Углеводы клеточных стенок и их изменения при кулинарной обработке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Углеводы клеточных стенок и их изменения при кулинарной обработке

1. Содержание клеточных стенок

Количество клеточных стенок в растительных пищевых продуктов зависит от вида и сорта продукта. Среди овощей наибольшим содержанием клеточных стенок (от 2-4%), отличаются корнеплоды.

-в листовых овощах (капуста, салат и т. д.) -1,4-2%,

-в овощах плодовой группы(кабачки, помидоры)-0,7%,

- в крупах 1,5-5%, особенно много в зернобобовых - 7-10%.

Клетчатка. Этот полисахарид, называемый иначе целлюлозой, подобно гликогену и крахмалу при гидролизе дает только глюкозу. Клетчатка входит в состав оболочек клеток растительных тканей, много ее содержится в листьях, стеблях. В отличие от гликогена и крахмала клетчатка при нагревании в воде не переходит в раствор.

Поскольку клетчатка почти не переваривается в желудочно-кишечном тракте человека, ее относят к группе балластных веществ, которые, однако, необходимы организму для регуляции

двигательной функции кишечника.

Клеточные стенки состоят из :

- оболочки

-срединных пластинок, которые соединяют клетки.

Оболочки клеток и срединные пластинки имеют различный химический состав.

Клеточные оболочки состоят из:

1.Клетчатки (целлюлозы);

2.Полуклетчатки;

3.Протопектина;

4.Лигнина.

Срединные пластинки состоят из:

- в основном из протопектина, а в более старых клетках и лигнин.

Клетчатка - у большинства овощей 30-45% клеточных стенок. У редьки до 50%.

Гемицеллюлозы - в клеточных стенках овощей определяется только пентозаны, их количество в различных овощах 20-25%. В картофеле- 5,5%. Клеточные оболочки зернобобовых характеризуются тем, что в них гемицеллюлоз больше, чем клетчатки. Так, в горохе гемицеллюлозы 70-85%, а клетчатки -10-20% клеточных стенок.

Лигнин - нерастворим в воде. Образуется в процессе одревеснения клеточных оболочек, встречается в небольших количествах (в свекле-10%).

Протопектин - нерастворим в холодной воде. Извлечь его из растительной ткани в неизменном состоянии нельзя.

Протопектин срединных пластинок отличается от протопектина клеточных оболочек более высоким содержанием ионов Са и Мg.

В айве, чернике, вишне и смородине протопектин преобладает среди других пектиновых веществ. В яблоках на долю протопектина париходится 30-40% общего количества пектиновых веществ. В зерновых - не более2% протопектина.

2. Действие тепловой обработки на углеводы клеточных стенок

Целлюлоза и большая часть гемицеллюлоз в условиях влажного нагрева частично набухают.

Протопектин в процессе тепловой обработки под действием горячей воды расщепляется с выделением полигалактуроновых цепочек. Смесь их образует растворимое в холодной воде - пектин. Пектин в небольшом количестве входит в состав клеточного сока сырых овощей и фруктов. В результате тепловой обработки количество пектина значительно возрастает за счет расщепления протопектина.

Уже после 30 минутной варки, когда в свекле расщепляется 10-12% протопектина, ткань ее делается менее плотной. После 1 часа варки количество расщепленного протопектина возрастает до 36-39%, свекла готова. Изменение срока варки до 1ч.30мин. влечет за собой дальнейшее расщепление протопектина и более сильное размягчение свеклы.

В процессе варки связь между клеточками картофеля в результате расщепления протопектина срединных пластинок уменьшается в 10-12 раз. Расщепление протопектина, ослабляющие прочность срединных пластинок, связывающих клеточки паренхимой ткани и есть основная причина размягчения при тепловой обработке растительных продуктов, имеющих клеточную структуру(круп, зернобобовых, овощей и фруктов.)

В продукте, доведенном до состояния кулинарной готовности, прочность срединных пластинок настолько уменьшается, что он более или менее легко разжевывается.

Благодаря расщеплению протопектина в клеточных оболочках они становятся более рыхлыми.

Несмотря на разрыхление клеточной оболочки в процессе тепловой обработки, остаются целыми. Разрыва не происходит.

Сохранением целостности клеточных оболочек объясняется тот факт, что мы не обнаруживаем ни по вкусу, ни по консистенции присутствия крахмального клейстера в тканях крахмалсодержащих продуктах, как рассыпчатые каши, вареный картофель, зернобобовые.

