ЗАМАЧИВАНИЕ КРУП И БОБОВЫХ

Замачивание и варка относятся к тем процессам, которые способны изменить структуру крупы и бобовых и вызвать раз­мягчение тканей. Структура растительного продукта зависит от состава и строения его клеток и прежде всего от физического состояния полимеров. При взаимодействии крупы и бобовых с водой они набухают. Набухание — поглощение жидкости, со­провождающееся значительным увеличением объема и массы тела (продукта). Механизм набухания заключается во взаимном растворении высокомолекулярного вещества и дисперсной сре­ды. Скорость диффузии молекул воды намного превосходит ско­рость диффузии молекул полимера. В результате вода односто­ронне диффундирует в тело, гидратируя полярные участки со­ставляющих его макромолекул. При этом гибкие молекулы тела отодвигаются друг от друга, связь между ними ослабевает, объем тела увеличивается — оно набухает.

0 0,25 0,5 0,75 1,0

Рис. 10.1. Авторадиограммы и кривые локального внутреннего влагосодержания в перловой крупе (поперечный срез зерна):

W — влагосодержание, %; /_отн — относительная длина поперечного среза ядра крупы

Способность крупы и бобовых поглощать воду при замачива­нии объясняется гидрофильными свойствами содержимого кле­ток и клеточных стенок: белковых веществ, крахмала, пектино­вых веществ, гемицеллюлозы, клетчатки. Для крупы и бобовых характерно ограниченное или предельное набухание, при кото­ром набухшее тело остается в состоянии студня в отличие от не­ограниченного, когда после набухания тело полностью переходит в раствор. Ограниченное набухание сопровождается частичным растворением полимеров, входящих в состав крупы и бобовых. Так, в процессе промывания крупы в воду частично переходят белки, крахмал, сахара и другие пищевые вещества. Сухой оста­ток промывных вод может содержать до 41 % крахмала, до 33 % азотистых веществ, до 13 % сахара. При замачивании фасоли в течение 10 ч извлекается 12 % азота главным образом за счет не­белковых веществ.

Рис. 10.2. Авторадиограммы и кривые локального внутреннего влагораспределения в рисовой крупе (продольный срез зерна)

Потери витаминов (В_ь В₂, РР) при замачивании бобовых в мягкой воде больше, чем в жесткой. При промывании крупа поглощает воду и ее первоначальная масса увеличивается в сред­нем на 15...30 %. Если процесс промывания крупы занимает 10... 15 мин, количество поглощенной влаги составляет, %: пше­ном — 38...39, рисом — 29...33, овсяной крупой — 28...34, гречне­вой — 28...31, перловой — 28...29. В большей степени изменяет­ся первоначальная масса при промывании пшена, в меньшей — перловой крупы. Для насыщения влагой в процессе замачивания при температуре 20 °С перловой крупы требуется 7...8 ч, пшена — 30...40 мин, риса — 1 ч. Остальные крупы занимают промежуточ­ное положение.

Поглощение влаги и ее продвижение внутрь зерен крупы в процессе замачивания протекает у разных видов крупы неодина­ково. На рис. 10.1 и 10.2 представлены авторадиограммы и кривые локального внутреннего влагораспределения в перловой и рисо­вой крупах в зависимости от длительности замачивания в воде температурой 20 °С. Влага проникает в зерна перловой крупы рав­номерно по всей поверхности, но распределение ее по всему объ­ему происходит очень медленно, что приводит к значительной ло-

Рис. 10.3. Изменение объема (/) и массы (2) гороха различных сортов при замачивании:

3 — Торсдаг III; 4 — Хеле; 5 — Стендский Геро

кализации влаги в наружных слоях зерна. Так, 30-минутное зама­чивание вызывает увеличение влагосодержания в наружных уча­стках зерна перловой крупы до 29 %, а в центре только на 2...2,5 %. Распределение влаги в зернах рисовой крупы происходит не­равномерно. Перепад влажности между центральными участка­ми и периферийными в первые 10 мин увлажнения составляет 4,5...5 %. Через 20 мин эта разница значительно сокращается и составляет менее 1,5 %. Это свидетельствует о быстром перерас­пределении влаги по всему объему зерна крупы. Наличие в зерне риса участков, влагосодержание которых способно в разной мере изменяться в процессе увлажнения (мучнистая часть эндоспер­ма, участки, близкие к зародышу), приводит к неравномерному характеру процессов, сопровождающих перенос влаги. Измене­ния внутренних механических напряжений при крайне тонкой клеточной структуре эндосперма и недостаточном количестве межклеточных связующих веществ, роль которых в перловой крупе выполняют слизистые вещества, приводит к скачкообраз­ному поступлению воды (см. рис. 10.2) с образованием микро­трещин, способствующих раскалыванию зерна на отдельных участках. Причиной образования трещин при увлажнении риса считают мгновенно возросшее осмотическое давление в сочета-

Рис. 10.4.Изменение влагосодержания фасоли в зависимости от продолжительности замачивания:

1 — сорт Лиахви; 2 — сорт Цители-41

нии с градиентом концентрации влаги. Влага является основным фактором, вызывающим размягчение зерен крупы. Так, обычное 30-минутное замачивание в воде температурой 20 °С снижает мик­ротвердость зерен рисовой крупы в 3,5 раза, перловой — в 1,5 раза по сравнению с первоначальной.

Объем и масса бобовых, так же как и круп, при замачивании увеличивается в результате поглощения влаги. На рис. 10.3 пред­ставлены данные о приращении объема и массы гороха различ­ных сортов при замачивании в воде комнатной температуры. Для бобовых характерно опережающее увеличение массы. Так, 6-ча­совое замачивание при комнатной температуре увеличивает мас­су бобовых в среднем, %: гороха —на90...ПО, фасоли —на70...98, чечевицы — на 80...91. Вода проникает внутрь семян бобовых че­рез семенную оболочку, толщина которой влияет на интенсив­ность продвижения влаги.

На рис. 10.4 показано изменение влагосодержания при зама­чивании двух сортов фасоли: Лиахви и Цители-41 — с различной толщиной семенной оболочки — соответственно 50 и 80 мкм. Наименьшее изменение влагосодержания наблюдается у сорта Цители-41 с более толстой семенной оболочкой, особенно в пер­вые часы замачивания. Сорта фасоли и гороха, проявившие в процессе замачивания меньшую способность к изменению вла­госодержания и приращению массы, при тепловой обработке обычно дольше варятся.

ВАРКА КРУП И БОБОВЫХ

Варка круп и бобовых сопровождается изменением их физи­ко-химических свойств и приводит прежде всего к размягчению структуры зерен крупы и семядолей бобовых, изменению их кон­систенции и массы. Повышение температуры ускоряет продви­жение влаги внутрь зерен крупы и семядолей бобовых, интенсив­нее протекает процесс набухания белковых веществ и углеводов клеточных стенок, а также начавшаяся клейстеризация крахма­ла. Белки в процессе варки денатурируют, а поглощенная ими влага выпрессовывается и поглощается клейстеризующимся крахмалом. Медленное распределение влаги внутри зерен кру­пы задерживает процессы физико-коллоидной природы, сопро­вождающие варку, и тем самым удлиняет продолжительность варки отдельных видов круп. Скорость распределения влаги в зернах перловой крупы в 2...3 раза меньше, чем в зернах риса (табл. 10.2).

10.2. Скорость внутреннего влагораспределения в перловой и рисовой крупах при замачивании водой разной температуры (м/с)

На длительность варки оказывает влияние толщина клеточ­ных стенок. Способность к сохранению клеточной структуры в процессе варки определяет консистенцию и внешний вид ко­нечного продукта, эластичность и упругость ткани отдельного зерна крупы. На рис. 10.5 приведена электронная микрофотогра­фия зерна вареной перловой крупы. Как видно из рисунка, кле­точные стенки сильно набухают, но сохраняют свою структуру. Эта особенность перловой крупы обеспечивает хорошую сохра­няемость формы ее зерна на протяжении всего периода варки. У крупы с тонкой клеточной структурой, например рисовой, в процессе варки происходит частичный разрыв клеточных стенок под давлением оклейстеризованного крахмала, что приводит к нарушению формы и целостности зерен. Следует также заме-

