5.2. Изменения овощей при тепловой обработке.

При тепловой обработке растительного сырья основными изменениями яв­ляются размягчение, изменение массы, цвета, витаминов, вкуса и аромата ово­щей.

5.2.1. Размягчение овощей.

Размягчение овощей при тепловой обработке связано с изменением ком­плекса углеводов, содержащихся в клеточных стенках, в основном, протопекти­на.

Под действием влаги и температуры протопектин срединных пластинок расщепляется и переходит в растворимый пектин, который в дальнейшем вымы­вается из срединных пластинок, что вызывает ослабление связи между клетками. При этом механическая прочность ткани овощей уменьшается до 20 раз.

Расщепление протопектина при тепловой обработке происходит по месту связи между полигалактуроновыми кислотами. Под действием горячей воды раз­рываются непрочные водородные связи, а также и ангидридные связи, кроме то­го, возможен гидролиз эфирных связей.

В овощах содержатся различные соли как двухвалентные, так и одновалент­ные.

Предполагают, что между одновалентными ионами металлов и прото­пектином, в котором содержатся ионы Са и Мg, протекают ионообменные реак­ции, когда в солевых мостиках двухвалентные ионы з

замещаются одновалентны­ми. Но эта реакция обратима. Чтобы эта реакция шла в одном направлении, что­бы только разрывались солевые мостики, необходимо вывести из реакции ионы Са и Мg. В осаждении их принимают участие, в основном, органические кисло­ты, которые образуют нерастворимые соединения. Это такие кислоты как щаве­левая, фитиновая, винная, лимонная, яблочная и др.

В роли осадителя может выступать и пектин, как содержащийся в ткани, так и вновь образованный при расщеплении протопектина. Все вещества, необходи­мые для ионообменной реакции, содержатся в овощах, однако в сырых овощах она не протекает. Почему? Потому что соли одновалентных металлов и осадители двухвалентных металлов, в основном, содержатся в клеточном соке, который отделен от срединных пластинок тонопластом. При тепловой обработке белки тононласта (и цитоплазмы) коагулируют, белковый золь в этом случае превра­щается в хлопья, обеспечивая диффузию веществ из клетки через проницаемую клеточную оболочку к срединным пластинкам.

Таким образом, растворимый пектин размягченных овощей представляет собой смесь отдельных полигалактуроновых кислот.

Углеводы клеточных оболочек при тепловой обработке также изменяются. Так, протопектин переходит в растворимый пектин, клетчатка и часть гемицеллюлоз (гетерополисахариды) частично набухают. Такие гемицеллюлозы, как арабан, глюкан, галактан растворяются в горячей воде.

Набухание целлюлозы и гемицеллюлоз, их частичное растворение и расще­пление протопектина приводят к разрыхлению клеточных оболочек.

При тепловой обработке, несмотря на то, что некоторые углеводы клеточ­ных оболочек растворяются, клетки сохраняют свою целостность и эластичность в горячем состоянии. При остывании клеточные стенки становятся более хруп­кими и разрываются при механическом воздействии. Вот почему пюре из карто­феля, зернобобовых следует протирать в горячем состоянии. При изготовлении сухого картофельного пюре для улучшения его качества (в процессе производст­ва его неоднократно измельчают и перемешивают) в картофельную массу добав­ляют хлористый кальций. При этом ионы Са взаимодействуют с пектиновыми веществами, упрочняют клеточные оболочки, снижают количество разрушенных клеток, и, следовательно, снижают клейкость восстановленного сухого пюре,

Итак, изменения углеводов клеточных стенок, происходящие при тепловой обработке растительной ткани, обуславливают их размягчение.

Какие факторы влияют на скорость снижения механической прочности тка­ни овощей при тепловой обработке? Это:

- температура;

- реакция среды;

- свойства продукта.

Влияние температуры, при тепловой обработке растительные продукты нагреваются обычно до 100°С и при этой температуре доводятся до готовности.

С повышением температуры тепловой обработки овощей процесс разрушения протопектина ускоряется и скорость доведения овощей до готовности повышает­ся, тогда как при температуре ниже 100°С эти процессы значительно замедляют­ся. Так, при снижении I со 100° до 95° расщепление протопектина средних пла­стинок картофеля замедляется в 1,5 раза, до 90° - в 2 раза, а до 84 °С - в 4 раза.

Нагревание овощей при t=55-50°С в течение длительного времени почти не вызывает их размягчения.

Влияние реакции среды: кулинарная обработка овощей предусматривает зачастую ситуации, при которых создается варочная среда с различным значени­ем рН.

Установлено, что значение рН существенно влияет на скорость перехода протопектина в пектин и зависит как от вида продукта, так и от вида кислоты.

Так, картофель, сваренный вместе с солеными огурцами, тушеной капустой или квашеной капустой, остается жестковатым. Однако картофель, сваренный вместе со щавелем, приобретает рыхлую консистенцию и быстрее разваривается, чем в обычной водопроводной воде. Вероятно, что скорость перехода протопек­тина в пектин зависит не столько от значения рН варочной среды, сколько от ви­да кислоты, входящий в ее состав. И в данном случае щавелевая кислота высту­пает как осадитель Са, способствуя размягчению картофеля.

При тушении свеклы, груш, яблок, чернослива уменьшение степени расще­пления протопектина наблюдается только до определенных значений рН: для свеклы оно составляет 5,7; груш - 4,3-4,9; яблок - 5,1; чернослива - 5,4.

