1.1.4 Зміни крохмалю. Будова крохмального зерна і властивості крохмальних полісахаридів
У значних кількостях крохмаль міститься в крупі, бобових, борошні, макаронних виробах, картоплі. Знаходиться він в клітинах рослинних продуктів у вигляді крохмальних зерен різної величини і форми. Вони являють собою складні біологічні освіти, до складу яких входять полісахариди (амилоза і амилопектин) і невеликі кількості супутніх їм речовин (кислота фосфорна, кремнієва ін. Мінеральні елементи і т. Д.). Крохмальне зерно має шарувату будову. Шари складаються з частинок крохмальних полісахаридів, радіально розташованих і утворюють зачатки кристалічної структури. Завдяки цьому крохмальної зерно володіє анізотропією (подвійне променезаломлення). Утворюють зерно шари неоднорідні: стійкі до нагрівання чергуються з менш стійкими, більш щільні - з менш щільними. Зовнішній шар більш щільний, ніж внутрішні, і утворює оболонку зерна. Все зерно пронизане порами і завдяки цьому здатне поглинати вологу. Блешні-ство видів крохмалю містить 15 - 20% амілози і 80 - 85% амілопектину. Однак крохмаль воскоподібних сортів кукурудзи, рису і ячменю складається в основному з амілопектину, а крохмаль деяких сортів кукурудзи і гороху містить 50 - 75% амілози.
Молекули крохмальних полісахаридів складаються із залишків глюкози, з'єднаних один з одним у довгі ланцюги. У молекули амілози таких залишків входить в середньому близько 1000. Чим довше ланцюга амілози, тим вона гірше розчиняється. У молекули амілопектину залишків глюкози входить значно більше. Крім того, в молекулах амілози ланцюга прямі, а у амілопектину вони розгалужуються. У крохмальної зерні молекули полісахаридів зігнуті і розташовані шарами. Широке використання крохмалю в кулінарній практиці обумовлено комплексом характерних для нього технологічних властивостей: набуханием і клейстеризації, гідролізом, декстринізація (термічна деструкція).
Набухання і клейстеризації крохмалю. Набухання - одне з найважливіших властивостей крохмалю, яке впливає на консистенцію, форму, обсяг і вихід готових виробів.
При нагріванні крохмалю з водою (крохмальної суспензії) до температури 50 - 55 ° С крохмальні зерна повільно поглинають воду (до 50% своєї маси) і обмежено набухають. При цьому підвищення в'язкості суспензії не спостерігається. Набухання це можна зупинити: після охолодження і сушіння крохмаль практично не змінюється. При нагріванні від 55 до 80 ° С крохмальні зерна поглинають велику кількість води, збільшуються в обсязі в кілька разів, втрачають кристалічну будову, а отже, анизотропность. Крохмальна суспензія перетворюється в клейстер. Процес його утворення називається клейстеризації. У невеликих кількостях крохмаль міститься в крупі, бобових, борошні, макаронних виробах, картоплі. Знаходиться він в клітинах рослинних продуктів у вигляді крохмальних зерен різної величини і форми. Вони являють собою складні біологічні освіти, до складу яких входять полісахариди (амилоза і амилопектин) і невеликі кількості супутніх їм речовин (кислоти фосфорна, кремнієва і ін. Мінеральні елементи і т. Д.). Крохмальне зерно має шарувату будову (малюнок 1).
Малюнок 1. Зміна структури водних систем желатину при нагріванні і охолодженні: 1,2 - молекулярно-дисперсна система; 3 - холодець з потрійними зв'язками.
Шари складаються з частинок крохмальних полісахаридів, радіально розташованих і утворюють зачатки кристалічної структури. Завдяки цьому крохмальної зерно володіє анізотропією (подвійне променезаломлення). Утворюють зерно шари неоднорідні: стійкі до нагрівання чергуються з менш стійкими, більш щільні - з менш щільними. Зовнішній шар більш щільний, ніж внутрішні, і утворює оболонку зерна. Все зерно пронизане порами і завдяки цьому здатне поглинати вологу. Таким чином, клейстеризація - це руйнування нативної структури крохмального зерна, супроводжується-моє набуханием. Температура, при якій анизотропность більшості зерен зруйнована, називається температурою клейстеризації. Температура клейстеризації різних видів крах-мала неоднакова. Так, клейстеризація картопляного крохмалю настає при 55-65 ° С, пшеничного при 60-80, кукурудзяного при 60-71, рисового при 70-80 ° С. Процес клейстеризації крохмальних зерен йде поетапно:
♦ при 55 - 70 ° С зерна збільшуються в об'ємі в кілька разів, втрачають оптичну анизотропность, але ще зберігають шарувату будову; в центрі крохмального зерна утворюється порожнина ( "бульбашка"); суспензія зерен у воді перетворюється в клейстер - малоконцентровані золь амілози, в якому розподілені набряклі зерна (перша стадія клейстеризації);
♦ при нагріванні вище 70 ° С в присутності значної кількості води крохмальні зерна збільшуються в об'ємі в десятки разів, шарувата структура зникає, значно підвищується в'язкість системи (друга стадія клейстеризації); на цій стадії збільшується кількість розчинної амілози; розчин її частково залишається в зерні, а частково дифундує в навколишнє середовище.
♦ При тривалому нагріванні з надлишком води крохмальні бульбашки лопаються, і в'язкість клейстеру знижується. Прикладом цього в кулінарній практиці є розрідження киселю в результаті надмірного нагріву. Крохмаль бульбові рослин (картопля, топінамбур) дає прозорі клейстер желеподібної консистенції, а зернових (кукурудза, рис, пшениця та ін.) - непрозорі, молоч-но-білі, пастоподібної консистенції.
♦ Консистенція клейстеру залежить від кількості крохмалю: при утриманні його від 2 до 5% клейстер виходить рідким (рідкі киселі, соуси, супи-пюре); при 6-8% - густим (густі киселі). Ще більш густий клейстер утворюється усередині клітин картоплі, в кашах, стравах з макаронних виробів.
♦ На в'язкість клейстеру впливає не тільки концентрація крах-мала, а й присутність різних харчових речовин (цукрів, мінеральних елементів, кислот, білків і ін.). Так, сахароза підвищує в'язкість системи, сіль знижує, білки надають стабілізуючу дію на крохмальні клейстер. При охолодженні крахмалосодержащих продуктів кількість розчинної амілози в них знижується в результаті ретроградації (випадання в осад). При цьому відбувається старе-ня крохмальних холодців (синерезис), і вироби черствіють. Швидкість старіння залежить від виду виробів, їх вологості і температури зберігання. Чим вище вологість страви, кулінарного виробу, тим інтенсивніше знижується в ньому кількість водорозчинних речовин. Найбільш швидко старіння протікає в пшоняної каші, повільніше - в манної і гречаної. Підвищення температури гальмує процес ретроградації, тому страви з крупи і макаронних виробів, які зберігається на мармитах з температурою 70 - 80 ° С, мають хороші органолептичні показники протягом 4 ч.
♦ Гідроліз крохмалю. Крохмальні полісахариди здатні розпадатися до молекул складових їх цукрів. Процес називається гідролізом, так як йде з приєднанням води. Розрізняють ферментативний і кислотний гідроліз. Ферменти, що розщеплюють крохмаль, носять назву амілаз. Існують два види їх: