Зміни вуглеводів у технологічних процесах
Висновки:
Реакції утворення коричневих продуктів ‑ реакції карамелізації та меланоїдиноутворення ‑ відбуваються при смаженні кулінарних виробів з м’яса, риби, страв з сиру, топленні молока, випіканні виробів з тіста.
Продукти реакцій карамелізації та меланоїдиноутворення, утворення ароматичних компонентів, що супроводжують перебіг цих реакцій, мають важливе значення у багатьох харчових виробництвах для виробництва продуктів з красивим кольором і характерним ароматом (хлібопечення, виробництво безалкогольних напоїв та пива, кондитерських виробів). При кислотному способі одержання глюкози утворення таких продуктів характеризується як недолік, тобто погіршується якість сиропів, і спричиняє певну втрату важливих компонентів сировини, яку переробляють.
Проміжні продукти реакції Майяра виявляють антиоксидантну активність. Продукти реакції потемніння глюкози та гліцину знижують ступінь поглинання кисню та утворення пероксидів з похідних ліноленової кислоти (проміжні продукти розщеплення фруктозоаміну, сполучаючись з пероксидами або вільними радикалами, уповільнюють окислювальний процес), що позитивно впливає на якість продукту і термін його зберігання.
Утворення меланоїдинових пігментів може бути бажаним або небажаним, як і поява запаху ‑ залежно від виду продукту.
Деякі продукти реакції Майяра можуть бути мутагенними.
Внаслідок проходження реакції меланоїдиноутворення знижується ступінь засвоєння білків організмом:знижується біологічна цінність білків (внаслідок зв’язування незамінних амінокислот: метіоніну, лізину тощо);
Способи уповільнення реакції меланоїдиноутворення:
Зниження вологості (для сухих продуктів);
Зниження концентрації сахаридів (розведення водою);
Зниження рН середовища (для рідких продуктів);
Зниження температури (для рідких продуктів);
Видалення одного з субстратів (цукор);
Використання ферментів. З метою запобігання появи запаху при виготовленні яєчного порошку, перед сушінням добавляють глюкозооксидазу, що спричиняє руйнування D-глюкози та утворення D-глюконової кислоти. Крім того, утворення пероксиду водню та підвищення температури при використанні такого технологічного прийому, приводять до зниження бактеріального забруднення продукту: С6Н12О6 + Н2О + О2 → С6Н12О7 + Н2О2
Для запобігання потемнінню риби (містить значні кількості рибози) добавляють бактерії, що виявляють D-рибозну оксидазну активність.
Використання хімічного способу (сульфітація). Оксид сірки (SO2) та його похідні подавляють реакцію потемніння в харчових продуктах, однак їх застосування обмежується можливістю утворення в сульфітованих харчових продуктах слаботоксичних компонентів.
Зміни кольору та формування смако-ароматичного комплексу при тепловій обробці продуктів
Зміни кольору білих плодів і овочів при зберіганні і тепловій обробці. Потемніння овочів і плодів обумовлене, в основному, двома причинами – утворенням темнозабарвлених продуктів в результаті перетворення поліфенольних сполук і утворенням меланоїдинів (реакція Майяра).
Картопля, капуста, лук ріпчастий, яблука та інші овочі в процесі теплової обробки набувають жовтуватого відтінку, а в деяких випадках відбувається їх потемніння. Біле забарвлення овочів і плодів обумовлена наявністю таких поліфенольних сполук: флавонові глікозиди, несахаридним компонентом (агліконом) яких є оксипохідні флавону або флавонолу. Флавонові глікозиди безбарвні. При тепловій обробці овочів і плодів відбувається гідроліз глікозидів із відщепленням аглікону (у вільному стані жовтого кольору). Інтенсивність забарвлення оксипохідних флавону знаходиться в прямій залежності від кількості та розташування гідроксильних груп в його молекулі. Тому картопля, очищена лужним або паро-лужним способом, в процесі варки набуває нехарактерного ярко-жовтого забарвлення.
Оксипохідні флавону у присутності іонів металу могуть утворювати забарвлені сполуки: якщо у середовищі наявні іони феруму ‑ сполуки зеленого кольору, що поступово переходять у коричневий.
При зберіганні на повітрі очищеної картоплі відбувається окислення поліфенолів під дією кисню повітря за участі ферменту поліфенолоксидази. Речовина фенольного характеру – тирозин ‑ окислюється в діокси-фенілаланін, що перетворюється в хінон з наступним утворенням гетероциклічних сполук червоного кольору. Гетероциклічні сполуки внаслідок полімеризації утворюють продукти чорного кольору (меланіни).
Потемніння картоплі може відбуватися також в результаті окислення іншої речовини фенольної природи – хлорогенової кислоти. При зберіганні картоплі збільшується вміст хлорогенової кислоти, чим пояснюється потемніння картоплі при варінні навесні. Крім того, хінони, утворені з хлорогенової кислоти, здатні до взаємодії з амінокислотами і білками та утворюють забарвлені сполуки більш темного кольору.
