ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ТЕПЛОВОЙ КУЛИНАРНОЙ ОБРАБОТКЕ

Около 80% пищевых продуктов проходит ту или иную тепловую обработку, при которой повышается, правда, до определенных пределов, усвояемость, происходит размягчение продуктов, что делает их доступными для разжевывания. Многие виды мяса, зернобобовых и ряд овощей вообще исчезли бы из нашего литания, если бы не подвергались тепловой обработке. Воздействие теплоты приводит к разрушению вредных микроорганизмов и некоторых токсинов, что обеспечивает необходимую санитарно-гигиеническую безопасность продуктов, в первую очередь животного происхождения (мясо, птица, рыба, молочные продукты) и корнеплодов. Тепловая обработка повышает, таким образом, микробиологическую стойкость пищевых продуктов и продлевает срок их хранения. При тепловой обработке некоторых продуктов (например, зернобобовых, яиц) разрушаются ингибиторы ферментов пищеварительного тракта человека, при обрабелке зерновых (особенно кукурузы) высвобождаются витамин РР (ниацнн) ил неусвояемой неактивной формы — ниацитина. Наконец, немаловажным фактором является то, что различные виды тепловой обработки позволяют разнообразить вкус продуктов, что снижает их приедаемость.

Все это вовсе не означает, что тепловая обработка продуктов не лишена недостатков. При тепловой обработке разрушаются витамины и некоторые биологически активные вещества, частично извлекаются и разрушаются белки, жиры, минеральные вещества, могут образовываться нежелательные вещества (продукты полимеризации жиров, меланоидины и др.). Таким образом, задача рационального приготовления пищи заключается в том, чтобы нужная цель была достигнута при минимальной потере полезных свойств продукта.

Растительные продукты. Отличительной особенностью растительных продуктов является высокое содержание в них углеводов – свыше 70% сухих веществ. Поэтому рассмотрим их более подробно.

Абсолютное большинство растительных продуктов, используемых в питании человека — это части растений с живыми паренхпмными клетками, в которых и содержатся вещества, представляющие интерес с точки зрения питательности: моно- полигосахарнды и крахмал. Эти клетки имеют первичную оболочку, состоящую из низкомолекулярной целлюлозы и низкомолекулярных фракций гемицеллюлоз, важной отличительной особенностью которых является преобладание между структурными единицами β-l,4-связи, и именно эта связь не разрушается пищеварительным и ферментами человека. В срединной пластинке и межклетниках находятся пектиновые вещества, в основе которых лежат остатки D-галактуроновой кислоты, соединенные между собой а-1,4-связямн (эта связь также не разрушается пищеварительными ферментами человека). Однако в зависимости от фазы развития живой клетки степень полимеризации может сильно колебаться: от 20 до 200 и более остатков. С увеличением степени полимеризации уменьшается растворимость пектиновых веществ в воде и увеличивается механическая прочность. Так называемый протопектин, с которым связывают механическую прочность плодов, ягод и овощей, представляет собой в действительности высокомолекулярный пектин, образующий за счет связывания воды вторичную структуру, которая благодаря особым свойствам связанной воды придает механическую прочность растительным продуктам. Вместе с тем все растения содержат активные пектинэстеразы и менее активные полигалактуроназы. В определенный период жизни растения эти ферменты активизируются и начинают разрушать вторичную структуру пектина с образованием низкомолекулярных пектинов и воды. При этом происходит размягчение продукта. Этот ферментативный процесс может происходить и при хранении. Поскольку первичная стенка легкопроницаема, а вторичной и тем более третичиой стенок в живых клетках нет, образовавшиеся под действием пектолитнческих ферментов низкомолекулярный пектин и вода частично переходят в протоплазму клеток.

Тепловая обработка растительных продуктов, содержащих заме1кое количество пектинов (овощи, фрукты, картофель, корнеплоды), также направлена на разрушение вторичной структуры пектина и частичное освобождение воды. Этот процесс начинается при температуре свыше 60°С и затем ускоряется примерно в 2 раза на каждые 10° повышения температуры. В результате в готовом продукте механическая прочность уменьшается более чем в 10 раз. Например, механическая прочность при сжатии сырого картофеля составляет 13-10⁵ Па, вареного —0,5ž10⁵, свеклы — соответственно 29,9ž10⁵ и 2,9ž10⁵ Па.

Следует указать, что механическая прочность растительных продуктов за* висит также от содержания в них воды. Чем меньше в продукте свободной воды, тем больше его прочность при других равных условиях. (Сублимированные продукты не содержат свободной воды и обладают высокой механической прочностью, которая снижается при их гидратации.) Выделение при разрушении протопектина воды также способствует размягчению продукта.

С учетом сказанного рассмотрим основные процессы, происходящие при тепловой кулинарной обработке.

Помимо термического распада вторичной структуры пектина при варке происходит насыщение клеток водой (внедрение воды в белки, пектины, крахмал). При этом особое значение имеет гелеооразование крахмала и низкомолекулярного пектина, которые при температуре внутри продукта 60-80°С становятся частично растворимыми в воде. Хотя крахмал остается в плазме клетки, а пектин — в межклеточном пространстве, извлечение крахмала и пектина происходит не только с поверхностных разрушенных клеток. Одновременно при варке экстрагируется ряд водорастворимых веществ (сахаров, аминокислот, органических кислот, минеральных веществ и витаминов) из слоев продукта, соприкасающихся с водой.

В целом же, несмотря на незначительное увеличение влажности, при варке часто происходит потеря воды, величина которой зависит от природы продукта (например, при варке картофеля 2-6%, капусты – 7-9% [5]), что может быть объяснено разрушением вторичной структуры пектипов.

Длительность варки зависит от температуры и размеров продукта. При варке под давлением, когда температура повышается против обычной на 2-3°, . длительность варки сокращается примерно в 1,5 раза. Мелкие кусочки прогреваются до 70-80°С во всем объеме быстрее крупных, но при этом увеличивается извлечение водорастворимых веществ. Поэтому степень измельчения не должна быть сильной. На практике установлены оптимальные и длительность варки, и степень измельчения продукта.

Варка неочищенных продуктов (свеклы, моркови, картофеля в кожуре) не отражается на длительности, но приводит к заметному уменьшению потерь пищевых веществ, так как плотный поверхностный слой (эпидермис, перидерма) препятствует экстрагированию. Варка на пару также уменьшает потери пищевых веществ по сравнению с варкой в воде, так как экстрагирование идет только с самых поверхностных слоев.

При жарке происходит в основном термический распад вторичной структуры пектинов с образованием растворимых пектинов ц воды. Крахмальные зерна и низкомолекулярный пектин начинают реагировать с водой и частично переходят в гелеобразное 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.

Нередко жарку проводят в большом количестве жира (во фритюре). Фактически это не жарка, а варка в жире. При этом температура среды оказывается выше, чем при обычной варке, и размягчение происходит быстрее. Жирорастворимых веществ в растительных продуктах мало, поэтому потери пищевых веществ при жарке во фритюре незначительны, за исключением, конечно, распадающихся при этом витаминов.

Тепловая обработка растительных продуктов, содержащих незначительное количество пектина, но много крахмала (зерновые, зернобобовые), сопровождается клейстеризацией крахмала и заключается, как правило, в варке в воде. Поглощение воды клейстеризующимся крахмалом достигает 100-200% [2].

Животные продукты. В животных продуктах наиболее ценным в пищевом и кулинарном отношении является белок. В принципе надо говорить не белок, а белки, так как существует множество фракций, отличающихся по составу и свойствам.

