сроки хранения, тем сильнее старение. Так, в кашах, отварной вермишели старение обнаруживается уже через два часа после их варки и нарастает по мере хранения.

Ретроградация усиливается после охлаждения и особенно после замораживания. Если крахмальную суспензию подвергнуть несколько раз замораживанию и оттаиванию, то она полностью и необратимо ретроградирует.

Ретроградацию можно частично устранить нагреванием, но с растворами амилозы это сделать гораздо труднее, чем с ретроградированными растворами амилопектина. Поэтому, для предотвращения старения оклейстеризованного крахмала изделия до момента потребления необходимо хранить в горячем состоянии.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Изменение крахмала

Строение крахмального зерна и свойства крахмальных полисаха­ридов.

В значительных количествах крахмал содержится в крупе, бобовых, муке, макаронных изделиях, картофеле. Находится он в клетках растительных продуктов в виде крахмальных зерен раз­ной величины и формы. Крахмальные зерна представляют собой сложные биологические образования, в состав которых входят полисахариды амилоза и амилопектин и небольшие количества сопутствующих им веществ (кислоты фосфорная, кремниевая и др., минеральные элементы и т.д.). Крахмальное зерно имеет слоистое строение. Слои состоят из радиально расположенных частиц крахмальных полисахаридов, образующих зачатки кри­сталлической структуры. Благодаря этому крахмальное зерно об­ладает анизотропностью (двойным лучепреломлением).

Образующие зерно слои неоднородны: устойчивые к нагре­ванию чередуются с менее устойчивыми, более плотные — с ме­нее плотными. Наружный слой более плотный, чем внутренние, и образует оболочку зерна. Все зерно пронизано порами и благо­даря этому способно поглощать влагу. Большинство видов крах­мала содержат 15-20 % амилозы и 80-85 % амилопектина. Однако крахмал восковидных сортов кукурузы, риса и ячменя состоит в основном из амилопектина, а крахмал некоторых сор­тов кукурузы и гороха содержит 50-75 % амилозы.

Молекулы крахмальных полисахаридов состоят из остатков глю­козы, соединенных друг с другом в длинные цепи. В молекулы ами­лозы входит в среднем около 1 тыс. таких остатков. Чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется. В молекулы амилопекти­на остатков глюкозы входит значительно больше. Кроме того, в мо­лекулах амилозы цепи прямые, а у амилопектина они ветвятся.

Широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных для него технологических свойств: набуханием и клейстеризацией, гидролизом, декстри-низацией (термическая деструкция).

Набухание и клейстеризация крахмала.

Набухание — одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистен­цию, форму, объем и выход готовых изделий.

При нагревании крахмала с водой (крахмальная суспензия) до температуры 50-55 °С крахмальные зерна медленно погло­щают воду (до 50 % своей массы) и ограниченно набухают. При этом повышения вязкости суспензии не наблюдается. Набухание это обратимо: после охлаждения и сушки крахмал практически не изменяется.

При нагревании от 55 до 80 °С крахмальные зерна поглощают большое количество воды, увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют кристаллическое строением, а следовательно, анизо­тропность. Крахмальная суспензия превращается в клейстер. Процесс его образования называется клейстеризацией. Таким образом, клейстеризация — это разрушение нативной структуры крахмального зерна, сопровождаемое набуханием.

Процесс клейстеризации крахмальных зерен идет поэтапно:

1) при 55-70 °С зерна увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют оптическую анизотропность, но еще сохраняют слои­стое строение; в центре крахмального зерна образуется полость («пузырек»); взвесь зерен в воде превращается в клейстер — ма­локонцентрированный золь амилозы, в котором распределены набухшие зерна (первая стадия клейстеризации);

2) при нагревании выше 70 «С в присутствии значительного количества воды крахмальные зерна увеличиваются в объеме в десятки раз, слоистая структура исчезает, значительно повы­шается вязкость системы (вторая стадия клейстеризации); на этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы; раствор ее частично остается в зерне, а частично диффундирует в окружающую среду.

При длительном нагревании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются, и вязкость клейстера снижается. Примером этого в кулинарной практике является разжижение киселя в ре­зультате чрезмерного нагрева.

Крахмал клубневых растений (картофель, топинамбур) дает прозрачные клейстеры желеобразной консистенции, а зерновых (кукуруза, рис, пшеница и др.) — непрозрачные молочно-белые клейстеры пастообразной консистенции.

Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: при содержании его от 2 до 5 % клейстер получается жидким (жидкие кисели, соусы, супы-пюре); при 6-8 % — густым (густые кисели). Еще более гутой клейстер образуется внутри клеток картофеля, в кашах, блюдах из макаронных изделий.

На вязкость клейстера влияет не только концентрация крах­мала, но и присутствие различных пищевых веществ (сахаров, минеральных элементов, кислот, белков и др.). Так, сахароза по­вышает, а соль снижает вязкость системы, белки оказывают ста­билизирующее действие на крахмальные клейстеры.

При охлаждении крахмалосодержащих продуктов количест­во растворимой амилозы в них снижается в результате ретроградации (выпадение в осадок). При этом происходит старение крахмальных студней (синерезис), и изделия черствеют. Ско­рость старения зависит от вида изделий, их влажности и темпе­ратуры хранения. Чем выше влажность блюда, кулинарного из­делия, тем интенсивнее снижается в нем количество водораство­римых веществ. Наиболее быстро старение протекает в пшенной каше, медленнее — в манной и гречневой. Повышение темпера­туры тормозит процесс ретроградации, поэтому блюда из крупы и макаронных изделий, которые хранятся на мармитах с темпе­ратурой 70-80 °С, имеют хорошие органолептические показа­тели в течение 4 ч.

Гидролиз крахмала. Крахмальные полисахариды способны распадаться до молекул составляющих их Сахаров. Процесс этот называется гидролизом, так как идет с присоединением воды. Различают ферментативный и кислотный гидролиз. Ферменты, расщепляющие крахмал, носят название амилаз.

Существуют два их вида а- и р-амилаза: а-амилаза вызывает частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием низкомолекулярных соедине­ний — декстринов; при продолжительном гидролизе возможно образование мальтозы и глюкозы, р-амилаза расщепляет крах­мал до мальтозы.

Ферментативный гидролиз крахмала происходит при изго­товлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. В пшеничной муке обычно содержится р-амилаза; мальтоза, образующаяся под ее влиянием, является пи­тательной средой для дрожжей. В муке из проросшего зерна пре­обладает а-амилаза, образующиеся под ее воздействием декстри­ны придают изделиям липкость, неприятный вкус.

Степень гидролиза крахмала под действием В-амилазы увели­чивается с повышением температуры теста при замесе и в на­чальный период выпечки, с увеличением продолжительности за­меса. Кроме того, она зависит от размера (или величины) помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше поврежденных зерен (чем мельче помол муки), тем быстрее про­текает гидролиз (или ферментативная деструкция) крахмала.

В картофеле также содержится В-амилаза, превращающая крахмал в мальтозу. Мальтоза расходуется на дыхание клубней. При температуре, близкой к О °С, дыхание замедляется, мальтоза накапливается, и картофель становится сладким (подморожен­ный картофель). При использовании подмороженного картофе­ля его рекомендуется выдержать некоторое время при комнат­ной температуре. В этом случае дыхание клубней усиливается и сладковатость уменьшается. Активность В-амилазы возрастает в интервале от 35 до 45 °С, при температуре 65 °С фермент разру­шается. Поэтому если картофель перед варкой залить холодной водой, то пока клубни прогреются, значительная часть крахмала успеет превратиться в мальтозу, она перейдет в отвар и потери питательных веществ увеличатся. Если же картофель залить ки­пящей водой, то р-амилаза инактивируется и потери питатель­ных веществ будут меньше.

Кислотный гидролиз крахмала может происходить при на­гревании его в присутствии кислот и воды, при этом образует­ся глюкоза. Кислотный гидролиз имеет место при варке крас­ных соусов, киселей и при длительном хранении их в горячем состоянии.

Декстринизация (термическая деструкция крахмала). Декст-ринизация — это разрушение структуры крахмального зерна при сухом нагреве его свыше 120 «С с образованием растворимых в воде декстринов и некоторого количества продуктов глубокого распада углеводов (оксида и диоксида углерода и др.). Декстри­ны имеют окраску от светло-желтой до темно-коричневой. Раз­ные виды крахмала обладают различной устойчивостью к сухому нагреву.

Так, при нагревании до 180 °С разрушается до 90 % зе­рен картофельного крахмала, до 14 % — пшеничного, до 10 % — кукурузного. Чем выше температура, тем большее количество крахмальных полисахаридов превращается в декстрины. В результате декстринизации снижается способность крахмала к на­буханию в горячей воде и клейстеризации. Этим объясняется бо­лее густая консистенция соусов на белой пассеровке (температу­ра пассерования муки 120 °С) по сравнению с соусами на красной пассеровке (температура пассерования муки 150 °С) при одном и том же расходе муки.

