Промени на протеините при кулинарна обработка

При кулинарната обработка белтъчините претърпяват редица изменения, които пряко влияят върху качествата на крайния продукт.Най-съществените промени са хидратация, дехидратация, денатурация и деструкция на белтъчната молекула.

Хидратация

Процес, при който белтъкът абсорбира водните молекули. Хидратацията влияе върху органолептичните показатели на кулинарния продукт – сочност, консистенция и вкус

Дехидратация

Дехидратацията по своята същност представлява намаляване на водното съдържание на продуктите. Това е процес, при който белтъчните вещества губят чат от съдържащата се в тях вода под влияние на различни фактори. Процесът може да бъде обратим – когато дехидратираните молекули напълно или частично възстановят абсорбционно свързаната с тях вода.

Пример за частично обратим процес е размразяването.

За необратим процес говорим тогава, когато молекулите не могат да възстановят загубената от тях вода. Това най-често се случва при топлинна обработка.

Денатурация

Денатурацията е процес, при който се нарушава първоначалната (нативна) структура на белтъчната молекула под влияние на различни външни фактори. В зависимост от причините, процесът може да бъде:

Топлинна денатурация – предизвикана от високи температури;
Киселинна или основна денатурация – причинена от въздействието нa киселини или основи;
Повърхностна денатурация – резултат от механични въздействия.

В кулинарната практика най-важна е топлинната денатурация, за която е необходимо присъствието на вода. Водата прониква между полипептидните вериги и допринася за тяхното разгъване.

Процесът на денатурация променя свойствата на белтъците:

Намалява тяхната разтворимост;
Намалява способността им да набъбват;
Променя колоидното им състояние;
Подобрява усвояемостта им от организма.

Тези промени са особено значими за кулинарията. Пресичането, което се наблюдава при топлинната денатурация, е пример за промяна в колоидното състояние.

Продължителността и температурата на нагряване са ключови за топлинната денатурация. Всяко белтъчно вещество има специфична температура на денатурация. Например, яйчният белтък денатурира при 55°C, а яйчният жълтък – при 70°C.

Коагулация

Коагулацията е процес, при който денатурирани протеини се свързват помежду си, образувайки мрежа, която задържа вода. Това придава плътност и текстура на храната, например при яйчен крем или готвена риба.

Денатурацията може да бъде обратима (ренатурация), докато коагулацията обикновено е необратим процес.

Деструкция

Процес на разрушаване на белтъчната молекула, който настъпва при продължително нагряване след протичане на денатурацията.

Протеините имат особена роля в процеса на приготвяне на храната. От всички основни молекули в храната протеините са най-интересните и променящи се. Останалите, вода и мазнини, както и въглехидрати, са твърде стабилни и постоянни. Но изложим ли протеините на леко затопляне или пък на обработка с киселина, сол или на въздух, тяхното поведение се променя радикално. Тази изменчивост отразява биологичната им мисия.

Изменения на белтъчините в месото, птиците и рибата

Изменения в белтъчните вещества на мускулната тъкан

Мускулната тъкан се състои от мускулни влакна, свързани в мускулни снопчета. Основните белтъчни вещества в мускулната тъкан са миоалбумин, миоглобулин, миоглобин, миоген, миозин и актин. Миоглобинът определя интензивността на червения цвят на месото.

При топлинна обработка на месо, птици и риба настъпва денатурация на разтворимите белтъчни вещества в зависимост от температурата. Процесът започва при 30-35°C и протича интензивно при 60-65°C, когато около 90% от белтъчините денатурират. Топлинната денатурация води до промени в физико-химичните свойства на белтъчините: намалена разтворимост, намалена ферментативна активност и промени в колоидното им състояние (от зол в гел или от гел в уплътнен гел). Това води до изтласкване на част от водата и намаляване на диаметъра на мускулните влакна.

При варене на месо, когато се поставя в студена вода, разтворимите белтъчини преминават във водата, образувайки слабо концентриран белтъчен зол. При нагряване този зол денатурира и формира пяна, която изплува на повърхността. Пяната се отстранява внимателно, за да се получи бистър бульон с добри органолептични качества. При добавяне на киселина, рН на средата се променя, при което денатуриралите белтъчини изплуват на повърхността и по този начин се предотвратява помътняването на бульона.

