Использование сахаров в технологии приготовления пищи. Химия в повседневной жизни химия и кулинария: что общего? Урок «Белковая пища с точки зрения химии»
Доктор химических наук Александр Рулёв, академик Михаил Воронков (Иркутский институт химии им. А. Е. Фаворского СО РАН).
Издревле приготовление пищи находилось под покровительством греческой богини Кулины, имя которой дало название кулинарии - искусству создания блюд. Союз этого искусства и химии способствовал рождению новой отрасли науки - кулинохимии.
В 1899 году французский художник Жан Марк Коте выпустил серию открыток, на которых попытался представить жизнь своих соотечественников через сто лет.
Итальянская этикетка мясного экстракта Либиха (1900 г.).
Восхитительный аромат кофе создаётся букетом более тысячи душистых веществ. Возбуждающее действие этого напитка связано с присутствием кофеина, формула которого изображена на чашке.
Формулы, демонстрирующие зависимость запаха от незначительных изменений в структуре соединения. (R)- и (S)-лимонены имеют соответственно апельсиновый и лимонный аромат. У (R)-карвона - запах остролистной мяты, у (S)-карвона - тмина и укропа.
Грибы, обжаренные на оливковом масле: слева - на открытой сковороде, справа - при помешивании под крышкой. Фото: http://zapisnayaknigka.ru.
«Никто не сделал так много для улучшения условий жизни людей, как химики», - справедливо утверждал нобелевский лауреат Гарольд Крото. Но, несмотря на неоценимую пользу, которую химия приносит человечеству, в мире процветает хемофобия - боязнь химии. Парадокс состоит ещё и в том, что каждый из живущих на земле людей - в той или иной степени химик. Например, когда проводит генеральную уборку, затевает стирку или хлопочет на кухне.
В самом деле, современная кухня во многом напоминает химическую лабораторию. С той лишь разницей, что кухонные полки заняты баночками, наполненными всевозможными крупами и специями, а лабораторные - уставлены склянками с не предназначенными для пищи реактивами. Вместо химических названий «хлорид натрия» или «сахароза» на кухне звучат более привычные слова «соль» и «сахар». Приготовление блюда по кулинарному рецепту можно сравнить с методикой проведения химического эксперимента.
Несомненно, помимо необходимых ингредиентов шеф-повар вкладывает в каждое блюдо и свою душу. При этом неважно, придерживается ли он классических традиций или предпочитает импровизацию. Всё это делает кулинарию особым видом искусства и одновременно сближает с химической наукой.
«Кухонная химия» зародилась давно. В XVIII-XIX столетиях изучением проблем, так или иначе связанных с пищей, всерьёз занимались многие известные учёные, и прежде всего французские химики (не потому ли французская кухня считается одной из самых утончённых в мире?). Основатель современной химии Антуан Лоран Лавуазье обнаружил зависимость качества мясного бульона от его плотности. Он же, проводя термохимические исследования, пришёл к выводу о важности соблюдения баланса калорий, потребляемых человеком с пищей и расходуемых им при физической активности. Его соотечественник Антуан Огюст Пармантье стал одним из основоположников школы хлебопечения, агитировал за использование сахара, полученного из свёклы, винограда и других овощей и фруктов, предложил способы консервации продуктов питания. Другой французский учёный, Мишель Шеврёль, установил состав и строение жиров. Увлёкшись анализом мясного сока, выдающийся немецкий химик Юстус фон Либих изобрёл так называемый мясной экстракт, доживший до наших дней под именем «бульонные кубики». Он также разработал молочные смеси - предшественники современного детского питания. Наконец, знаменитый французский химик Марселен Бертло экспериментально доказал возможность синтеза природных жиров из глицерина и жирных карбоновых кислот. Он полагал, что в скором будущем химия избавит человека от тяжёлого сельскохозяйственного труда, заменив привычные хлеб, мясо и овощи специальными таблетками. В их составе будут все необходимые компоненты - азотсодержащие вещества (прежде всего, аминокислоты и белки), жиры, сахара и немного приправ. Какая же скучная жизнь начнётся, когда, произнося на торжественном приёме тост, вместо бокала с игристым шампанским придётся держать в руках пилюлю!