В кулинарной практике декстринизация крахмала происхо­дит не только при пассеровании муки для соусов, но также при обжаривании гречневой муки, подсушивании риса, вермишели, лапши перед варкой, в поверхностных слоях картофеля при жар­ке, в корочке изделий из теста и др.

Крахмалы, свойства которых изменяются в результате специ­альной обработки, называются модифицированными. Они подраз­деляются на две группы: расщепленные крахмалы, при об­работке которых происходит расщепление полисахаридных це­пей, изамещенные крахмалы, свойства которых изменяются в основном в результате присоединения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярны­ми соединениями.

Модифицированные крахмалы широко используются в пи­щевой промышленности и общественном питании.

Расщепленные крахмалы получают термическим, механи­ческим воздействием, обработкой полисахарида кислотами, окислителями, некоторыми солями, действием электронов, ультразвука, облучением у-лучами, вызывающими расщепле­ние полисахаридных цепей. Вследствие этих воздействий про­исходит направленное разрушение гликозидных и других ва­лентных связей, появляются новые карбонильные группы, возникают внутри- и межмолекулярные связи. При этом зер­нистая форма крахмала либо остается неизменной, либо полно­стью разрушается с образованием вторичной структуры (напри­мер, при клейстеризации и высушивании крахмалов на вальце­вых сушилках).

Клейстеры расщепленных крахмалов имеют, как правило, пониженную вязкость, более высокую прозрачность и повышен­ную стабильность при хранении. Расщепленные крахмалы на предприятиях общественного питания используют при произ­водстве охлажденной и замороженной кулинарной продукции.

Источник

Крахмала от способа термической обработки

Повышение температуры предварительного нагрева крахмала до 150 °С вызывает более глубокую деструкцию полисахаридов, а амилоза деполимеризуется до такого состояния, что легко вымы­вается холодной водой. При этом появляется и растворимая фрак­ция амилопектина. Нагревание водной суспензии такого крахма­ла при температуре 60 °С приводит к тому, что высота фиолетовой зоны амилозы уменьшается, а при 70 °С она практически отсутст­вует, так как молекулярная масса продуктов деполимеризации амилозы, по-видимому, настолько мала, что они не в состоянии образовывать с йодом окрашенные комплексы.

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.

Например, для приготовления соусов используют пшенич­ную муку, предварительно прогретую в течение нескольких ми­нут до 120 °С (так называемая белая пассеровка) или до 150 «С (красная пассеровка). В обоих случаях при нагревании муки про­исходит деструкция крахмала, на что указывают коэффициенты деструкции, приведенные в табл. 7.2.

Судя по этим коэффициентам, степень деструкции крахмала при нагревании муки до 150 °С значительно больше, чем при на­гревании ее до 120 «С. Различия в степени деструкции крахмала обусловливают неодинаковую степень набухания крахмальных зерен в приготовленных на белой и красной пассеровке соусах и вязкость последних. На рис. 7.6 показано, что степень набухания крахмальных зерен белой пассеровки практически не отличается от степени набухания крахмальных зерен непрогретой муки и со­ставляет более 700 %. Степень набухания крахмальных зерен красной пассеровки втрое меньше, чем белой.

Консистенция соусов на белой пассеровке более густая, чем на красной пассеровке, о чем свидетельствуют кривые изме­нения вязкости 4,5%-ных суспензий этих пассеровок при нагре­вании их в вискозиметре от 20 до 100 °С (рис. 7.7). В пределах температур, при которых происходит клейстеризация крахмала (55. 80 °С), вязкость суспензий белой пассеровки резко повыша­ется, а суспензий красной пассеровки — снижается.

При сравнении вязкости соусов, приготовленных на красной и белой пассеровке, было установлено, что для получения соуса одинаковой консистенции красной пассеровки расходуется2 раза больше, чем белой. Отрицательное влияние высоких тем­ператур при сухом нагреве крахмала на вязкость суспензий сле­дует учитывать при производстве соусов и строго соблюдать тем­пературные режимы пассерования муки.

