Изменение крахмала

Строение крахмального зерна и свойства крахмальных полисаха­ридов. Взначительных количествах крахмал содержится вкрупе, бобовых, муке, макаронных изделиях, картофеле. Находится он

4.3. Влияние первичной и тепловой обработки

в клетках растительных продуктов в виде крахмальных зерен раз­ной величины и формы. Крахмальные зерна представляют собой сложные биологические образования, в состав которых входят полисахариды амилоза и амилопектин и небольшие количества сопутствующих им веществ (кислоты фосфорная, кремниевая и др., минеральные элементы и т.д.). Крахмальное зерно имеет слоистое строение. Слои состоят из радиально расположенных частиц крахмальных полисахаридов, образующих зачатки кри­сталлической структуры. Благодаря этому крахмальное зерно об­ладает анизотропностью (двойным лучепреломлением).

Образующие зерно слои неоднородны: устойчивые к нагре­ванию чередуются с менее устойчивыми, более плотные — с ме­нее плотными. Наружный слой более плотный, чем внутренние, и образует оболочку зерна. Все зерно пронизано порами и благо­даря этому способно поглощать влагу. Большинство видов крах­мала содержат 15 ... 20 % амилозы и 80 ... 85 % амилопектина. Однако крахмал восковидных сортов кукурузы, риса и ячменя состоит в основном из амилопектина, а крахмал некоторых сор­тов кукурузы и гороха содержит 50 ... 75 % амилозы.

Молекулы крахмальных полисахаридов состоят из остатков глю­козы, соединенных друг с другом в длинные цепи. В молекулы ами­лозы входит в среднем около 1 тыс. таких остатков. Чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется. В молекулы амилопекти­на остатков глюкозы входит значительно больше. Кроме того, в мо­лекулах амилозы цепи прямые, а у амилопектина они ветвятся.

Широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных для него технологических свойств: набуханием и клейстеризацией, гидролизом, декстри-низацией (термическая деструкция).

Набухание и клейстеризация крахмала. Набухание — одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистен­цию, форму, объем и выход готовых изделий.

При нагревании крахмала с водой (крахмальная суспензия) до температуры 50 ... 55 °С крахмальные зерна медленно погло­щают воду (до 50 % своей массы) и ограниченно набухают. Приэтом повышения вязкости суспензии не наблюдается. Набухание это обратимо: после охлаждения и сушки крахмал практически не изменяется.

282 4. Общие представления о технологии производства продукции

При нагревании от 55 до 80 °С крахмальные зерна поглощают большое количество воды, увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют кристаллическое строением, а следовательно, анизо­тропность. Крахмальная суспензия превращается в клейстер. Процесс его образования называется клейстеризацией. Таким образом, клейстеризация — это разрушение нативной структуры крахмального зерна, сопровождаемое набуханием.

Температура, при которой анизотропность большинства зе­рен разрушена, называется температурой клейстеризации. Тем­пература клейстеризации разных видов крахмала неодинакова. Так, клейстеризация картофельного крахмала наступает при 55 ... 65 °С, пшеничного — при 60 ... 80, кукурузного — при 60 ... 71, рисового - при 70 ... 80 "С.

Процесс клейстеризации крахмальных зерен идет поэтапно:

1) при 55 ... 70 °С зерна увеличиваются в объеме в несколько раз, теряют оптическую анизотропность, но еще сохраняют слои­стое строение; в центре крахмального зерна образуется полость («пузырек»); взвесь зерен в воде превращается в клейстер — ма­локонцентрированный золь амилозы, в котором распределены набухшие зерна (первая стадия клейстеризации);

2) при нагревании выше 70 "С в присутствии значительного количества воды крахмальные зерна увеличиваются в объеме в десятки раз, слоистая структура исчезает, значительно повы­шается вязкость системы (вторая стадия клейстеризации); на этой стадии увеличивается количество растворимой амилозы; раствор ее частично остается в зерне, а частично диффундирует в окружающую среду.

При длительном нагревании с избытком воды крахмальные пузырьки лопаются, и вязкость клейстера снижается. Примером этого в кулинарной практике является разжижение киселя в ре­зультате чрезмерного нагрева.

Крахмал клубневых растений (картофель, топинамбур) дает прозрачные клейстеры желеобразной консистенции, а зерновых (кукуруза, рис, пшеница и др.) — непрозрачные молочно-белые клейстеры пастообразной консистенции.

Консистенция клейстера зависит от количества крахмала: при содержании его от 2 до 5 % клейстер получается жидким (жидкие кисели, соусы, супы-пюре); при 6 ... 8 % — густым (гус-

4.3. Влияние первичной и тепловой обработки

тые кисели). Еще более гутой клейстер образуется внутри клеток картофеля, в кашах, блюдах из макаронных изделий.

На вязкость клейстера влияет не только концентрация крах­мала, но и присутствие различных пищевых веществ (сахаров, минеральных элементов, кислот, белков и др.). Так, сахароза по­вышает, а соль снижает вязкость системы, белки оказывают ста­билизирующее действие на крахмальные клейстеры.

При охлаждении крахмалосодержащих продуктов количест­во растворимой амилозы в них снижается в результате ретрогра-дации (выпадение в осадок). При этом происходит старение крахмальных студней (синерезис), и изделия черствеют. Ско­рость старения зависит от вида изделий, их влажности и темпе­ратуры хранения. Чем выше влажность блюда, кулинарного из­делия, тем интенсивнее снижается в нем количество водораство­римых веществ. Наиболее быстро старение протекает в пшенной каше, медленнее — в манной и гречневой. Повышение темпера­туры тормозит процесс ретроградации, поэтому блюда из крупы и макаронных изделий, которые хранятся на мармитах с темпе­ратурой 70 ... 80 °С, имеют хорошие органолептические показа­тели в течение 4 ч.

