Зміна дисахаридів і моносахаридів

При кулінарній обробці продуктів, що містять ди і моносахариди, відбу- ваються зміни харчових і органолептичних властивостей кулінарних виробів. Найчастіше спостерігаються інверсія сахарози, ферментативний гідроліз дисахаридів у початковій стадії приготування дріжджового тіста, глибокий розпад цукрових речовин при спиртовому й молочнокислому бродінні, карамелізація сахарози, меланоїдиноутворення.

Інверсія цукрів. При виробництві кондитерських виробів цукор нагрівають у середовищі з кислою реакцією. При цьому відбувається гідроліз вуглеводів. У водяних розчинах під впливом кислот сахароза приєднує молекулу води й розщеплюється на глюкозу і фруктозу. Іон водню кислоти діє при цьому як каталізатор.

Перетворення сахарози на суміш моносахаридів називається інверсією, а еквівалентна суміш глюкози й фруктози — інвертним цукром.

Кислоти при гідролізі сахарози діють каталітично, тому константа швидкості інверсії залежить від температури, рН середовища цукрового розчину, концентрації сахарози, природи використовуваної кислоти та інших факторів. При підвищенні температури інвертованого розчину сахарози та зниженні рН середовища швидкість інверсії значно збільшується (рис. 2). Збільшення концентрації цукру приводить до утворення у розчині поряд із фруктозою й глюкозою продуктів складнішої молекулярної сполуки та зміни активності водневих іонів. При цьому швидкість інверсії зменшується.

Розпад цукрів при бродінні. Процеси спиртового й молочнокислого бродіння при приготуванні тіста утворюють цілий ланцюг складних біохімічних перетворень, обумовлених взаємодією комплексу ферментів дріжджів і кислотоутворюючих бактерій тіста та ферментів борошна. Поживні речовини тіста сприяють процесам життєдіяльності дріжджів, формуючи високу якість готової продукції.

Вуглеводно-амілозний комплекс у процесі бродіння безупинно змінюється. Власні сахади борошна й цукру, що входять до складу тіста за рецептурою, досить швидко гідролізуються в результаті ферментативних процесів під час бродіння. Разом із тим із крохмалю борошна під впливом його амілаз безупинно утворюється мальтоза. Співвідношення інтенсивності цих двох процесів може привести до зменшення, або до збільшення загальної кількості сахаридів тіста.

0 100 200 300т,хв

Рис. 2. Гідроліз насиченого розчину сахарози в залежності від реакції середовища

Спиртове бродіння утворює собою ланцюг ферментативних реакцій, кінцевим результатом яких є розпал гексози з утворенням спирту і СО2-та постачання дріжджовій клітині енергії, яка непохідна для утворення нових речовин, процесів життєдіяльності. Сумарне рівняння процесу спиртового бродіння вуглеводів подано формулою

С_ґіН₁₂0₆ = 2С,0₅ОН + 2СО2

Фактичний баланс спиртового бродіння складніший, тому що він значною мірою залежить віл рН середовища та температури. Нагромадження продуктів бродіння глюкози під дією дріжджів при різній величині рН середовища наведено в табл. 13.Крім того, при підвищенні температури від25до35^вС інтенсивність бродіння підвищується приблизно у 2 рази і при температурі 35°С спостерігається максимальна його інтенсифікація. При 45—50ºС ферменти інактивуються і життєдіяльність дріжджів знижується.

Таблиця 13. Залежність між кількістю продуктів бродіння та реакцією середовища

Продукт	Вихід (ммоль 100 ммоль глюкози)
	при рН
	3,0	6,0	7,6
2,3-бутиленгліколь	0,75	0.53	0.08
Ацетон	-	-	0,19
Етиловий спирт	171,5	160,0	129,0
Гліцерин	6,16	16.2	32,9
Кислота:
масляна	0,13	0,36	0,21
оцтова	0,52	4,03	15,10
мурашина	0,36	0,82	0,49
янтарна	0,53	0,49	0,68
молочна	0,82	1.63	1,37
Вуглекислий газ	180,8	177,0	148,5
Зброджена глюкоза	95,5	98,0	60,9

У результаті спиртового бродіння, крім спирту і СО2, утворюються вторинні також побічні продукти, отримані не з цукру, а з речовин, що знаходяться у бродильному субстраті. До вторинних продуктів належать гліцерин, оцтовий альдегід, піровиноградна, оцтова, бурштинова, лимонна й молочна кислоти. 2,3-бутиленглікольі диацетил, до побічних—аміловий, ізоаміловий, ізобутиловий та інші спирти, що називаються сивушними маслами.