Действительно, за прошедшие десятилетия химия в немалой степени изменила ассортимент «скатерти-самобранки» человека. В начале XX века, когда химическая наука переживала настоящий бум, Владимир Маяковский утверждал, что она сможет создать даже искусственную пищу:
Завод.
Главвоздух.
Делают вообще они
воздух
прессованный
для междупланетных сообщений.
<…>
Так же
вырабатываются
из облаков
искусственная сметана
и молоко.
Его предсказания оказались пророческими: современные химики научились «вырабатывать» молоко, сыр, простоквашу и другие продукты из сои, а на основе белков куриных яиц и пищевого желатина полвека назад в Институте элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова впервые получили искусственную зернистую чёрную икру. Однако и сегодня о реакциях, протекающих на Солнце, мы знаем, пожалуй, больше, чем о сложнейших процессах, которые происходят, когда мы варим, жарим, тушим или запекаем что-либо.
Как известно, основными компонентами пищи человека являются белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные вещества. Большинство их претерпевает химические превращения при кулинарной обработке, определяя структуру и вкусовые качества будущего съедобного шедевра.
Однако природу происходящих химических процессов человек начал понимать относительно недавно. Как это часто бывает в науке, первый шаг в этом направлении был сделан случайно. «Сегодня мы можем провести конденсацию определённого сахара с какой-либо аминокислотой» - так в январе 1912 года французский врач и химик Луи Камилл Майяр резюмировал суть своего удивительного открытия. Изучая возможность синтеза белков при нагревании, он получил вещества, которые, как оказалось, определяют цвет и запах многих готовых блюд. Почти четыре десятилетия спустя американский химик Джон Ходж установил механизм открытой Майяром реакции и её роль в процессах приготовления пищи. Опубликованная им в «Journal of Agricultural and Food Chemistry» работа до сих пор является самой цитируемой среди когда-либо вышедших в этом журнале статей.
Учёные по праву считают реакцию Майяра одной из самых интересных и важных в химии пищи и медицине: несмотря на солидный возраст, она хранит ещё немало тайн. Достижениям в изучении реакции Майяра было посвящено несколько международных научных форумов. Последний, одиннадцатый по счёту, состоялся в сентябре 2012 года во Франции.
Строго говоря, реакция Майяра - это не одна, а целый комплекс последовательных и параллельных процессов, происходящих при варке, жарке и выпечке. Каскад превращений начинается конденсацией восстанавливающих сахаров (к ним относятся глюкоза и фруктоза) с соединениями, молекулы которых содержат первичную аминогруппу (аминокислоты, пептиды и белки). Образующиеся продукты реакции претерпевают затем дальнейшие превращения при взаимодействии с другими компонентами пищи, давая смесь разнообразных соединений - ациклических, гетероциклических, полимерных, которые и отвечают за запах, вкус и цвет подвергшихся термической обработке полуфабрикатов. Понятно, что в зависимости от условий протекают разные реакции, приводящие к разным конечным продуктам. В реакции Майяра образуются как интенсивно окрашенные, так и бесцветные продукты, которые могут быть вкусными и ароматными или, напротив, прогорклыми и неприятно пахнущими,быть как антиоксидантами, так и ядами. Таким образом, реакция Майяра может повышать питательную ценность пищи, но может и делать её опасной для употребления.
Любая хозяйка знает, что цвет блюда существенно зависит от того, как оно готовилось, иными словами - от условий проведения реакции Майяра. Например, если грибы обжарить в оливковом масле на открытой сковороде, то они приобретут аппетитный золотистый оттенок. Если же их готовить при помешивании под крышкой, содержащаяся в грибах влага не позволит им подрумяниться.
Известен любопытный психологический эксперимент, когда стол, уставленный аппетитными закусками, осветили так, что цвета последних изменились до неузнаваемости: мясо приобрело серый оттенок, салат стал фиолетовым, а молоко - фиолетово-красным. Участники эксперимента, только что испытывавшие обильное слюноотделение в предвкушении роскошной трапезы, были не в силах даже попробовать столь необычно окрашенную пищу. Тот же, чьё любопытство пересилило неприязнь и кто всё-таки осмелился отведать угощение, чувствовал себя скверно.