Окислення поліфенолів може відбуватися на початку теплової обробки. Утворені хінони здатні до взаємодії з сахаридами, прискорюючи їх дегідратацію та утворення похідних фурфуролу. Фурфурол легко вступає в реакції полімеризації та конденсації з утворенням темнозабарвлених речовин. В процесі варки білих плодів і овочів можуть утворюватися і меланоїдини. Від вмісту і характеру перетворення поліфенолів, інтенсивності реакції меланоїдиноутворення залежить не тільки забарвлення варених плодів і овочів, але їх смак і аромат. Потемнілі овочі мають неприємний присмак і запах.
Потемніння в результаті змін поліфенолів і реакції меланоїдиноутворення відбувається в овочах і плодах будь-якого забарвлення, проте лише внаслідок потемніння овочів і плодів білого кольору суттєво погіршуються їх органолептичні показники.
Жовто-коричневе забарвлення поверхні смажених і запечених овочів обумовлене реакціями меланоїдиноутворення та карамелізації так як концентрація сахаридів у поверхновому шарі по мірі нагрівання та зневоднення значно зростає (наприклад, при запіканні яблук із цукром). При смаженні панірованих продуктів забарвлення поверхневого шару обумовлене також утворенням жовто-коричневих декстринів в результаті термічної деструкції крохмалю.
Формування смаку та аромату рослинних продуктів у процесі теплової обробки відбувається внаслідок утворення різноманітних ароматичних речовин в процесі теплової обробки харчової сировини. Так, у формуванні солодкого смаку, крім сахарози, добавленої за рецептурою, беруть участь також продукти інверсії сахарози (більш солодкі) – варіння киселів, джемів, запікання яблук, тушкування буряку з оцтом.). При нагріванні крохмаловмісних продуктів у присутності кислот відбувається частковий гідроліз крохмалю з утворенням мальтози. Мальтоза утворюється також внаслідок ферментативного гідролізу крохмалю (бродіння дріжджового тіста, варка картоплі).
Суттєво змінюється смак продукту в результаті реакції карамелізації – від солодкого до гіркуватого. В ході реакції меланоїдиноутворення утворюється значна кількість різних проміжних летких продуктів: формальдегід, ацетальдегід та інші альдегіди, які окислюються до нелетких кислот. В сирих продуктах у вільному стані вони не містяться.
На формування аромату смажених овочів впливають також продукти окислення жирних кислот, денатурація та деструкція білків. Продукти розщеплення білків обумовлюють аромат страв (зварені картопля, капуста, брюква): внаслідок відщеплення сірководню від сірковмісних амінокислот, і утворення меркаптанів і дисульфідів; фосфін утворюється в результаті розщеплення фосфатидів і фосфопротеїдів при термічній обробці картоплі, капусти.
При смаженні інтенсивність аромату і смаку продуктів активізується також в результаті утворення продуктів піролізу білків і вуглеводів.
Смак картоплі залежить від того стара вона чи молода. Молода картопля більш смачна, так як містить меншу кількість сірковмісних сполук і діацетилу. Якщо варити очищену картоплю, то утворюється менша кількість диметилсульфіду. Загальна кількість летких сполук зменшується при додаванні солі. Запечена картопля має більш виражений аромат, ніж варена, що обумовлене перетвореннями лейцину та ізолейцину і виділенням 2-метилбутанолу і 3-метилбутанолу. Картопляне пюре має слабко виражений аромат, тому що в процесі його виготовлення частина ароматичних речовини випарилася.
Зміни кольору м’яса при зберіганні і тепловій обробці. Зміна кольору м’яса від червоного до світло-коричневого є одним з об’єктивних показників його кулінарної готовності. Обумовлене окислювальними перетвореннями міоглобіну та гемоглобіну. Міоглобін є основною забарвленою речовиною (до 90% гемових пігментів) яловичини. Різниця у забарвленні м’яса обумовлена концентрацією міоглобіну, кількістю зв’язаного ним кисню, зарядом іону феруму (входить до складу гему).
М’ясо різних видів тварин містить різну кількість моглобіну, вміст його зростає із віком тварини. Вміст міоглобіну в різних м’язах суттєво відрізняється, що обумовлене функціональними властивостями. Міоглобін легко сполучається з киснем оксидами азоту сірководнем, вуглекислим газом, аміаком, проте залізо гему не окислюється. При зберіганні м’яса на повітрі міоглобін поверхневих шарів швидко окислюється до оксиду міоглобіну ярко-червоного кольору.
Окислення міоглобіну або оксиміоглобіну прискорюється при нагріванні (спричиняє денатурацію білків): в міоглобіні порушується зв’язок між білком і гемом; окислення двохвалентного феруму до трьохвалентного; перетворення міоглобіну на метміоглобін, забарвлений в коричневий колір. По мері нагрівання м’яса його забарвлення змінюється поступово. Так, при температурі 600С яловичина має всередині ярко-червоне забарвлення, 70С – рожеве, 70…80С і вище – сірувато-коричневе. Інтенсивність коричневого забарвлення залежить від вихідного вмісту в ньому міоглобіну.