Деякі з побічних і вторинних продуктів бродіння відіграють позитивну роль. Так, вищі спирти мають характерний запах утворюють складні ефіри, що мають приємніші м'які запахи; 2,3-бутиленґліколь і гліцерин формують солодкий смак.

Карамелізація цукрів. При нагріванні цукрів до високих температур у слабко кислому або нейтральному середовищі утворюється складна за вмістом суміш продуктів зміни цукрів, Її склад і властивості змінюються залежно від міри теплового впливу, виду й концентрації цукру, умов нагрівання, реакції середовища. присутності домішок у розчині тощо. Продукти зміни цукрів можуть містити такі сполуки — ангідрид цукрів, оксиметилфурфурол забарвлені сполуки (гумінові речовини), кислі продукти (левулінова, мурашина, молочна кислоти) та інші сполуки (диоксиацетон, гліцериновий альдегід тощо).

Початковою стадія розчеплення моносахаридів є утворення ангідридів у результаті утрати води молекулою цукру. Глюкоза при нагріванні вище за температуру плавлення (145—149 °С) може дати сполуку левоглюкозан, який у присутності кислоти знову перетворюється на глюкозу.

Фруктоза розкладається у присутності лугів і кислот і є основним джерелом утворення молочної кислоти. При її нагріванні утворюються диангідриди. Один із них — дигетеролевулезан. При цьому звільняються дві молекули води із двох молекул фруктози.

Нагрівання глюкози в нейтральному або у слабко кислому середовищі насамперед викликає дегідратацію цукру з виділенням однієї або двох молекул води. Ангідриди цукрів можуть частково з'єднуватися один з одним або з цукром і утворювати так звані продукти реверсії (конденсації).

Подальший тепловий вилив викликає відділення третьої молекули води з утворенням оксиметилфурфурола (ОМФ), що при подальшому нагріванні може розпадатися. При цьому руйнується вуглецевий скелет і утворюються мурашина й левулінова кислоти або конденсовані (забарвлені) сполуки.

Перетворення цукру під дією високої температури на аморфну масу, інтенсивно забарвлену у темно-коричневий колір, називається карамелізацією.

Підвищення концентрації цукрів, а також температури значно прискорює процеси реверсії. Зі збільшенням часу й теплового впливу кількість продуктів реверсії збільшується.

Серед продуктів карамелізації сахарози, нагрітої до 190—200° були виявлені карамелан, карамелен і карамелін. Перші дві речовини -- порошки гіркого смаку, — коричневого кольору, добре розчинні в соді у 84 %-ому розчині етилового спирту що й використовується для їх виділення. Карамелін — жовтого кольору, розчиняється у воді лише при кип'ятінні дає колоїдний розчин, котрий швидко окислюється. Подібні продукти можна одержати пр сухому нагріванні глюкози. З фруктози отримують карамелін (карамелізований, цукор) який в кулінарії використовують як барвник для підфарбовування соусів, напоїв тіста.

Меланоїдиноутворення — складний окислювально-відновний процес взаємодії речовин, що містять азот, із відновлюючими цукрами харчових продуктів. Сутність цього процесу полягає у взаємодії амінної групи амінокислот із поновлюючим цукром, що втрачає воду й перетворюється на глюкозіламін з подальшим утворенням альдегідів, мурашиної кислоти та меланоїдів.

Під час сахароамінових реакцій утворюються десятки побічних продуктів із карбонільними групами. Більшість із них, належать до групи редуктонів із різною кількістю вуглецю в ланцюзі з ненасиченими зв'язками. До редуктонів належать багато природних сполук, котрі існують в фенольній і кетонній формах, різні поліфеноли, що легко переходять у хінони та аскорбінову кислоту.

Аромат харчовим продуктам надають альдегіди, що утворюються при дезамінуванні амінокислот і містять на один вуглсЦ" менше від вихідної амінокислоти.

Хід реакцій меланоїдиноугворення можна показати тільки схематично. Офіційно визнаною вважається схема меланоїдиноутворення за Ходжем (рис. 4).

Амілоза+Амінокислота ______ N-заміщений глікозиламін+Н2О

Н2О

Перегрупування Амадори

1-аміно-1-дезокси-2-кетоза (1-2фенольна форма)

-3Н2О -2Н2О

Основи оксиметилфор- Редуктони Продукти розпаду: ацетон, альдегі

Фуролу або форфуролу диацетили

Аміносполуки + Н2О + Аміносполуки

СО2 +

Альдегіди

+Аміносполуки

+ Аміносполуки

Альдиміни Аміносполуки Альдиміни Альдиміни

або кетиміни

Рис.4. Схема меланоїдиноутворення