Зависимость коэффициента деструкции крахмала от способа термической обработки

ния (см. рис. 7.5) растворов полисахаридов, которые образуются при нагревании водной суспензии из предварительно подсушен­ного крахмала.

При пропускании через эти колонки водорастворимой фрак­ции предварительно нагретого до 120 °С пшеничного крахмала в зоне амилозы появляются в отличие от нативного крахмала более низкомолекулярные фракции, которые с йодом дают не синюю, а фиолетовую или розовую окраску различных оттенков.

С повышением температуры нагревания суспензии эти веще­ства накапливаются в водорастворимой фракции. Амилопектин в этом случае появляется на колонке при более низких по срав­нению с нативным крахмалом температурах (70 °С).

Уменьшение молекулярной массы полисахаридов обусловле­но их деструкцией в процессе предварительного сухого нагрева крахмала и последующего нагрева его с водой.

Повышение температуры предварительного нагрева крахмала до 150 °С вызывает более глубокую деструкцию полисахаридов, а амилоза деполимеризуется до такого состояния, что легко вымы­вается холодной водой. При этом появляется и растворимая фрак­ция амилопектина. Нагревание водной суспензии такого крахма­ла при температуре 60 °С приводит к тому, что высота фиолетовой зоны амилозы уменьшается, а при 70 °С она практически отсутст­вует, так как молекулярная масса продуктов деполимеризации амилозы, по-видимому, настолько мала, что они не в состоянии образовывать с йодом окрашенные комплексы.

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

Например, для приготовления соусов используют пшенич­ную муку, предварительно прогретую в течение нескольких ми­нут до ]20 °С (так называемая белая пассеровка) или до 150 °С (красная пассеровка). В обоих случаях при нагревании муки про­исходит деструкция крахмала, на что указывают коэффициенты деструкции, приведенные в табл. 7.2.

Судя по этим коэффициентам, степень деструкции крахмала при нагревании муки до 150 °С значительно больше, чем при на­гревании ее до 120 °С. Различия в степени деструкции крахмала обусловливают неодинаковую степень набухания крахмальных зерен в приготовленных на белой и красной пассеровке соусах и вязкость последних. На рис. 7.6 показано, что степень набухания крахмальных зерен белой пассеровки практически не отличается от степени набухания крахмальных зерен непрогретой муки и со­ставляет более 700 %. Степень набухания крахмальных зерен красной пассеровки втрое меньше, чем белой.

Консистенция соусов на белой пассеровке более густая, чем на красной пассеровке, о чем свидетельствуют кривые изме­нения вязкости 4,5%-ных суспензий этих пассеровок при нагре­вании их в вискозиметре от 20 до 100 °С (рис. 7.7). В пределах температур, при которых происходит клеистеризация крахмала (55...80 °С), вязкость суспензий белой пассеровки резко повыша­ется, а суспензий красной пассеровки — снижается.

При сравнении вязкости соусов, приготовленных на красной и белой пассеровке, было установлено, что для получения соуса одинаковой консистенции красной пассеровки расходуется в

Рис. 7.6. Степень набухания нагретой муки в горячей (90 °С) воде:

/ — исходная мука; 2 — нагретая до 120 °С; 3 — нагретая до 150 "С

2 раза больше, чем белой. Отрицательное влияние высоких тем­ператур при сухом нагреве крахмала на вязкость суспензий сле­дует учитывать при производстве соусов и строго соблюдать тем­пературные режимы пассерования муки.

Консистенция рассыпчатых каш, приготовленных из сырой крупы, не всегда получается удовлетворительной, поэтому гречне­вую крупу перед варкой обжаривают, а рисовую и манную подсу­шивают. В результате протекающей при этом деструкции крахма­ла снижается его способность к набуханию и клейстеризаиии при дальнейшей варке крупы, что обусловливает улучшение конси-

Рис. 7.7. Изменение вязкости 4,5%-ных суспензий нагретой муки при нагревании от 20 до 100 °С:

1 — мука, нагретая до 150 °С; 2— мука, нагретая до 120 °С

стенции рассыпчатых каш. Вероятно, крахмал в обжаренной или подсушенной крупе меньше склеивает набухшие зерновки, чем в сырой, вследствие чего каши получаются более рассыпчатыми.