Даже при очень длительной варке, когда срединные пластинки полностью разрушаются, паренхимная ткань распадается на отдельные клетки сохранением целостности оболочек.

Клеточные оболочки не разрываются и при протирании некоторых сваренных продуктов в горячем состоянии. Пюре приготовленный таким способом из картофеля, гороха, тыквы, состоит из неразрушенных клеточек.

При остывании сваренных продуктов клеточные оболочки утрачивают эластичность и становятся хрупкими, а пектин снова склеивает клеточки, хотя и значительно слабее, чем они были соединены в сыром продукте. Это служит причиной разрыва клеточных оболочек при протирании остывших продуктов. Выступающий из горячего картофеля, благодаря сохранению целостности клеточек легко разделяется, не тянется и не прилипает.

3. Факторы, обуславливающие скорость понижения прочности паренхимой ткани при тепловой обработке

Три основных фактора оказывают влияние на скорость понижения прочности паринхимной ткани, определяющую сроки кулинарной готовности растительных продуктов и зависящую от быстроты расщепления протопектина, это: температура; реакция среды; свойства продукта.

Влияние температуры. Растительные продукты при тепловой обработке нагреваются до температуры около 100?С и доводятся при этой температуре до состояния готовности некоторое время. При температурах выше 100?С расщепление протопектина и понижение прочности паринхимной ткани ускоряется, тогда как при температуре меньше 100?С эти процессы значительно замедляются.

Влияние реакции среды. Скорость расщепления протопектина сильно зависит от pH среды. Свекла тушенная с уксусом всегда тверже, чем тушенная без уксуса. Если при варке щей картофель положить одновременно с квашенной капустой, то он не сварится до нормальной консистенции и останется жестким.

Влияние свойств продукта. Особенно это характерно у зернобобовых у различных видов и сортов, в которых наблюдаются большие разрывы в сроках варки. Так, одни сорта гороха варятся 30-35 мин., другие 1,5 часа. Продолжительность варки фасоли от 40-50 мин. До 2,5 часов и более. Плохая развариваемость гороха в жесткой воде и кислой среде, а ускорение развариваемости в щелочной среде. Если нарезанные овощи (картофель, корнеплоды) вымочить в воде, особенно после предварительного нагревании до 40-50?С, то развариваемость их резко ухудшается из-за удаления солей одновалентных Mg и осадителей Ca и Mr.

Пищевые вещества содержащиеся внутри клеток растительных продуктов, доступны действию пищеварительных соков и без разрушения клеточных оболочек. Проникая через оболочки внутрь клеток, ферменты пищеварительного тракта расщепляют белки, жиры и крахмал. При разжевывании в сыром виде пищеварительные соки проникают лишь в клеточки поверхностных слоев кусочков, во внутренние слои доступ затруднен. Разжевывание продуктов подвергнутых тепловой обработке, обеспечивает значительно лучшее их измельчение, благодаря чему увеличивается поверхность соприкосновения продуктов с пищеварительными соками. Проницаемость клеточных стенок для пищеварительных ферментов в различных пищевых продуктов под влиянием тепловой обработки увеличивается не в одинаковой степени. Клейстеризация и декстринизация крахмала облегчает работу ферментов.

4. Изменения хлорофилла при тепловой обработке

Хлорофилл. Зеленая окраска овощей (щавель, шпинат, салат, зеленый горошек и др.) и плодов (крыжовника, винограда, ренклода) обусловлена присутствием в них хлорофилла. Имеется две разновидности хлорофилла: сине-зеленый и желто-зеленый. От соотношения этих разновидностей и зависят оттенки в окраске зеленых овощей.

(C₃₂ H₃₀ ON₄ Mg) • (COOCH₃) • (COOC₂₀ H₃₉) ; сине-зеленый хлорофилл

(C₃₂ H₂₈ O₂ N₄ Mg) • (COOCH₃) • (COOC₂₀ H₃₉) ; желто-зеленый

Основу молекулы хлорофилла составляет сложное циклическое соединение (порфиновое ядро), связанное с ионом магния. При действии кислот хлорофилл теряет магний и переходит в бурое вещество - феофитин:

В зеленых овощах хлорофилл содержится в протоплазме в виде круглых или чечевицеобразных хлоропластов. В них он соединен с белками и липоидами. В сырых овощах хлоропласты защищены от действия кислот слоем протоплазмы.

Содержание хлорофилла в различных растительных продуктах, имеющих зеленую окраску, колеблется от 90 до 210 мг%. Хлорофилл дает с водой коллоидные растворы. Он хорошо растворяется в жире, его растворителях и водном спирте.