Рис. 7.6. Степень набухания нагретой муки в горячей (90 °С) воде:

1 — исходная мука; 2 — нагретая до 120 °С; 3 — нагретая до 150 °С

Консистенция рассыпчатых каш, приготовленных из сырой крупы, не всегда получается удовлетворительной, поэтому гречне­вую крупу перед варкой обжаривают, а рисовую и манную подсу­шивают. В результате протекающей при этом деструкции крахма­ла снижается его способность к набуханию и клейстеризации при дальнейшей варке крупы, что обусловливает улучшение конси стенции рассыпчатых каш. Вероятно, крахмал в обжаренной или подсушенной крупе меньше склеивает набухшие зерновки, чем в сырой, вследствие чего каши получаются более рассыпчатыми.

Рис. 7.7. Изменение вязкости 4,5%-ных

суспензий нагретой муки при нагревании от 20 до 100 «С:

1 — мука, нагретая до 150 °С; 2 — мука, нагретая до 120 °С

В некоторых случаях деструкция крахмала происходит очень интенсивно и достаточно глубоко, что вызывает резкие измене­ния в структуре тканей продуктов. Например, при изготовлении взорванных зерен кукурузы, риса, пшена и других, так называе­мых сухих завтраков используют особые технологические режи­мы — обработку этих зерен в специальных аппаратах — «пушках» под давлением 1,2 МПа. Температура внутри зерен при этом до­стигает 200 °С и более. Коэффициенты деструкции крахмала в этом случае примерно на порядок выше, чем при изготовлении других кулинарных изделий, и колеблются от 10 до 32. В связи с этим крахмал почти полностью теряет способность к набуханию и клейстеризации.

Взорванные зерна злаков легко растворяются в холодной во­де, соках, сиропах, легче перевариваются ферментами.

Под действием термической обработки меняется структура крахмального зерна. Оно расширяется с образованием внутрен­ней полости. В литературе это явление получило название кави­тации (cavity— полость).

Развитие полости наблюдается как у крахмальных зерен, со­держащих амилозу, так и у амилопектиновых разновидностей.

Исследование структуры крахмальных зерен непосредствен­но в пищевых продуктах с помощью сканирующего электронно­го микроскопа позволило особенно четко выявить образование внутренней полости по мере увеличения размеров крахмального зерна, а также ряд качественных различий в крахмалсодержащих продуктах, в том числе в хлебе разного качества и во взорванных зернах кукурузы (рис. 7.8 и 7.9). Коэффициент деструкции может служить критерием оценки качества готовой продукции.

Ферментативная деструкция. Ферментативная де­струкция крахмала наблюдается 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 (α-1,4-глюкан-4-глюкангидролаза) воздействует на α-1,4 связи беспорядочно и вызывает частичную деполимери­зацию крахмала с образованием низкомолекулярных полисаха­ридов, а продолжительный гидролиз приводит к образованию мальтозы и глюкозы.

Р-Амилаза (α-1,4-глюкан-мальтогидролаза) 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.

В пшеничной муке обычно активна β-амилаза, активная α-амилаза встречается в муке из дефектного зерна (проросшего и др.).

Рис. 7.8. Ультраструктура крахмальных зерен по данным сканирующей электронной микроскопии в изделиях из теста и в сухих завтраках из кукурузы:

а — изделия из дрожжевого теста хорошего качества;

б — изделия из дрожжевого теста плохого качества (с заминающимся мякишем);

в — изделия из слоеного теста, выпеченного традиционным способом;

г — изделия из слоеного теста, выпеченного комбинированным способом (СВЧ-нагрев + традиционный);

д, е — в сухих завтраках из кукурузы до и после взрывания. Увеличение: а — х 2200; б — х 5500; в, г, д, е — х 1000

Рис. 7.9. Ультраструктура воздушных зерен по данным сканирующей электронной микроскопии:

а, б — кукуруза до и после взрывания;

в, г — рисовый крахмал до и после взрывания;

д — частично взорванный рис;

е — эндосперм хорошо взорванного риса.

Увеличение: а, б, г — х 1000; в — х 5000; д, е — х 200

Накопление мальтозы в тесте в результате действия β-амила­зы интенсифицирует процесс брожения, так как этот сахар слу­жит субстратом для жизнедеятельности дрожжей.

Степень деструкции крахмала под 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 ее стадии до момента инактивации фермента. При выпечке этот процесс проходит бо­лее интенсивно, чем при приготовлении теста, так как оклейстеризованный крахмал легче гидролизуется ферментами.

Инактивация β-амилазы при выпечке происходит при темпе­ратурах до 65 °С.

