Лекции по « Технология товаров »

При производстве ряда пищевых продуктов создают специальные условия для реакции меланоидинообразования. В хлебопечении, например, для получения пшеничного хлеба приятного вкуса, аромата, с румяной корочкой технологический процесс необходимо вести так, чтобы к моменту выпечки в тесте содержалось определенное количество сахара (около 2-3% к массе сухих веществ муки) и необходимое количество аминокислот, которые могут вступить в химическое взаимодействие. Для этого мука должна обладать нормальной сахаробразующей способностью, т.е. в ней должен пройти процесс гидролиза крахмала под действием ферментов с образованием необходимого количества мальтозы. Этот процесс протекает на стадии брожения теста. На этой же стадии должно образоваться соответствующее количество продуктов расщепления белка.

При получении темного пивоваренного  солода реакция меланоидинообразования протекает в процессе сушки. Накопление веществ, необходимых для образования аромата и цвета, происходит на предшествующей стадии проращивания зерна и в основном на первых этапах сушки. Для получения солода с заранее заданными свойствами выбирают ячмень с высоким содержанием белка.

Дегидратация.

Одна  из реакций, протекающая в процессе меланоидинообразования, связана с дегидратацией и разложением сахаров при нагревании. В то же время эта реакция может протекать самостоятельно под воздействием высоких температур на сахара (сахарозу, глюкозу, фруктозу), вызывая ряд их превращений. Характер этих превращений различен и зависит от условий нагревания (степени и продолжительности теплового воздействия), реакции среды и концентрации сахара. Моносахариды, в частности, глюкоза, при нагревании в кислой или нейтральной среде дегидратируют, т.е. разлагаются с выделением одной или двух молекул воды и образованием ангидридов глюкозы. Эти соединения являются реакционно способными и могут соединяться друг с другом или с неизмененной молекулой глюкозы и образовывать так называемые продукты конденсации (реверсии). При длительном тепловом воздействии отщепляется третья молекула воды и образуется оксиметилфурфурол, который при дальнейшем нагревании может распадаться с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной, левулиновой кислот и окрашенных соединений.

На характер реакции оказывают влияние температура (при повышении на каждые 10⁰С нарастание цветности увеличивается в 3 раза) и рН среды (с повышением кислотности, а также в щелочной среде усиливается накопление окрашенных продуктов).

Эти свойства сахаров учитывают при разработке параметров технологических процессов. Для предотвращения потемнения готового продукта в сахарном производстве уваривание сиропа с концентрацией сухих веществ 65% проводят в вакуум-аппаратах, что позволяет снизить температуру уваривания со 120 до 75-80⁰С. В производстве карамели карамельный сироп уваривают в змееви-ковых вакуум-аппаратах, что не только снижает температуру уваривания, но и сокращает длительность процесса до 2-2,5 мин. Применение более совершенной аппаратуры, например, пленочных аппаратов роторного типа для получения карамельной массы, позволяет провести процесс за минимально короткое время и практически полностью исключить разложение сахаров, нарастание цветности и увеличение гигроскопичности карамели. Для предотвращения потемнения инвертного сахара и патоки в процессе их получения эти продукты стремятся как можно быстрее охладить на завершающей стадии технологического процесса. В производстве тех пищевых продуктов, где охлаждение невозможно из-за особенностей технологии, потемнение предотвращают, регулируя рН среду. Так, в паточном производстве нейтрализацию кислот после гидролиза крахмала ведут до рН 4,6-4,9, избегая перещелачивания раствора.

Сульфитация. При производстве ряда пищевых продуктов реакция меланоидинообразования нежелательна, например, при получении сахара-песка. Существуют и другие причины. Например, при переработке овощей и плодов потемнение происходит за счет протекания биохимических процессов и образования меланинов. С образованием меланинов связано потемнение очищенных и нарезанных яблок, картофеля при непродолжительном хранении на воздухе. Для предотвращения потемнения пищевых продуктов их сульфитируют, т.е. обрабатывают диоксидом серы или его производными, чаще всего Н₂SО₃. Диоксид серы как химический агент вызывает обесцвечивание многих растительных красящих пигментов и может быть использован для улучшения внешнего вида готового продукта. Диоксид серы получают путем сжигания серы в специальной печи, пропуская через нее воздух.

При сульфитации продукта идет образование  сернистой кислоты, которая является сильным восстановителем:

SO₂ + Н₂О = H₂SO₃.

Частично  сернистая кислота переходит  в серную:

H₂SO₃ + Н₂0 = H₂S0₄ + 2Н.