Хлорофилл используют в кулинарной практике при оформлении кондитерских изделий и для подкраски некоторых сладких блюд. Зеленые овощи и плоды утрачивают при варке нормальную окраску в результате взаимодействия хлорофилла с кислотами, содержащимися в клеточном соке. В сырых продуктах кислоты клеточного сока не. имеют доступа к хлорофиллу, находящемуся в протоплазме, вследствие полупроницаем ости ее кожистого слоя. свертывание белков в процессе варки, обусловливающее, с одной стороны разрушение кожистого слоя, а с другой - разрыв части связей между хлорофиллом и белком, делает возможным вступление хлорофилла в реакцию с кислотами клеточного сока.

Чем дальше продолжается нагревание, тем сильнее изменяется цвет. Чтобы цвет зеленых овощей лучше сохранялся, их следует варить, как можно быстрее и в большом количестве воды (3-4 л на 1кг) в открытой посуде при сильном кипении.

Так, щавель, содержащий Н₂С₂О₄ и КНС₂О₄ В количестве 0,6-0,9 %, считая на кислую щавелево-калиевую соль, всегда значительно изменяет свой цвет при варке.

Варка зеленых овощей в жесткой воде способствует сохранению цвета, поскольку карбонаты щелочно - земельных металлов Са и Mg могут нейтрализовать некоторую часть кислот и кислых солей клеточного сока. Если вода, в которой варятся овощи, содержит ионы Fe, Sn, Al, Cu, то имеет место изменение окраски феофитина. Fe дает коричневую окраску, Sn и Аl сероватую, а Cu - устойчивую ярко-зеленую.

Цвет зеленых овощей хорошо сохраняется при варке их в слабом растворе соды. При этом происходит нейтрализация кислот и кислых солей клеточного сока, и создается щелочная среда за счет некоторого избытка соды в растворе.

Варка в щелочной среде вызывает омыление хлорофилла с образованием натриевой соли двухосновной кислоты, метилового спирта и фитола.

Необходимо указать, что даже при очень точной дозировке, исключающей ухудшение вкусовых качеств, ни медные соли, ни соду не следует применять для сохранения окраски зеленых овощей, так как это влечет за собой разрушение витамина С.

5. Изменения производных флавона и антоцианов

Производные флавона. В растительных продуктах распространены бесцветные флавоновые гликозиды, при гидролизе которых освобождается агликон, имеющий желтую окраску. Более или менее сильное пожелтение картофеля, белокочанной капусты, репчатого лука и некоторых других овощей в процессе тепловой обработки обусловливается гидролизом флавоновых гликозидов. Агликоны их представляют собой оксипроизводные флавона или флавонола (оксифлавона).

Флавон - бесцветное гетероциклическое соединение. Оксипроизводные флавона (флавонола) растворимы в воде. Интенсивность их цвета зависит от положения гидроксильных групп. Наиболее сильно окрашены те из них, которые содержат гидроксилы в ортоположении. С солями железа оксипроизводные флавона дают соединения, окрашенные в зеленый цвет, переходящий затем в коричневый. Эта реакция может служить причиной потемнения растительных продуктов при варке их в плохо луженной железной посуде или в эмалированных кастрюлях с поврежденной эмалью.

Антоцианы. Окраска таких овощей, как краснокочанная капуста, некоторых косточковых плодов (например, слив) и многих ягод зависит от того, что в клеточном соке их содержатся водорастворимые пигменты-антоциапы. Это моно- и дигликозиды, распадающиеся при гидролизе на сахар и окрашенные (красные, пурпурные, фиолетовые, синие) агликоны - антоцианидины, близкие по своему строению к производным флавона.

В кислой среде они ведут себя как сильные кислородные (оксониевые) основания и образуют прочные соли с кислотами. Присутствие его было обнаружено во многих плодах - сливе, вишне, черной смородине, клюкве, бруснике.

Антоцианидины встречаются также в виде моно- и диметиловых эфиров, отличающихся по окраске от исходных пигментов. Сочетание антоцианидинов и их метиловых эфиров с кислотами и основаниями создают большое разнообразие цветных оттенков. Обычно в одном и том же продукте содержится несколько антоцианов.

Реагируя с металлами, антоцианы изменяют свою окраску. Антоцианы клюквы дают с железом и алюминием соединения синего цвета, что служит причиной изменения окраски ее при пропускании через мясорубку или протирании через металлическое сито. Некоторые ягоды (вишня, малина, черника, клубника) содержат антоцианы, не реагирующие с алюминием, тогда как с железом они образуют соединения тусклого коричневого цвета. Соединения антоцианов с металлами быстро окисляются на воздухе с заметным изменением окраски.

