logo
ПОП

Физико – химические процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке овощей и плодов

При тепловой обработке происходит размягчение овощей, изменение массы, изменение цвета, пищевой ценности, изменение активности ферментов.

При тепловой обработке в начальный период нагревания активизируются ферменты (до (40 – 50)0С) при этом происходит изменение основных пищевых веществ продуктов. При дальнейшем нагревании ферменты инактивируются (50-70)0С, цитоплазма и мембраны разрушаются, компоненты клеточного сока и других структурных элементов клетки смешиваются.

Размягчение овощей частично обусловлено деструкцией клеточных стенок, но при этом клеточные стенки сохраняют свою целостность, кроме того и при последующей механической обработке (протирании) не разрушаются. Это объясняется прочностью и эластичностью оболочек клеточных стенок. При протирании ткань разрушается по срединным пластинкам. Основным изменениям подвергаются пектиновые вещества и гемицеллюлозы, а также структурный белок экстенсин, целлюлоза в процессе тепловой обработки лишь набухает. Изменение механической прочности овощей при тепловой обработке зависит от степени деструкции полисахаридов клеточных стенок и растворимости продуктов деструкции.

Деструкция протопектина и гемицеллюлоз. При тепловой обработке происходит расщепление протопектина и гемицеллюлоз, образование веществ с меньшей молекулярной массой, растворимых в воде. Процесс расщепления протопектина и гемицеллюлозы зависит от строения пектиновых веществ и гемицеллюлозы, от рН среды, от воздействия фермента пектинметилэстеразы. Механизм деструкции клеточных стенок различных овощей и плодов определяется прежде всего степенью этерификации полигалактуроновой кислоты в протопектине. Высокометоксилированные пектиновые вещества, содержащие незначительное количество свободных остатков галактуроновой кислоты подвергаются гидролизу легче, чем низкометаксилированные. В процессе деструкции высокоэтерифицированных продуктов обязательно присутствие воды, поэтому овощи имеющие степень этерификации выше 60% жарить не рекомендуется, так как при жарке влага испаряется. Деструкция гемицеллюлозы происходит при температуре (70 – 90) 0 С и выше с образованием растворимых продуктов.

Деструкция структурного белка клеточных стенок экстенсина начинается при температуре 500С происходит с высвобождением оксипролина, при этом уменьшается механическая прочность растительной ткани.

Деструкция протопектина идет тремя путями: разрушение солевых мостиков у низкоэтерифицированного пектина; распад водородных связей между этерифицированными остатками галактуроновой кислоты; гидролиз гликозидных связей в цепи протопектина.

Распад водородных связей между этерифицированными остатками галактуроновой кислоты возможен при наличии определенного количества влаги.

Солевые мостики разрушаются в результате ионообменной реакции. Для прохождения этой реакции необходимы ионы одновалентных металлов и осадители кальция и магния (щавелевая кислота, фитиновая, лимонная, растворимый пектин), которые содержатся в клеточном соке и после т.о. могут участвовать в этих реакциях после разрушения мембран растительных клеток.

Гидролиз гликозидных связей происходит при наличии воды, с повышением температуры,- легче подвергается гидролизу высокометоксилированный пектин. Интенсивность гидролитического расщепления зависит от рН среды.

Продукты деструкции пектиновых веществ имеют разную способность к растворению: пектовая кислота - нерастворима или слаборастворима, пекти новая кислота - растворима в воде, а метоксилированные и ионизированные остатки полигалактуроновой кислоты легко растворимы в воде.

Продолжительность тепловой обработки овощей и плодов зависит от свойств самого продукта, способа тепловой обработки, степени измельчения продукта, температурного режима обработки, рН среды, строения пектиновых веществ, гемицеллюлозы, экстенсина, от наличия в клеточном соке органических кислот и их солей с катионами щелочных металлов, которые участвуют в ионообменных реакциях расщепления хелатных связей протопектина (Са-осадительная способность сока, которая определяется содержанием органических кислот и их солей).

