В этой статье мы рассмотрим химические процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке продуктов.
Природа процессов, происходящих при тепловой обработке растительных и животных продуктов, существенно различается.
Продукты растительного происхождения.
Отличительной особенностью растительных продуктов является высокое содержание в них углеводов - свыше 70% в пересчёте на сухое вещество.
Абсолютное большинство растительных продуктов, используемых в питании человека, это части растений, содержащие живые паренхимные клетки, в которых и содержатся питательные вещества: моно- и олигосахара, а также крахмал, которые усваиваются организмом человека, а вот имемеющиеся в их составе пектин и клетчатка, не усваиваются организмом.
Тепловая обработка растительных продуктов, содержащих большое количество пектинов (овощи, фрукты, картофель, корнеплоды), сопровождается также разрушением так называемой вторичной структуры пектина и частичным освобождением воды. Этот процесс активно начинается при температурах свыше 60 °С и затем ускоряется примерно в 2 раза на каждые 10 °С повышения температуры. В результате этого в некоторых готовых продуктах механическая прочность уменьшается более чем в 10 раз (например, при варке картофеля).
Рассмотрим на примере основных кулинарные процессов.
При варке происходит насыщение клеток водой, т.е. внедрение воды в белки, пектины, крахмал). Наиболее важно, что при этом происходит гелеобразование крахмала и низкомолекулярного пектина и они при температуре внутри продукта 60-80 °С становятся частично растворимыи в воде.
Одновременно при варке происходит извлечение (экстрагирование) ряда водорастворимых веществ (сахаров, аминокислот, органических кислот, минеральных веществ и витаминов) из слоев продукта, соприкасающихся с водой.
В целом же, как бы странно это не звучало, но, при варке происходит не увеличение влажности, а наоборот потеря воды, величина которой зависит от конкретного продукта, это объясняется разрушением вторичной структуры пектинов.
Длительность варки зависит от температуры нагрева и размеров продукта. При варке под давлением, когда температура повышается на 2-3°С, длительность варки сокращается примерно в 1,5 раза.
Важно учесть, что мелкие кусочки прогреваются быстрее крупных и, поэтому провариваются быстрее, но при этом увеличивается извлечение водорастворимых веществ. Поэтому измельчение не допжно быть очень сильным.
Варка продуктов в кожице не отражается на длительности, но приводит к заметному уменьшению потерь пищевых веществ, так как плотный поверхностный слой препятствует экстрагированию.
Варка на пару также уменьшает потери пищевых веществ по сравнению с варкой в воде, поскольку экстрагирование затрагивает только самые поверхностные слои.
При жарении происходит в основном термический распад вторичной структуры пектинов с образованием растворимых пектинов и воды. Крахмальные зерна и низкомолекулярный пектин начинают реагировать с водой, и частично переходят в гелеобразное состояние. Однако если испарение воды из продукта при жарении происходит достаточно интенсивно, то гель высыхает и продукт снова становится твердым.
Для уменьшения испарения воды при жарении продукта используют жир, который, обволакивая продукт,уменьшает температуру поверхности и скорость испарения влаги.
При частом перемешивании образуется корочка, также частично задерживающая испарение. В результате продукт становится сочнее.
Жарить можно вообще в слое жира (во фритюре). Фактически это не жарение, а варка в жире. При этом температура среды выше, чем при обычной варке, и размягчение происходит быстрее. Жирорастворимых веществ в растительных продуктах мало, поэтому потери пищевых веществ при жарении во фритюре незначительны, за исключением, конечно, распадающихся при этом витаминов.
Есть некоторые особенности в тепловой обработке растительных продуктов, содержащих незначительное количество пектина, но много крахмала. Речь идет о зерновых и зернобобовых Их обработка заключается в основном в клейстеризации крахмала при повышенных температурах и в присутствии внешней воды, поэтому зерновые и зернобобовые рекомендуется только варитъ Погпощение воды клейстеризующимся крахмалом до-стигает 100-200%.
Продукты животного происхождения.
Существенные особенности имеет и тепловая обработка продуктов животного происхождения, в которых наиболее ценны белки.
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.
Содержание соединительнотканных белков зависит от природы сырья, возраста животных и ряда других условий. Меньше всего их в рыбе (от 2 до 4%), затем в молодых птицах и свинине (до 8%), больше всего (8-12%) в мясе говядины и баранины. Длительность тепловой обработки возрастает в том же порядке.
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 °С, а для большинства с 70 °С.
При варке и жарении мяса температура внутри изделия в зависимости от вида мяса и величины куска обычно достигает 75-95 °с.
Однако жарить мясо с большим количеством соединительных тканей не рекомендуется, так как воды, освобождающейся при разрушении структуры мышечных белков, может не хватитъ для желатинизации (к тому же частъ воды испаряется). Такое жилистое мясо лучше варить или тушить, а также вымачивать мясо в кислых растворах: в уксусе, сухом вине, или тушить вместе с овощами, содержащими органические кислоты (например, с помидорами). В этих случаях ткани размягчаются быстрее.
Механическое разрушение соединительных тканей (например, отбивание) дает такой же эффект.
При традиционном способе жарения мясных продуктов несмотря на добавление жира, происходит интенсивное испарение воды, продукт при длительном жарении просто высыхает и становится более твердым.
Вот почему рекомендуется сначала обжарить кусок мяса с разных сторон до образования корочки или предварительно панировать его в муке или молотых сухарях - тогда мясо получится более нежным.
Потери пищевых веществ при варке происходят за счет частичного вытапливания жира и экстрагирования ряда компонентов из тканей (азотистые и безазотистые вещества, минеральные вещества и витамины).
При жарении потери возникают в результате вытапливания большого количества жира, частичного выделения соков, термического разрушения витаминов.
Как ни странно на первый взгляд, потери воды в животных продуктах происходят не только при жарении, но и при варке в воде, и они достигают заметных величин в сравнении с растительными продуктами - в среднем от 30 до 50% в зависимости от вида мяса. Эти потери происходят за счет разрушения третичной структуры мышечных белков при их коагуляции. В то же время вторичная структура неспособна уже удерживать большое количество воды, которая выделяется вместе с водорастворимыми веществами во внешнюю воду.
Варка под давлением за счет повышения температуры ускоряет желатинизацию и сокращает таким образом время для получения готового продукта.
Минимальные потери пищевых веществ как в животных, так и в растительных продуктах наблюдаются при тушении и запекании. Например, при приготовлении мясных котлет способом запекания эти потери почти в 2 раза меньше чем при жарении. Еще меньше потери пищевых веществ при варке котлет на пару.
Обобщив сказанное, можно сделать вывод, что наиболее рациональными способами тепловой обработки с точки зрения сохранения ценных пищевых веществ являются:
Для растительных продуктов - варка без слива отвара и варка в кожуре.
Для животных-тушение, запекание испол ьзование мяса в виде котлет, особенно паровых.
Стоит отметить тот факт, что любой тепловой обработке наиболее интенсивно происходит разрушение витаминов, особенно витамина С.