О роли запаха в привлекательности блюда знает каждый, у кого хотя бы однажды закладывало нос: пища в этот момент кажется абсолютно безвкусной. Как правило, за запах того или иного блюда отвечает набор соединений. Так, восхитительный аромат кофе представляет собой букет более тысячи (!) душистых веществ. А запах свежеиспечённого хлеба формируют около двухсот компонентов, относящихся к различным классам органических соединений. Среди них спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, карбоновые кислоты. Только последних в нём не один десяток: муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, валерьяновая, гексановая, октановая, додекановая, бензойная…
Хотя единой теории ароматов до сих пор не создано, химики установили, что даже незначительная модификация структуры молекулы способна иногда существенно изменить запах вещества. Наиболее яркие примеры подобного рода, имеющие отношение к еде, - терпеновый углеводород лимонен и его кислородсодержащее производное карвон. Так, (R)- и (S)-лимонены, различающиеся только пространственным расположением заместителей, имеют апельсиновый и лимонный аромат соответственно. Оптические изомеры карвона также пахнут по-разному: один из них, (S)-карвон, имеет запах тмина и укропа, а его антипод пахнет остролистной мятой. Хотя, конечно, правильнее говорить, что запах всех этих фруктов и растений обусловлен присутствием упомянутых соединений.
Очевидно, что, «играя» с запахами, химики могут заставить любое блюдо источать неповторимый аромат. Например, при смешивании двух частей (R)-карвона и трёх частей бутанона запах мяты исчезает, уступая место … тминному аромату.
Со вкусом тоже всё не так просто. Известны вещества, имеющие «несколько вкусов». Например, бензоат натрия кому-то кажется сладковатым, кому-то кислым, у кого-то после дегустации во рту остаётся горечь, а некоторые вообще находят его безвкусным. Рассказывают, что некий химик любил пошутить, предлагая своим гостям попробовать раствор этой соли (до сих пор солидные компании и предприятия пищевой промышленности используют её в качестве консерванта). К радости хозяина, после дегустации этого угощения между гостями разгоралась перебранка: каждый пытался доказать, что его ощущения от напитка - самые верные.
Четверть века назад появилась заманчивая идея разделить тот или иной продукт на составляющие его компоненты, а затем сложить из них блюдо с оригинальным букетом вкусов и запахов. Так родилась научная дисциплина, получившая название «молекулярная гастрономия». Её основателями считаются профессор физики Оксфордского университета Николас Курти и французский физикохимик Эрве Тис. Основные цели новой науки Э. Тис изложил в диссертации «Молекулярная и физическая гастрономия», которую успешно защитил в 1995 году в Университете Пьера и Марии Кюри. Среди членов жюри по присуждению ему учёной степени были нобелевские лауреаты Жан-Мари Лен (премия по химии 1987 года) и Пьер-Жиль де Жен (премия по физике 1991 года). Фундаментальную задачу молекулярной гастрономии её создатели видели в исследовании различных процессов, происходящих при кулинарной обработке пищевых продуктов, и применении полученных результатов для приготовления оригинальных яств. Иными словами, предлагали подойти к кулинарии с научной точки зрения.
Методы обработки и консервации продуктов, применяемые в молекулярной гастрономической химии, заметно отличаются от привычных. Одним из впечатляющих результатов синтеза кулинарии и естественных наук стал низкотемпературный способ приготовления мясных блюд. Оказалось, что самое сочное и нежное мясо получается при 55оС. Более высокая температура способствует интенсивному испарению воды и разрушению мясного сока. Знание физико-химических свойств пищевых продуктов позволяет заменять один ингредиент другим. Так, при приготовлении крутого заварного крема вместо куриного белка, который, как известно, является аллергеном, можно с успехом использовать агар-агар. Эта смесь полисахаридов, добываемая из красных и бурых морских водорослей, - эффективный природный пенообразователь.
В 1992 году в Италии прошёл первый Международный семинар по молекулярной и физической гастрономии. С тех пор встречи приверженцев этой науки стали регулярными. На них собираются учёные, диетологи, повара и рестораторы, заинтересованные в использовании новых технологий для достижения баланса вкусов, близкого к идеальному, и создания настоящих кулинарных шедевров.
Не так давно престижные европейские рестораны открыли у себя специальные кулинарные лаборатории. Предполагается, что к 2014 году в Испании распахнёт двери первая в мире Академия гастрономических наук. Однако уже сегодня в некоторых университетах и колледжах мира начали готовить бакалавров кулинологии. Новая дисциплина объединяет кулинарное искусство и науку о продуктах питания и технологии их переработки. Возможно, со временем кулинология выльется в новый раздел органической или пищевой химии.