Повышенная активность α-амилазы приводит к образованию продуктов деструкции, ухудшающих качество изделий из тес­та, — мякиш получается липким, а изделия кажутся непропечен­ными. Это объясняется тем, что температура инактивации α-ами­лазы (80 °С) выше, чем β-амилазы, и действие ее продолжается при выпечке, в результате чего накапливается значительное коли­чество низкомолекулярных водорастворимых полисахаридов, снижается способность крахмала связывать влагу.

Однако в некоторых случаях в тесто добавляют препараты α-амилазы, полученной из микроорганизмов Aspergillus oruzae и др., для усиления действия β-амилазы. В процессе выпечки действие грибной α-амилазы прекращается при более низких температурах (70. 75 °С), чем зерновой α-амилазы, поэтому низ­комолекулярных полисахаридов накапливается меньше и каче­ство изделий не ухудшается. Полученные низкомолекулярные полисахариды быстрее гидролизуются β-амилазой, вследствие чего процесс брожения интенсифицируется.

Модификация крахмала. Крахмальные полисахари­ды — весьма лабильные, реакционноспособные соединения, ак­тивно взаимодействующие с ионами металлов, кислотами, окис­лителями, поверхностно-активными веществами. Это позволяет модифицировать молекулы крахмала — изменять их гидрофильность, способность к клейстеризации и студнеобразованию, а также механические характеристики студней. Одни виды моди­фикации способствуют повышению растворимости крахмала в воде, другие ограничивают набухание.

Обширную группу продуктов получают из обычных или мо­дифицированных крахмалов путем деструкции с помощью кис­лот, щелочей и др., а также в результате действия физических факторов: температуры, механической обработки и др.

Если реакция протекает в кислой среде, то наблюдаются про­цессы деструкции, которые приводят к получению ряда продук­тов — жидкокипящего крахмала (с низкой вязкостью), патоки, глюкозы.

В качестве примера действия механической обработки можно привести сухое расщепление, крахмала вибрационным помолом, при котором наряду с механическим измельчением крахмальных зерен происходит процесс деструкции молекул.

В результате реакции гидроксильных групп крахмала с орга­ническими и неорганическими веществами образуются простые и сложные эфиры, в том числе амилофосфорнокислые сложные эфиры, которые часто называют фосфатно-модифицированными крахмалами, а также продукты окисления крахмала.

В зависимости от назначения крахмала разработаны различ­ные варианты проведения клейстеризации, введения добавок (соли, жиров, белков) или наполнителей как отдельно, так и в комбинации друг с другом.

Модифицированный крахмал применяют при изготовлении желейных изделий, мучных кондитерских изделий, отделочных полуфабрикатов типа кремов, в качестве загустителей и стабили­заторов для соусов, мороженого и др. Крахмалопродукты со структурой, подобной образующейся при выпечке хлеба, полу­чают в результате нескольких циклов замораживания и оттаива­ния крахмальной дисперсии, при этом образуется пористый крахмал, нерастворимый в холодной воде. Его применяют после пропитывания сиропами в качестве начинки для конфет.

Контрольные вопросы и задания

1. В каких технологических процессах происходит гидролиз дисахаридов и как он влияет на качество продукции?

2. Какие технологические факторы влияют на скорость и глубину инверсии сахарозы?

3. Какие сахара участвуют в реакции Майяра?

4. В каких технологических процессах протекают реакции меланоидинообразования и как они влияют на качество продукции общественного питания?

5. Перечислите физико-химические свойства полисахаридов крахмала.

6. В чем состоит физическая сущность клейстеризации крахмала?

7. В чем заключается физическая сущность декстринизации крахмала при сухом нагреве?

8. Что такое «старение» оклейстеризованного крахмала и как этот процесс влияет на качество крахмалсодержащих кулинарных изделий и блюд?

Глава 8

ИЗМЕНЕНИЯ ЛИПИДОВ

В состав липидного компонента продукции общественного питания входят триглицериды (собственно жиры), липоидные вещества (фосфолипиды, стерины и др.), продукты их метабо­лизма, витамины А, Е, D, К, пигменты. Липиды участвуют в по­строении клеточных структур тканей человеческого организма, например клеточных мембран, выполняют различные биологи­ческие и физиологические функции в организме, а также облада­ют высокой энергетической ценностью.

Физико-химическим изменениям подвергаются как добавля­емые к продукту жиры, так и жиры, входящие в его состав. Жи­ры, добавляемые к продукту для жарки, подвержены более глу­боким изменениям, так как нагреваются до 160. 180 «С, тогда как максимальная температура продукта в поверхностном слое не превышает 130. 135 °С, во внутренних слоях — 80. 95 «С. В связи с этим в настоящей главе рассмотрены изменения жиров, добавляемых к продукту для жарки, а изменения липидов, содер­жащихся в продуктах, будут рассмотрены далее в главах, посвя­щенных конкретным продуктам.

