Роль углеводов в формировании качества продукции общественного питания. Карамелизация сахаров.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Карамелиза́ ция — процесс термической деструкции сахаров с образованием большого количества мономерных и полимерных продуктов. Так же, как и реакция Майяра, К. является неферментативным процессом, приводящим к «побурению» реакционной массы и образованию летучих веществ со своеобразным запахом. Однако в отличие от реакции Майяра, для карамелизации нужны более жёсткие условия. По этой причине сахаросодержащие объекты с высокой влажностью не подвергаются карамелизации до тех пор, пока испаряющаяся из них вода препятствует достижению необходимой для этого температуры. Карамелизация используется, в основном, в кулинарии для придания продуктам питания особого «карамельного» аромата.

Процесс

Формула карамели

Карамелизация приводит к образованию сотен различных химических продуктов, однако, химия карамелизации сложна и изучена довольно плохо. Она включает следующие процессы:

1. Химическое равновесие аномерной и циклической форм сахаров;

2. Инверсия сахарозы во фруктозу и глюкозу;

3. Реакции конденсации;

4. Внутримолекулярные сшивки;

5. Изомеризация альдоз в кетозы;

6. Реакции дегидратации;

7. Реакции фрагментации;

8. Образование ненасыщенных полимеров.

24. Роль углеводов в формировании качества продукции общественного питания: меланоидинообразование (реакция Майяра); факторы, оказывающие влияние на ход реакции

Меланоидины — группа высокомолекулярных гетерогенных полимерных соединений, образующихся при термической кулинарной обработке продуктов (жарке, варке), а также при хранении консервированных продуктов (в основном овощей).

Меланоидины имеют тёмный цвет, обычно от красно-коричневого до тёмно-коричневого. Меланоидинообразование можно заметить по золотисто-коричневой корочке на хлебе, зажаренным рыбе, мясе, по коричневому оттенку высушенных фруктов. Если огонь был слишком силён, меланоидины образуют чёрные пигменты. Кроме этого, меланоидины образуются при варке некоторых видов тёмного пива^[1] и обжаривании кофейных зёрен.

Меланоидины образуются как продукты реакции Майяра, которая включает в себя взаимодействие кетогрупп (С=О) сахаров с аминогруппами (–NH2) аминокислот, что приводит к их конденсации и полимеризации.

Меланоидинообразование начинается при тепловой обработке консервов и завершается при их хранении. Процесс замедляется в кислой среде, например в присутствии таких соединений, как аскорбиновая кислота, фенольные соединения, пероксид водорода, также при непродолжительной тепловой обработке. Эта реакция приводит к снижению качества консерв и утрате товарного вида.

Реакция Майяра (реакция сахароаминной конденсации^[1], англ. Maillard reaction) — химическая реакция между аминокислотой и сахаром, которая, как правило, происходит при нагревании. Примером такой реакции является жарка мяса или выпечка хлеба, когда в процессе нагревания пищевого продукта возникает типичный запах, цвет и вкус приготовленной пищи. Эти изменения вызваны образованием продуктов реакции Майяра. Вместе с карамелизацией реакция Майяра является формой неферментативного потемнения (побурения).

К этим факторам относятся температура, рН, влажность, наличие определенных ионов металлов, структура сахара. Контроль условий важен и с точки зрения возможности получения токсичных продуктов деградации.

Влияние рН. Величина рН среды имеет значение для реакции Майяра. Из предполагаемого механизма можно заключить, что потемнение может быть менее значительным в сильнокислой среде, поскольку в этих условиях аминогруппа изотонируется, и образования глюкозоамина происходить не будет. Показано, что при рН 6 имеет место небольшое потемнение, а наиболее благоприятная область рН для реакции 7, 8–9, 2.

Влажность. Изучение влияния влажности на систему D-ксилоза + глицин показало, что при очень низком и при очень высоком содержании влаги ( a_w = 0 или a_w = 1) не наблюдается потемнения, максимальное же потемнение имеет место при промежуточных влагосодержаниях (см. гл. 10).

Температура. Наблюдается увеличение скорости реакции при повышенных температурах. Повышение температуры на 10°С дает увеличение скорости в 2–3 раза.

Ионы металлов. Установлено повышение интенсивности потемнения в присутствии ионов меди и железа (Fe³⁺> Fe²⁺), ионы Na⁺ эффекта не давали.

Отсюда можно предположить, что роль ионов ряда металлов в реакции потемнения связана с окислительно-восстановительными процессами.