Несмотря на достаточно активную пиар-кампанию в прессе, идеи молекулярной гастрономии не стали пока модным трендом современной кулинарии: большинство шеф-поваров (не говоря уже о домашних хозяйках) по-прежнему готовят по известным рецептам, передающимся от повара к ученику, не прибегая к помощи химии и физики для улучшения уже существующих фирменных блюд или разработки новых рецептур.
Впрочем, химики не только лучше других разбираются в процессах, происходящих при приготовлении пищи, но и, как правило, гурманы и искусные кулинары. Так, основоположник химической термодинамики Джозайя Гиббс увлекался приготовлением салатов, которые удавались ему лучше, чем кому-либо из его домочадцев. Приготовленные учёным аппетитные кушанья назывались незамысловато: «гетерогенные равновесия».
Конечно, вопросов о том, что происходит с питательными веществами при нагревании в кастрюле и на сковородке, пока остаётся много. Понимание этих процессов необходимо не только для традиционной кухни, но и для развития новых технологий приготовления пищи.
Хозяйке - на заметку
В 2009 году в издательстве Wiley VCH увидела свет книга «Что стряпают в химии: как ведущие химики преуспевают на кухне», в которой известные химики мира (в том числе и нобелевские лауреаты) поделились своими достижениями на «научной кухне» и рецептами любимых блюд кухни домашней. Профессор Геттингенского университета Армин де Майере - один из тех, кто, придя домой, не прочь сменить лабораторный халат на кухонный фартук. Область его научных интересов - химия производных циклопропана - оригинальных соединений, которые лишь на первый взгляд кажутся простыми. С читателями книги он поделился рецептом, сохранившимся у него ещё со студенческой скамьи. Он признавался, что блюдом, приготовленным по этому рецепту в мае 1960 года, ему удалось удивить свою подругу Уте Фитцнер, которая четыре года спустя стала его женой. Вот этот рецепт. Для приготовления трапезы на четыре персоны требуется: 600 г мясного фарша (свинина: говядина, 50:50), 4-5 луковиц среднего размера, 100 г жирного бекона, 50 г томатной пасты или 50-100 г кетчупа, 400 г спагетти, соль, сладкий и острый перец. Тонко нарезанный жирный бекон поджарьте на большой сковороде, добавьте мелко порезанный лук и при постоянном перемешивании обжарьте его до золотистого цвета (проведите реакцию Майяра!). Затем добавьте мясной фарш и продолжайте жарить, не забывая хорошо помешивать. Когда мясо будет готово, добавьте томатную пасту или кетчуп. По желанию можно использовать также различные приправы или острый соус. Содержимое сковороды продолжайте перемешивать, при необходимости добавляя воду, чтобы получилась кашеобразная масса. Сварите спагетти и, не давая им остыть, смешайте с полученной мясной заправкой. Блюдо подавайте горячим. Предложенная рецептура, возможно, один из первых примеров комбинаторной кухни. В самом деле, как и в комбинаторной химии, изменяя соотношения используемых в рецепте ингредиентов, можно получать разные блюда.
Казалось бы, всё, что можно, уже приготовлено и испробовано, но кулинария продолжает развиваться. На смену стилю фьюжн в «высокой кулинарии» приходит молекулярная кулинария, изменяющая консистенцию и форму продуктов до неузнаваемости. Анализ химических процессов в ходе приготовления еды и использование новых технологий породили направление, которое можно назвать молекулярной кулинарией.
Существует ли связь между кулинарией и химией, или продукты кулинарии получают, не применяя химических веществ
1) Познакомиться с термином «кулинария»; 2) Найти информацию о том, как химия «служит» кулинарии 3) Пролить свет на «еду будущего» - «новейшие технологии в нашем желудке» 4) Составить выводы и умозаключения.
