У харчових продуктах містяться моносахариди (глюкоза, фруктоза), олігосахариди (ді-і трісахароза - мальтоза, лактоза і ін.), Полісахариди (крохмаль, целюлоза, геміцелюлози, глікоген) і близькі до вуглеводів пектинові речовини.
Зміни цукрів. В процесі виготовлення різних кулінарних виробів частина які в них Сахаров розщеплюється. В одних випадках розщеплення обмежується гідролізом дисахаридів, в інших - відбувається більш глибокий розпад Сахаров (процеси бродіння, карамелізації, меланоидинообразования).
Гідроліз дисахаридів. Дисахариди гідролізуються під дією як кислот, так і ферментів.
Кислотний гідроліз має місце в таких технологічних процесах, як варіння плодів і ягід в розчинах цукру різної концентрації (приготування компотів, киселів, фруктово-ягідних начинок), запікання яблук, уварювання цукру з будь-якої харчової кислотою (приготування помадок). Сахароза у водних розчинах під впливом кислот приєднує молекулу води і розщеплюється на рівні кількості глюкози і фруктози (інверсія сахарози). Утворений інвертний цукор добре засвоюється організмом, володіє високою гігроскопічністю і здатністю затримувати кристалізацію сахарози. Якщо солодкість сахарози прийняти за 100%, то для глюкози цей показник складе 74%, а для фруктози - 173%. Тому наслідком інверсії є деяке підвищення солодощі сиропу або готових виробів.
Ступінь інверсії сахарози залежить від виду кислоти, її концентрації, тривалості нагрівання. Органічні кислоти по інверсійної здібності можна розташувати в наступному порядку: щавлева, лимонна, яблучна і оцтова.
У кулінарній практиці, як правило, використовують оцтову і лимонну кислоти, перша слабкіше щавлевої кислоти в 50, друга - в 11 разів.
Ферментативному гідролізу піддаються сахароза і мальтоза при бродінні і в початковий період випічки дріжджового тіста. Сахароза під впливом ферменту сахарази розщеплюється на глюкозу і фруктозу, а мальтоза під дією ферменту мальтази - до двох молекул глюкози. Обидва ферменти містяться в дріжджах. Сахароза додається в тісто відповідно до його рецептурою, мальтоза утворюється в процесі гідролізу з крохмалю. Накопичуються моносахариди беруть участь в розпушенні дріжджового тіста.
Бродіння. Глибокого розпаду піддаються цукру при бродінні дріжджового тіста. Під дією ферментів дріжджів цукру перетворюються в спирт і вуглекислий газ, останній розпушує тісто. Крім того, під дією молочнокислих бактерій цукру в тесті перетворюються в молочну кислоту, яка затримує розвиток гнильних процесів і сприяє набухання білків клейковини.
Детальніше ці процеси розглянуті в розд. IV.
Карамелизация. Глибокий розпад Сахаров при нагріванні їх вище температури плавлення з утворенням темноокра-шенних продуктів називається карамелізації. Температура плавлення фруктози 98-102 ° С, глюкози - 145-149, сахарози - 160-185 ° С. Відбуваються при цьому процеси складні і ще недостатньо вивчені. Вони в значній мірі залежать від виду і концентрації цукру, умов нагрівання, рН середовища та інших факторів.
У кулінарній практиці найчастіше доводиться мати справу з карамелізації сахарози. При нагріванні її в ході технологічного процесу в слабокислою або нейтральному середовищі відбувається часткова інверсія з утворенням глюкози і фруктози, які зазнають подальші перетворення. Наприклад, від молекули глюкози може отщепа одна або дві молекули води (дегідратація), а утворилися продукти (ангідриди) з'єднатися один з одним або з молекулою сахарози. Подальше тепловий вплив може привести до виділення третьої молекули води з утворенням оксиметил-фурфуролу, який при подальшому нагріванні може розпадатися з утворенням мурашиної і левуліновой кислот або утворювати забарвлені сполуки. Пофарбовані з'єднання представляють собою суміш речовин різного ступеня полімеризації: карамелана (речовина світло-солом'яного кольору, розчиняється в холодній воді), карамель (речовина яскраво-коричневого кольору з рубіновим відтінком, розчиняється і в холодній, і в киплячій воді), карамеліна (речовина темно коричневий кольори, що розчиняється тільки в киплячій воді) і ін. превращающуюся в некрісталлізующіхся масу (паленки). Паленки використовують в якості харчового барвника.
