Процессы, формирующие качество продукции общественного питания
Кулинарная обработка вызывает в продуктах глубокие физико-химические изменения.
Эти изменения отражаются на качестве готовой продукции.
Диффузия – извлечение водо- и солерастворимых веществ из продукта при контакте с водой или соляными растворами. В соответствии с законом Фика скорость диффузии зависит от площади поверхности продукта: чем она больше, тем быстрее происходит диффузия. Скорость диффузии зависит от концентрации растворимых веществ в продукте (К1) и окружающей среде (К2) и прекращается, когда наступает равновесие – К1 =К2.
Тема 1.3. Процессы, формирующие качество выпускаемой продукции.
Изменения, происходящие в продуктах
При тепловой обработке.
Изменения белков.
Значение белков в питании
Белки являются структурными элементами клеток; служат материалом для образования ферментов, гормонов и др.; влияют на усвояемость жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и т. д. Ежесекундно в нашем организме отмирают миллионы клеток и для восстановления их взрослому человеку требуется 80—100 г белка в сутки, причем заменить его другими веществами невозможно.
Биологическая ценность белков определяется содержанием незаменимых аминокислот (НАК), их соотношением и перевариваемостью. Белки, содержащие все НАК (их восемь: триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин) и в тех соотношениях, в каких они входят в белки нашего организма, называются полноценными. К ним относятся белки мяса, рыбы, яиц, молока. В растительных белках, как правило, недостаточно лизина, метионина, триптофана и некоторых других НАК. Так, в гречневой крупе недостает лейцина, в рисе и пшене — лизина. Незаменимая аминокислота, которой меньше всего в данном белке, называется лимитирующей. Остальные аминокислоты усваиваются в адекватных с ней количествах. Один продукт может дополнять другой по содержанию аминокислот. Однако такое взаимное обогащение происходит только в том случае, если эти продукты поступают в организм с разрывом во времени не более чем 2—3 ч. Поэтому большое значение имеет сбалансированность по аминокислотному составу не только суточных рационов, но и отдельных приемов пищи и даже блюд. Это необходимо учитывать при создании рецептур блюд и кулинарных изделий, сбалансированных по содержанию НАК.
Белками, или белковыми веществами (протеинами от гр. protos — первый, важнейший), называют высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью.
1.2..Строение белков. По форме молекулы все белки можно разделить на глобулярные и фибриллярные. Молекула глобулярных белков по форме близка к шару, а фибриллярных имеет форму волокна.
По растворимости все белки делятся на следующие группы:
* растворимые в воде — альбумины;
* растворимые в солевых растворах — глобулины;
* растворимые в спирте — проламины;
* растворимые в щелочах — глютелины.
По степени сложности белки делятся на протеины (простые белки), состоящие только из остатков аминокислот, и протеиды (сложные белки), состоящие из белковой и небелковой частей.
Различают четыре структуры организации белка:
* первичная — последовательное соединение аминокислотных остатков в полипептидной цепи;
* вторичная — закручивание полипептидных цепей в спирали;
* третичная — свертывание полипептидной цепи в глобулу;
* четвертичная — объединение нескольких частиц с третичной структурой в одну более крупную частицу.
Белки обладают свободными карбоксильными или кислотными и аминогруппами, в результате чего они амфотерны, т. е. в зависимости от реакции среды проявляют себя как кислоты или как щелочи. В кислой среде белки проявляют щелочные свойства, и частицы их приобретают положительные заряды, в щелочной они ведут себя как кислоты, и частицы их становятся отрицательно заряженными.
К глобулярным относятся все растворимые белки, к фибриллярным - белки соединительной ткани: коллаген и эластин, которые не растворяются в нейтральных растворителях.
Все белки, употребляемые в пищу, строятся из приблизительно 22-30 аминокислот, но среди них есть 8 незаменимых аминокислот, которые обязательно должны входить в рацион человека, так как они не могут синтезироваться в организме. Наличие этих незаменимых аминокислот и обуславливает полноценность белка. Белки, в свою очередь, делятся на полноценные и неполноценные. Полноценность белка зависит от степени его усвояемости и степени его утилизации. К ним относятся белки мяса, яиц, молока, рыбы.