Кулинария (от лат. culina - кухня) - искусство приготовления пищи, а также собирательное название кушаний. По преданию, Кулина была служанкой и помощницей мифического врачевателя Эскулапа (покровителя медицины) и его дочери Гигеи (покровительницы здоровья). Кулинария - древнейшая отрасль человеческой деятельности. Одним из первых приемов тепловой кулинарной обработки была жарка на открытом огне, в золе и на раскаленных камнях Кулинария отражает коллективный опыт народа и поэтому во многом физиологически целесообразна, т. к. пища олицетворяет собой древнейшую связь, соединяющую все живое, в т. ч. и человека, с окружающей его природой.
Национальная кухня каждого народа - неотъемлемая часть его материальной культуры. Различают народную и профессиональную Кулинарию. Последняя возникла на основании народной, которую развили и усовершенствовали повара-профессионалы. Профессиональная Кулинария, с одной стороны, искусство, а с другой - наука, опирающаяся на достижения физики, химии, физиологии питания и других отраслей естествознания. Кулинарией увлекались многие известные деятели культуры: Леонардо да Винчи, С. Боттичелли, А. Дюма, В. Одоевский и др. Основоположником научной Кулинарии в России был Д. Каншин. После появления механизированных предприятий внедомашнего питания кулинария превратилась в техническую дисциплину - технологию приготовления пищи.
С этим интереснейшим вопросом мы обратились к нашему учителю химии и экологии, Коржевской Оксане Владимировне, и получили много ответов. Мы выбрали самые, по-нашему мнению важные.
Селитре Селитра применяется при мясообработке и копчении мясных продуктов. Во-первых, она является консервантом, способствующим более длительному хранению продукта. Во-вторых (и это - главное!), помогает мясному продукту после термообработки сохранить более-менее натуральный цвет: от глубокого красного в твердокопченых колбасах, до аппетитного розового в окороках. Селитра должна быть особенная - пищевая, с высокой степенью очистки, а не та, что употребляется при изготовлении порохов или взрывчатых устройств. Важно соблюдать осторожность в дозировке. В больших, количествах и пищевая селитра может превратиться в страшный яд.Не следует думать, что на промышленных предприятиях мясопродукт перед копчением буквально замачивают в растворе селитры. Конечно, на самом деле все сложнее. Отмытое мясо перед копчением выдерживается (слегка маринуется) в растворе с более сложной композицией: с содержанием соли, уксуса, специй и пряностей и с. незначительной добавкой этой самой селитры.
Глютаминате натрия Правильное название вещества, упомянутого в вопросе,- мононатриевая соль глутаминовой кислоты. Глютаминовая кислота - органическое вещество. Некоторые представители растительного мира - грибы, богатые белками, тоже содержат глютаминовую кислоту. Кстати, именно этой кислоте отдельные грибы (после их приготовления) обязаны слабо выраженным мясным вкусом и способностью улучшать. вкус других блюд. Вы уже начинаете догадываться о назначении добавок? Да, глютаминовые добавки улучшают, усиливают мясной вкус мясосодержащих блюд и, можно сказать, придают его даже тем изделиям, где мяса и в помине не было.Вреден или полезен глютаминат натрия? То, что не полезен, очевидно. Ведь он не витамин, не минеральная соль с полезными для организма микроэлементами. Он своего рода обманка для улучшения вкуса изделия. Глютаминат натрия провоцирует аппетит, он своего рода «наркотик»: съел что-то с глютаминатом, вкусно, хочется еще того же, или чего-то подобного...Если у вас появится желание попробовать применить глютаминат у себя на кухне, один совет: обязательно покупайте его только в магазинах, в отделах специй. На рынке спокойно можно покупать зелень, а с белым порошком глютамината возможны фальсификации.
Коптильных жидкостях Вкусно поесть любили во все времена. Но главной целью применения копчения продуктов были не утехи гурманов, а стремление подольше сохранить, продукт. Со временем, при возникновении и совершенствовании средств консервации и появлении рефрижераторной техники акценты сместились. Конечно, сегодня копчение применяется, главным образом, для придания продукту определенного вкуса.Изобретательные люди придумали способы конденсации ароматных дымов, ведь в них содержится и влага в паровой фракции. (Ближайшие аналоги процесса конденсации - дегтеварение из березовой коры или, простите, самогоноварение.)Полученный из дыма жидкий конденсат, пройдя соответствующие очистки, пригоден к применению как очень концентрированный натуральный ароматизатор, придающий блюдам привкус копчености.Коптильные жидкости сейчас широко используются в пищевой индустрии как одна из добавок в мясной фарш для некоторых сосисок и колбас.Возможно, в этих случаях применяются синтезированные ароматизаторы с коптильным вкусом? Современная химия всемогуща...