Добавляемый к продукту жир при тепловой обработке выпол­няет роль теплопередающей и антиадгезионной среды, способст­вует равномерному распределению температур на поверхности продукта, снижает вероятность местных перегревов. Жир участ­вует в формировании вкуса и аромата готового продукта, что предопределяет высокие требования к исходному качеству пище­вых жиров, а также минимизации их физико-химических измене­ний в процессе тепловой кулинарной обработки продуктов. Так, для жарки продуктов рекомендуется использовать безводные жи­ры с высокой температурой дымообразования, рафинированные, освобожденные от белковых веществ, гликозидов, пигментов и других примесей, которые подвергаются деструкции при высоко­температурном нагревании с образованием новых веществ, при­дающих жирам нежелательные вкусовые оттенки.

Наиболее быстро и глубоко изменяются пищевые жиры, со­держащие ненасыщенные жирные кислоты, низкомолекулярные жирные кислоты и свободные жирные кислоты, не связанные в глицеридах. Первые два показателя обусловлены природными свойствами того или иного жира, третий показатель приобрета­ется жиром в процессе его хранения под воздействием липолитических ферментов, перешедших в жир из сырья. В процессе теп­ловой кулинарной обработки в результате гидролиза количество свободных жирных кислот в жире возрастает, что вызывает более глубокие изменения жиров.

При свободном доступе воздуха происходит окисление липидов, которое ускоряется с повышением температуры. При темпе­ратурах хранения (2. 25 °С) происходит автоокисление липидов, а при температурах жарки (140. 180 °С) — термическое окисление. Между автоокислением и термическим окислением есть много общего, в то же время состав образующихся продуктов может не­сколько различаться. Автоокисление нередко опережает термиче­ское, поэтому эти два процесса необходимо рассматривать вместе.

Начальный период автоокисления характеризуется длитель­ным индукционным периодом, в течение которого накапливают­ся свободные радикалы. Как только их концентрация достигнет определенного значения, индукционный период заканчивается и начинается автокаталитическая цепная реакция: процесс быстро­го присоединения кислорода к радикалам. Первичные продукты этой реакции — гидропероксиды — распадаются с образованием двух новых радикалов, ускоряющих цепную реакцию. При соеди­нении двух радикалов с образованием неактивной молекулы мо­жет произойти обрыв цепи автокаталитической цепной реакции.

При нагревании жира до 140. 180 «С со свободным доступом, кислорода воздуха индукционный период резко сокращается. Присоединение кислорода к углеводородным радикалам жирных кислот происходит более беспорядочно, минуя некоторые стадии, которые наблюдаются при автоокислении. Некоторые продукты окисления липидов (гидропероксиды, альдегиды и др.), относи­тельно устойчивые при температурах автоокисления, не могут длительно существовать при температурах термического окисле­ния и распадаются по мере образования. В результате их распада образуется многочисленная группа новых реакционноспособных веществ, увеличивающих возможность протекания вторичных хи­мических реакций в нагретом жире и их многообразие.

Химические соединения, образующиеся при авто- и термиче­ском окислении, условно можно подразделить на три группы: продукты окислительной деструкции жирных кислот, в резуль­тате которой образуются вещества с укороченной цепью; про­дукты изомеризации, а также окисленные триглицериды, кото­рые содержат то же количество углеродных атомов, что и исход­ные триглицериды, но отличаются от последних присутствием в углеводородных, частях молекул жирных кислот новых функ­циональных групп, содержащих кислород; продукты окисления, содержащие полимеризованные или конденсированные жирные кислоты, в которых могут присутствовать функциональные группы, содержащие кислород.

Продукты окисления липидов принято подразделять на тер­мостойкие и нетермостойкие.

Гидролиз жира под действием воды и высокой температуры протекает в три стадии. На первой стадии от молекулы триглицерида отщепляется одна молекула жирной кислоты с образовани­ем диглицерида. Затем от диглицерида отщепляется вторая моле­кула жирной кислоты с образованием моноглицерида. И нако­нец, в результате отделения от моноглицерида последней моле­кулы жирной кислоты образуется свободный глицерин. Ди- и моноглицериды, образующиеся на промежуточных стадиях, спо­собствуют ускорению гидролиза.

Источник