Продолжительность тепловой обработки зависит от технологических факторов. Способы тепловой обработки, способы нарезки влияют на доведение до кулинарной готовности. С повышением температуры варочной среды степень деструкции протопектина, гемицеллюлоз и зкстенсина возрастает, при этом овощи и плоды быстрее достигают кулинарной готовности. Необходимо учитывать, что при температуре (50-80)0С активность ферментов пектинметилэстераз, которые действуют на этерифици- рованные связи, повышается. Если овощи выдерживать некоторое время при таких температурах, то их размягчение затрудняется. Следовательно нельзя добавлять холодную воду при варке, т.к. увеличится продолжительность тепловой обработки.

Реакция среды. Щелочная среда размягчает овощи при тепловой об работке, так как вызывает деэтерификацию пектиновых веществ с образо- ванием растворимых продуктов, но в такой среде разрушаются витамины и прежде всего витамин С. Подкисление среды (рН=(5,7-4,15)) сопровождается упрочнением пектинового каркаса и увеличением продолжительности варки, при дальнейшем подкислении среды структура протопектина ослабевает, происходит гидролиз гликозидных связей в цепи пектиновых веществ и образуются растворимые продукты деструкции.

Изменение массы овощей и плодов при тепловой обработке

В начальный период варки происходит поглощение воды полисахаридами клеточных стенок и увеличение массы овощей, при дальнейшей варке и размягчении масса уменьшается. Изменение массы при тепловой обработке происходит за счет потери или поглощении воды, поглощения жира и потери части питательных веществ. При варке в воде происходят потери растворимых веществ и части воды или поглощение воды. Размеры потерь воды и раство- римых веществ зависят от вида овощей, степени обработки и нарезки, от качества овощей. Увядшие овощи при варке могут поглощать воду и увеличивать массу. Основная часть потерь при варке приходится на долю минеральных веществ: теряются калий, натрий, магний, фосфор. При варке в подсоленой воде диффузия минеральных веществ уменьшается, но могут увеличиваться потери кальция и магния за счет замещения их в клетках растительной ткани на натрий. Переходят в отвар азотистые вещества в виде аминокислот, а также до 1/3 от первоначального количества сахаров и продукты гидролиза полисахаридов клеточных стенок. Отвары имеют определенную пищевую ценность и должны использоваться для приготовления соусов и супов.

Варка на пару. Потери массы увеличиваются по сравнению с варкой в воде за счет меньшей гидратации клеток. Потери растворимых веществ меньше чем в воде (2,5 – 3,5) раза. Потери зависят от нарезки, вида овощей и давления пара при варке. Овощи после тепловой обработки имеют выраженный аромат.

Припускание и тушение. Изменение массы аналогично изменению массы при варке в воде , но растворимые вещества не теряются, а переходят в отвар и используются вместе с овощами.

Жарка, запекание, пассерование. Изменение массы происходит за счет испарения воды, поглощения жира. Масса уменьшается за счет испарения влаги в большей степени, чем при гидротермической обработке. При жарке, запекании и пассеровании потери растворимых веществ незначительны так как нет воды, на поверхности продукта образуется корочка, отсутствует среда для диффузии. Потери зависят от вида овощей, вида полуфабриката и способа жарки. Панирование в муке снижает потери массы, потери массы зависят от длительности тепловой обработки.

Изменение цвета овощей и плодов

Окраска обусловлена наличием в растительной ткани пигментов. Цвет зеленых овощей и плодов обусловлен хлорофиллом, в основном хлорофиллом А, который под действием температуры и Н+ переходит в феофитин, овощи буреют после тепловой обработки. Органические кислоты содержатся в клеточном соке и отделены от хлорофилла мембранами. Кроме того хлорофилл находится в комплексе с белками и липидами (в хлоропластах, он защищен этими веществами от внешних воздействий). Взаимодействие органических кислот и хлорофилла в сырых овощах наблюдается лишь при нарушении целостности клеток паренхимной ткани. Изменение окраски зависит от длительности тепловой обработки и количества органических кислот. С целью сохранения зеленой окраски рекомендуется варить овощи в большом ко- личестве воды при открытой крышке, строго определенное время, что способствует удалению органических кислот с парами воды. В жест- кой воде окраска сохраняется лучше т. к. кальциевые и магниевые соли связывают органические кислоты.