Приготовлении Повидла, джема и приготовлении компотов Сульфитация целых плодов и ягод, пюре из них, соков и других продуктов сернистым ангидридом - более прогрессивный способ обработки. Он не связан с необходимостью получать ангидрид из серы и безопасен. Для того чтобы сульфитированные фруктовые продукты (в основном полуфабрикаты для повидла, джема, варенья, желе) были устойчивыми в хранении, технологическими инструкциями установлены допустимые нормы внесения в них сернистого ангидрида (% к массе). Целые плоды и ягоды сульфитируют в бочках, заполняя на 90% их объема, затем укупоривают, оставляя открытым шпунтовое отверстие в верхнем днище для заливки при помощи шланга рабочего раствора 1-2%-ной концентрации в количестве не более 10-15% (реже - 20%) массы плодов, или вводят в бочки сернистый ангидрид. Значительную часть фруктовых полуфабрикатов (особенно пюре) сульфитируют в крупных стационарных бассейнах, цистернах емкостью 10-25-50 т и более. Жидкий сернистый ангидрид применяют и для окуривания плодов вместо обработки сернистым газом.
Кулинария, которая изменяет консистенцию и форму продуктов до неузнаваемости уже не новость. Яйцо с белком внутри и желтком снаружи, вспененное мясо с гарниром из вспененного картофеля, желе со вкусом маринованных огурцов и редиса, сироп из крабов, тонкие пластинки свежего молока, мороженое с табачным ароматом существуют не в фантастических романах, а уже в нашем времени. Возможно, пища станет «цифровой», а блюда будут «скачивать» из Интернета и «распечатывать» на специальных «принтерах».
Еда, которая нас ожидает в будущем на прилавках супермаркетов или на столиках ресторанов, внешне ничем не будет отличаться от сегодняшней еды. Однако она будет производиться, обрабатываться и готовиться иным образом. Гораздо более привлекательной станет «функциональная еда» - продукты и напитки с добавлением витаминов, минералов, полиненасыщенных жирных кислот Омега–3. Молекулярная кулинария позволит создавать принципиально новые виды еды, соединяя несоединимое. Появятся запахи и вкусы, которых не знал мир. В частности, химики и биологи швейцарского парфюмерного гиганта Givaudan, создавшие свыше 20 тысяч искусственных ароматов (300 только для одной клубники), организовали экспедиции в леса Мадагаскара в поисках молекул, из которых можно извлечь новые запахи.
Новые виды продуктов готова предложить и космическая отрасль. Факторы космического полета (невесомость, скученность, трудности с разогревом) предъявляют жесткие требования к продуктам питания. Но самое важное требование - сохранить свежесть и вкусовые качества продуктов на протяжении недель, а то и месяцев. В составе американского космического агентства НАСА работает Advance food technology, которое специализируется на приготовлении продуктов питания для космических экспедиций. Чтобы увеличить срок годности космической еды, специалисты проводят ее обработку высоким давлением, пульсирующим электрическим полем. Таким способом уже был приготовлен сэндвич, съедобный даже через семь лет!
Итак, в начале нашего исследования нами была поставлена гипотеза. В конце исследования, мы можем с уверенностью сказать, что гипотеза подтверждена полностью, химия и кулинария являются примером слаженной и дружной «команды». Эта «команда» заставляет ученых напрягать мозг, а нас – пробовать и пробовать все более усложненные и более вкусные продукты. Но не стоит забывать и о «вредностях» химии – в больших количествах она может стать губительной для «первоиспытателей» – ученых, а также и для таких потребителей, как мы с вами. Но настоящие сюрпризы ждут нас впереди - рецепты, созданные в результате молекулярных исследований, генетических открытий и космических исследований. И возможно, что через десять лет применяемые технологии, используемые в научной гастрономии, вроде быстрой заморозки в жидком азоте, найдут применение и в домашней кухне. Удачи вам - в кулинарных (и в прочих!) делах,И всем - приятного аппетита!
Дата: 2009-11-16
Рассмотрим основные химические процессы, происходящие при , а затем основные приемы кулинарной обработки.
Природа процессов, происходящих при тепловой обработке растительных и животных продуктов, существенно различается.
Отличительной особенностью растительных продуктов является высокое содержание в них - свыше 70 % сухих веществ. Абсолютное большинство растительных продуктов, используемых в человека, представляют собой части растений, содержащие живые паренхимные клетки. В них и содержатся вещества, представляющие интерес в питании: моно- и олигосахара и крахмал, которые усваиваются организмом человека, и пектин и клетчатка, которые не усваиваются организмом.
Тепловая обработка растительных продуктов, содержащих заметное количество пектинов (овощи, фрукты, картофель, корнеплоды), сопровождается также разрушением так называемой вторичной структуры пектина и частичным освобождением . Этот процесс активно начинается при температурах свыше 60°С и затем ускоряется примерно в 2 раза на каждые 10°С повышения температуры. В результате в некоторых готовых продуктах механическая прочность уменьшается более чем в 10 раз (например, при варке картофеля, свеклы).
Существенные особенности имеет тепловая обработка продуктов животного происхождения. В животных продуктах наиболее ценными в пищевом и кулинарном отношении являются .
Механическая прочность мясных изделий обусловлена определенной жесткостью третичной структуры белков. Наибольшей жесткостью обладают белки соединительных тканей (коллаген и эластин). Одним из основных факторов, обусловливающих жесткость третичной структуры большинства белков животного происхождения (исключение - яйца, икра), является присутствие в них воды. В мясных продуктах вода в третичной структуре связана главным образом с мышечными белками, а не с соединительнотканными.
Тепловая обработка животных продуктов и заключается в частичном разрушении вторичной структуры соединительнотканных и мышечных белков. Это происходит за счет воды, участвующей в образовании третичной структуры мышечных белков (вода в мясе связана главным образом с этими белками), которая освобождается при их температурной коагуляции и при тепловой обработке внедряется непосредственно во вторичную структуру белков (главным образом коллагена), разрушая их и приводя соединительнотканные белки в желатинообразное состояние. Механическая прочность мясных продуктов при этом заметно уменьшается. Температурная коагуляция белков в зависимости от их природы начинается с 60 0 С, а для большинства - с 70 0 С. При варке и жарении мяса температура внутри изделия в зависимости от вида мяса и величины куска обычно достигает 75-95 0 С.
Однако жарить мясо с большим количеством соединительных тканей не рекомендуется, так как воды, освобождающейся при разрушении третичной структуры мышечных белков, может не хватить для желатинизации (к тому же часть воды испаряется). Такое жилистое мясо лучше варить или тушить. Поскольку гелеобразованию соединительнотканных белков способствует кислая реакция среды, желательно вымачивать мясо в кислых растворах (в уксусе, сухом вине) или тушить вместе с овощами, содержащими органические кислоты (например, с помидорами, томатом-пастой), - в этих случаях ткани размягчаются быстрее. Механическое разрушение соединительных тканей дает такой же эффект.
Рассмотрим основные процессы тепловой кулинарной обработки.
МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ:
«ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ДОМАШНЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ»
Мы постараемся сделать некоторые обобщения, позволяющие
выявить общие закономерности изменений химического состава продуктов
при кулинарных обработках.
Основные химические процессы, происходящие
при тепловой кулинарной обработке
Около 80 % пищевых продуктов проходят тепловую обработку, при
которой повышается усвояемость, происходит размягчение продуктов.
Воздействие теплоты приводит к разрушению вредных микроорганизмов, а
это обеспечивает санитарногигиеническую безопасность продуктов, в первую
очередь животного происхождения.
Различные виды тепловой обработки позволяют разнообразить вкус
продуктов. Но тепловая обработка продуктов не лишена недостатков: при
ней разрушаются витамины и некоторые биологически активные вещества,
ценные для организма белки, жиры, минеральные вещества. Таким образом,
задача рационального приготовления пищи заключается в том, чтобы нужная
цель была достигнута при минимальной потере полезных свойств продукта.
Растительные продукты.
