Кислотний гідроліз (інверсія) цукрів

Сахароза харчових продуктів при виробництві страв і виробів нагрівається при варінні до t = 102 0 С, а при смаженні до 135 0 С і вище. У присутності кислот, під впливом теплового впливу цукру розкладаються, відбувається їх інверсія. т. е. розщеплювання на глюкозу і фруктозу.

сахароза глюкоза фруктоза

Суміш глюкози і фруктози називають інвертний цукор. Він має більш солодкий смак, змінює питоме обертання розчину з правого на ліве, оберігає розчини від зацукровування.

Це явище відзначається при тепловій обробці фруктів і ягід в присутності цукру (варіння компотів, джемів, варення), варінні помадки, випіканні яблук, приготуванні фруктово-ягідних напоїв т. Д.

Фруктоза інвертного цукру не тільки збільшує його солодкість, але і робить його самим гігроскопічним цукром.

Підвищена гігроскопічність інвертного цукру і поглинання їм води з навколишнього середовища обмежує застосування її (фруктози) в кондитерській промисловості. А для таких виробів як мармелад, деякі види пастили, застосування фруктози і інвертного цукру, навпаки, бажано, т. К. Ці кондитерські вироби не повинні швидко висихати.

Ступінь і швидкість інверсії залежить від параметрів технологічного процесу. Серед них найважливішими є тривалість процесу, температура гідролізу, концентрація сахарози, концентрація і вид кислоти.

З підвищенням температури і збільшенням термінів теплової обробки ступінь гідролізу збільшується. У менш концентрованих по цукру системах, при однакових умовах, гідроліз йде краще, ніж в більш концентрованих.

Інверсія сахарози прискорюється в присутності кислот. У плодах і ягодах містяться в основному лимонна і яблучна кислоти, в значно меншій мірі такі кислоти як винна, щавлева, бурштинова, саліцилова.

Лимонна кислота міститься в основному в цитрусових плодах і в ягодах, як у вільному стані, так і у вигляді солей, а яблучна - в насінні і кісточках плодів. Активна кислотність (рН) плодів і ягід від 2,6 до 6.

Так як іон водню виконує функцію каталізатора процесу гідролізу, то важливо знати його джерело. Кращими інверсійними здібностями володіють мінеральні кислоти, особливо соляна. Найбільшою інверсійної здатністю серед органічних кислот має щавлева кислота

в 10 разів меншою - лимонна,

в 15 разів - яблучна,

в 17 разів - молочна,

в 35 разів - бурштинова,

в 45 разів - оцтова.

Кількість інвертованою сахарози в продукті залежить від тривалості теплової обробки. Так, якщо варити в цукровому сиропі (18%) очищені і нарізані яблука, кількість інвертованою сахарози коливається від 14 - 19% від загальної кількості. Якщо при варінні яблук, варення, компотів додають лимонну кислоту, то ступінь інверсії сахарози підвищується до 50%.

Промисловістю випускається інвертний сироп з цукрового сиропу. Він є водним розчином фруктози і глюкози. Він менш в'язкий, ніж патока, більш гігроскопічний завдяки наявності фруктози.

Мед - це природний інвертний цукор, який виходить за рахунок дії ферменту інвертази. В результаті коливань температури, охолодження, тривалого зберігання він зацукровується за державний кошт або температурного перенасичення, або за рахунок зниження ферментативної активності інвертази.

Глибокий розпад цукрів спостерігається при проведенні цілого ряду кулінарних процесів.

1) При приготуванні і в початковій стадії випічки дріжджового тіста - бродіння.

2) В процесі нагрівання цукру або цукрового сиропу - карамелизация.

3) При тепловій обробці харчових продуктів, що містять редукуючимцукру та вільні амінокислоти - Меланоидинообразование.

При виробництві дріжджового тіста основну роль грає процес бродіння, при якому глибокому розщепленню піддаються моносахариди (глюкоза і фруктоза), що містяться в борошні і утворюються в тесті в результаті гідролізу сахарози і мальтози.

Серед численних процесів, що протікають при бродінні тіста, основну роль грає спиртове бродіння, в результаті якого гексози розпадаються на вуглекислий газ і етиловий спирт.

Вуглекислий газ і етиловий спирт є остаточними продуктами хімічних реакцій, кожна з яких протікає під впливом особливого ферменту.

При спиртовому бродінні в незначних кількостях утворюються побічні продукти: бурштинова кислота, сивушні масла (суміш спирту амилового, ізоамілового, бутилового і ін.), Оцтовий альдегід, гліцерин і ін. Найбільш легко піддається зброджування глюкоза і фруктоза, повільніше вступає в реакцію галактоза. Пентози дріжджами НЕ зброджуються.

Дисахариди і мальтоза зброджують тільки після попереднього гідролізу на складові їх моносахариди.

Глибокий розпад гексоз відбувається також в процесі молочнокислого бродіння, супутнього спиртовому:

Викликається молочнокисле бродіння потрапляють в тісто з борошном гомо- і гетероферментативних молочнокислими бактеріями.

Гомоферментативное бактерії утворюються з гексоз молочну кислоту, а гетеро- додатково ще утворюють оцтову кислоту, етиловий спирт і інші продукти. Такі процеси відбуваються так само в процесі приготування кисломолочних продуктів (за рахунок лактози), квасів, заквашування овочів, фруктів.

Неензіматіческое побуріння цукристих речовин

Серед основних змін вуглеводів, які відбуваються під дією технологічних чинників, є зміни зовнішнього вигляду, кольору, смаку, запаху і фізико-хімічних показників. Об'єднуючим ознакою серед цих змін є зміна кольору, тому їх називають ще неензіматіческое побуріння (або неферментативне покорічневенія).

Потемніння харчових продуктів може відбуватися в результаті окислювальних або неокислювального реакцій. Окислювальне або ферментативне потемніння - це реакція між фенольним субстратом і киснем, катализируемая ферментом поліфенолоксидаза. Це потемніння, яке має місце на зрізі яблук, бананів, груш, картоплі, не пов'язане з вуглеводами.

Неокислювального або неензіматіческое побуріння представлено в харчових продуктах дуже широко. Воно пов'язане з реакціями вуглеводів.

Продукти неензіматіческого побуріння діляться на продукти, які формуються за рахунок переважання процесу карамелізації, і продукти, що формуються в процесі меланоидинообразования.

Нагрівання цукрів до високих температур викликає їх глибокі зміни з появою нових темно-забарвлених продуктів, при цьому процес називається карамелизация. Відбуваються при цьому процеси ще мало досліджені, що протікають процеси залежать як від складу цукрів, так і від умов його нагрівання.

Невисокі концентрації кислот, лугів і деяких солей каталитически прискорюють цей процес. При нагріванні сахарози при температурі 160-185 0 С утворюються моносахариди глюкоза і фруктоза. Найбільш чутлива до подальшого нагрівання фруктоза, швидкість її зміни в 7 разів більше глюкози. Тому при подальшому нагріванні від фруктози отщепляется вода і утворюється фруктозан, а потім від глюкози отщепляется вода і утворюється ангідрид глюкози глюкозан:

сахароза глюкоза фруктоза