9.Изменения сахаров при кулинарной обработке: гидролиз дисахаридов, карамелизация, меланоидинообразование.

Гидролиз дисахаридов:Для дисахаридов характерна реакция гидролиза (в кислой среде или под действием ферментов), в результате которой образуются моносахариды.При гидролизе различные дисахариды расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва связей между ними (гликозидных связей). Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

Карамелизация:При нагревании сахаров до высоких температур в слабокислой или нейтральной среде образуется сложная по составу смесь продуктов изменения сахаров. Ее состав и свойства изменяются в зависимости от степени теплового воздействия, вида и концентрации сахара, условий нагревания, реакции среды, присутствия примесей в растворе и т. д. Продукты изменения сахаров могут содержать следующие соединения - ангидрид сахаров, оксиметилфурфурол, окрашенные соединения (гуминовые вещества), кислые продукты (левулиновая, муравьиная, молочная кислоты) и другие соединения (диоксиацетон, глицериновый альдегид и др.).Начальной стадией расщепления моносахаридов является образование ангидридов в результате потери воды молекулой сахара. Глюкоза при нагревании выше температуры плавления (145 - 149 °С) может дать соединение (левоглюкозан), вращающее, в отличие от глюкозы, плоскость поляризации влево.

Меланоидинообразование. Под меланоидинообразованием понимают взаимодействие восстанавливающих Сахаров (монозы и восстанавливающие дисахариды как содержащиеся в продукте, так и образующиеся при гидролизе более сложных углеводов) с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к образованию темно-окрашенных продуктов — меланоидннов (от греч. меланос — темный). Этот процесс получил одновременно название реакции Майяра, по имени ученого, который в 1912 г. впервые его описал. Характерные ее признаки — потемнение продукта в результате образования трудно- или нерастворимых в воде темно-окрашенных соединений, снижение содержания редуцирующих Сахаров и азота аминных групп, появление ароматообра-зующих веществ.

Меланоидинообразование — окислительно-восстановительный процесс, который представляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций. Механизм его сложен, реакция сопровождается образованием большого числа промежуточных продуктов, которые на следующих этапах взаимодействуют между собой и с исходными веществами. Скорость и глубина меланоидинообразования зависит от состава взаимодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, рН среды, температуры, влажности. Наиболее интенсивно меланоидинообразование протекает в нейтральной и щелочной средах, легче проходит в концентрированных растворах, тормозится NaHSOa, H2SO4, Н2О2 и некоторыми другими соединениями. Образующиеся в ходе меланоидинооб-разования из аминокислот и Сахаров карбонилсодержащие соединения (фурфурол, оксиметилфурфурол, ацетальдегид, изовале-риановый альдегид, диацетил и др.) принимают участие в формировании аромата и в какой-то степени вкуса готовых продуктов. Реакция меланоидинообразования играет большую роль в процессах, происходящих при переработке пищевого сырья, и существенно влияет на качество готовых продуктов. Особенно интенсивно идут эти процессы при повышенных температурах (выпечка хлеба, сушка овощей, фруктов, получение сухого молока и т. д.). Так, с меланоидинообразованием связано потемнение сахарного сиропа при его упаривании, снижении выхода спирта при переработке кукурузы низкого качества, образование цвета и аромата при «томлении» красного солода и затора в пивоварении. Образование вкусной, хрустящей, золотистой корочки

Строение крахмального ядра. Изменения крахмала в результате набухания, клейстеризации, тепловой и ферментной деструкции, ретроградации. Модификация крахмала.

Строение крахмального зерна. Крахмальное зерно — это биологическое образование с хорошо организованными формой и структурой. В центральной части его имеется ядро, называемое зародышем, или точкой роста, вокруг которого видны ряды концентрических слоев — колец роста. Толщина слоев крахмальных зерен составляет примерно 0,1 мкм. Полисахариды, составляющие крахмал, подразделяются на две фракции — амилозу и амилопектин.

Набухание и клейстеризация. Набухание — одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий из крахмалсодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. Так, при нагревании водной суспензии крахмальных зерен до 55 °С они медленно поглощают воду (до 50 %) и частично набухают, но вязкость не увеличивается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур 60... 100 °С) набухание крахмальных зерен ускоряется, причем объем их увеличивается в несколько раз. В процессе набухания крахмальных зерен часть полисахаридов растворяется и остается в полости крахмального зерна, а часть — диффундирует в окружающую среду. Дисперсия, состоящая из набухших крахмальных зерен и растворенных в воде полисахаридов, называется крахмальным клейстером, а процесс его образования — клейстеризацией. Таким образом, клейстеризация — это изменение структуры крахмального зерна при нагревании в воде, сопровождающееся набуханием.

Д е с т р у к ц и я . Под деструкцией крахмала понимают как разрушение крахмального зерна, так и деполимеризацию содержащихся в нем полисахаридов. В процессе кулинарной обработки крахмалсодержащих продуктов деструкция крахмала происходит при нагревании его в присутствии воды и при сухом нагреве (температура выше 100 °С). 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.

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. β-Амилаза (α-1,4-глюкан-малыогидролаза) 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 р-амилаза, активная а-амилаза встречается в муке из дефектного зерна (проросшего и др.). 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- милазы 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.

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. 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.

Физическое изменение позволяет получать крахмал с высокой способностью удерживать влагу, что в свою очередь придает конечному продукту желаемую консистенцию. Модифицированный крахмал не имеет никакого отношения к генетически модифицированным организмам, так как является веществом, а не организмом и, следовательно, никаких генов не имеет по определению.