Абсолютное большинство растительных продуктов, используемых в
питании человека, – это части растений с живыми клетками, в которых
содержатся моно, олигосахариды и крахмал. Тепловая обработка
растительных продуктов, содержащих заметное количество пектинов,
направлена на частичное освобождение воды. Этот процесс начинается при
температуре свыше 60°С и затем ускоряется примерно в два раза на каждые
10°С повышения температуры. В результате в готовом продукте его
механическая прочность уменьшается более чем в 10 раз. Следует отметить,
что механическая прочность растительных продуктов зависит от содержания
в них воды. Чем меньше в продукте воды, тем больше его прочность при
других равных условиях.
При варке происходит насыщение клеток водой. Хотя крахмал остается
в плазме клетки, а пектин – в межклеточном пространстве, извлечение
крахмала и пектина происходит не только с поверхности разрушенных
клеток, но и из внутренних слоев. Одновременно при варке экстрагируется
ряд водорастворимых веществ (сахаров, аминокислот, органических кислот,
минеральных веществ и витаминов) из слоев продукта, соприкасающихся с
водой.
Варка на пару уменьшает потерю веществ по сравнению с варкой в воде,
так как экстрагирование идет только с самых поверхностных слоев.
При жарке происходит в основном термический распад структуры
пектинов и воды. Крахмальные зерна и низкомолекулярный пектин начинают
реагировать с водой и частично переходят в пенообразное состояние.
Однако если испарение воды из продукта при жарке происходит
достаточно интенсивно, гель высыхает и продукт снова становится твердым.
Его механическая прочность увеличивается в несколько раз.
Тепловая обработка растительных продуктов,
содержащих
незначительное количество пектина, но много крахмала, сопровождается
клейстеризацией крахмала и заключается, как правило, в варке в воде.
Поглощение воды клейстеризующимся крахмалом достигает 100–120 %.
Продукты животного происхождения.
В продуктах животного происхождения наиболее ценным в пищевом и
кулинарном отношении является белок.
Механическая прочность мясных продуктов обусловлена определенной
жесткостью третичной структуры белков. Наибольшей жесткостью обладают
белки соединительных тканей. Одним из факторов, обусловливающих
жесткость третичной структуры большинства белков животного
происхождения, является присутствие в них воды. В мясных продуктах вода
в третичной структуре белка связана главным образом с мышечными белками,
а не с белками соединительных тканей.
Тепловая обработка животных продуктов заключается в частичном
разрушении соединительнотканных, а также мышечных белков. Разрушение
происходит за счет воды, участвующей в образовании третичной структуры
мышечных белков и высвобождающейся при их температурной коагуляции.
При тепловой обработке высвобожденная вода внедряется во вторичную
структуру белков, разрушая и приводя соединительно тканные белки в
желатинообразное состояние. Механическая прочность мясных продуктов
при этом заметно уменьшается.
Изменение пищевой ценности продуктов
при тепловой обработке
В растительных продуктах большая часть пищевых веществ теряется при
жарке: в среднем 5 % белков и 10 % жира. Велики потери углеводов (10–20
%) и минеральных веществ (до 20 %) в результате вытекания сока и
образования корочки. Потери при варке в сильной степени зависят от способа
термической обработки. Если варка производится без слива (варка супов,
киселей, компотов), потери почти всех пищевых веществ минимальны: 2–5 %
белков, жиров, углеводов и минеральных веществ. При варке большинства
овощей, макаронных изделий, где производится слив, потеря с отваром
белков, жиров, витаминов, минеральных веществ увеличивается в 2–3 раза и
приближается к потерям при жарке.
Наибольшие потери важных пищевых веществ в процессе тепловой
обработки животных продуктов наблюдаются при варке: белков – 10 %,
жиров – 25 %, минеральных веществ и витаминов группы В – 30 %, А – 50 %,
С – 70 % (за счет перехода в бульон и частичного распада). При жарке мяса
потери минеральных веществ и витаминов примерно в 1,5 раза меньше, чем
при варке, белка – так же, а жира – несколько больше. Минимальные потери –
15 % белков, жиров и минеральных веществ, 15–30 процентов витаминов –
наблюдаются при тушении и запекании.
Потеря белков в животных продуктах выше, чем в растительных, так как
абсолютное содержание белка в последних, как правило, довольно низко, и он,
очевидно, более прочно связан. То же можно сказать и о жирах. Потери
минеральных веществ в животных продуктах в два раза больше, чем в
растительных. Что касается витаминов, то основные потери их объясняются
не изменением или удалением при варке или жарке, а разрушением вследствие
высокой температуры.