Структура сахара. Наблюдается уменьшение способности образовывать коричневые пигменты в рядах: D-ксилоза – L-арабиноза (пентозы); D-галактоза – D-манноза – D-глюкоза – D-фруктоза (гексозы); мальтоза – гексозы – лактоза – сахароза (дисахара). Степень образования пигментов прямо пропорциональна количеству открытых цепей (свободный карбонил) сахара в растворе. Это подтверждает, что аминный азот реагирует с открытой цепью, как обсуждалось выше.

Характер аминокислоты. Чем дальше расположена аминогруппа от карбоксильной, тем активнее данная аминокислота в реакции

Майяра. Таким образом, γ -аминомасляная кислота вступает в реакцию лучше, чем α -аминомасляная, а лизин (за счет дополнительной ε -аминогруппы) – лучше, чем изолейцин.

Роль углеводов в формировании качества продукции общественного питания. Характеристика полисахаридов: крахмал, особенности химического состава и строения крахмального зерна и крахмальных полисахаридов.

Технологические свойства нативных крахмалов обусловлены особенностями их структуры и свойств нативных крахмалов. К ним относятся:

• размер и форма зерен крахмала;

• вязкость крахмальных клейстеров;

• водоудерживающая способность;

• студнеобразующая способность клейстеров крахмала;

Крахмал, являясь резервным полисахаридом, содержится в значительных количествах в зерне и продуктах его переработки, в клубнях овощных культур и других растениях.

Богаты крахмалом крупы (63...69 %), мука пшеничная (67...69 %) и бобовые (38...50 %), а из овощей -- картофель (12...20 %). Кроме того, в кулинарной практике используют крахмалы, получаемые из картофеля, кукурузы и других культур. В отдельных случаях применяют модифицированные крахмалы.

Находится крахмал 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. Амилоза является линейным полимером глюкозы. Амилоза обычно имеет молекулярную массу от 105 до 106. Длина цепи амилозы может колебаться в зависимости от ботанического происхождения крахмала, но находится в пределах от 500 до 6000 глюкозных остатков. В молекулах амилозы цепи прямые. Полимерная цепь амилозы закручивается в спираль.

Амилоза способна образовывать комплексные соединения с йодом, которые окрашиваются в синий цвет.

Низкомолекулярная фракция амилозы растворяется в холодной воде, а высокомолекулярные растворяются при нагревании чуть выше температуры клейстеризации, и тем больше, чем выше температура. Т.е. чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется.

Благодаря длинным линейным цепям молекулы амилозы могут объединяться друг с другом и осаждаться из раствора. Этот процесс называется ретроградацией. При высоких значениях pH (в щелочной среде) амилоза остается в растворенном состоянии. Это объясняется тем, что ОН-группам передаются положительные заряды, благодаря которым смежные цепи отталкиваются друг от друга.

В молекулы амилопектина остатков глюкозы входит значительно больше. Амилопектин имеет разветвленную структуру.

Исходя из такой степени ветвления отдельная цепочка амилопектина состоит лишь из 20...25 глюкозных остатков. Молекулярная масса амилопектина превышает 108. Из-за множества ответвлений амилопектин имеет молекулярную массу в 1000 раз большую, чем амилоза. Амилопектин не растворяется не только в холодной, но и в горячей воде, а образует вязкие стабильные растворы. С йодом амилопектин дает фиолетовое с красноватым оттенком окрашивание.

В продукции ОП крахмал является структурообразующим веществом (загустителем, гелеобразователем) в результате его трансформации в процессе гидротермической обработки пищевых продуктов. При такой обработке образуются системы, которые по своей природе являются коллоидными и проявляют разнообразные реологические свойства -- от простых вязких жидкостей до очень упругих гелей. Благодаря этим свойствам крахмал находит широкое технологическое применение.

В одних случаях он содержится в пищевых продуктах, из которых эта продукция производится (продукция из круп, бобовых, картофеля, муки, макарон), тогда как в другие его добавляют в натуральном виде как компонент рецептуры, (кисели, сладкие супы, бисквитное тесто и др.), в виде пшеничной муки (соусы, супы-пюре) или крупы манной (овощная котлетная масс, запеканки и пудинги овощные, мусс яблочный и др.).

В процессе тепловой кулинарной обработки крахмал, содержащийся в пищевых продуктах, претерпевает значительные структурные и физико-химические изменения, связанные с воздействием на него горячей воды в широком диапазоне температур (до 100 °С), высоких температур при сухом нагреве (120...180 °С) и амилолитических ферментов, которые оказывают существенное влияние на его функционально-технологические свойства и качество крахмалсодержащей продукции.

Таким образом, широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных для него технологических свойств: набуханием и клейстеризацией, гидролизом, декстринизацией (термическая деструкция).

⇐ Предыдущая 1 2 3 45