Красно-фиолетовая окраска овощей и плодов обусловлена присутствием антоцианов – веществ фенольной природы. При механической и тепловой кулинарной обработке под действием ферментов и при участии кислорода воздуха происходит окисление антоцианов. При этом происходит переход этих веществ в другую группу фенольных соединений с одновременным изменением окраски (цвета). При нагревании плодов и ягод до 500С ферменты, расщепляющие антоцианы активны и разрушают их, а при 700С инактивируются и окраска стабилизируется. Антоцианы устойчивы к воздействию высоких температур. При тепловой обработке и хранении продуктов переработки ягод и плодов окраска лучше сохра- няется в концентрированных растворах и при низких значениях рН среды.

Окраска свеклы. В свекле окраска представлена двумя видами пигментов: красные (бетацианины) и желтые (бетаксантины). На долю бетацианинов приходится 95 % всех пигментов. Основной красный пигмент бетанин и желтый вульгоксантин. При тепловой обработке бетанин разруша- ется на 50% при хранении частично восстанавливается. Разрушение зависит от температуры, концентрации пигмента, РН среды, контакта с кислородом, ионами металлов. Желтый пигмент свеклы очень неустойчив и быстро разрушается, поэтому на окраску практически не влияет. Бетанин может восстанавливаться при хранении в охлажденном состоянии.

Овощи с белой окраской. Картофель, капуста белокочанная, лук репчатый, яблоки и т.д. после тепловой обработки приобретают желтоватый оттенок или темнеют, а иногда приобретают коричневую окраску (жарка, запекание). Во всех растительных продуктах содержатся фе- нольные соединения.

Овощи и плоды с белой окраской содержат фенольные соединения бесцветные – это флавонолы (флавоновые гликозиды). При тепловой обработке происходит гидролиз флавоновых гликозидов с выделением пигмента агликона разной степени окисленности, имеющего желтый цвет. Потемнение после тепловой обработки овощей и плодов может быть вызвано образованием темноокрашенных веществ, в результате превращения фенольных соединений типа тирозина, при этом в результате нагревания они переходят в хинон. При взаимодействии хинона с сахарами образуется фурфурол, который вступает в реакцию полимеризации или поликонденсации с образованием веществ типа меланинов.

Желто-оранжевое окрашивание плодов и овощей обуславливают каратиноиды. При тепловой обработке окраска усиливается за счет гидролиза и высвобождения каротина из белково-каротиноидного комплекса.

Изменении цвета при жарке и запекании объясняется процессами карамелизации, меланоидинообразования, деструкции крахмала.

Изменение витаминов в плодах и овощах

Каратиноиды устойчивы и при тепловой обработке их количество практически остается неизменным. Витаминов группы В в растительных продуктах очень мало и при гидротермической обработке они переходят в отвар и разрушаются незначительно. Значительным изменениям подвергается витамин С. Аскорбиновая кислота окисляется кислородом воздуха под действием фермента переходит в дегидроаскорбиновую кислоту. При дальнейшем нагревании обе формы разрушаются. Скорость разрушения аскорбиновой кислоты зависит от свойств обрабатываемого полуфабриката, скорости нагревания, длительности обработки, контакта с кислородом воздуха, состава и рН среды. Чем выше содержание витамина С и меньше дегидроаскорбиновой кислоты, тем меньше он разрушается. Чем быстрее нагрев, тем лучше сохраняется витамин С, быстрее инактивируется фермент, окисляющий витамин С. Присутствие в варочной среде кислорода, меди, железа, марганца уменьшает количество витамина С. В кислой среде меньше разрушается витамин С. Вещества содержащиеся в овощах и плодах (аминокислоты, витамин А, Е, тиамин, антоцианы, каратиноиды) предотвращают разрушение витамина С. Варка в бульоне сохраняет витамин С. Хранение продуктов в горячем состоянии, при комнатной температуре разрушается витамин С. Наибольшие потери витамина С при припускании. При жарке он разрушается меньше, чем при гидротермической обработке так как меньше доступ кислорода, быстрый прогрев, маленький период теплового воздействия. При изготовлении изделий из овощной котлетной массы разрушается до 90% витамина С. С целью сохранения витаминов в ходе производства кулинарной продукции из овощей и плодов необходимо соблюдать следующие требования: