Изменение на въглехидратите при кулинарна обработка

При кулинарна обработка въглехидратите преминават през различни химични и физични промени, които влияят на вкуса, текстурата и външния вид на крайния продукт.

Основните процеси включват:

• хидролиза,
• ферментация,
• карамелизация
• меланоидинообразуване.

Хидролиза на дизахаридите

Хидролизата на дизахаридите може да бъде ензимна или киселинна:

Ензимна хидролиза

Ензимната хидролиза на дизахаридите захароза и малтоза протича по време на приготвяне на тесто с мая и в началните етапи на неговото изпичане. Този процес се осъществява под действието на две ензимни системи – на брашното и на дрождите (маята).

• Ферментът малтаза в брашното разгражда скорбялата до декстрини, а впоследствие до малтоза.
• Малтозата, под действие на ензима малтаза, в присъствието на вода, се хидролизира до две молекули глюкоза.
• Ензимът захараза в дрождите катализира бързата хидролиза на захарозата, която се разпада до глюкоза и фруктоза. Това е от ключово значение за активността на дрождите при ферментационните процеси.

Влияние на захарта върху хидролизата

Добавянето на захар може да забави разграждането на малтоза в тестото, а в някои случаи хидролизата може напълно да спре. За да се предотврати това, при производството на хляб се прибавят ензимни препарати от плесени, които подпомагат бързото разграждане на малтоза, дори в присъствието на допълнително добавена захар.

Киселинна хидролиза

Киселинната хидролиза протича при нагряване на захарозата във воден разтвор с наличие на киселина, при което захарозата се разгражда до глюкоза и фруктоза. Този процес е известен като киселинна инверсия на захарозата, а получената смес от глюкоза и фруктоза се нарича инвертна захар.

✔ Увеличаването на количеството инвертна захар повишава сладостта на крайния продукт.
✔ Инвертната захар кристализира трудно (не се озахарява), което я прави особено полезна в сладкарската и кулинарната технология.

Приложение на киселинната хидролиза

Киселинна хидролиза се наблюдава при:

• варене на плодове в захарни сиропи,
• печене на плодове,
• приготвяне на захарни сиропи с хранителна киселина.

Продължителността на термичната обработка и концентрацията на киселината оказват влияние върху степента на инверсия на захарозата. Различните плодове съдържат различни киселини, които влияят на процеса:

• Лимонена киселина – преобладава в цитрусовите и ягодовите плодове.
• Ябълчена киселина – основно в семковите и костилковите плодове.

Въпреки че зеленчуци като моркови и салатно цвекло съдържат захароза, те не претърпяват киселинна инверсия при варене, тъй като тяхната киселинност е значително по-ниска от тази на плодовете.

Ферментация на монозахаридите

Ферментация на монозахаридите се наблюдава при замесване на тесто с мая и при приготвяне на изделия от него. Основният процес е алкохолната ферментация, при която монозахаридите се разграждат до въглероден диоксид (CO₂) и етилов алкохол (етанол).

В резултат на тази ферментация, както и на наличието на CO₂ и мехурчета въздух, вкарани по време на замесването, тестото придобива порьозна структура и увеличава обема си. За да се постигне равномерна структура, тестото трябва да се размесва няколкократно, тъй като натрупаният CO₂ може да потисне развитието на дрождите.

Фактори, влияещи върху ферментацията:

• Температура – Оптималната температура е 25-35°C. Температура над 40°C може да инактивира ензимите и да забави ферментацията.
• pH на средата – Оптималното pH трябва да бъде слабо кисело до неутрално, което подпомага активността на дрождите.
• Добавки (сол, захар) – Солта забавя ферментацията, докато малки количества захар могат да я ускорят. Високата концентрация на захар обаче може да инхибира активността на дрождите.

Ферментационният процес има ключово значение за текстурата и вкусовите характеристики на хлебните и сладкарските изделия.

Карамелизация на монозахаридите

Карамелизацията на монозахаридите протича при нагряване на захарите при температура над 100°C в слабо кисела или неутрална среда. В резултат на този процес захарите се превръщат в аморфна маса с жълто-кафяв цвят.

