Процесс набухания крахмальных зерен в горячей воде
Физико-химические процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке круп, бобовых и макаронных изделий.
При кулинарной обработке крупы, бобовые и макаронные изделия претерпевают некоторые изменения.
При замачивании и в начале нагревания белки круп, бобовых и макаронных изделий, поглощая воду, набухают. При дальнейшей варке, по мере повышения температуры, происходит перераспределение влаги внутри зерен. Белки в процессе варки денатурируют (свертываются), а поглощенная ими при замачивании вода выпрессовывается и поглощается клейстеризующимся крахмалом. При клейстеризации поглощается воды от 150% (гречневая крупа) до 300% (перловая) массы крахмала.
Скорость перераспределения влаги у различных круп и бобовых неодинакова, что зависит от физико-химических свойств зерна. При клейстеризации крахмала вместе с водой поглощаются и водорастворимые вещества (белки, углеводы, минеральные вещества), что способствует лучшему усвоению блюд из круп, бобовых и макаронных изделий. При этом чем выше влажность каши, тем больше растворимых пищевых веществ она содержит.
При остывании и хранении готовых каш происходит старение крахмальных студней и содержание растворимых веществ уменьшается. Это приводит к ухудшению органолептических свойств изделий. Быстрее всего черствеет пшенная каша, затем рисовая, гречневая и манная. Рассыпчатые каши черствеют медленнее вязких и жидких. При нагревании остывших каш количество растворимых веществ в них вновь увеличивается и свойства каш частично восстанавливаются. В гречневой каше при разогревании количество растворимых веществ восстанавливается почти полностью, в пшенной — наполовину, в рисовой — всего на 20%. Хранение при температуре 70—80°С обеспечивает свежесть каш и макаронных изделий в течение 4 ч.
На продолжительность варки круп и бобовых влияет толщина их клеточных стенок. Кроме того, прочность клеточных стенок определяет и внешний вид готовых зерен Так, клеточные стенки зерен перловой крупы не разрушаются во время варки, а у зерен рисовой крупы в процессе варки оболочка частично разрывается, при этом нарушаются форма и целостность зерен. При варке протопектин клеточных стенок зерен расщепляется с образованием растворимого в воде пектина; целлюлоза набухает и размягчается; гемицеллюлозы частично гидролизуются. Все эти процессы обусловливают размягчение продуктов.
При варке круп и бобовых в отвар переходит около 30% витаминов группы В (тиамин, рибофлавин и никотиновая кислота). Кроме того, 15—20% их разрушается. Из круп, бобовых и макаронных изделий переходит в отвар значительное количество минеральных солей, растворимых углеводов, белков и других веществ. Так, при варке макаронных изделий переходит в отвар 6—10% всех сухих веществ. Поэтому эти отвары необходимо использовать для приготовления супов, соусов.
Изменение крахмала в технологических процессах – растворимость, набухание, клейстеризация, ретроградация, деструкция, декстринизация.
Крахмал — один из продуктов фотосинтеза, протекающего в зеленых листьях растений. Он откладывается в растительных тканях в форме своеобразных зерен, имеющих слоистое строение и размеры от долей до 100 мкм и более.
Растворимость. Нативный крахмал практически нерастворим в холодной воде. На этом свойстве основан метод его выделения из растительных продуктов. При этом вследствие гидрофильности он может адсорбировать влагу в количестве до 30 % собственной массы. Низкомолекулярные полисахариды, в частности амилоза, содержащая до 70 глюкозных остатков, растворимы в холодной воде. При дальнейшем увеличении длины молекулы полисахариды могут растворяться только в горячей воде. Процесс растворения крахмальных полисахаридов протекает медленно из-за относительно большого размера молекул. Известно, что линейные полимеры перед растворением сильно набухают, поглощая большое количество растворителя, и при этом резко увеличиваются в объёме. Растворению крахмальных полимеров в воде также предшествует набухание.
Набухание и клейстеризация. Набухание — одно из важнейших свойств крахмала, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ влияет на консистенцию, форму, объём и выход готовых изделий из крахмалсодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. Так, при нагревании водной суспензии крахмальных зерен до 55 °С они медленно поглощают воду (до 50 %) и частично набухают, но вязкость не увеличивается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур 60…100 °С) набухание крахмальных зерен ускоряется, причем объём их увеличивается в несколько раз.
Ретроградация. При охлаждении крахмалсодержащих изделий может происходить ретроградация крахмальных полисахаридов – переход их из растворимого состояния в нерастворимое вследствие агрегации молекул, обусловленной появлением вновь образующихся водородных связей. При этом наблюдается выпадение осадка полисахаридов, в основном амилозы. Процесс может происходить 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.
Деструкция. Под деструкцией крахмала понимают как разрушение крахмального зерна, так и деполимеризацию содержащихся в нем полисахаридов.
В процессе кулинарной обработки крахмалсодержащих продуктов деструкция крахмала происходит при нагревании его в присутствии воды и при сухом нагреве (температура выше 100 °С). Вместе с тем, крахмал может подвергаться деструкции под действием амилолитических ферментов. Изменения крахмала при сухом нагреве называют декстринизацией.
В результате деструкции способность крахмала к набуханию в горячей воде и клейстеризации снижается. Степень деструкции крахмала характеризуется так называемым коэффициентом деструкции.
Коэффициенты деструкции крахмала при изготовлении различных кулинарных изделий неодинаковы и зависят от вида продукта и условий его обработки
Декстринизация крахмала — процесс изменения крахмала при нагревании до 190° С. При этом происходит частичный гидролиз крахмала с образованием декстринов. Декстрины отличаются от крахмала меньшим содержанием остатков молекул глюкозы, поэтому они являются более простыми соединениями и легче усваиваются организмом человека.
Декстринизация и осахаривание крахмала широко применяются в спиртовой промышленности, при производстве клея и т. д.
Клейстеризация
Растворимость. Нативный крахмал практически нерастворим в холодной воде, однако вследствие гидрофильности способен адсорбировать влагу до 30% собственной массы. процесс растворения крахмальных полисахаридов протекает медленно вследствие относительно большого размера молекул. Растворению крахмала предшествует набухание.
Набухание крахмала – процесс поглощения воды, который влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. При нагревании крахмала с водой до температуры 55ºС они медленно поглощают воду (до 50% своей массы), частично набухают, но изменения вязкости не происходит, такое набухание обратимо и при охлаждении и сушки крахмал практически не изменяется. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур от 60 до 100ºС набухание ускоряется, объем увеличивается в несколько раз, происходит клейстеризация.
Клейстеризация – поглощение крахмалом большого количества воды при температуре 55-80ºС, сопровождающееся набуханием, увеличением в объеме в несколько раз, разрушением нативной структуры крахмального зерна. В центре крахмального зерна образуется полость, а на его поверхности появляются складки, бороздки, углубления. В процессе набухания и клейстеризации часть полисахаридов растворяется и остается в полости крахмального зерна, а часть диффундирует в окружающую среду. Температура клейстеризации картофельного крахмала –55-65ºС, пшеничного – 60-80ºС, кукурузного – 60-71ºС, рисового – 70-80ºС.
Одним из признаков клейстеризации является значительное повышение вязкости крахмальной суспензии, при этом вязкость обусловлена не столько присутствием набухших крахмальных зерен, сколько способностью растворенных в воде полисахаридов образовывать трехмерную сетку, удерживающую большее количество воды, чем крахмальные зерна. Этой способностью в наибольшей степени обладает амилоза, которая и обусловливает способность зерен к набуханию.
Из различных крахмалов образуется два типа клейстеров: из клубневых – прозрачный, бесцветный, желеобразной консистенции; из зерновых – непрозрачный, молочно-белый, пастообразной консистенции. Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: 2-5% – клейстер жидкий, 6-8% – клейстер густой.
На вязкость клейстеров влияют также другие факторы:
1. Сахароза в концентрациях до 20% увеличивает вязкость клейстеров
2. рН: при снижении рН вязкость клейстеров уменьшается; в интервале рН от 4 до7, характерном для многих кулинарных изделий, вязкость клейстеров снижается незначительно; при рН около 2,5 вязкость клейстера резко падает. Поскольку при низких значениях рН имеет место интенсивный гидролиз с образованием незагустевающих декстринов, необходимо, чтобы избежать кислотного разжижения, использовать в качестве загустителя в кислых продуктах модифицированные поперечно-сшитые крахмалы;
3. Липиды, в частности, триглицериды (жиры, масла), моно- и диацилглицериды. Жиры, которые могут давать комплексы с амилозой, тормозят набухание крахмальных зерен, вследствие этого в белом хлебе, в котором мало жира, 96% крахмала обычно полностью клейстеризовано. Моноацилглицериды жирных кислот приводят к увеличению температуры клейстеризации, уменьшению силы геля, что связано со способностью компонентов жирных кислот в моноацилглицеридах образовывать соединения с амилозой, а, возможно, и с длинными внешними цепями амилопектина. Образование этих комплексов препятствует доступу воды в гранулу.