Аминокислоты – это гетерофункциональные соединения. Строение аминокислот:
Радикал R – CH -- COOH карбоксильная группа
NH2 аминогруппа
В молекуле аминокислоты содержится несколько функциональных групп: аминогруппа, карбоксильная группа и радикалы (остатки). Число их может быть разным
Последовательность соединения аминокислотных остатков в полипептидной цепи получила название первчной структуры белка. Белковая молекула может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей. Пептидные цепи за счет водородных связей между пептидными группами аминокислотных остатков приобретают спиралевидную форму. Существует огромное количество белков более сложной структурной организации, имеющих вторичную, третичную и четвертичную структуру.
По характеру “упаковки” белковой молекулы различают глобулярные (шаровидные) и фибриллярные (нитевидные) белки. Для глобулярных белков более характерна первичная структура, спирали изогнуты, “свернуты”. Макромолекула имеет сферическую форму. Они растворяются в воде и солевых растворах с образованием коллоидных систем. Для фибриллярных белков более характерна вторичная структура. Они, как правило, не растворяются в воде. Выполняют структурообразующие функции.
В зависимости от своего строения белки по-разному меняют свои свойства при тепловой обработке.
Свойства белков.
Нативный белок (не подвергнутый тепловой обработке) имеет следующие свойства:
· Белки способны растворятся, т.е. они могут быть водо- и солерастворимыми.
· Белки способны гидратироваться, т.е связывать воду (пример - фарш мясной, тесто).
· Белки устойчивы к воздействию ферментов (трипсин - фермент желудочного сока, легче расщепляет белок уже прошедший денатурацию).
Гидратация и дегидратация белков. Гидратацией называется способность белков прочно связывать значительное количество влаги.
Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Расположенные на поверхности белковой глобулы гидрофильные группы (аминные, карбоксильные и др.) притягивают молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности. В изо-электрической точке (когда заряд белковой молекулы близок к нулю) способность белка адсорбировать воду наименьшая. Сдвиг рН в ту или иную сторону от изоэлектрической точки приводит к диссоциации основных или кислотных групп белка, увеличению заряда белковых молекул и улучшению гидратации белка. Окружающая белковые глобулы гидратная (водная) оболочка придает устойчивость растворам белка, мешает отдельным частицам слипаться и выпадать в осадок.
В растворах с малой концентрацией белка (например, молоко) белки полностью гидратированы и связывать воду не могут. В концентрированных растворах белков при добавлении воды происходит дополнительная гидратация. Способность белков к дополнительной гидратации имеет в технологии пищи большое значение. От нее зависят сочность готовых изделий, способность полуфабрикатов из мяса, птицы, рыбы удерживать влагу, реологические свойства теста и т. д.
Примерами гидратации в кулинарной практике являются: приготовление омлетов, котлетной массы из продуктов животного происхождения, различных видов теста, набухание белков круп, бобовых, макаронных изделий и т. д.
Дегидратацией называется потеря белками связанной воды при сушке, замораживании и размораживании мяса и рыбы, при тепловой обработке полуфабрикатов и т. д. От степени дегидратации зависят такие важные показатели, как влажность готовых изделий и их выход.
При тепловой обработке белки меняют свои свойства - денатурируют и коагулируют.
Денатурация - это изменение строения белковой молекулы под влиянием различных воздействий. Этот процесс необратим. Это сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия кислот, щелочей, ультразвука и др.) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы, т. е. нативной (естественной) пространственной структуры. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются.
Виды денатурации
Тепловая Механическая Химическая
В результате денатурации белки меняют свои нативные (первоначальные) свойства:
· Перестают растворяться в воде и соляных растворах.
· Теряют способность связывать воду - гидратироваться.
· Теряют устойчивость к воздействию ферментов. Денатурация - процесс необратимый. В результате денатурации происходит коагуляция белков и свертывание.
Свертывание белков происходит в результате денатурации. Оно заключается в том, что водная защитная оболочка на поверхности белковых частиц при денатурации разрушается, частицы легко соединяются друг с другом
(слипаются) укрупняются и выпадают в осадок.
Типы свертывания белков.
Свертыванию подвергаются глобулярные белки:
1. Малоконцентрированные золи (бульоны, отвары, молоко) – образуют пену.
2. Концентрированные золи (яйцо) – уплотняются.
