Изменение углеводов в процессе тепловой обработки.

Гидролиз дисахаридов (инверсия сахарозы). При нагревании дисахариды под действием кислот или в присутствии ферментов распадаются на составляющие их моносахариды. Сахароза при взаимодействии с водой расщепляется на глюкозу и фруктозу. При этом ион водорода кислоты действует как катализатор. Полученная смесь глюкозы и фруктозы вращает плоскость поляризации не вправо, как сахароза, а влево. Такое преобразование правовращающей сахарозы в левовращающую смесь моносахаридов называется инверсией, а эквимолекулярная смесь глюкозы и фруктозы – инвертным сахаром. Последний имеет более сладкий вкус, чем сахароза. Пример - варка киселей, запекание яблок с сахаром (осахаривание сахарозы, образование инвертного сахара).

Карамелизация - нагревание сахаров при температуре более 100 ⁰С в слабокислой и нейтральной средах приводит к образованию новых веществ. Например, глюкоза распадается на ангидрид и воду, если отщепляется третья молекула воды, то образуется оксиметилфурфурол, который при дальнейшем нагревании может распадается с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной и левулиновой кислот или образовывать окрашенные соединения: карамелан, карамелен, карамелин.

Меланоидинообразование. При взаимодействии альдегидных групп альдосахаров с аминогруппами белков (аминокислот) образуются различные карбонильные соединения и тёмноокрашенные продукты - меланоиды. Реакция была впервые описана в 1912 г. Майаром и названа по его имени. Большая часть реакций в основном касается компонентов сахара и может быть осуществлена при отсутствии аминов. Это указывает на определенную связь между реакцией карамелизации и меланоидинообразования.

Эта реакция протекает при жарке мяса, рыбы, птицы, овощей, запекании и других процессах.

Набухание крахмала – одно из важнейших свойств, которое влияет на консистенцию, форму, объём и выход изделий из крахмалосодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. Так, при нагревании водной суспензии крахмальных зерен до температуры 55 ^оС они медленно поглощают воду (до 50%) и частично набухают. При этом повышение вязкости не наблюдается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур от 60 до 100 ⁰С) набухание крахмальных зерен ускоряется, причем объем их увеличивается в несколько раз. При нагревании крахмальной суспензии до 50 ⁰С полисахариды практически не растворяются. Нагревание же при 80 ⁰С вызывает наряду с растворением амилозы и растворение амилопектина.

Клейстеризация крахмала происходит в определенном интервале температур, обычно от 55 до 80 ⁰С. Существует 3 стадии клейстеризации: до 50 ⁰С, от 50 до 55 ⁰С, до 80 ⁰С и более 100 ⁰С.

Одним из признаков клейстеризации является значительное повышение вязкости крахмальной суспензии. Вязкость клейстера обусловлена не столько присутствием набухших крахмальных зерен, сколько способностью растворенных в воде полисахаридов образовывать трехмерную сетку геля, удерживающую большое количество воды, чем крахмальные зерна. Этой способностью в наибольшей степени обладает амилоза, так как ее молекулы находятся в растворе в виде изогнутых нитей, отличающейся по конформации от спирали. Хотя амилоза составляет меньшую часть крахмального зерна. Но именно она определяет его основные свойства – способность зерен к набуханию и стабилизировать вязкость клейстеров.

Из различных видов крахмала в основном образуется два типа клейстеров: из клубневых – прозрачный бесцветный желеобразной консистенции, из зерновых – непрозрачный молочно-белый пастообразной консистенции. Физико-химические свойства необходимо учитывать при замене одного вида крахмала другим.

Крахмальные клейстеры служат основой многих кулинарных изделий. Клейстеры в киселях, супах-пюре обладают относительно жидкой консистенцией вследствие невысокой концентрации в них крахмала (2-5 %). Более плотную консистенцию имеют клейстеры в густых киселях (до 8 % крахмала). Еще более плотная консистенция клейстеров в клетках картофеля, подвергнутого тепловой обработке, в кашах, в отварных бобовых и макаронных изделиях, т.к. соотношение крахмала и воды в них 1:2 – 1:5.

Ретроградация – переход крахмальных полисахаридов из растворимого состояния в нерастворимое вследствие агрегации молекул, обусловленной появлением вновь образующихся водородных связей. При этом наблюдается выпадение осадка полисахапридов, в основном амилозы. Процесс может проходить и без видимого образования осадка. Полисахариды в крахмальных студнях высокой концентрации (изделия из теста) быстро ретроградируют, что приводит к увеличению их жесткости – черствению. Объясняется это тем, что физически связанная с полисахаридами вода вытесняется из студня, вследствие чего изделия приобретают более жесткую консистенцию.

Ретроградация полисахаридов усиливается при замораживании изделий. Неоднократные замораживания и оттаивания приводят к полной и необратимой ретроградации полисахаридов и, как следствие, к резкому ухудшению качества кулинарных изделий.

Ферментативная деструкция - взаимодействие крахмала с амилолитическими ферментами β-, α- амилазами. Этот процесс наблюдается при производстве дрожжевого теста (замес, брожение и выпечка), 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-амилазы.

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-мальтогидролаза) гидролизует амилозу и боковые цепи амилопектина на место α-1,4 связи до мальтозы. Поскольку этот фермент не обладает способностью разрушать связи в точках ветвления амилопектина (α-1,6), то конечным продуктом является высокомолекулярные остаточные декстрины.

В пшеничной муке обычно активно β- амилаза, активная α- амилаза встречается в муке из дефектного зерна (проросшего и др.).

Накопление мальтозы в тесте в результате действия β- амилазы интенсифицирует процесс брожения, т.к. этот сахар является субстратом для жизнедеятельности дрожжей.

Деструкция крахмала - это не только разрушение крахмального зерна, но и деполимеризация содержащихся в нём полисахаридов.

Этот процесс происходит как при нагревании его в присутствии воды, так и при сухом нагреве более 100 ⁰С, а также под действием ферментов.

Нагревание крахмалосодержащих продуктов при сухом нагреве при температуре выше 100 ⁰С (декстринизация) приводит к образованию декстрин.

В результате деструкции способность крахмала к набуханию в горячей воде и клейстеризации снижается.

Особый интерес представляет деструкция крахмала в продуктах, подвергнутых предварительной термической обработке (пассерованная мука, обжаренная крупа), т.к. при последующей варке полученные из них изделия отличаются по консистенции от изделий из необработанных продуктов.