LABORATORIUM Technologie Gastronomiczne 21.12.2015

Wpływ metody gotowania na przebieg obróbki termicznej i jakości wybranych warzyw.

Podział warzyw i owoców:

Ze względu na to, że warzywa i owoce różnią się między sobą zawartością składników odżywczych, barwą, konsystencją i przydatnością kulinarną dzieli się je na podgrupy:

I – warzywa dostarczające oprócz innych składników duże ilości karotenu – marchew, szpinak, groszek zielony, dynia, szczypior, sałata

II – warzywa i owoce bogate w witaminę C – warzywa kapustne, papryka, pietruszka, owoce cytrusowe i jagodowe

III – warzywa i owoce zawierające stosunkowo mniej witaminy, lecz dużo składników mineralnych zasadotwórczych – buraki, seler, kalarepa, rzodkiewka

IV – ziemniaki

V – suche nasiona roślin strączkowych

VI – grzyby.

Inny podział warzyw na grupy:

1. Korzeniowe: marchew, buraki ćwikłowe, rzodkiewka, pietruszka, seler, pasternak. Częścią jadalną tej grupy warzywa jest korzeń rośliny. Do warzyw korzeniowych zalicza się także botwinę, w której część jadalną stanowią liście wraz z grubymi ogonkami.

2. Cebulowe: cebula, czosnek, pory, szczypior.

3. Kapustne: kapusta głowiasta biała, włoska, kapusta brukselka, kalafior, kalarepa, brokuł, jarmuż.

4. Sałaty – dzieli się na liściaste i głowiaste.

5. Szpinak.

6. Dyniowate: dynie, kabaczki, ogórki, patisony, cukinie.

7. Strączkowe. Zależnie od budowy strąkowiny rozróżnia się strączkowe łuskowe i cukrowe.

8. Deserowe: rabarbar.

9. Pomidory.

10. Bulwowe: ziemniaki.

Skład chemiczny warzyw.

Sucha substancja części roślin, które mają zastosowanie jako warzywa kształtuje się w zakresie 5-20%.

Białko w warzywach występuje w małych ilościach (1-4%). Większa ilość tego składnika zawarta jest w warzywach strączkowych. Białko warzywa ma niską wartość biologiczną (wyjątek: białko ziemniaka, różnych odmian kapusty). Białko warzyw liściastych zawiera dużo aminokwasów egzogennych.

Węglowodany występują w warzywach pod postacią skrobi, sacharozy, cukrów prostych, hemiceluloz, błonnika. Sacharoza i cukry proste występują głównie w burakach, marchwi, zielonym groszku cukrowym. Największa ilość błonnika występuje w: buraku, brukwi, grochu.

Tłuszcze występują w warzywach w niewielkich ilościach (0,1-0,4%).

Składniki mineralne, w które warzywa są bogate to Na, Ca, P, Fe, K. Większe ilości Ca występują w warzywach liściastych niż w korzeniowych. Stosunek wapnia i fosforu w warzywach odpowiada optymalnej porcji tych pierwiastków dla całkowitej przyswajalności przez ludzki organizm. Przyswajanie wapnia jest utrudnione ze względu na związki fitynowe, które wiążą wapń. Żelazo w warzywach występuje zazwyczaj w formie zredukowanej, dzięki czemu może być wykorzystywane przez ludzki organizm. Żelazo w cebuli przyswajalne jest w 100%, z ziemniaków 95%, ze szpinaku w kilku.

Witaminy – przede wszystkim witamina C. Głównym źródłem witaminy C są ziemniaki i kapusta. Warzywa zielone obfitują w witaminę E, strączkowe w witaminy grupy B, zielone warzywa w kwas foliowy.

Kwasy organiczne występują w warzywach w postaci kwaśnych soli lub w postaci wolnej w soku komórkowym. Kwasy lotne ulatniają się w trakcie gotowania z parą wodną (kwas mrówkowy, octowy). Występujące w warzywach kwasy podnoszą smakowitość potraw, pobudzają wydzielenie soków trawiennych oraz wzmagają perystaltykę jelit.

Barwniki w warzywach to głownie chlorofil, antocyjany, flawony. Wpływają one na wygląd potraw gotowanych.

Zmiany struktury i konsystencji warzyw w czasie gotowania.

Budowa komórki roślinnej.

Świeże warzywa składają się z następujących typów komórek:

1. Komórki miękiszu (parenchymy). Komórki miękiszu wypełnione są płynną substancją, w której przeważa protoplazma, składająca się z jądra i cytoplazmy. W cytoplazmie znajdują się organelle komórkowe zwane plastydami. Wśród nich wyróżnia się chloroplasty, zawierające chlorofil, chromoplasty, zawierające karotenoidy oraz plastydy bezbarwne, które gromadzą skrobię. Wnętrze komórki podzielone jest cytoplazmą na wakuole, wypełnione sokiem komórkowym, w którym rozpuszczone są m.in. cukry i sole mineralne.

2. Komórki przewodzące. Zbudowane są z celulozy. Mają postać długich cienkich rurek. Rozprowadzają rozpuszczalne w wodzie składniki pokarmowe po całej roślinie.