3. Гели – обводненные (мясо, птица, рыба, простокваша) – уплотняются, выпрес.влагу
- сухие (зернобобовые:крупы, мука, бобовые) – уплотняются, выпрессовывают влагу, но она связывается клейстеризующимся крахмалом.
Деструкция белков. При длительной тепловой обработке белки подвергаются более глубоким изменениям, связанным с разрушением их макромолекул. На первом этапе изменений от белковых молекул могут отщепляться функциональные группы с образованием таких летучих соединений, как аммиак.се-роводород, фосфористый водород, углекислый газ и др. Накапливаясь в продукте, они участвуют в образовании вкуса и аромата готовой продукции. При дальнейшей гидротермической обработке белки гидролизуются, при этом первичная (пептидная) связь разрывается с образованием растворимых азотистых веществ небелкового характера (например, переход коллагена в глютин).
Деструкция белков может быть целенаправленным приемом кулинарной обработки, способствующим интенсификации технологического процесса (использование ферментных препаратов для размягчения мяса, ослабления клейковины теста, получение белковых гидролизатов и др.).
1.5. Изменения белков мяса при тепловой обработке.
Строение мышечных волокон
Миофибриллы
Сарколемма
Саркоплазма
Мышечная ткань состоит из мышечных волокон, представляющих собой своеобразные неклеточные структуры цилиндрической формы. Длина мышечных волокон колеблется от 3 до 12 см., а толщина достигает 100 мкм. Мышечное волокно покрыто полупрозрачной оболочкой - сарколеммой. Если волокно растянуть настолько, чтобы содержимое его разорвалось, то сарколемму можно видеть в месте разрыва в виде контура. Большая часть (60%) содержимого мышечного волокна имеет вид студнеобразных нитей, называемых миофибриллами, которые в свою очередь состоят из еще более тонких нитей.
Миофибриллы связаны соединительнотканой стромой в пучки, между которыми располагается жидкая гомогенная саркоплазма. Мышечные волокна образуют первичные пучки, покрытые соединительной тканью - эндомизием. Первичные пучки в свою очередь соединяются во вторичные пучки, покрытые перемизием, вторичные соединяются в третичные, покрытые эпимизием - самой грубой соединительной тканью. Прослойки эндомизия, перемизия и эпимизия составляют соединительную основу мышечной ткани теплокровных животных. В зависимости от того, насколько груба соединительная ткань мяса и выбирают способ тепловой обработки - мясо жарят (менее грубая соед.ткань), тушат, варят или используют для приготовления котлетной массы (измельчают на мясорубке).
Мышечные волокна - миофибриллы, находящиеся в виде геля, при тепловой обработке денатурируют по третьему типу, т.е. уплотняются и выпрессовывают влагу, с растворенными в ней водорастворимыми белками, которые в свою очередь при денатурации образуют хлопья. Саркоплазма при денатурации образует хлопья, так как в состав ее входят водорастворимые белки.
Иногда, если хотят получить очень прозрачный бульон, предварительно мясо замачивают. В результате этого при замачивании в воду переходяит водорастворимые белки. При варке такого мяса на поверхности бульона меньше образуется пены, бульон получается более прозрачным.
Соединительная ткань сарколемма (коллаген) сначала при температу ре 60 С сваривается, т.е. укороачивается в длину в 2 раза, в результате куски мяса при тепловой обработке деформирутся. Мясной сок, вместе с растворимыми в нем соле- и водорастворимыми белками, азотистыми и экстрактивными веществами выпрессовывается в окружающую среду. Чтобы куски мяса не деформировались их рыхлят, надрезают сухожилия, отбивают. Затем денатурирует при температуре 100 С и подвергшается дезагрегации, т.е. более глубокому распаду и коллаген в результате этого превращается в растворимое в горячей воде вещество - глютин - клееобразное вещество. Скорость перехода коллагена в глютин зависит от температуры: чем она выше, тем быстрее идет процесс. Значительно ускоряется переход коллагена в глютин в присутствии кислот (при тушении мяса добавляю томат, для жарки мясо маринуют (шашлык).
Растворы, содержащие более 1% желатина при охлаждении образуют студни.
Чем больше измельчено мясо, тем больше поверхность его соприкосновения с бульоном и тем больше экстрактивных, азотистых веществ, водо- и солерастворимых белков переходит в бульон. Тем больше будут потери веса мяса при варке.
