Материал: 5422

соотношение этих продуктов зависит от pH, температуры и продолжительности нагревания.

При нагревании сахарозы на первой стадии реакции происходит её частичная инверсия с образованием глюкозы и фруктозы, из которых при дальнейшем нагревании образуются окрашенные соединения. Основными являются реакции дегидратации – отщепление от молекулы одной или двух молекул воды, в результате чего образуются ангедриды сахаров. Являясь реакционно-способными соединениями, они могут соединяться или друг с другом, или с неизменённой молекулой сахара и образовывать продукты конденсации (реверсии). При длительном нагревании отщепляется третья молекула воды с образованием оксиметилфурфурола, который при дальнейшем тепловом тепловом воздействии может распадаются с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной и левулиновой кислот и образовывать окрашенные соединения. Цветность продуктов карамелизации сахаров обусловлена наличием в их составе сопряжённых двойных связей, которые адсорбируют свет определённых длин волн, придавая продуктам коричневый цвет.

Рисунок 5 - Обобщённая схема химических превращений сахарозы

50

Продукты карамелизации сахарозы, выделенные на разных стадиях реакции называются карамеланом ( ) , карамеленом,( ), и карамелином ().

3.3. Меланоидинообразование При взаимодействии альдегидных групп альдосахаров с аминогруппами

белков, аминокислот образуются различные карбонильные соединения и темноокрашенные продукты – меланоидины. Реакция впервые была описана в 1912 г. Майяром и названа его именем.

Наиболее известен механизм реакции, предложенный Ходжем. Начальная стадия – образование бесцветных соединений, не поглощающих свет: А – сахароаминная реакция, Б – перегруппировка Амадори и образование 1-амино-1-дезокси-2-кетозы в 1,2-енольной форме. Эти стадии реакции невозможно обнаружить измерением оптической плотности в видимой и УФ-областях спектра.

Промежуточная реакция – образование бесцветных и слабо жёлтых продуктов. Ещё до появления видимой цветности они активно поглощают свет в ультрафиолетовой области спектра: В – дегидратация сахаров; Г – разложение сахаров; Д – разложение аминокислот (по Штрекеру).

Влияние реакции Майяра на качество продукции. В результате реакции Майяра в пищевых продуктах, подвергнутых тепловой кулинарной обработке, появляются химические соединения, которые в них до этого не содержались. Происходящие химические превращения, происходящие в ходе этой реакции и образующиеся при этом новые химические соединения, оказывают влияние как положительное, так и отрицательное, на качество готовой продукции.

К положительным последствиям реакции Майяра следует отнести:

− образование сложнейшего комплекса летучих и нелетучих соединений, принимающих участие в формировании вкуса, запаха и цвета кулинарных изделий и блюд (варёного и жареного мяса и птицы, мясных и

51

костных бульонов, жареных и запечённых овощей и др.), мучных кондитерских и булочных изделий; − образование химическихсоединений, обладающих антиоксидантными,

антимутагенными, антибиотическими и антиалергенными свойствами. Среди негативных последствий реакции Майяра следует назвать

потери белков и аминокислот, особенно лизина, аргинина и гистидина, как обладающих высокой реакционной способностью. В единичных публикациях указывается, что среди продуктов реакции меланоидинообразования могут быть вещества мутагенного и канцерогенного характера, но достаточных оснований для этого утверждения пока что мало.

3.4. Ферментативный гидролиз Ферментативный гидролиз сахарозы и мальтозы имеет место в процессе

брожения дрожжевого теста и в начальный период выпечки изделий из него, а также в производстве пива, вина и других продуктов. В процессе приготовления мучных кулинарных, кондитерских и булочных изделий из дрожжевого теста в него добавляется сахар (2.5…21%). Мальтоза образуется в процессе брожения теста в результате действия на крахмал амилолитических ферментов.