При печене и пържене на храни, особено с високо съдържание на захари, карамелизацията допринася за златисто-кафявата коричка и характерен вкус. В зависимост от температурата, вида на захарта и продължителността на нагряване, продуктите могат да придобият различни нюанси на карамелизация – от светложълт до тъмнокафяв. Карамелизацията е термичен процес, при който захарите се нагряват над 100°C, което води до разпадане и образуване на карамелни съединения:

Различни фактори оказват влияние върху карамелизацията:

• Наличие на влага – влияе върху скоростта и степента на карамелизация.
• pH на средата – киселинната среда ускорява процеса.
• Температура на нагряване – по-високата температура засилва образуването на карамелни продукти.
• Вид и концентрация на захарта – различните захари карамелизират при различни температури.

Карамелизация – фази:

1.Начален стадий: отделя се вода, образувайки стъкловидна аморфна маса с жълтеникав оттенък.

2.Развит стадий: получават се три основни карамелни съединения:

• Карамелан – светложълт, разтворим в студена вода.
• Карамелен – тъмнокафяв с рубинен оттенък, разтворим в гореща вода, с горчив вкус.
• Карамелин – тъмнокафяво, неразтворимо съединение.

Кулинарни приложения на карамелизацията:

Карамелизацията е широко използван процес в готварството и сладкарството за придаване на аромат, вкус и цвят на редица ястия:

• оцветяване на бульони и сосове,
• създаване на карамелен сироп за десерти,
• приготвяне на крем карамел,
• формиране на коричка при печене и пържене на меса, хляб и други продукти. 

Меланоидинообразуване

Меланоидинообразуването е сложен химичен процес, който протича при нагряване на редуциращи захари (като глюкоза и фруктоза) в присъствието на свободни аминокиселини и полипептиди. В резултат на тази реакция се образуват карбонилни съединения и меланоидини – тъмно оцветени вещества, които придават характерен вкус и цвят на много храни.

 

 

 

 

 

Фази на меланоидинообразуването:

1. Образуване на захароаминни комплекси – в началния етап захарите реагират с аминокиселините, образувайки междинни съединения.
2. Дехидратация и полимеризация – под въздействие на високата температура, тези съединения се обезводняват, полимеризират и разпадат.
3. Формиране на меланоидини – при по-продължително нагряване се образуват тъмно оцветени продукти, които влияят на вкуса, аромата и външния вид на храните.

Фактори, влияещи върху процеса:

• Температура – процесът се ускорява при температура над 100°C.
• pH на средата – в алкална среда меланоидинообразуването протича по-интензивно.
• Продължителност на нагряването – колкото по-дълго трае термичната обработка, толкова по-интензивно е потъмняването на продукта.
• Съотношение на захари и аминокиселини – високото съдържание на редуциращи захари увеличава скоростта на реакцията.

Приложение в кулинарията

Меланоидини се образуват в коричката на печените и пържените храни, като:

• Печено и пържено месо – придава характерен аромат и златистокафяв цвят.
• Картофи и хляб – допринася за вкусната коричка на пържените картофи и печивата.
• Печено кафе – основен процес, отговорен за аромата и цвета на кафето.
• Какаови и шоколадови изделия – придава дълбочина на вкуса.

Меланоидинообразуването е от съществено значение за създаването на ароматен и апетитен вид на храните, като същевременно влияе върху текстурата и вкусовите им характеристики.

Изменения на нишестето при кулинарна обработка

Нишестето се натрупва в различни части на продуктите от растителен произход като резервен полизахарид под формата на нишестени зърна. То се състои от въглехидратна част (96-97,6 %) и невъглехидратна част – минерални вещества и някои висши мастни киселини.

Основните компоненти на въглехидратната част са двата полизахарида:

• Амилоза – изградена от глюкозни остатъци, свързани в права неразклонена верига.
• Амилопектин – притежава разклонена молекулна структура, което влияе на свойствата му.

Различните видове нишесте съдържат различни количества от тези два полизахарида, което определя техните свойства:

• Картофено нишесте – с високо съдържание на амилопектин, което го прави по-желиращо и подходящо за сгъстяване на сосове и кремове.
• Пшенично нишесте – богато на амилоза, което му придава по-висока устойчивост и еластичност, важно при тестените изделия.