Соединительная ткань мяса – эпимизий, перемизий и эндомизий состоят из коллагена. В состав эндомизия входит и эластин. Коллаген изменяет свои свойства при тепловой обработке, а эластин нет. Больше всего эластина в шейных мышцах и пашине, поэтому из этих частей туши готовят только котлетную и натуральную рубленную массу.Скорость перехода коллагена в глютин зависит от строения соединительной ткани: чем она грубее, тем дольше коллаген переходит в глютин.
В зависимости от качества соединительной ткани в той или иной части туши и выбирают способ доведения ее до готовности.
· Толстый, тонкий край, вырезка – используются для жарки.
· Боковая и наружная части задней ноги – для тушения и варки.
· Верхняя и внутренняя часть задней ноги – для жарки и тушения.
Итак, что влияет на скорость перехода коллагена в глютин?
1. нагрев до температуры 100 С.
2. РН среды (кислотность).
От чего зависят потери массы мяса при тепловой обработке?
1. При денатурации глобулярных белков мяса влага с растворенными в ней питательными веществами выпрессовывается в окружающую среду.
2. Жир при тепловой обработке выплавляется.
3. Коллаген переходит в глютин.
Правила варки мяса для бульонов и вторых блюд.
1. Для бульонов мясо погружают в холодную воду (диффузия) и быстро доводят до кипения, снижают нагрев, снимают с поверхности пену и жир и варят при слабом кипении. Мясо получается более плотным, а бульон насыщенным.
2. Для приготовления горячих мясных блюд из вареного мяса его погружают в горячую воду, доводят до кипения, снижают нагрев, удаляют пену и жир и варят при Т=95-98 почти без кипения. В результате такой варки мясо получается более сочным, сгустки белка более нежными.
Изменения жиров.
При любом способе тепловой обработки в жирах происходят как гидролитические, так и окислительные изменения, обусловленные действием на жир высокой температуры, воздуха и воды. Преобладание того или иного процесса зависит от температуры и продолжительности нагревания, степени воздействия на жир воды и воздуха, а также от присутствия веществ, способных вступать с жиром в химические взаимодействия.
Жиры играют важную роль в питании человека: они являются источником энергии (9 ккал/г), выполняют пластическую функцию, с ними организм получает комплекс незаменимых веществ (жирорастворимые витамины, полиненасыщенные жирные кислоты и др.) и т. д.
При приготовлении пищи жиры используются, как:
* антиадгезионное средство, уменьшающее прилипание
продуктов к греющей поверхности при жарке;
* теплопроводящая среда при жарке (особенно во фри
тюре);
* растворители каротинов и ароматических веществ (пас
серование моркови, томата, лука и т. д.);
* составная часть рецептур ряда соусов (майонез, гол
ландский, польский и др.);
* структурообразователи песочного, слоеного теста и т. д.
Широкое использование жиров при жарке кулинарной продукции объясняется следующим:
* жарочная поверхность разогревается до температуры 280—300°С, и продукт на такой поверхности сразу начинает подгорать; жиры, обладая плохой теплопроводностью, понижают эту температуру до 150—180°С, обеспечивая образование румяной корочки поджаривания;
* жарочная поверхность аппаратов характеризуется неравномерностью температурного поля (от 200 до 300°С), а жиры выравнивают его и обеспечивают равномерное поджаривание
продуктов;
* часть жира поглощается поверхностным слоем продукта, повышает его калорийность, участвует в формировании вкуса и аромата жареных изделий.
По химической природе жиры (глицериды, или ацилгли-церины) представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта — глицерина и высокомолекулярных жирных (карбоно-вых) кислот. Жиры составляют основную массу липидов (до 95—96%). Свойства жиров определяются составом жирных кислот, которые могут быть насыщенными (пальмитиновая, стеариновая) и ненасыщенными, или непредельными (олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая).
2.1. Изменение жиров при варке и припуекании продуктов.
Содержащийся в продуктах жир в процессе варки плавится и переходит в бульон. Количество выделившегося жира зависит от его содержания и характера отложения в продукте, продолжительности варки, массы кусков и других причин. Так, из мяса при варке извлекается до 40% жира, из костей — 25—40%. Тощая рыба при припусками теряет до 50% жира, средней жирности — до 14%.
Основная масса извлеченного жира собирается на поверхности бульона и лишь небольшая часть (до 10%) его эмульгирует, т. е. распределяется в жидкости в виде мельчайших шариков. Присутствие эмульгированного жира в бульоне — явление нежелательное, так как бульон становится мутноватым. Кроме того, в результате эмульгирования значительно увеличивается поверхность соприкосновения жира с кипящей водой, что создает благоприятные условия для его гидролиза. Степень эмульгирования жира при варке бульона находится в прямой зависимости от интенсивности кипения и количества жидкости по отношению к продукту.
Гидролиз жира протекает в три стадии:
* первая — из триглицерида в присутствии воды образу
ются диглицерид и жирная кислота;
* вторая — из диглицерида образуются моноглицерид и
жирная кислота;
» третья — из моноглицерида образуются глицерин и жирная кислота.
Присутствующие в варочной среде поваренная соль и органические кислоты способствуют гидролизу жира. Накапливающиеся в результате гидролиза жирные кислоты образуют с ионами калия и натрия, которые всегда присутствуют в бульонах, мыла, придающие бульонам неприятный салистый вкус. Для снижения степени гидролиза жира и сохранения качества бульонов необходимо не допускать бурного кипения бульонов, снимать излишки жира с поверхности, солить бульон в конце варки.
При варке продуктов контакт жира с кислородом воздуха ограничен, поэтому окисляется лишь часть жирных кислот, окисление идет неглубоко (с образованием перекисных соединений и монооксикислот).
2.2. Изменение жиров при жарке продуктов основным способом.
При жарке продуктов основным способом (с небольшим количеством жира) часть жира теряется. Эти потери называются угаром. Угар складывается из жира, который теряется в результате муравей разбрызгивания, и потерь вследствие дымообразо-вания. Разбрызгивание вызывает интенсивное кипение влаги, содержащейся в жире и выделяющейся из продуктов. Большой угар дают жиры, содержащие влагу,— маргарин и сливочное масло. Интенсивно выделяют влагу при обжаривании полуфабрикаты, богатые белками (мясо, птица, рыба). На степень разбрызгивания жира влияет связь влаги в продукте. Так, при обжаривании сырого картофеля угар жира значительно больше, чем при обжаривании предварительно сваренных клубней.
Дымообразование связано с глубоким разложением жира при нагревании его до высокой температуры (170—200°С). Температура дымообразования зависит от вида жира, скорости нагревания его, величины греющей поверхности и ряда других факторов. Для жарки лучше использовать жиры с высокой температурой дымообразования — пищевой саломас (230°С), свиное сало (220°С) и др. Менее подходят для этой цели растительные масла с низкой температурой дымообразования (170— 180°С).
Одновременно с угаром жира происходит частичное поглощение его обжариваемыми продуктами. Количество поглощенного жира зависит также от влажности его и продукта, характера выделяемой из него влаги. Так, продукты, содержащие много белка (мясо, птица, рыба), поглощают мало жира, так как этому препятствует влага, выделяющаяся при денатурации белков. В предварительно сваренном картофеле влага связана крахмалом и жира впитывается больше, чем при обжаривании сырого картофеля. Чем мельче нарезка картофеля, тем больше он поглощает жира.
Основная масса впитываемого жира накапливается в корочке обрабатываемого продукта. При жарке мяса, рыбы и птицы поглощаемый ими жир эмульгируется в растворе глю-тина, образовавшегося при расщеплении коллагена. При этом продукт приобретает дополнительную сочность и нежность.
Поглощенный жир в самом продукте изменяется мало, но оставшийся в посуде может претерпеть некоторые изменения гидролитического и окислительного характера. Частичный гидролиз жира происходит за счет влаги, содержащейся в самих продуктах. Несмотря на значительный контакт с кислородом воздуха (аэрацию) и действие высоких температур (140—200°С), глубоких окислительных изменений в жире не наблюдается, поскольку невелика продолжительность нагревания и жир повторно не используется. Изменения жиров при жарке основным способом заключаются, главным образом, в образовании пероксидов и гидропероксидов (ререкисей и гидроперекисей), в разложении глицерина до акролеина. Акролеин обладает резким неприятным запахом, который вызывает раздражение слизистых оболочек носа, горла и слезотечение.