Механическая прочность мясных изделий обусловлена определенной жесткостью третичной структуры белков. Наибольшей жесткостью обладают белки соединительных тканей (коллаген и эластин). Одним из основных, но не единственным фактором, обусловливающим жесткость третичной структуры большинства белков животного происхождения, за исключением яиц и икры, является присутствие в них воды (в форме прочносвязанной, гидратной и др., которые здесь не рассматриваются). В мясных продуктах вода в третичной структуре связана главным образом с мышечными белками, а не с соединительнотканными. Содержание соединительнотканных белков зависит от характера сырья, возраста животного ц ряда других условий. В среднем меньше всего их в рыбе (2-4%), затем в молодых птицах и свинине (до 8%), больше всего (8-12%) в убойном мясе говядины и баранины. Тепловая обработка животных продуктов и заключается в частичном разрушении соединительнотканных, а также мышечных белков. Разрушение происходит за счет воды, участвующей в образовании третичной структуры мышечных белков (практически вода в мясе связана главным образом с этими белками) и освобождающейся при их температурной коагуляции. При тепловой обработке высвобожденная вода внедряется непосредственно во вторичную структуру белков (главным образом коллагена), разрушая их и приводя соединительнотканные белки в желатинообразное состояние. Эту фазу часто рассматривают как образование из коллагена глютина. Механическая прочность мясных продуктов при этом заметно уменьшается. Температурная коагуляция белков в зависимости от их природы начинается с 60, но в большинстве случаев с 70°С. При варке и жарке мяса температура внутри изделия в зависимости от вида мяса и величины куска обычно достигает 75-95°С [4].

Потери пищевых веществ при варке происходят за счет частотного вытапливания жира и экстрагирования ряда экстрактивных компонентов из тканей (минеральные, азотистые и безазотистые вещества, витамины). При жарке потери обусловлены вытапливанием жира, частичным выделением сока, термическим разрушением витаминов.

Потери воды происходят не только при жарке, но и при варке мясных продуктов в воде, достигая (в отличие от растительных продуктов) заметных величин – в среднем от 30 до 50% в зависимости от вида мяса. Эти потери происходят за счет разрушения третичной структуры мышечных белков при коагуляции. В то же время вторичная структура неспособна уже удерживать большое количество воды, которая выделяется вместе с рядом водорастворимых веществ во внешнюю воду.

Варка мясных продуктов под давлением вследствие повышения температуры ускоряет желатинизацию и сокращает, таким образом, время для получения готового продукта.

Минимальные потери пищевых веществ наблюдаются при тушении и запекании. В случае мясных продуктов сравнительно небольшие потери происходят при использовании мяса в виде котлет (выделяющиеся при жарке вещества удерживаются находящимся в котлетах хлебом).

Изменение пищевой ценности продуктов при тепловой обработке. В связи с тем что процессы, происходящие при тепловой обработке растительных и животных продуктов, как это показано выше, заметно отличаются, рассмотрим изменение их пищевой ценности раздельно.

В растительных продуктах большая часть пищевых веществ (см. табл. А) теряется при жарке: в среднем 5% белков и 10% жира, причем главным образом не собственного, которого в растительных продуктах содержится в большинстве случаев очень мало, а добавленного для жарки. Велики потери углеводов (10-20%) и минеральных веществ (до 20%) в результате вытекания сока и образования корочки [3].

Потери при варке в сильной степени зависят от способа термической обработки. Если варка производится без слива (например, при варке супов, киселей, компотов, некоторых каш и т. д.), потери почти всех пищевых веществ минимальны: 2-5% белков, жиров, углеводов и минеральных веществ. Наблюдается лишь частичное (10-15%) разрушение витаминов группы В и β-каротина. При варке большинства овощей, некоторых каш (рисовая), макаронных изделий, где производится слив, потери с отваром белков, жиров, витаминов увеличиваются в 2-3 раза, а минеральных веществ – до 10 раз и приближаются к потерям при жарке.

Потери при припускании и пассеровании занимают промежуточное положение между варкой без слива и жаркой.

Представленные в табл. А данные являются весьма общими и не отражают особенностей приготовления отдельных видов продуктов. Например, при варке картофеля в кожуре потери углеводов и минеральных веществ и всех витаминов, в том числе витамина С, уменьшаются примерно в 2 раза по сравнению с потерями при варке очищенного картофеля. При тушении же капусты (в тябл. А не отмечено) потери всех пищевых веществ в 2-3 раза выше, чем при припускании. Величина потерь зависит также от степени измельчення продукта, интенсивности тепловой обработки и т. п.

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, витамина А 50 и витамина 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 – такие же, а жира — несколько больше (за счет потерь жира, добавленного при жарке). Эти потери происходят в основном в результате вытекания сока, образования корочки и частичного разложения пищевых веществ при нагревании. Минимальные потери (5% белков, жиров и минеральных веществ, 15-30% витаминов, кроме витамина С, последний разрушается на 70%) наблюдаются при тушении и запекании, которое можно рассматривать как один из видов тушения.

При жарке мелкими кусками (табл. Б) потери всех пищевых веществ значительно (почти в 2 раза) меньше, чем при жарке крупным куском, вследствие меньшей длительности тепловой обработки мелкокускового полуфабриката мяса.

Потери ряда пищевых веществ при тепловой обработке рыбы (см. табл. Б) в сильной степени зависят от ее жирности. Так, потери белка (3%) и жира (9%) при варке тощей рыбы (жирностью до 4%) были в среднем в 1,5 раза меньше, чем при варке жирной (жирностью более 8%) – 14% белка и 12% жира. При жарке, наоборот, потери белка (13%) и жира (27%) в процессе обработки тощей рыбы значительно выше, чем жирной (9% белка и 13% жира). При припускании жирность рыбы в значительно меньшей степени влияет на потери телка и жира. Поскольку большое влияние на величину потерь оказывает видовой состав рыб, сделать какие-либо общие рекомендации по потерям при тепловой обработке рыбы весьма затруднительно.

Значительная (до ¹/з) доля животного сырья в общественном питании используется для приготовления котлет. Это весьма рациональный способ кулинарной обработки. Потери белка при жарке котлет по сравнению с натуральным продуктом сокращаются примерно в 2 раза (5% против 10%), жира— на ¹/з минеральных веществ и витаминов — в 1,5-2 раза. Но все же эти потери выше, чем при тушении (см. табл. А). Пищевые вещества в котлетах сохраняются за счет того, что сок, выделяющийся из мяса при жарке, впитывается, как указывалось выше, в хлеб, добавленный в котлетную массу, и в минимальной степени попадает на жарочную поверхность. Еще меньше (почти в 2 раза) потери пищевых веществ, особенно жира, минеральных веществ и витаминов, при варке котлет па пару (см. табл. Б). Потерн пищевых веществ в этом случае весьма близки к потерям при тушении.

ТАБЛИЦА А.
Потери пищевых веществ при основных типах
тепловой кулинарной обработки, %

ТАБЛИЦА Б.
Потери пищевых веществ некоторых продуктов
при тепловой кулинарной обработке, %

Для быстрого и приближенного расчета рационов часто бывает необходимо знать величины суммарных потерь пищевых веществ при различных, видах тепловой кулинарной обработки. В табл. В приведены усредненные данные по потерям пищевых веществ, обычно учитываемых- при составлении диет, в растительных и животных продуктах с учетом двух наиболее распространенных видов тепловой обработки — варки и жарки. Там же приведены аналогичные сведения в целом по дневному рациону (при соотношении растительных и животных продуктов 7:3). Поясним некоторые позиции табл. В. Потери белков в животных продуктах выше, чем в растительных, так как абсолютное содержание белка в последних, как правило, довольно низкое и он, очевидно, более прочно связан. То же можно сказать и о жирах. Потери минеральных веществ в животных продуктах в 2 раза больше, чем в растительных. Исключение составляет Са, который при некоторых видах тепловой обработки продукта с костями (например, птицы или некоторых видов рыбы) частично переходит из костей в мясо.

ТАБЛИЦА В.
Обобщенные величины потерь пищевых веществ при тепловой кулинарной обработке продуктов, %

Что касается витаминов, то основные потери их объясняются не извлечением или удалением при варке или жарке, а разрушением вследствие высокой температуры. По меньшей мере половина потерь витаминов происходит вследствие теплового разрушения, а для витамина С эта величина может достигнуть Потери энергетической ценности составляют 10%.