Гидролиз крахмала. Крахмальные полисахариды способны распадаться до молекул составляющих их Сахаров. Процесс этот называется гидролизом, так как идет с присоединением воды. Различают ферментативный и кислотный гидролиз. Ферменты, расщепляющие крахмал, носят название амилаз. Существуют два их вида а- и р-амилаза:

а-амилаза вызывает частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием низкомолекулярных соедине­ний — декстринов; при продолжительном гидролизе возможно образование мальтозы и глюкозы, р-амилаза расщепляет крах­мал до мальтозы.

Ферментативный гидролиз крахмала происходит при изго­товлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. В пшеничной муке обычно содержится р-амилаза; мальтоза, образующаяся под ее влиянием, является пи­тательной средой для дрожжей. В муке из проросшего зерна пре­обладает а-амилаза, образующиеся под ее воздействием декстри­ны придают изделиям липкость, неприятный вкус.

284 4. Общие представления о технологии производства продукции

Степень гидролиза крахмала под действием В-амилазы увели­чивается с повышением температуры теста при замесе и в на­чальный период выпечки, с увеличением продолжительности за­меса. Кроме того, она зависит от размера (или величины) помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше поврежденных зерен (чем мельче помол муки), тем быстрее про­текает гидролиз (или ферментативная деструкция) крахмала.

В картофеле также содержится В-амилаза, превращающая крахмал в мальтозу. Мальтоза расходуется на дыхание клубней. При температуре, близкой к О °С, дыхание замедляется, мальтоза накапливается, и картофель становится сладким (подморожен­ный картофель). При использовании подмороженного картофе­ля его рекомендуется выдержать некоторое время при комнат­ной температуре. В этом случае дыхание клубней усиливается и сладковатость уменьшается. Активность В-амилазы возрастает в интервале от 35 до 45 °С, при температуре 65 °С фермент разру­шается. Поэтому если картофель перед варкой залить холодной водой, то пока клубни прогреются, значительная часть крахмала успеет превратиться в мальтозу, она перейдет в отвар и потери питательных веществ увеличатся. Если же картофель залить ки­пящей водой, то р-амилаза инактивируется и потери питатель­ных веществ будут меньше.

Кислотный гидролиз крахмала может происходить при на­гревании его в присутствии кислот и воды, при этом образует­ся глюкоза. Кислотный гидролиз имеет место при варке крас­ных соусов, киселей и при длительном хранении их в горячем состоянии.

Декстринизация (термическая деструкция крахмала). Декст-ринизация — это разрушение структуры крахмального зерна при сухом нагреве его свыше 120 "С с образованием растворимых в воде декстринов и некоторого количества продуктов глубокого распада углеводов (оксида и диоксида углерода и др.). Декстри­ны имеют окраску от светло-желтой до темно-коричневой. Раз­ные виды крахмала обладают различной устойчивостью к сухому нагреву. Так, при нагревании до 180 °С разрушается до 90 % зе­рен картофельного крахмала, до 14 % — пшеничного, до 10 % — кукурузного. Чем выше температура, тем большее количество крахмальных полисахаридов превращается в декстрины. В ре-

4,3. Влияние первичной и тепловой обработки

зультате декстринизации снижается способность крахмала к на­буханию в горячей воде и клейстеризации. Этим объясняется бо­лее густая консистенция соусов на белой пассеровке (температу­ра пассерования муки 120 °С) по сравнению с соусами на красной пассеровке (температура пассерования муки 150 °С) при одном и том же расходе муки.

В кулинарной практике декстринизация крахмала происхо­дит не только при пассеровании муки для соусов, но также при обжаривании гречневой муки, подсушивании риса, вермишели, лапши перед варкой, в поверхностных слоях картофеля при жар­ке, в корочке изделий из теста и др.

Крахмалы, свойства которых изменяются в результате специ­альной обработки, называются модифицированными. Они подраз­деляются на две группы: расщепленные крахмалы, при об­работке которых происходит расщепление полисахаридных це­пей, изамещенные крахмалы, свойства которых изменяются в основном в результате присоединения химических радикалов или совместной полимеризации с другими высокомолекулярны­ми соединениями.

Модифицированные крахмалы широко используются в пи­щевой промышленности и общественном питании.

Расщепленные крахмалы получают термическим, механи­ческим воздействием, обработкой полисахарида кислотами, окислителями, некоторыми солями, действием электронов, ультразвука, облучением у-лучами, вызывающими расщепле­ние полисахаридных цепей. Вследствие этих воздействий про­исходит направленное разрушение гликозидных и других ва­лентных связей, появляются новые карбонильные группы, возникают внутри- и межмолекулярные связи. При этом зер­нистая форма крахмала либо остается неизменной, либо полно­стью разрушается с образованием вторичной структуры (напри­мер, при клейстеризации и высушивании крахмалов на вальце­вых сушилках).

Клейстеры расщепленных крахмалов имеют, как правило, пониженную вязкость, более высокую прозрачность и повышен­ную стабильность при хранении. Расщепленные крахмалы на предприятиях общественного питания используют при произ­водстве охлажденной и замороженной кулинарной продукции.

286 4. Общие представления о технологии производства продукции