Еще заметнее изменяются антоцианы под действием света. Разрушение их под влиянием света даже без кислорода воздуха происходит быстрее, чем при наличии кислорода, но в темноте. Антоцианы вишневого сока более устойчивы, чем малинового.

Устойчивость антоцианов зависит от присутствия других соединений. Так из сахаров наибольшее изменение цвета вызывает фруктоза.

До последнего времени к группе антоцианов относились пигменты свеклы, которые сейчас некоторыми исследователями выделяются в особую группу.

По данным фотометрического исследования, в свекольном соке имеются два пигмента - пурпурный и желтый.

Вариация окраски (лиловая, малиновая, красная, красно-. желтая, темно-красная) различных сортов столовой свеклы является, по-видимому, следствием неодинакового содержания в ней указанных пигментов. Пурпурный пигмент, выделенный из свекольного сока - бетанин. Окраска бетанина зависит от pH среды. Пигменты свеклы имеют неодинаковую устойчивость к действию тепловой обработки. Пурпурный разрушается легче, желтый - труднее. Устойчивость пигментов при тепловой обработке свеклы в сильной степени зависит от их концентрации. Если последняя заметно не изменяется, как это имеет место при тепловой обработке (печении, варке) целой неочищенной свеклы, пигменты очень устойчивы и окраска свеклы хорошо сохраняется.

При варке очищенной свеклы пигменты из нее диффундируют в воду, что влечет за собой уменьшение их концентрации и снижение устойчивости. Происходит частичное разрушение пигментов, в результате чего нарушается характерное для сырой свеклы соотношение между пурпурным и желтым пигментами. Следствием этого являются ослабление интенсивности и изменение характера окраски свеклы. Подкисление уксусом усиливает яркость окраски сохранившегося пурпурного пигмента.

Наиболее сильное уменьшение концентрации пигментов и обусловливаемое этим быстрое разрушение их наблюдается при варке очищенной нарезанной свеклы. В этом случае пурпурный пигмент практически полностью разрушается, а концентрация желтого пигмента резко падает. Куски свеклы приобретают бурую окраску.

6. Изменения каратиноидов и миоглобина при тепловой обработке

углевод пищевой готовка каратиноид

Каротиноиды. Каротиноиды - групповое название пигментов, имеющих окраску от желтой до оранжево-красной. Они растворимы в жирах и их растворителях и содержатся в продуктах не только растительного, но и животного происхождения.

К каротиноидам относятся каротины, ксантофиллы, ликопии.

Ксантофиллы - диоксипроизводные каротинов. Цвет ксантофиллов преимущественно желтый. Вместе с каротинами они сопутствуют хлорофиллу в хлоропластах.

В зернах желтой кукурузы находится ксантофилл, названный зеаксантином. Различная яркость окраски пшена также зависит, по-видимому, от большего или меньшего содержания в нем ксантофиллов.

Цвет яичного желтка обусловливается присутствием в нем двух ксантофиллов, диокси-б -каротина и диокси -Я-каротина, количества которых находятся в отношении 2: 1.

Ликопин - изомер каротинов, основное красящее вещество томатов.

Каротиноиды устойчивы к действию тепловой обработки и изменениям реакции среды. Поэтому цвет окрашенных каротиноидами продуктов в условиях тепловой кулинарной обработки не изменяется. Указанное свойство каротиноидов в сочетании с их растворимостью в жире используется для окрашивания 'последнего в оранжевый цвет при изготовлении супов и соусов. Для этой цели при меняют морковь и томат-пюре, подвергая их пассерованию..

Ммиоглобин. Хромопротеид миоглобин, содержащийся в мышечных волокнах, сообщает мясу характерную красную окраску. Миоглобин, как и гемоглобин крови, состоит из белка глобина и красящего вещества гема. В миоглобине одна молекула глобина связана с одним гемом; в одной молекуле гемоглобина содержится четыре гема.

Глобин - белок с резко выраженным основным характером. Гем представляет собой железосодержащее производное порфинового ядра.