Рис. 10.5. Поперечный срез ядра вареной перловой крупы. Увеличение х 500:

А — клеточная стенка; Б — оклейстеризованный крахмал

тить, что начальная температура клеистеризации крахмала у пер­ловой крупы (65 °С) ниже, чем у рисовой (70...85 °С), поэтому на­чавшийся процесс клеистеризации также может задерживать продвижение влаги к центру зерна крупы. Несмотря на более вы­сокую температуру клеистеризации рисового крахмала, этот процесс в клетках эндосперма рисовой крупы заканчивается бы­стрее и протекает с большим изменением крахмальных гранул, чем в клетках вареной перловой крупы.

Слизистые вещества в крупах образуют растворы различной относительной вязкости (табл. 10.3).

Анализ данных таблицы показывает, что из перловой крупы извлекается в 4 раза больше слизей, чем из рисовой. Относитель­ная вязкость 1%-ного раствора перловых слизей при 20 °С соста­вила 19...20, а у риса близка к единице. Повышение температуры

Содержание слизистых веществ в крупе и их реологическая характеристика

до 75 °С снижает вязкость раствора слизей перловой крупы, но она остается высокой; Повышение температуры не отражается на вязкости слизистых веществ рисовой крупы.

Сравнение относительной вязкости 1%-ного раствора слизей и 1%-ного раствора крахмала при температуре 75 °С показало, что вязкость перловых слизей в этих условиях выше вязкости раствора крахмала более чем в 10 раз. Вязкость раствора рисовых слизей меньше вязкости крахмального клейстера в 2 раза. Есть основания предполагать, что роль слизистых веществ риса в про­цессах внутреннего влагораспределения между основными ве­ществами, входящими в химический состав ядра крупы, незна­чительна, в то время как в перловой крупе слизистые вещества, входя в состав клеточных стенок, обладая высокой вязкостью растворов и поглощая значительное количество влаги, задержи­вают продвижение влаги внутрь зерна крупы и удлиняют продол­жительность варки. Овсяная крупа в процессе варки ведет себя

примерно так же, как перловая.

*

ДЕСТРУКЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ СТЕНОК КРУПЫ И БОБОВЫХ

Впроцессе варки под действием проникающей влаги и тем­пературы происходит деструкция клеточных стенок. Подробно механизм этой деструкции рассмотрен выше. Степень деструк­ции зависит от состава клеточных стенок. В клеточных стенках крупы преобладают гемицеллюлозы, деструкция их протекает с образованием растворимых фракций; одновременно идет про­цесс набухания клетчатки, слизистых веществ. Термоустойчи­вость клеточных стенок также зависит от их состава. Так, уста­новлено, что овсяная и перловая крупы, в клеточных стенках ко-

Рис. 10.6. Степень деструкции клеточных стенок овсяной (я) и перловой (б)

круп в зависимости от продолжительности тепловой обработки

(% от исходного содержания) (по Е. Н. Субочевой, 1990)

торых содержится больше клетчатки и слизистых веществ, варят­ся дольше, чем другие крупы. Изменение содержания клеточных стенок (степень деструкции) в крупах в зависимости от продол­жительности варки представлено на рис. 10.6. Начальный период гидротермической обработки характеризуется заметным сниже­нием количества определяемых клеточных стенок. В дальнейшем деструкция клеточных стенок замедляется и к моменту готов­ности каши остается практически постоянной.

С позиции физико-химических процессов, протекающих в крупах при гидротермической обработке, можно объяснить от­дельные кулинарные приемы, используемые при приготовлении каши различной консистенции. Необходимость упревания каши можно объяснить таким образом: температура клейстеризации крахмала крупы на 10...20 °С ниже температуры начала активной деструкции клеточных стенок эндосперма крупы. В ходе клей­стеризации крахмал связывает влагу, когда структурные компо­ненты клеточных стенок еще не успели набухнуть в достаточной степени. Подвижность воды в вязких растворах крахмального клейстера и студне набухших слизистых веществ понижена. Ее распределение по всему объему зерна протекает медленно. В свя­зи с этим замедляются и гидролитическая деструкция клеточных стенок, и размягчение структуры зерен крупы. Скорость процес-

10.4. Состав и содержание клеточных стенок фасоли (% сухого вещества)

сов возрастает по мере увеличения количества воды, используе­мой для варки каш. Чтобы снизить водосвязывающую способ­ность крахмала, слизистых веществ при варке рассыпчатой ка­ши, крупу предварительно прогревают в жарочном шкафу или слегка обжаривают.

