Размягчение тканей картофеля, овощей и плодов, как правило, происходит при тепловой кулинарной обработке. Без воздействия теплоты размягчение наблюдается в основном в плодах (яблоки, груши, бананы и др.) и некоторых овощах (томаты) в процессе созревания и хранения технически спелой продукции вследствие процессов, протекающих в них под действием ферментов. Частичное размягчение тканей капусты белокочанной наблюдается при квашении, что связано, по-видимому, как с ферментативными процессами, так и с кислотным гидролизом протопектина, которого в клеточных стенках квашеной капусты содержится в 1,5 раза меньше, чем в свежей.
Подвергнутые тепловой кулинарной обработке картофель, овощи и плоды приобретают более мягкую консистенцию, легче раскусываются, разрезаются и протираются. Степень размягчения картофеля, овощей и плодов в процессе тепловой обработки оценивают по механической прочности их тканей. При оценке механической прочности тканей картофеля, овощей и плодов с помощью различных приборов определяют сопротивление тканей резанию, разрыву, сжатию, проколу и др.
Так, механическая прочность образцов сырого картофеля при испытании их на сжатие составляет около 13*105
Па, а вареного — 0,5*105 Па, образцов сырой свеклы — 29,9*105
Па, вареной — 2,9*105 Па.
Размягчение картофеля, овощей и плодов при тепловой кулинарной обработке связывают с ослаблением связей между клетками, обусловленным частичной деструкцией клеточных стенок.
Деструкция клеточных стенок
При тепловой обработке клеточные стенки отличаются более разрыхленной структурой.
Однако при доведении овощей и плодов до кулинарной готовности клеточные стенки не разрываются. Более того, клеточные оболочки вареных овощей не разрываются при протирании и раскусывании, так как обладают достаточной прочностью и эластичностью. В этих случаях ткань разрушается по срединным пластинкам, которые подвергаются деструкции в большей степени, чем клеточные оболочки.
Благодаря этому при разжевывании вареного картофеля не ощущается, например, вкус крахмального студня. Клеточные оболочки не разрушаются даже при очень длительной тепловой обработке овощей и плодов, когда может происходить частичная мацерация их тканей (распад на отдельные клетки).
Установлено, что в процессе тепловой кулинарной обработки картофеля, овощей и плодов глубоким изменениям подвергаются нецеллюлозные полисахариды клеточных стенок: пектиновые вещества и гемицеллюлозы, а также структурный белок экстенсин, в результате чего образуются продукты, обладающие различной растворимостью. Именно степень деструкции полисахаридов и растворимость продуктов деструкции обусловливают изменение механической прочности клеточных стенок овощей и плодов при тепловой кулинарной обработке. Изменения целлюлозы в этом случае сводятся главным образом к ее набуханию.
Деструкция протопектина
Известно, что при тепловой кулинарной обработке картофеля, овощей, плодов и других растительных продуктов содержание протопектина в них уменьшается. Так, при доведении овощей до кулинарной готовности содержание протопектина в них может снижаться на 23…60 %
Согласно современным представлениям о строении студней пектиновых веществ деструкция протопектина обусловлена в первую очередь распадом водородных связей и ослаблением гидрофобного взаимодействия между этерифицированными остатками галактуроновой кислоты, а также разрушением хелатных связей с участием ионов Са2+ и Mg2+ между неэтерифицированными остатками галактуроновой кислоты в цепях рамногалактуронана. Гидрофобное взаимодействие – контакты между структурными элементами (обычно белками), в результате которых сводится к минимуму их взаимодействие с водой.
Важно, что распад водородных связей между этерифицированными остатками галактуроновой кислоты различных цепей рамногалактуронана возможен только при наличии определенного количества влаги, которая может поступать в клеточные стенки после денатурации белков мембранных клеточных структур.
Хелатные связи распадаются только в ходе ионообменных реакций по схеме
Деструкция протопектина начинается при 60 °С, с повышением температуры процесс интенсифицируется. На рис. 9.6 представлен график изменения содержания протопектина и механической прочности тканей корнеплодов в процессе их варки. На каждом этапе тепловой, обработки механическая прочность тканей корнеплодов снижается в значительно большей степени, чем содержание протопектина. Это свидетельствует о том, что на процесс размягчения растительной ткани при тепловой обработке кроме деструкции протопектина могут оказывать влияние и другие факторы, в частности изменения гемицеллюлоз и структурного белка экстенсина.
Деструкция гемицеллюлоз
При тепловой кулинарной обработке овощей наряду и параллельно с деструкцией протопектина происходит деструкция гемицеллюлоз также с образованием растворимых продуктов. Гемицеллюлозы клеточных стенок при тепловой обработке растительных продуктов частично набухают, подвергаются гидролизу, что подтверждается накапливанием в отварах и готовых продуктах нейтральных Сахаров — арабинозы, галактозы и др.
Наличие уроновых кислот в гемицеллюлозах позволяет предполагать, что другим элементом механизма их деструкции при гидротермической обработке овощей и плодов являются ионообменные процессы, подобные протекающим в пектиновых веществах.
Деструкция гемицеллюлоз начинается при более высоких температурах, чем деструкция протопектина (70…80 °С). При более высоких температурах процесс ускоряется. При понижении температуры гемицеллюлозы регенерируют и отдают часть воды, поглощенной при набухании и деструкции.
Деструкция белка экстенсина
Структурный белок клеточных стенок продуктов растительного происхождения в процессе тепловой кулинарной обработки, как и нецеллюлозные полисахариды, подвергается деструкции. Это подтверждается тем, что в растительных продуктах после тепловой обработки определяется меньшее количество оксипролина, чем до обработки..
Степень деструкции экстенсина при тепловой кулинарной обработке корнеплодов может достигать 80 %; она значительно выше степени деструкции протопектина и гемицеллюлоз. Разрушение экстенсина начинается при более низких температурах, чем деструкция упомянутых выше полисахаридов. Так, нагревание нарезанных корнеплодов в воде при 60 °С в течение 1 ч приводит к заметному снижению содержания в них оксипролина. Механическая прочность тканей корнеплодов при этом также несколько уменьшается.