4. Белки оказывают стабилизирующее действие на крахмальные клейстеры. Данный процесс очень важен при формировании структуры теста – образовании клейковины. Однако точная природа взаимодействия между крахмалом и белком в пищевых системах остается неясной, что связано с трудностями в изучении взаимодействия двух неподобных макромолекул.
Дата добавления: 2015-11-18 ; просмотров: 4674 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Набуханием, как известно, называется процесс увеличения первоначального объема твердого высокополимерного соединения.
Отличие набухания от простого поглощения пористым веществом заключается в том, что оно сопровождается выделением определенного количества тепла, т. е. процесс протекает большей частью экзотермически.
При набухании наблюдается ясно выраженное сжатие всего объема системы (контракция).
Сравнение способности набухающих веществ совершать работу с изменением их общей энергии показали, что
Данные наблюдения могут и должны быть учтены при проведении первой стадии разваривания — набухания в предразварнике.
Необходимо отметить, что максимальное значение набухания крахмала наблюдается при 90 — 100°. Характер изменения набухания крахмала был изучен Кульманом [6-5], который показал, что при невысокой температуре крахмал поглощает значительно меньше воды, чем клейковина. При повышении температуры до 50 — 60° набухаемость крахмала резко возрастает, так как при этом увеличение объема связано с началом клейстеризации крахмала.
Мука при низкой температуре набухает главным образом за счет клейковины (белков), а затем, при более высокой температуре, основной эффект набухания происходит за счет клейстеризации крахмала.
В предразварнике происходит проникновение воды внутрь зерна по всей оболочке семени, но наиболее благоприятные участки для прохождения воды — это рубчик и микрополе. В первые 25 — 30 минут происходит некоторая деформация зерна и проникновение воды в первые слои зерна, а затем дальнейший прогрев зерна и частичная клейстеризация крахмала..
Одновременно происходит изменение свойств клейковины зерна, приводящее к резкому изменению морфологии зерна.
Ранее мы указывали, что добавка электролитов, таких как NaCl или KCl, даже при малых концентрациях (1 миллимоль на 1 литр) резко влияет на эффект набухания.
Хлористый натрий NaCl или другие электролиты также способствуют процессу набухания в первой стадии разваривания — в предразварнике. Электролиты адсорбируются на поверхности зерен и тем самым разрушают их структуру, вследствие чего вода значительно быстрее проникает в толщу зерна.
Работами Ребиндера на разнообразных объектах было показано положительное действие электролитов, способствующих ослаблению структуры вещества [96 — 101].
Сравнительно непродолжительное пребывание зерна в предразварнике (30 минут) приводит только к частичной клейстеризации крахмала и подготавливает благоприятные условия для клейстеризации, которая будет протекать при более высокой температуре (в разварнике).
Специфическая морфология зерна требует вначале деформации и размягчения стенок семени, через которые потом проникнет вода, при этом некоторая часть крахмала зерна клейстеризуется. Для этого зерно предварительно дробят.
Если увеличить продолжительность пребывания зерна при температуре 85 — 90°С до 5 — 6 часов, то клейстеризация крахмала зерна должна быть полной и для освобождения крахмала в раствор потребуется лишь механически разрушить стенки зерна. На этом принципе основаны современные системы разваривания зерна без давления (т.е. без повышения температуры разваривания до 140°С)
В процессе нагревания крахмалсодержашего сырья с водой под давлением происходит гидролитическое расщепление белков, приводящее к образованию аминокислот.
Действие высокой температуры вызывает дегидратацию и конденсацию собственных Сахаров, содержащихся в зерне.
При нагревании собственных Сахаров с аминокислотами карбонильная группа Сахаров -С=О взаимодействует с МН 2 -группой аминокислот, в результате чего происходят глубокие превращения, приводящие к выделению СО 2 и воды, к образованию кислот, альдегидов и меланоидиновых веществ, т.е. приводящие к потерям при разваривании зерна.
Комментарии