Клеточные стенки фасоли по качественному и количествен­ному составу близки к клеточным стенкам овощей и корнепло­дов. В табл. 10.4 представлены содержание клеточных стенок и их состав в сырой и вареной фасоли.

В результате деструкции клеточных стенок с образованием растворимых веществ их определяемое количество после варки снизилось в среднем на 22 %. Из состава клеточных стенок наи­большей деструкции подверглись пектиновые вещества — в среднем на 40 %. В меньшей степени — гемицеллюлозы. Де­струкции в процессе варки подвергается и структурный белок клеточных стенок экстенсии. Основной структурный элемент этого белка — оксипролин. При этом в трудноразвариваемых сортах бобовых оксипролин подвергается меньшим изменениям. Количество его в вареной фасоли, как видно из табл. 10.4, снижа­ется в 1,5 раза по сравнению с сырой. Аналогичные изменения отмечены в клеточных стенках при варке гороха. При этом сте­пень деструкции протопектина может достигать 38...43 % перво­начального содержания.

Известно, что повышенное содержание кальция и магния в клеточных стенках обусловливает относительно высокую тер­моустойчивость протопектина. Так, сорта гороха, в клеточных стенках которых содержится относительно большое количество двухвалентных катионов Са²⁺ и Mg²⁺, варятся долго. У замочен­ных бобовых продолжительность варки зависит от тех же факто­ров, что и у овощей и корнеплодов.

Следует отметить, что роль осадителя катионов в ионообмен­ных реакциях в клеточных стенках бобовых выполняет в основ­ном фитиновая кислота, поэтому продолжительность варки раз­личных сортов гороха и фасоли находится в обратной зависимо­сти от содержания в них фитиновой кислоты. Ухудшение разва­риваемое™ бобовых в результате их хранения объясняется уменьшением содержания в них фитиновой кислоты, которая в процессе хранения подвергается ферментативному расщепле­нию под действием фермента фитазы. Замачивание семян горо­ха и фасоли в растворах натриевых солей (NaHC0₃, Na₂C0₃, Na₃P0₄) в течение 2 ч снижает продолжительность варки при­мерно вдвое, и наоборот, в растворах лимонной и молочной кис­лот продолжительность варки бобовых резко возрастает.

ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ РАСТВОРИМЫХ ВЕЩЕСТВ

При тепловой кулинарной обработке крупы, бобовых и мака­ронных изделий происходит накопление в них растворимых ве­ществ, причем в основном крахмала. Клейстеризация крахмала сопровождается растворением части крахмальных полисахари­дов, что приводит к значительному увеличению содержания во­дорастворимых веществ в готовых кулинарных изделиях. Так, содержание растворимых веществ в кашах с влажностью 78 % может достигать 19,0...26,5 % при исходном содержании в крупе 2,6...6,7 %. Больше всего водорастворимых веществ накаплива­ется в рисовой крупе, меньше — в гречневой. При остывании и хранении каши в остывшем состоянии растворимость крахмаль­ных полисахаридов понижается в результате ретроградации ами­лозы с одновременным ухудшением органолептических свойств готовой продукции. Процесс уменьшения содержания водораст­воримых веществ в готовых кулинарных изделиях при хранении, сопровождающийся ухудшением органолептических свойств, называют черствением. Быстрее всего черствеет пшенная каша, затем рисовая, гречневая, манная. Рассыпчатые каши черствеют медленнее вязких и жидких (табл. 10.5).

Разогревание остывших каш до 95 °С увеличивает раствори­мость крахмальных полисахаридов и улучшает органолептиче-

Содержание водорастворимых веществ в кашах