Физические и физико-химические изменения.

Связаны с процессами растворения простых сахаров, поглощением воды крахмалом (набухание крахмальных зерен), частичным растворением гемицеллюлоз, пектиновых веществ, клейстеризацией крахмала, диффузией (распространение одной жидкости в другой) и осмосом (через полупроницаемую перегородку) при извлечении экстрактивных веществ водно-спиртовыми растворами.

Клейстеризация крахмала.

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов, исполняя роль загустителя и связывающего агента. В одних случаях он присутствует в сырье, которое перерабатывается в пищевые продукты (например, хлебобулочные изделия). В других его добавляют для придания продукту тех или иных свойств - он используется широко при производстве пудингов, концентратов супов, киселей, соусов, салатных приправ, начинок, майонеза; один из компонентов крахмала - амилоза - используется для пищевых оболочек и покрытий.

Крахмальные зерна при обычной температуре не растворяются в воде, но в ходе технологической обработки под действием влаги и тепла они способны адсорбировать влагу и набухать, образуя вязкий коллоидный раствор. При его охлаждении образуется устойчивый гель. Этот процесс получил название клейстеризации крахмала.

При набухании происходит повышение осмотического давления внутри зерна, а вызываемый этим давлением приток воды в определенном температурном интервале приводит к разрыву оболочки крахмального зерна и нарушению его целостности. Для крахмального клейстера характерны - беспорядочное расположение макромолекул и потеря кристаллической структуры.

Температура клейстеризации зависит в основном от природы крахмала, величины зерен, наличия в воде солей и других факторов. Для пшеничного крахмала температура клейстеризации 54-62 ^оC ржаного – 50-55 ^оС, кукурузного - 65-75⁰C. Как правило, большие крахмальные зерна клейстеризуются при более низкой температуре, чем мелкие.

При низких значениях pH (салатные приправы, фруктовые начинки) имеет место интенсивный гидролиз крахмала с образованием незагустевающих декстринов. Поэтому в кислых продуктах целесообразнее использовать в качестве загустителя модифицированные поперечно-сшитые крахмалы. Вследствие большого размера их молекул снижение вязкости в результате гидролиза становится мало ощутимым.

При производстве замороженных пищевых продуктов, в которых крахмал, выполняет роль загустителя, необходимо считаться с возможностью ретроградации амилозы в процессе оттаивания (явление ретроградации крахмала - это процесс обратный процессу клейстеризации крахмала). Если используется обычный крахмал, то при оттаивании изделия приобретают волокнистую или зерноподобную структуру. Предпочтительнее для таких изделий использовать восковидный кукурузный крахмал, который практически не содержит амилозы, или фосфатные поперечно-сшитые крахмалы.

В процессе хранения клейстеризованного крахмала происходит частичное восстановление его кристаллической структуры, сопровождающееся выделением некоторого количества воды. Именно с процессом ретроградации связывают черствение хлебных изделий. Для замедления и предотвращения черствения в таких изделиях целесообразно использовать в качестве добавок жиры или ПАВы, которые образуют комплексы с амилозой и тормозят упорядочение ее молекул. Эффект черствения может быть частично реверсирован (изменение хода механизма на обратный) в хлебе прогревом и смачиванием водой (освежение хлеба). При этом в результате термического воздействия имеет место частичный возврат к более аморфной структуре, и текстура изделия становится мягче.

3. Химические изменения.

В основном подвергаются простые сахара (моно - или дисахариды).

Основными химическими превращениями являются: реакции карамелизации, меланоидинообразования, оксиметилфурфурольное разложение гексоз, реверсия и инверсия сахаров.

Карамелизация сахаров.

Нагревание моно- и дисахаридов при температуре 100⁰C и выше приводит к изменению их химического состава, повышается цветность продуктов. Глубина этих процессов зависит от состава сахаров, их концентрации, степени и продолжительности теплового воздействия, pH среды, присутствия примеси. В пищевой промышленности особое значение имеет карамелизация сахарозы, глюкозы и фруктозы, особенно чувствительна к нагреванию фруктоза.

Карамелизация основана на реакциях дегидратации и конденсации, при которых молекула сахара (моно- и ди-) теряет воду, в результате образуются буроокрашенные вещества, называемые карамелями.

Реакции дегидратации и термической деградации углеводов. Эти реакции катализируются кислотами и щелочами, многие из них идут по типу b-элиминации. Так, в результате дегидротации пентозы дают фурфурол, гексозы – оксиметилфурфурол, изомальтол, мальтол и гентиобиозу.

Некоторые из образующихся продуктов обладают определенным запахом и могут поэтому сообщать пищевым продуктам желательный или, наоборот нежелательный запах. Эти реакции требуют высокой температуры. Фурфурол и оксиметилфурфурол образуются при тепловой обработке фруктовых соков. Фурфурол токсичнее оксиметил фурфурола.Оксиметилфурфурол при концентрации 450 мг/кг массы тела не оказывает токсического действия.

Меланоидинообразование. Сущность реакции смотреть в белках (превращение белков в технологическом процессе).Подробно в лекции химия цвета и вкуса.