Клейстеризация на нишестето

Клейстеризация е процес, който протича при нагряване на нишестето в присъствие на вода, в резултат на което се нарушава неговата първоначална структура. Процесът протича с поглъщане на топлина и води до значителни промени в текстурата на храните.

На първия етап (при 50-65°C) нишестените зърна поглъщат вода, набъбват и частично разтварят амилозата, докато амилопектинът остава частично непроменен. Това води до увеличаване на обема на зърната, но те все още запазват структурата си.

Вторият етап на процеса стартира при нагряване над 65°C, при който нишестените зърна силно набъбват, като в центъра им се образуват мехурчета, а по повърхността – пукнатини, набраздявания и вдлъбнатини. 

При температури 70-80°C вискозитетът на получения нишестен клей нараства над три пъти, а при продължително нагряване над тази температура скорбелните зърна напълно се разрушават и вискозитетът намалява.

Фактори, влияещи върху клейстеризация на нишестето:

• Температура – по-високата температура ускорява процеса, но прекомерното нагряване води до разрушаване на зърната.
• Продължителност на нагряването – влияе върху степента на разтваряне на полизахаридите.
• Концентрация на нишестето – по-високата концентрация понижава вискозитета.
• Присъствие на добавки – сол, захар и киселини влияят върху скоростта и степента на клейстеризация.

Образуваният нишестен клей намира широко приложение при приготвянето на сосове, кремове, супи и тестени изделия.

Фактори, влияещи върху набъбването на нишестето:

• Начин на топлинната обработка

Бързото нагряване при висока температура води до рязко и нееднакво набъбване, което може да причини разрушаване на слоестата структура на скорбелните зърна. Бавното нагряване, напротив, позволява запазването на тяхната структура.

• Колоидното състояние на клея

Зависи от количеството на водата, при което става оклеяването на нишестените зърна.

При по-високо водно съдържание клеят има характер на зол, както при сосове на основата на бульон, крем супи и кисели.

При по-ниско водно съдържание клеят има характер на гел. В този случай скорбелните мехурчета се доближават плътно едно до друго, а при охлаждане стабилността на гела се увеличава. Примери за такива продукти са пюрета, кремове, каши и макаронени изделия.

Влияние на добавките върху клейстеризацията

Хранителните добавки, използвани за подобряване на вкуса и текстурата на храните, оказват влияние върху процеса на клейстеризация и върху свойствата на получения нишестен клей:

• Сол: дори в малки количества тя повишава температурата на клейстеризация и намалява вискозитета на клея. Поради тази причина при варене на продукти, богати на нишесте, солта се добавя в края на термичната обработка.
• Захар: чрез своята воднозадържаща способност възпрепятства проникването на вода в скорбелните зърна, което увеличава температурата на клейстеризация и намалява вискозитета. Затова захарта се прибавя след формирането на клей с желаната консистенция.
• Хранителни киселини: въпреки че киселините могат да окажат неблагоприятно влияние върху вискозитета на клея, тяхното въздействие в кулинарията е ограничено, тъй като повечето продукти, богати на нишест, имат неутрално pH.
• Белтъчини: често се добавят под формата на яйца и мляко в рецепти, съдържащи нишесте. Те действат като стабилизатори, подпомагайки формирането и задържането на клейстеризиралата структура.

Ретроградация (възстановяване) на клейстеризиралото нишесте

При охлаждане и съхранение на кулинарни продукти, съдържащи клейстеризирало нишесте, настъпват процеси на ретроградация, които се свързват със стареенето на скорбелния клей. По време на този процес нишестените полизахариди преминават от разтворимо в неразтворимо състояние.

Механизъм на ретроградацията:

• Амилозните вериги първоначално се изправят, след което губят хидратната си обвивка и започват да се наслагват една върху друга.
• Между близко разположените хидроксилни групи на отделните вериги се образуват водородни връзки, което води до загуба на разтворимост.
• Амилопектинът е значително по-устойчив на ретроградация в сравнение с амилоза. Това е причината в кулинарни продукти с дълъг срок на съхранение да се предпочита нишесте с високо съдържание на амилопектин.