Повышение кислотности варочной среды способствует ускорению развариваемости.

Опытным путем установлено, что капуста, морковь, петрушка требуют бо­лее длительных сроков доведения до готовности с повышением концентраций водородных ионов.

Влияние свойств продукта: (скорость уменьшения прочности паренхимной ткани) обуславливается не только внешними факторами, но и свойствами самого продукта. Установлено, что продолжительность варки различных сортов картофеля, капусты, корнеплодов зависит, в основном, от содержания веществ, способствующих переходу протопектина в пектин. В основном, к таким вещест­вам можно отнести органические кислоты клеточного сока овощей, выполняю­щие роль Са - осадителей. Овощи, содержащие сок с более высокой Са - осадительной способностью, требуют менее продолжительной тепловой обработки.

Так, если в картофеле содержание органических кислот в соке составляет до 568 мг на 100 мл сока, а в свекле - 317 мг, то соответственно и сроки их варки почти в два раза уменьшаются по продолжительности. Однако не все кислоты выполняют роль Са - осадителя. В основном, это щавелевая и фитиновая кисло­ты. Таким образом, чем больше содержится органических кислот в овощах, тем меньше требуется времени для доведения их до кулинарной готовности.

По данным некоторых авторов, продолжительность варки таких раститель­ных продуктов, как бобовые, находится в зависимости от содержания в них двухвалентных и одновалентных катионов.

Считают, что чем больше соотношение , тем быстрее развариваются бобовые. Из практики известно, что бобовые и овощи труднее развариваются в жесткой воде, содержащей повышенное количество кальциевых и магниевых солей. В то же время, добавление соли при варке бобовых замедляет их размягчение. В белокочанной капусте соотношение в различных сортах не показало какой-либо взаимосвязи между продолжительностью варки и этим со­отношением.

По-видимому, главным фактором для овощей является содержание в них осадителей двухвалентных катионов и длительность тепловой обработки.

Изменения механической прочности овощей при тепловой обработке в зна­чительной степени зависят от изменения полисахаридов и растворимости про­дуктов деструкции. Так, пектовая кислота в воде нерастворима, а ее соли щелоч­ных металлов, а также пектины со средней и высокой степенью метоксилирования хорошо растворимы.

При тепловой обработке в зависимости - от рН среды степень этерификации пектиновых веществ может меняться. При этом в щелочной среде происходит деметоксилирование пектиновых веществ, которое в кислой среде значительно меньше.. Считают, что деметоксилирование происходит под влиянием пектинме-тилэстеразы. При варке моркови она снижает степень метоксилирования на 10-12 %, свеклы - на 8-10 %, капусты белокочанной - на 5-7 %.

Деструкция протопектина обуславливается распадом водородных связей между остатками галактуроновой кислоты и хелатных связей с участием ионов Са⁺⁺ и Мg⁺⁺ в цепях рамногалактуранана. Параллельно идет гидролиз гликозид-ных связей. Хелатные связи распадаются только при ионообменных реакциях:

Са⁺⁺ (Мg)⁺⁺  Nа⁺ (К)⁺

Установлено, что деструкция клеточных стенок овощей зависит от степени этерификации остатков галактуронов кислот в протопектине, и чем она выше, тем длительнее процесс тепловой обработки. Так, в свекле она составляет 72 %, в моркови - 59 %, в связи с чем они требуют длительной тепловой обработки. А овощи, у которых степень этерификации полигалакгуроновых кислот в прото­пектине близка к 40 %, можно жарить.

При тепловой обработке наряду и параллельно с деструкцией протопектина происходит деструкция гемицеллюлоз с образованием растворимых продуктов, что также влияет на размягчение овощей.

Продолжительность тепловой обработки овощей обусловлена неодинаковой термоустойчивостью клеточных стенок и разным характером деструкции их компонентов. Так, при варке свеклы и моркови в последней накапливается меньше растворимых веществ при одинаковом нагреве и длительности тепловой обработки, а доведение до готовности свеклы требует большего времени. Объяс­нить это можно тем, что в экстенсине свеклы содержится повышенное количество оксипролина, определяющего термоустойчивость и сроки кулинарной обра­ботки ее.

На продолжительность тепловой обработки овощей с невысокой степенью этерификации полигалактуроновых кислот протопектина влияет присутствие в клеточном соке их органических кислот и их солей с катионами щелочных ме­таллов, которые участвуют в ионообменных реакциях с расщеплением хелатных связей в протопектине. Можно считать, что чем больше содержится в клеточном соке органических кислот и их солей, тем быстрее продукт достигает кулинарной готовности.

При варке овощей в воде и на пару сроки доведения до готовности одинако­вы, а при СВЧ-нагреве сокращаются в 3-10 раз. Измельчение овощей сокращает сроки их тепловой обработки, а при СВЧ-нагреве степень измельчения не играет роли.

Щелочная среда способствует размягчению овощей, так как вызывает де-этерификапию пектиновых веществ с образованием растворимых продуктов, но надо знать, что создание искусственной щелочной среды вызывает разрушение витаминов, особенно витамина С.

Кислая среда увеличивает сроки обработки овощей и уплотняет их конси­стенцию. Она двойственно влияет на образование и растворимость продуктов деструкции протопектина. Гидролиз цепей рамногалактуронана в кислой среде способствует образованию растворимых продуктов, одновременно понижается степень диссоциации свободных карбоксильных групп и растворимость продук­тов деструкции. Поэтому подкислять варочную среду следует в конце варки.