При пържене и печене, в сравнение с варенето, диаметърът на мускулните влакна намалява по-малко, тъй като мускулната тъкан се уплътнява по-бързо, запазвайки повече вода. По повърхността на пържените или печените продукти се образува коричка от денатурирали белтъчини, която намалява изтичането на месния сок и запазва сочността на готовия продукт. Сочността зависи и от правилно избрания технологичен режим на топлинна обработка.

Топлинната обработка продължава и след денатурацията на белтъчините, докато продуктът не достигне кулинарна готовност. В този етап протича деструкция, при която белтъчната молекула се разрушава до аминокиселини и се отделят летливи вещества, които влияят на органолептичните свойства на готовия продукт.

Изменения на белтъчните вещества в съединителната тъкан

Съединителната тъкан свързва различните тъкани и органи в тялото. Основните белтъчни вещества в съединителната тъкан включват колаген, еластин, осеин, ретикулин, мукоид, нуклеопротеиди и хромопротеиди.

Колагенът е най-разпространеният белтък в съединителната тъкан. Той е непълноценен белтък, тъй като не съдържа всички незаменими аминокиселини. В нативно състояние колагенът е неразтворим във вода и органични разтворители, като същевременно е устойчив на протеолитични ензими.

Еластинът е по-малко здрав от колагена, но има значителна еластичност. Той също е непълноценен белтък, който не се разтваря във вода и не се разгражда от пепсин (ензим в стомашния сок).

Количеството на съединително-тъканните белтъчини в месото зависи от множество фактори, като натоварване на мускулите, възраст, порода и угоеност на животното. По-голямото съдържание на колаген в съотношение с еластина прави месото по-крехко. Месото на млади животни съдържа повече колаген и по-малко еластин, поради което е по-крехко. Съединителната тъкан на рибите е изградена предимно от колаген, което придава на месото им нежна структура.

При нагряване в присъствие на вода, белтъчините на съединителната тъкан претърпяват денатурация, което води до промяна в механичните и структурни свойства на месото. При температура от 50-55°C колагеновите влакна набъбват, поглъщайки вода. При по-нататъшно повишаване на температурата (около 60°C за месо и 40°C за риба) дължината на колагеновите влакна намалява, докато диаметърът им се увеличава. В резултат на което се разрушава фибрилната структура на колагена, който се трансформира в еднородна стъкловидна маса – глутин. Това се дължи на разкъсването на част от напречните връзки между полипептидните вериги и води до тяхната деформация. Денатурираният колаген по-лесно се разгражда от протеолитични ензими като пепсин и трипсин.

За да се минимизира вредното въздействие на деформацията на съединителната тъкан, месни продукти, предназначени за пържене или печене, се почистват от съединителни мембрани, начукват се или се правят напречни нарези на мускулните влакна.

Еластинът не претърпява съществени изменения при денатурация, но набъбва незначително.

При топлинната обработка на колагена в съединителната тъкан, голяма част от връзките в полипептидните вериги се разкъсват, което води до деструкция на молекулата и трансформация на колагена в глутин. Глутинът е разтворим в топла вода и при охлаждане желира, като се използва за приготвяне на аспик. Превръщането на колагена в глутин е от голямо значение за кулинарната качества на готовият продукт, тъй като подобрява текстурата на месото.

При по-продължителна топлинна обработка от необходимата, колагенът претърпява значителна дезагрегация (разпадане), което води до рязко намаляване здравината на съединителната тъкан. Това е характерно за развареното месо, при което мускулните влакна лесно се разделят. Вида на топлинна обработка зависи от съдържанието на колаген, което е различно в отделните части на трупа. Месото с малко съдържание на колаген (като бон филе, контрафиле или шол) е подходящо за аламинути и техники като сотиране и пържене.

В кулинарната практика често се използват различни методи за ускоряване на превръщането на колагена в глутин, като мариноване, варене с вино или намазване с лимон преди печене.

Изменение на белтъчните вещества в яйцата

Яйчният белтък съдържа различни белтъчни вещества, сред които са овалбумин, овоглобулин, овомукоид, коналбумин, овомуцин, лизоцим, авидин и други. В яйчния жълтък основните белтъчни вещества са вителин, ливетин и фосфатин. Повечето от тях са пълноценни белтъчини с висока хранителна стойност. Белтъчините авидин и овомукоид имат негативно въздействие върху храненето, но те се съдържат в малки количества.

