Меланоидинообразование(реакция Майяра)

Это сложный окислительно-восстановительный процесс взаимо­действия аминосоединений (имеющих свободные аминные группы) с веществами, содержащими свободные карбонильные группы (или гликозидный гидроксил), сопровождающийся появлением промежу­точных соединений, а затем высококонденсированных азотсодержа­щих красящих веществ и небольших количеств углекислого газа, ам­миака и воды.

В пищевых системах реакция Майяра является источником как окрашенных низко- и высокомолекулярных соединений, так и соеди­нений, участвующих в формировании вкуса и запаха кулинарной про­дукции. Скорость течения этой реакции резко возрастает с повышени­ем температуры (особенно при 100 °С и выше). Образующиеся в ходе реакции Майяра соединения не только оказывают влияние на органо­лептические свойства и пищевую ценность кулинарной продукции, но первичные продукты этой реакции могут реагировать с эндогенными компонентами пищевых продуктов, такими как липиды, флавоноиды, терпены и продукты фрагментации и метаболизма пищевых веществ

Влияние реакции Майяра на качество продукции. В результате реак­ции Майяра в пищевых продуктах, подвергнутых тепловой кулинар­ной обработке, появляются химические соединения, которые в них до этого не содержались. Происходящие химические превращения в ходе этой реакции и образующиеся при этом новые химические соедине­ния оказывают влияние, как положительное, так и негативное, на ка­чество кулинарной продукции.

К положительным последствиям реакции Майяра следует отнести:

а) образование сложнейшего комплекса летучих и нелетучих со­единений, принимающих участие в формировании вкуса, запаха и цвета кулинарных изделий и блюд (вареного и жареного мяса и птицы, мясных и костных бульонов, жареных и запеченных овощей и др.), мучных кондитерских и булочных изделий;

б) образование химических соединений, обладающих антиоксидантными, антимутагенными, антибиотическими и антиалергенными свойствами.

Среди негативных последствий реакции Майяра следует назвать по­тери белков и аминокислот, особенно лизина, аргинина и гистидина, как обладающих высокой реакционной способностью. В единичных публикациях указывается, что среди продуктов реакции меланоидино­образования могут быть вещества мутагенного и канцерогенного харак­тера, но достаточных оснований для такого утверждения пока что недо­статочно.

Особенности состава и строения крахмала

Технологические свойства нативных крахмалов обусловлены осо­бенностями их структуры и свойств нативных крахмалов. К ним от­носятся:

• размер и форма зерен крахмала;

• вязкость крахмальных клейстеров;

• водоудерживающая способность;

• студнеобразующая способность клейстеров крахмала;

Крахмал, являясь резервным полисахаридом, содержится в значи­тельных количествах в зерне и продуктах его переработки, в клубнях овощных культур и других растениях.

Богаты крахмалом крупы (63...69 %), мука пшеничная (67...69 %) и бобовые (38...50 %), а из овощей — картофель (12...20 %). Кроме того, в кулинарной практике используют крахмалы, получаемые из карто­феля, кукурузы и других культур. В отдельных случаях применяют мо­дифицированные крахмалы.

Особенности химического состава крахмала. Крахмал представля­ет собой полимеры a-D-глюкозы, находящиеся в двух молекулярных формах: линейной (амилоза) и разветвленной (амилопектин). Соот­ношение этих полисахаридов различное в разных крахмалах (амилозы

18. .30 %, амилопектина 70...82 %). Основным строительным материа­лом макромолекулы крахмала является глюкоза, имеющая цикличе­скую структуру с шестью атомами в кольце. Кольцо для простоты, как правило, изображают плоским, но в действительности оно является подвижным и может принимать разнообразные формы (конформа­ции). Однако наиболее выгодной в энергетическом плане является фор­ма «кресла». При полимеризации в крахмальную молекулу a-D-глюкоза фиксируется в конформации «кресла».

Амилоза способна образовывать комплексные соединения с йодом, которые окрашиваются в синий цвет.

Низкомолекулярная фракция амилозы растворяется в холодной воде, а высокомолекулярные растворяются при нагревании чуть выше температуры клейстеризации, и тем больше, чем выше температура.

Благодаря длинным линейным цепям молекулы амилозы могут объединяться друг с другом и осаждаться из раствора. Этот процесс называется ретроградацией.

Амилопектин не растворяется не только в холодной, но и в горячей воде, а образует вязкие стабильные растворы. С йодом амилопектин дает фиолетовое с красноватым оттенком окрашивание.

Строение крахмальных зерен (гранул). Крахмал синтезируется в рас­тительных клетках в виде микроскопических зерен (гранул), которые образуют пластиды, называемые амилопластами. В крупах зерновых культур, содержащих простые зерна крахмала (пшеничная, кукурузная, ячменная, пшено), каждый аминопласт состоит из одного зерна, тогда как в рисовой и овсяной крупах зерна крахмала составные, и каждый аминопласт содержит множество зерен.

Форма и распределение размеров крахмальных зерен зависят от ботанического происхождения крахмала. Типичный размер зерен колеблется от 1 до 100 мкм. Зерна рисового и кукурузного крахмалов мало отличаются по размерам, тогда как ржавой, пшеничный и кар­тофельный крахмалы имеют как крупные, так и мелкие зерна. Форма крахмальных зерен у разных видов крахмалсодержащего сырья не­одинакова. Зерна картофельного крахмала имеют преимущественно овальную форму, тогда как форма зерен кукурузного и рисового крах­малов, как правило, многогранная, а пшеничного — линзообразная, круглая.

Рост крахмала происходит путем наслоения, что обусловливает слоистость структуры крахмальных зерен, которая у одних крахмалов хорошо выражена (как у картофельного), а у других в меньшей степени (зерновые крахмалы).

Гранулярная структура крахмала установлена задолго до установле­ния его полимерной структуры. На рис. 6.7 приведено схематическое представление организации зерен крахмала.

Зерна крахмала, представляющие нижний уровень организации, двояко преломляются в поляризованном свете, что указывает на регу­лярную организацию полимеров (амилопектина и амилозы) внутри зе­рен. Следующий уровень структуры образуют так называемые кольца роста — многослойные концентрические структуры, которые состоят

из чередующихся твердых полукристаллических и мягких аморфных оболочек. Кристалличность крахмала связана с разветвлениями ами- лопектина, но при этом точки ветвления амилопектина и амилозы неупорядоченны, что является причиной образования аморфных ла­мелл. В основе кристаллической структуры крахмала — двойные спи­рали, каждый виток которых состоит из шести глюкозных остатков.

В процессе фотосинтеза молекулы крахмала накапливаются после­довательными слоями. При этом молекулы амилозы и амилопектина прочно связываются друг с другом, образуя радиально ориентирован­ные кристаллические пучки, называемые мицеллами.

Изменение крахмала в технологических процессах.

В продукции общественного питания крахмал является структурообразующим веществом (загустителем, гелеобразователем) в результате его трансформации в процессе гидротермической обработки пищевых продуктов. Благодаря этим свойствам крахмал находит широкое технологическое применение. В процессе тепловой кулинарной обработки крахмал, содержащийся в пищевых продуктах, претерпевает значительные структур­ные и физико-химические изменения, связанные с воздействием на него горячей воды в широком диапазоне температур (до 100 °С), вы­соких температур при сухом нагреве (120...180 °С) и амилолитических ферментов, которые оказывают существенное влияние на его функционально-технологические свойства и качество крахмалсодер­жащей продукции.