Железо в геме двухвалентное. Наличие двух остатков пропионовой кислоты придает ему кислотные свойства. Гем способен присоединять кислород без изменения валентности железа. Получающийся в результате этого оксимиоглобин имеет более яркую окраску по сравнению с миоглобином. Неодинаковая интенсивность окраски и вариации ее оттенков у различных видов мяса И даже в различных частях туши одного и того же животного зависят как от содержания миоглобина, так и от того, в какой степени он насыщен кислородом, т. е. превратился в оксимиоглобин.

Содержание миоглобина в различных мышцах неодинаково, его больше в тех из них, которые интенсивно работали при жизни животного. В скелетной мускулатуре миоглобина меньше, чем в сердечной мышце. Молодые животные имеют в 2,4 и даже 8 раз меньше миоглобина, чем взрослые.

При тепловой обработке мяса происходит денатурация глобина, в результате чего нарушается связь его с гемом. Железо, входящее в состав гема, переходит из двухвалентного в трехвалентное, получающийся при этом гемин в соединении с денатурированным глобином, обусловливает окраску кулинарно-обработанного мяса.

Различные оттенки вареного мяса зависят от содержания миоглобина в сырых мышцах. Так, говядина, в которой содержится много миоглобина, в процессе варки приобретает серый цвет с более или менее ярко выраженным коричневатым оттенком; чем меньше миоглобина в мышечной ткани, тем светлее цвет вареного мяса (например, мясо кролика).

Цвет мяса зависит и от реакции среды. Метмиоглобин, как и содержащий трехвалентное железо метгемоглобин, по своим свойствам напоминает индикатор, поскольку в кислой среде он имеет коричневую окраску, а в щелочной - красную.

Последний при тепловой денатурации переходит в нерастворимый и поэтому более устойчивый нитрозомиохромоген - красный пигмент, образование которого при посоле мяса является желательным.

Появление нежелательной красноватой окраски мяса после его тепловой обработки возможно и без добавления нитратов и нитритов. Наблюдается это в случае, когда используется недостаточно свежее мясо. Возможно, известное значение в образовании гемохромогенов имеет накопление в несвежем мясе аммиака, так как последний а также первичные, вторичные и третичные амины способны вступать во взаимодействие с гемом.

7. Образование фенольных соединений

В процессе кулинарной обработки продукты часто изменяют первоначальный цвет, образуются новые окрашенные вещества или изменяются природные красители.

Продукты окисления фенола. В картофеле, артишоках, яблоках, грушах, многих грибах (шампиньонах, подосиновиках и др.) содержатся вещества фенольного характера: ди - и трифенолы. др.) К ним относится аминокислота картофеля - тирозин, дубильные вещества яблок и груш и др. Под действием фермента полифенолоксидазы эти вещества окисляются, в результате чего получаются темноокрашенные продукты. Например, тирозин переходит в неустойчивое вещество хинон, который снова окисляется и дает путем конденсации конечный продукт окисления - черный пигмент меланин.

Дубильные вещества яблок и груш содержат катехины (вещества полифенольного характера). Конечным продуктом их окисления является темноокрашенный флобафен. Предотвратить потемнение этих продуктов можно, либо изолировав их от воздуха погружением в воду, либо разрушив окисляющие ферменты сульфитацией. Яблоки, груши и грибы следует класть в подкисленную воду, так как с понижением pH (увеличением кислотности) замедляется действием полифенолооксидазы. Очищенный картофель перевозить в воде экономически не выгодно и его обычно сульфитируют.

8. Образование меланоидинов

Меланоидины. В результате взаимодействия редуцирующих сахаров с азотсодержащими веществами (мочевиной, аминокислотой, аминами и т. д.) образуются темноокрашенные вещества - меланоидины. Цвет их обычно от светло-желтого до темно- коричневого.

Меланоидины образуются в пенке на поверхности молока (за счет лактозы и мочевины), в корочке, получающейся на поверхности животных и растительных продуктов (за счет аминокислот и сахаров), в мясных бульонах, грибах при их сушке, при длительном уваривании сахаров с плодами и ягодами (варенье, фруктовое пюре, печеные яблоки и т. д.).

Взаимодействие дубильных веществ с железом. Дубильные вещества при взаимодействии с железом образуют темноокарашенные вещества. Этим объясняется темная окраска, появляющаяся в процессе тепловой обработки при соприкосновении железа с яблоками, гречневой кашей, потемнение чая при его заварке в железной посуде и т. д.

9.Образование сернистого железа

Образование сернистого железа. При варке яиц (особенно белка) выделяется сероводород за счет отщепления его серусодержащими протеинами (белками). С солями железа, входящими в состав желтка, сероводород образует темноокрашенное сернистое железа

Размещено на Allbest.ru