Авидинът се свързва с витамин Н в червата и може да предизвика авитаминоза на този витамин, който е важен за нормалната функция на нервната система и рефлекторната дейност. При топлинна обработка авидинът се разгражда и витаминната активност се възстановява. Овомукоидът потиска действието на трипсина (ензим, който разгражда белтъчините в тънкото черво), като пречи на разграждането на белтъчините в суровото яйце. Това може да затрудни храносмилането и да доведе до алергии. При варене овомукоидът денатурира и губи антиферментните си свойства.

В суровото яйце белтъчните вещества са в състояние на слабо концентриран зол, но при нагряване, след денатурация, те преминават в гел, който задържа водата. Яйчният белтък и жълтък денатурират при различни температури. Белтъкът започва денатурацията си при температура 45-50°C, като постепенно променя структурата си. При 75-85°C се образува гел, който запазва формата си. Яйчният жълтък денатурира при по-висока температура, започвайки да се сгъстява при около 70°C. Тази разлика в температурите за денатурация на белтъка и жълтъка се използва при приготвяне на т.нар. рохки яйца (жълтък с полутечна консистенция и коагулиран белтък).

Когато яйцата се разреждат с вода или мляко, температурата за денатурация леко се повишава, а получената консистенция на гела става по-нежна, отколкото в натуралното яйце. Това се наблюдава при приготвяне на омлети и крем карамел. Добавянето на захар също повишава температурата, при която протича денатурацията.

Денатурацията на яйчния белтък е свързана с отделяне на сероводород (H2S), който се съединява с желязото (Fe) от жълтъка. Това води до потъмняване на повърхността на жълтъка при варене. За да се избегне това потъмняване, свареното яйце трябва незабавно да се постави в студена вода, което предизвиква дифузия на сероводорода поради рязката промяна на температурата

Изменение на белтъчните вещества в млякото

Млякото съдържа различни белтъчни вещества, като казеин (2,5-3 %), лактоалбумин (0,5-1 %), лактоглобулин (0,1 %) и липопротеиди. Казеинът се намира под формата на калциев казеинат. При нагряване на млякото настъпват промени в белтъчните вещества, основната от които е денатурацията, която започва около 60°C. Лактоалбуминът денатурира, като образува парцалчета, които се утаяват по дъното и стените на съда.

При лактоглобулина няма ясно изразени визуални признаци за денатурация. При нагряване калциевият казеинат се разгражда, освобождавайки свободен казеин. Той също денатурира, като на повърхността на млякото се образува млечна ципа (каймак), съставена от казеин, млечна мазнина и кисел калциев фосфат.

Казеинът е основен белтък в изварата, където се намира под формата на плътен и силно обезводнен гел, който при топлинна обработка става още по-плътен.

Изменения на белтъчните вещества в зеленчуците, плодовете и зърнено-бобовите продукти

Белтъчни вещества в зеленчуците и плодовете се съдържат в малки количества. В зеленчуците те не надвишават 3% от масата им, а в плодовете варират от 0,4% до 1,5%. Белтъчините са в състояние на слабо концентриран зол, който при топлинна обработка денатурира, формирайки разпокъсани структури. Разрушаването на клетъчните стени улеснява дифузията на клетъчния сок, което води до загуби на водоразтворими вещества.

Пшеничното брашно съдържа около 10-12% белтъчни вещества, основно протеини като албумин, глобулин, глиадин и глутелин. В брашното белтъчините са в състояние на сух гел, който при накисване на зърнените продукти и замесване на тесто се превръща в оводнен гел. По време на замесване и ферментация белтъчните вещества могат да погълнат и задържат до 200% вода спрямо тяхното количество в брашното. Количеството вода, добавяно при производството на тесто, е между 35% и 165% от масата на брашното. При набъбване протеиновите нишки се опъват и частично се разкъсват, образувайки глутенови ципи, които придават структура на тестото. Добрата структура на тестото зависи от съдържанието на глутен, което трябва да бъде минимум 7,5% в брашното.

Бобовите продукти са с високо съдържание на белтъчни вещества – 20-30% спрямо сухото вещество, като преобладават глобулините, а в по-малка степен се съдържат албумини и глутелини. Аминокиселинният им състав е близък до този на животинските протеини. Бобовите продукти имат по-слаба набухваемост, което изисква по-дълга термична обработка. За намаляване на времето за топлинна обработка и запазване на целостта на зърната, обикновено те се накисват във вода. При нагряване във вода белтъчините денатурират, като част от водата се изтласква и се абсорбира от скорбялата по време на нейната клейстеризация.

5/5 (6)