Утворення коричневого кольору вареного м’яса обумовлене змінами вуглеводів і появою продуктів реакції меланоїдиноутворення. Особливо характерно для свинини (містить мало міоглобіну): внаслідок автолізу утворюється значна кількість редукованих сахаридів, що обумовлює побуріння свинини.
Найбільш інтенсивне коричневе забарвлення утворюється при смаженні м’яса в поверхневих шарах. На колір м’яса впливає реакція середовища. В кислому середовищі метміоглобін має коричневий колір, а в лужному – червоний. Червоний колір готового м’яса є небажаним, тому, що може свідчити про його псування (накопичення аміаку, який вступає в реакцію з міоглобіном і стабілізує його червоне забарвлення).
Смак та аромат м’яса обумовлені кількісним вмістом і якісним складом летких і нелетких смакових і ароматичних речовин, а також характером і глибиною фізико-хімічних змін в м’ясі при нагріванні. У формуванні смаку і аромату м’яса беруть участь карбонільні сполуки, спирти, органічні кислоти, аміни, феноли, ефіри. Кількість цих речовин незначна в м’ясі, тому аромат и смак утворюються в результаті змішування цих речовин, кожна з яких не має типового м’ясного смаку і аромату. Вирішальна роль належить екстрактивним речовинам і амінокислотам. Так, серин, аланін, гліцин, триптофан мають солодкуватий смак, тирозин, лейцин і валин – гіркуватий. Креатинін - гіркуватий смак, органічні кислоти (молочна), надають кислуватий присмак м’ясу. Сахариди (глюкоза, фруктоза і рибоза) – солодкі на смак. Глютамінова кислота та її натрієва сіль у значній мірі обумовлюють смак вареного м’яса.
При нагріванні м’яса відбуваються зміни вуглеводів, білків, амінокислот, нуклеотидів, ліпідів, які перетворюються на сполуки, що безпосередньо беруть участь у формуванні смаку і аромату: альдегіди, кетони, сірковмісні сполуки, леткі кислоти.
Глютамін (міститься у м’язовій тканині), при нагріванні підлягає дезамінуванню з утворенням глютамінової кислоти і аміаку. Накопичення глутамінової кислоти збільшує м’ясний присмак м’яса і бульйону. Глутамат натрію в кулінарній практиці використовують для надання бульйонам м’ясного присмаку. При варке 1/3 креатину перетворюється в креатинін. В результаті деструкції азотистих сполук у вареному м’ясі утворюються сірководень, фосфін, їх кількість залежить від стану м’яса та умов його обробки: більша кількість сірководню у вареній яловичині, ніж в телятині, в мороженому м’ясі, ніж в охолодженому.
Значну роль у формуванні смаку і аромату відіграють ліпідні компоненти вільних жирних кислот, аліфатичних альдегідів, кетонів. Накопичуються у м’ясі низькомолекулярні жирні кислоти, які впливають переважно на аромат. Специфічний запах баранини значною мірою обумовлений змінами, що відбуваються у баранячому жирі. Цей запах збільшується при нагріванні жиру в воді.
У ході реакції меланоїдиноутворення утворюються фурфурол, діацетил, формальдегід, метилгліоксаль, оксиметилфурфурол та інші речовини. Специфічність утвореного внаслідок цієї реакції аромату залежить від природи амінокислоти. Для появи м’ясного запаху необхідна наявність цистеїну, глутамінової кислоти, проліну, гістидину.
При смаженні поверхня м’ясних напівфабрикатів повністю підлягає дії високих температур (150-2800С), що спричиняє потемніння поверхневого шару. При нагріванні починається зневоднення поверхневого шару, швидке підвищення його температури, а внутрішні шари прогріваються відносно повільно. Поблизу поверхні відбувається інтенсивне випаровування води. При цьому температура поверхні продукту не перевищує 100оС внаслідок випаровування води. Внаслідок дегідратації поверхневого шару відбувається підвищення температури до 102 – 105оС, що спричиняє термічне розкладання органічних речовин і ущільнення поверхневого шару ‑ утворення рум’яної скоринки ‑, в якій накопичуються продукти піролізу зі специфічним запахом і смаком смаженого. Накопичення бажаних продуктів відбувається до температури 135оС. При подальшому підвищенні температури скоринки з’являється смак і аромат горілого. Найбільш інтенсивний аромат має гаряче м’ясо, по мірі охолодження і зберігання аромат суттєво зменшується. Повторне нагрівання лише частково відновлює аромат м’яса.
М’ясо старих тварин має більш виражений смак і аромат, що обумовлене особливостями обмінних процесів в організмі, вмістом гемових пігментів, різною концентрацією екстрактивних речовин. Так, різний смак мають різні частини туші однієї тварини. Характер і інтенсивність запаху і смаку м’яса залежать від тривалості та температури теплової обробки: із збільшенням часу теплової обробки і підвищенням температури процеси з утворенням запашних речовин відбуваються більш інтенсивно. Різні теплові режими, час і способи приготування, необхідні для розм’якшення продукту, обумовлюють різницю смакових властивостей готових м’ясних виробів.