Выделяющийся  при этом водород оказывает обесцвечивающее  действие.

При восстановлении их сернистой кислотой по месту разрыва двойных связей присоединяется водород, в результате окрашенные вещества превращаются в бесцветные лейкосоединения. Эффект обесцвечивания может достигать 30%.

Сульфитации подвергают, например, в сахарном производстве диффузионный сок при его очистке, овощи и плоды при их переработке. Кратковременная, в течение нескольких минут, обработка картофеля, абрикосов, яблок перед сушкой позволяет улучшить внешний вид готового продукта, предотвратить его потемнение.

В то же время  понятие сульфитации имеет более широкий смысл, когда речь идет о сульфитации как о способе консервирования пищевых продуктов. Диоксид серы, сернистая кислота и ее соли в этом случае выполняют роль антисептика, вызывая глубокие изменения в клетках микроорганизмов, особенно молочнокислых и уксуснокислых бактерий. Действие ее на микроорганизмы связано с восстанавливающими свойствами: являясь акцептором кислорода, сернистая кислота задерживает дыхание микроорганизмов, реагируя с промежуточными продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, а также с ферментами, нарушает обмен веществ. Все это ведет к гибели микрофлоры.

Сернистая кислота оказывает влияние на растительную ткань сульфитированных продуктов. Под ее влиянием происходит коагуляция протоплазмы клеток, нарушается тургор и сок частично выходит в межклеточное пространство, в результате чего ткань плода размягчается.

Являясь сильным  восстановителем, сернистая кислота препятствует окислению химических веществ плодов. Блокируя ферменты, катализирующие необратимое окисление витамина С, сернистая кислота способствует его сохранению.

Вступая в соединение с красящими веществами плодов, сернистая кислота вызывает сильное обесцвечивание продукта. Все  плоды и ягоды, имеющие красную, синюю и другую окраску (вишня, малина, слива, черная смородина и т.п.), после сульфитации теряют свой первоначальный цвет.

Окисление.

Этот  процесс играет большую роль при  хранении жиров, масел и жирсодержащих  продуктов. Жиры при длительном хранении приобретают неприятные вкус и запах - прогоркают, что связано как с химическими превращениями, происходящими под действием света и кислорода воздуха, так и с действием некоторых ферментов. Наиболее простой случай прогоркания, часто наблюдаемый при хранении коровьего масла и маргарина, заключается в омылении жира и появлении в свободном виде масляной кислоты, которая придает продукту неприятный запах, свойственный этой кислоте.

Однако  наиболее распространенный тип окисления  жиров - прогоркание, обусловленное окислением ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха. При этом кислород присоединяется по месту двойных связей, образуя пероксиды.

В результате дальнейшего разложения пероксидов жирных кислот образуются альдегиды, придающие жиру неприятные запах и вкус.

При отсутствии кислорода воздуха процесс не идет, таким образом, при хранении жира в вакууме он не прогоркает. Присутствие в жирах солей металлов, особенно меди, которые являются катализаторами, увеличивает скорость окисления. На интенсивность реакции окисления жиров влияет степень ненасыщенности жирных кислот: чем ненасыщенность выше, тем быстрее жир окисляется. Наличие в жире белковых и слизистых веществ также ускоряет порчу жира, поэтому при получении жиров стремятся в максимальной степени избавиться от этих примесей.

В последние годы синтезирован ряд  веществ, обладающих антиокислительным действием. К ним относятся производные фенолов - бутилоксианизол, бутилокситолуол и др. Введение этих соединений в малых количествах (0,01% к массе жира) резко замедляет процесс прогоркания жира. Фенолы и их производные входят в состав коптильной жидкости, содержатся в древесном дыме, поэтому копченые продукты, как правило, обладают стойкостью при хранении.

Использование смесей антиокислителей дает больший  эффект, чем применение отдельного антиоксиданта. Суммарное действие смеси веществ, превышающее действие каждого компонента в отдельности, называется синергизмом. Подобным действием обладают также вещества, не являющиеся антиокислителями. К таким веществам относятся лимонная, аскорбиновая, виннокаменная кислоты, фосфатиды, сульфгидрильные соединения и др.

Таким образом, рассмотренные выше химические процессы являются общими для получения ряда пищевых продуктов.

Контрольные вопросы:

1. Какие факторы, влияют на скорость химических реакций?
2. Роль химических процессов в пищевой промышленности?
3. Сущность гидролиза, окислительно-восстановительных реакций: меланоидинообразования, дегидратации, сульфитации, окисления?