Карамелизация цукрів відбувається при Подпеканіе цибулі та моркви для бульйонів, при запіканні яблук, при приготуванні багатьох кондитерських виробів і солодких страв.
Реакція меланоидинообразования має велике значення в кулінарній практиці. Її позитивна роль полягає в наступному: вона обумовлює утворення апетитною скоринки на смажених, запечених стравах з м'яса, птиці, риби, випечних виробах з тіста; побічні продукти цієї реакції беруть участь в утворенні смаку і аромату готових страв. Негативна роль реакції меланоидинообразования полягає в тому, що вона викликає потемніння фритюрного жиру, фруктових пюре, деяких овочів; знижує біологічну цінність білків, оскільки зв'язуються амінокислоти.
У реакцію меланоидинообразования особливо легко вступають такі амінокислоти, як лізин, метіонін, яких найчастіше бракує в рослинних білках. Після з'єднання з цукрами ці кислоти стають недоступними для травних ферментів і не всмоктуються в шлунково-кишковому тракті. У кулінарній практиці часто нагрівають молоко з круп, овочами. В результаті взаємодії лактози і лізину біологічна цінність білків готових страв знижується.
Зміни крохмалю. Будова крохмального зерна і властивості крохмальних полісахаридів. У значних кількостях крохмаль міститься в крупі, бобових, борошні, макаронних виробах, картоплі. Знаходиться він в клітинах рослинних продуктів у вигляді крохмальних зерен різної величини і форми. Вони являють собою складні біологічні освіти, до складу яких входять полісахариди (амилоза і амилопектин) і невеликі кількості супутніх їм речовин (кислоти фосфорна, кремнієва і ін. Мінеральні елементи і т. Д.). Крохмальне зерно має шарувату будову (рис. 1.3). Шари складаються з частинок крохмальних полісахаридів, радіально розташованих і утворюють зачатки кристалічної структури. Завдяки цьому крохмальної зерно володіє анізотропією (подвійне променезаломлення).
Утворюють зерно шари неоднорідні: стійкі до нагрівання чергуються з менш стійкими, більш щільні - з менш щільними. Зовнішній шар більш щільний, ніж внутрішні, і утворює оболонку зерна. Все зерно пронизане порами і завдяки цьому здатне поглинати вологу. Більшість видів крохмалю містить 15-20% амілози і 80-85% амілопектину. Однак крохмаль воскоподібних сортів кукурудзи, рису і ячменю складається в основному з амілопектину, а крохмаль деяких сортів кукурудзи і гороху містить 50-75% амілози.
Молекули крохмальних полісахаридів складаються із залишків глюкози, з'єднаних один з одним у довгі ланцюги. У молекули амілози таких залишків входить в середньому близько 1000. Чим довше ланцюга амілози, тим вона гірше розчиняється. У молекули амілопектину залишків глюкози входить значно більше. Крім того, в молекулах амілози ланцюга прямі, а у амілопектину вони розгалужуються. У крохмальної зерні молекули полісахаридів зігнуті і розташовані шарами.
Широке використання крохмалю в кулінарній практиці обумовлено комплексом характерних для нього технологічних властивостей: набуханием і клейстеризації, гідролізом, декстринізація (термічна деструкція).
Набухання і клейстеризації крохмалю. Набухання - одне з найважливіших властивостей крохмалю, яке впливає на консистенцію, форму, обсяг і вихід готових виробів.