Нежелани ефекти от ретроградация

Ретроградацията на нишестените полизахариди е нежелан процес, тъй като: 

• Води до влошаване на текстурата и разслояване на продукта (образуване на утайка и течна част). Това обикновено настъпва 2 часа след приключване на термичната обработка.
• Намалява разтворимите вещества, което е особено изразено при продукти с висока изходна влажност.
• Зависи от температурата, продължителността на съхранение и вида на скорбелния продукт.

Превенция на ретроградацията

За да се намали или предотврати стареенето на скорбелния клей, кулинарните изделия като сосове, фрикасе и крем супи трябва да бъдат:

• Съхранявани за кратък период (до 4 часа),
• Държани на топло (в бен мари) до момента на сервиране,
• Приготвяни с модифицирани нишестени продукти с удължен срок на годност.

Контролът на тези фактори позволява запазване на качествата и текстурата на готовите кулинарни изделия за по-дълго време.

Деструкция на нишестето

Деструкция на скорбялата е процес, при който настъпва разрушаване на скорбелните зърна и деполимеризация на съдържащите се в нея полизахариди. В резултат на този процес се образуват продукти, наречени декстрини. Деструкцията може да бъде причинена от термична обработка или от действието на ензими (амилази), което води до разграничаване на два основни вида:

Топлинна деструкция (декстринизация)

Топлинната деструкция протича при сухо нагряване на нишестето при температура над 120°C, при което настъпва образуване на пиродекстрини – високомолекулни вещества, които се разтварят в студена вода. По време на процеса се отделят и летливи вещества като въглероден оксид, въглероден диоксид и водни пари.

Фактори, влияещи върху декстринизацията:

• Температура

Колкото по-висока е температурата, толкова по-голямо е количеството на получените пиродекстрини и летливи вещества.

• Продължителност на нагряването

Удължаването на времето на топлинна обработка води до по-интензивна промяна на цвета и текстурата.

Етапи на промяна на цвета при декстринизация:

1.Кремав оттенък – в началния стадий на загряване.

2.Златисто-кафяв цвят – при по-продължително нагряване.

3.Тъмнокафяв цвят – при силно загряване, което води до дълбоки химични изменения.

При декстринизацията нативната структура на скорбялата се разрушава, а полученият декстринизиран продукт лесно се разтваря във вода. Това води до понижаване на вискозитета на клея, получен от декстринизирана скорбяла.

Приложение на декстринизация в кулинарията

• Образуване на златиста коричка върху хляб, печива и печени ястия, където част от скорбялата на повърхността декстринизира.
• Подобряване на вкуса и текстурата на тестени изделия чрез контролирано запичане.
• Сухо нагряване на брашно или нишесте за приготвяне на сосове, фрикасе, застройки и кремсупи, където декстринизацията придава характерен вкус и гладка текстура на крайните изделия.

Ензимна деструкция (ферментативно разпадане)

Ферментативното разпадане на нишестето протича при замесване на дрождево тесто, в началния стадий на изпичане, както и при топлинна обработка на съдържащи нишесте продукти (напр. картофи). Този процес се осъществява под действието на амилази – ензими, които катализират разграждането на скорбялата.

Основни ензими, участващи в процеса:

• α-амилаза – съдържа се в дрождевата мая и разгражда нишестето до декстрини.
• β-амилаза – присъства в брашното и хидролизира декстрините до малтоза.
• В брашно, получено от повредени или прораснали зърна, се открива високо съдържание на активна α-амилаза, което ускорява хидролизата.

Ензимната деструкция – механизъм:

• При недостатъчна хидролиза, тестото и средата на изпечените изделия стават лепкави поради натрупване на неразградени декстрини.
• Ензимите по-лесно разграждат клейстеризиралото нишесте , отколкото нативната скорбяла.
• Разграждането започва още при замесване на тестото. Скоростта на процеса зависи от температурата на водата и времето за месене.
• По време на топлинната обработка процесът се ускорява, тъй като активността на β-амилазата е най-висока при 62-64°C.
• При печене на тестени изделия озахаряването на нишестето се засилва поради неговото клейстеризиране, което прави молекулите му по-достъпни за ензимите.
• При варене на картофи се активират съдържащите се в тях β-амилаза и малко количество α-амилаза, което води до разграждане на амилозата и амилопектина до захари.

 

 

5/5 (3)