Находящиеся в тесте сахароза и мальтоза под действием ферментов дрожжей (сахарозы и мальтозы естественно) подвергаются гидролизу с образованием инвертного сахара. Следует отметить, что наиболее активной является сахароза, которая в течение нескольких минут после замеса может гидролизовать 7,5% сахара (от массы муки), но при этом тормозится инверсия мальтозы.

Накаливающиеся в процессе брожения тесто глюкоза и фруктоза ферментным комплексом дрожжей подвергаются глубокому расщеплению с образованием этилового спирта и углекислого газа (спиртовое брожение), а содержащиеся в дрожжах и муке молочнокислые бактерии вызывают молочнокислое брожение с образованием из глюкозы и фруктозы молочной кислоты, что сдвигает pH в сторону более кислой

52

реакции среды. Этиловый спирт, углекислый газ и молочная кислота участвуют в формировании качества изделия и дрожжевого теста. Молочнокислое брожение играет большую роль при производстве молочнокислых продуктов (простокваши, кефира, кумыса), при изготовлении кваса, квашении капусты, огурцов.

Наряду с молочной могут образовываться и другие кислоты ( уксусная, янтарная, яблочная, лимонная и др.), присутствие которых является нежелательным, так как ухудшает качество готовой продукции из дрожжевого теста.

В процессе кулинарной обработке сахара могут также подвергаться глубоким изменениям, связанных с воздействием на них высоких температур (больше С – процесс карамелизации) и реакцией меланоидинообразования.

Изменение крахмала при гидротермической обработке Важнейшим свойством нативного крахмала является способность

набухать в воде при повышении температуры с образованием вязкого коллоидного раствора (клейстера), способного к последующему гелеобразованию при охлаждении.

При длительном нагревании крахмальной дисперсии и избыточном количестве воды происходит ряд процессов: потеря двойного лучепреломления, набухание зёрен крахмала, частичное растворение крахмала и разрушение крахмальных зёрен. От глубины протекающих процессов зависит реологические свойства крахмальных клейстеров и качество кулинарной продукции, в которых они образуются.

3.5. Изменение крахмала при гидротермической обработке

Набухание и клейстеризация. Взаимодействие полимеров крахмала с водой в значительной степени предопределяет структуру и консистенцию продукции общественного питания, содержащую крахмал (соусы, кисели,

53

каши, мучные изделия и др.). Характер выраженности изменений структуры и физико-химических свойств крахмала зависит от количества воды в системе, температуры и продолжительности нагревания. Как было отмечено выше, нативный крахмал характеризуется низкой растворимостью в воде.

Вода легко проникает в помещённые в воду крахмальные зёрна. При гидратации (при комнатной температуре) крахмал может удерживать до 30% воды от сухой массы, но зёрна при этом набухают незначительно. Их обьём увеличивается примерно на 5%. Средний диаметр гидратированных серых зёрен кукурузного крахмала составляет 13,5 мкм, а после нагревания и термостатировании при С в течение 30 мин – 32,8 мкм, т.е увеличивается в 2,43 раза.

Термодинамические свойства воды как растворителя усиливаются с повышением температуры, которое усиливают колебание крахмальных молекул, приводящее к ослаблению мест связывания для взаимодействия с молекулами воды через водородные связи. Это вызывает возрастание степени разрушения водородных связей, обеспечивающих внутреннюю структуру молекул крахмала. Поэтому нагревание крахмала в воде способствует набуханию и растворению крахмала (главным образом амилозы), что приводит к значительному увеличению вязкости.

Набухание крахмала обусловлено пластификацией аморфных областей и плавлением крахмальных кристаллитов, образующих систему поперечных связей. Температура плавления амилопектиновых кристаллитов и амилозо-липидных комплексов снижается с увеличением содержания свободной воды. Заметное набухание крахмала начинается при температуре С, с некоторыми колебаниями в ту или другую сторону у разных видов крахмала. Однако в начальной фазе набухания высвобождение растворимых веществ относительно невелико. Оно увеличивается с повышением температуры. Нагревание до С при избыточном количестве воды приводит к полной утрате упорядоченности, что подтверждают результаты измерения двойного лучепреломления.

54