При нагріванні крохмалю з водою (крохмальної суспензії) до температури 50-55 ° С крохмальні зерна повільно поглинають воду (до 50% своєї маси) і обмежено набухають. При цьому підвищення в'язкості суспензії не спостерігається. Набухання це можна зупинити: після охолодження і сушіння крохмаль практично не змінюється.
Мал. 1.3. Будова крохмального зерна:
1 - будова амілози; 2 - будова амілопектину; 3 - крохмальні зерна сирої картоплі; 4 - крохмальні зерна вареної картоплі; 5 - крохмальні зерна в сирому тісті; 6 - крохмальні зерна після випічки
При нагріванні від 55 до 80 ° С крохмальні зерна поглинають велику кількість води, збільшуються в обсязі в кілька разів, втрачають кристалічну будову, а отже, анизотропность. Крохмальна суспензія перетворюється в клейстер. Процес його утворення називається клейстеризації. Таким чином, клейстеризація - це руйнування нативної структури крохмального зерна, що супроводжується набуханням.
Температура, при якій анизотропность більшості зерен зруйнована, називається температурою клейстеризації. Температура клейстеризації різних видів крохмалю неоднакова. Так, клейстеризація картопляного крохмалю настає при 55-65 ° С, пшеничного - при 60-80, кукурудзяного - при 60-71 °, рисового - при 70-80 ° С.
Процес клейстеризації крохмальних зерен йде поетапно:
* При 55-70 ° С зерна збільшуються в об'ємі в кілька разів, втрачають оптичну анизотропность, але ще зберігають шарувату будову; в центрі крохмального зерна утворюється порожнина ( "бульбашка"); суспензія зерен у воді перетворюється в клейстер - малоконцентровані золь амілози, в якому розподілені набряклі зерна (перша стадія клейстеризації);
* При нагріванні вище 70 ° С в присутності значної кількості води крохмальні зерна збільшуються в об'ємі в десятки разів, шарувата структура зникає, значно підвищується в'язкість системи (друга стадія клейстеризації); на цій стадії збільшується кількість розчинної амілози; розчин її частково залишається в зерні, а частково дифундує в навколишнє середовище.
При тривалому нагріванні з надлишком води крохмальні бульбашки лопаються, і в'язкість клейстеру знижується. Прикладом цього в кулінарній практиці є розрідження киселю в результаті надмірного нагріву.
Крохмаль бульбові рослин (картопля, топінамбур) дає прозорі клейстер желеподібної консистенції, а зернових (кукурудза, рис, пшениця та ін.) - непрозорі, молочно-білі, пастоподібної консистенції.
Консистенція клейстеру залежить від кількості крохмалю: при утриманні його від 2 до 5% клейстер виходить рідким (рідкі киселі, соуси, супи-пюре); при 6-8% - густим (густі киселі). Ще більш густий клейстер утворюється усередині клітин картоплі, в кашах, стравах з макаронних виробів.
На в'язкість клейстеру впливає не тільки концентрація крохмалю, а й присутність різних харчових речовин (цукрів, мінеральних елементів, кислот, білків і ін.). Так, сахароза підвищує в'язкість системи, сіль знижує, білки надають стабілізуючу дію на крохмальні клейстер.
При охолодженні крахмалосодержащих продуктів кількість розчинної амілози в них знижується в результаті ретроградації (випадання в осад). При цьому відбувається старіння крохмальних холодців (синерезис), і вироби черствіють. Швидкість старіння залежить від виду виробів, їх вологості і температури зберігання. Чим вище вологість страви, кулінарного виробу, тим інтенсивніше знижується в ньому кількість водорозчинних речовин. Найбільш швидко старіння протікає в пшоняної каші, повільніше - в манної і гречаної. Підвищення температури гальмує процес ретроградації, тому страви з крупи і макаронних виробів, які зберігаються на мармитах з температурою 70-80 ° С, мають хороші органолептичні показники протягом 4 ч.
Гідроліз крохмалю. Крохмальні полісахариди здатні розпадатися до молекул складових їх Сахаров. Процес цей називається гідролізом, так як йде з приєднанням води. Розрізняють ферментативний і кислотний гідроліз.
Ферменти, що розщеплюють крохмаль, носять назву амілаз. Існують два види їх:
# 945; -амилаза, яка викликає частковий розпад ланцюгів крохмальних полісахаридів з утворенням низькомолекулярних сполук - декстринів; при тривалому гідролізі можливе утворення мальтози і глюкози;
# 946; -амилаза, яка розщеплює крохмаль до мальтози.
Ферментативний гідроліз крохмалю відбувається при виготовленні дріжджового тіста і випіканні виробів з нього, варінні картоплі та ін. У пшеничному борошні зазвичай міститься # 946; -амилаза; мальтоза, що утворюється під її впливом, є живильним середовищем для дріжджів. У борошні з пророслого зерна переважає # 945; -амилаза, що утворюються під її впливом декстрини надають виробам липкість, неприємний смак.
Ступінь гідролізу крохмалю під дією [3-амілази збільшується з підвищенням температури тесту при замісі і в початковий період випічки, зі збільшенням тривалості замісу. Крім того, вона залежить від крупності помелу борошна і ступеня пошкодження крохмальних зерен. Чим більше пошкоджених зерен (чим тонше помел борошна), тим швидше протікає гідроліз (або ферментативна деструкція) крохмалю.
У картоплі також міститься # 946; -амилаза, що перетворює крохмаль в мальтозу. Мальтоза витрачається на дихання бульб. При температурі, близькій до 0 ° С, дихання сповільнюється, мальтоза накопичується, і картопля стає солодким (підморожене картопля). При використанні підморожене картопля рекомендується витримати деякий час при кімнатній температурі. В цьому випадку дихання бульб посилюється, солодкувато їх зменшується. активність # 946; -амілази зростає інтервалі від 35 до 40 ° С, при температурі 65 ° С фермент руйнується. Тому, якщо картопля перед варінням залити холодною водою, то поки бульби прогріються, значна частина крохмалю встигне перетворитися в мальтозу, вона перейде в відвар і втрати поживних речовин збільшаться. Якщо ж картопля залити окропом, то # 946; -амилаза інактивується і втрати поживних речовин будуть менше.
Кислотний гідроліз крохмалю може відбуватися при нагріванні його в присутності кислот і води, при цьому утворюється глюкоза. Кислотний гідроліз має місце при варінні червоних соусів, при варінні киселів і тривалому зберіганні їх в гарячому стані.
Декстринізація (термічна деструкція крохмалю. Декстринізація - це руйнування структури крохмального зерна при сухому нагріванні його понад 120 ° С з утворенням розчинних у воді декстринів і деякої кількості продуктів глибокого розпаду вуглеводів (вуглекислого газу, окису вуглецю та ін.). Декстрини мають забарвлення від світло -жовте до темно-коричневої. Різні види крохмалю мають різною стійкістю до сухого нагріву. Так, при нагріванні до 180 ° С руйнується до 90% зерен картопляного крохмалю, до 14% - пшеничного, до 10% - кукурудзяного. Ч ем вище температура, тим більша кількість крохмальних полісахаридів перетворюється в декстрини. В результаті декстринізації знижується здатність крохмалю до набухання в гарячій воді і клейстеризації. Цим пояснюється більш густа консистенція соусів на білій пасеруванні (температура пассерования борошна 120 ° С) в порівнянні з соусами на червоній пасеруванні (температура пассерования борошна 150 ° С) при одному і тому ж витраті борошна.
У кулінарній практиці декстринізація крохмалю відбувається не тільки при пасеруванні борошна для соусів, але також при обсмажуванні гречаної крупи, підсушуванні рису, вермішелі, локшини перед варінням, в поверхневих шарах картоплі при смаженні в скоринці виробів з тіста і ін.