В некоторых случаях деструкция крахмала происходит очень интенсивно и достаточно глубоко, что вызывает резкие измене­ния в структуре тканей продуктов. Например, при изготовлении изорванных зерен кукурузы, риса, пшена и других так называе­мых сухих завтраков используют особые технологические режи­мы — обработку этих зерен в специальных аппаратах — «пушках» под давлением 1,2 МПа. Температура внутри зерен при этом до­стигает 200 °С и более. Коэффициенты деструкции крахмала в этом случае примерно на порядок выше, чем при изготовлении других кулинарных изделий, и колеблются от 10 до 32. В связи с этим крахмал почти полностью теряет способность к набуханию и клейстеризации.

Взорванные зерна злаков легко растворяются в холодной во­де, соках, сиропах, легче перевариваются ферментами.

Под действием термической обработки меняется структура крахмального зерна. Оно расширяется с образованием внутрен­ней полости. В литературе это явление получило название кави­тации (cavity— полость).

Развитие полости наблюдается как у крахмальных зерен, со­держащих амилозу, так и у амилопектиновых разновидностей.

Исследование структуры крахмальных зерен непосредствен­но в пищевых продуктах с помощью сканирующего электронно­го микроскопа позволило особенно четко выявить образование внутренней полости по мере увеличения размеров крахмального зерна, а также ряд качественных различий в крахмалсодержащих продуктах, в том числе в хлебе разного качества и во взорванных зернах кукурузы (рис. 7.8 и 7.9). Коэффициент деструкции может служить критерием оценки качества готовой продукции.

Ферментативная деструкция. Ферментативная де­струкция крахмала наблюдается при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, 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 — а- и р-амилаза.

а-Амилаза (а-1,4-глюкан-4-глюкангидролаза) воздействует на а-1,4 связи беспорядочно и вызывает частичную деполимери­зацию крахмала с образованием низкомолекулярных полисаха­ридов, а продолжительный гидролиз приводит к образованию мальтозы и глюкозы.

р-Амилаза (а-1,4-глюкан-мальтогидролаза) гидролизует ами­лозу и боковые цепи амилопектина по месту а-1,4 связей до маль­тозы. Поскольку этот фермент не обладает способностью разру­шать связи в точках ветвления амилопектина (а-1,6), то конечным продуктом являются высокомолекулярные остаточные декстрины.

В пшеничной муке обычно активна р-амилаза, активная сс-ами-лаза встречается в муке из дефектного зерна (проросшего и др.).

Рис. 7.8. Ультраструктура крахмальных зерен по данным сканирующей электронной микроскопии в изделиях из теста и в сухих завтраках из кукурузы:

а — изделия из дрожжевого теста хорошего качества; б — изделия

из дрожжевого теста плохого качества (с заминающимся мякишем);

в — изделия из слоеного теста, выпеченного традиционным способом;

г — изделия из слоеного теста, выпеченного комбинированным способом

(СВЧ-нагрев + традиционный); д, е — в сухих завтраках из кукурузы до и

после взрывания. Увеличение: а — х 2200; б — х 5500; в, г, д, е — х 1000

Рис. 7.9. Ультраструктура воздушных зерен по данным сканирующей

электронной микроскопии:

а, б — кукуруза до и после взрывания; в, г — рисовый крахмал до и

после взрывания; д — частично взорванный рис; е — эндосперм хорошо

взорванного риса. Увеличение: а, б, г — х 1000; в — х 5000; д, е — х 200

Накопление мальтозы в тесте в результате действия В-амила­зы интенсифицирует процесс брожения, так как этот сахар слу­жит субстратом для жизнедеятельности дрожжей.

Степень деструкции крахмала под действием р-амилазы уве­личивается с повышением температуры теста и продолжительно­сти замеса. Кроме того, она зависит от крупности помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше повреж­денных крахмальных зерен в муке, тем быстрее протекает фер­ментативная деструкция. Но обычно в муке содержится не более 5...8% поврежденных крахмальных зерен.

Ферментативная деструкция крахмала продолжается и при выпечке изделий, особенно в начальной ее стадии до момента инактивации фермента. При выпечке этот процесс проходит бо­лее интенсивно, чем при приготовлении теста, так как оклейсте-ризованный крахмал легче гидролизуется ферментами.

Инактивация р-амилазы при выпечке происходит при темпе­ратурах до 65 "С.

Повышенная активность а-амилазы приводит к образованию продуктов деструкции, ухудшающих качество изделий из тес­та, — мякиш получается липким, а изделия кажутся непропечен­ными. Это объясняется тем, что температура инактивации а-ами­лазы (80 °С) выше, чем р-амилазы, и действие ее продолжается при выпечке, в результате чего накапливается значительное коли­чество низкомолекулярных водорастворимых полисахаридов, снижается способность крахмала связывать влагу.

Однако в некоторых случаях в тесто добавляют препараты а-амилазы, полученной из микроорганизмов Aspergillus oruzae и др., для усиления действия р-амилазы. В процессе выпечки действие грибной а-амилазы прекращается при более низких температурах (70...75 °С), чем зерновой а-амилазы, поэтому низ­комолекулярных полисахаридов накапливается меньше и каче­ство изделий не ухудшается. Полученные низкомолекулярные полисахариды быстрее гидролизуются р-амилазой, вследствие чего процесс брожения интенсифицируется.

Модификация крахмала. Крахмальные полисахари­ды — весьма лабильные, реакционноспособные соединения, ак­тивно взаимодействующие с ионами металлов, кислотами, окис­лителями, поверхностно-активными веществами. Это позволяет модифицировать молекулы крахмала — изменять их гидрофиль-ность, способность к клейстеризации и студнеобразованию, а также механические характеристики студней. Одни виды модификации способствуют повышению растворимости крахмала в воде, другие ограничивают набухание.

Обширную группу продуктов получают из обычных или модифицированных крахмалов путем деструкции с помощью кис­лот, щелочей и др., а также в результате действия физических факторов: температуры, механической обработки и др.

Если реакция протекает в кислой среде, то наблюдаются процессы деструкции, которые приводят к получению ряда продук­тов — жидкокипящего крахмала (с низкой вязкостью), патоки, глюкозы.

В качестве примера действия механической обработки можно привести сухое расщепление крахмала вибрационным помолом, при котором наряду с механическим измельчением крахмальных зерен происходит процесс деструкции молекул.

В результате реакции гидроксильных групп крахмала с органическими и неорганическими веществами образуются простые и сложные эфиры, в том числе амилофосфорнокислые сложные эфиры, которые часто называют фосфатно-модифицированны-ми крахмалами, а также продукты окисления крахмала.

В зависимости от назначения крахмала разработаны различ­ные варианты проведения клейстеризации, введения добавок (соли, жиров, белков) или наполнителей как отдельно, так и в комбинации друг с другом.

Модифицированный крахмал применяют при изготовлении желейных изделий, мучных кондитерских изделий, отделочных полуфабрикатов типа кремов, в качестве загустителей и стабили­заторов для соусов, мороженого и др. Крахмалопродукты со структурой, подобной образующейся при выпечке хлеба, полу­чают в результате нескольких циклов замораживания и оттаива­ния крахмальной дисперсии, при этом образуется пористый крахмал, нерастворимый в холодной воде. Его применяют после пропитывания сиропами в качестве начинки для конфет.

Контрольные вопросы и задания

1. В каких технологических процессах происходит гидролиз дисахаридов и как он влияет на качество продукции?

2. Какие технологические факторы влияют на скорость и глубину инверсии сахарозы?

3. Какие сахара участвуют в реакции Майяра?

4. В каких технологических процессах протекают реакции меланоидинооб-разования и как они влияют на качество продукции общественного пи­тания?

5. Перечислите физико-химические свойства полисахаридов крахмала.

6. В чем состоит физическая сущность клейстеризации крахмала⁹

7. В чем заключается физическая сущность декстринизации крахмала при сухом нагреве?

8. Что такое «старение» оклейетеризованного крахмала и как этот процесс влияет на качество крахмалсодержащих кулинарных изделий и блюд?