3. Komórki podtrzymujące (szkieletowe). Charakteryzują się wydłużonym kształtem i pogrubionymi ścianami komórkowymi, zawierającymi duże ilości celulozy w połączeniu z ligniną lub substancjami pektynowymi.

4. Komórki okrywające. Tworzą one zazwyczaj skórkę lub łupinę, która w czasie obróbki najczęściej jest usuwana. Komórki okrywające silnie przylegają do siebie. Tkanka okrywające często wydziela substancje woskowe: kutynę i kutikulę.

Wpływ gotowania na węglowodany ścian komórkowych, konsystencję warzyw i straty składników odżywczych.

Pod wpływem obróbki cieplnej warzyw następują zmiany w substancjach węglowodanowych ścian komórkowych. Celuloza pęcznieje, mięknie, lecz nie ulega hydrolizie. Niektóre hemicelulozy ulegają częściowemu rozpuszczeniu i mogą przejść do wywaru. Protopektyna stopniowo hydrolizuje, w wyniku czego powstają rozpuszczalne pektyny, składające się z kwasów poligalakturonowych o różnych stopniach polimeryzacji i różnej zawartości grup metylenowych. Hydroliza protopektyny jest główną przyczyną mięknięcia produktów roślinnych. W czasie gotowania warzyw rozdrobnionych hydrolizie ulega więcej protopektyny niż w przypadku gotowania warzyw całych. Jest to spowodowane większą powierzchnią kontaktu rozdrobnionego produktu z gorącą wodą. Obecność pektyn w wywarze jest zjawiskiem pożądanym, ponieważ przeciwdziała ona utlenianiu się karotenów, witaminy C oraz tłuszczu wydzielonego w czasie koagulacji plazmy. Gotowanie rozdrobnionych warzyw powoduje wygotowanie się większej ilości składników odżywczych niż w przypadku gotowania warzyw całych.

W wyniku hydrolizy protopektyny i wypłukania rozpuszczalnej pektyny w czasie gotowania następuje rozluźnienie tkanki. Komórki łatwo oddzielają się jedna od drugiej. Zbyt długie gotowanie powoduje zupełne wymycie pektyn i macerację tkanki – rozpad na poszczególne komórki. Naruszenie spoistości tkanki w czasie gotowania nie powoduje uszkodzenia błon komórkowych. W przeciwnym wypadku w czasie gotowania ziemniaków z komórek wypłynęłaby skleikowana skrobia. Podczas studzenia ziemniaków błony komórkowe tracą elastyczność, stają się kruche, pektyny przechodzą w stan żelu i sklejają komórki. Jest to przyczyna rozrywania otoczek komórkowych przy przecieraniu ostudzonych ziemniaków, wylewaniu się zawartości komórek i sklejaniu się puree.

Gotowanie warzyw w wodzie lub w parze powoduje straty substancji rozpuszczalnych w wodzie. Zmniejszenie tych strat można uzyskać poprzez gotowanie w małej ilości wody z solą. Następuje wyrównanie ciśnienia osmotycznego między sokiem komórkowym a środowiskiem. Warzywa mrożone należy wkładać bezpośrednio do wrzącej wody, bez uprzedniego rozmrażania. Wkładanie warzyw do wrzącej wody generuje mniejsze straty substancji rozpuszczalnych w wodzie.

Na czas gotowania warzyw wpływają następujące czynniki:

1. Temperatura gotowania. Warzywa gotowane są zazwyczaj w 100 stopniach Celsjusza w wodzie lub parze. Podniesienie temp. poprzez zwiększenie ciśnienia powoduje znaczne skrócenie czasu obróbki cieplnej. Zmniejszenie temp. przedłuża czas gotowania warzyw.

2. Odczyn środowiska ma wpływ na procesy hydrolizy protopektyny. W środowisku kwaśnym warzywa nie gotują się do normalnej konsystencji. Na zewnątrz będą miały konsystencje zwartą, twardą, wewnątrz będą miękkie. Im wyższe jest stężenie jonów wodorowych tym mniejsza ilość protopektyny przechodzi w rozpuszczalną pektynę i tym twardsza będzie konsystencja produktu.

3. Twardość wody. Gotowanie warzyw w twardej wodzie wydłuża czas gotowania.

4. Właściwości produktu. Trwałość połączeń międzykomórkowych podczas gotowania warzyw zależy od składu chemicznego warzyw.

5. Wielkość przestrzeni międzykomórkowych. Im przestrzenie są większe tym warzywo szybciej się rozgotuje.

6. Wielkość komórek i powierzchni błon komórkowych. Im komórki w tkance są większe tym warzywo się szybciej rozgotuje.

7. Pęcznienie i kiełkowanie skrobi zawartej w komórkach. Pęczniejąca skrobia powoduje zmianę kształtu komórek, rozciąganie błon komórkowych, odrywanie komórek od siebie oraz pękanie niektórych komórek. Powoduje to przyśpieszenie procesu gotowania.

Zmiany składu chemicznego ziemniaków podczas gotowania.

W czasie obróbki ziemniaków następują zmiany składu aminokwasowego białek, węglowodanów, witamin i soli mineralnych. W czasie obierania, cięcia, mycia obserwuje się straty witamin, soli mineralnych, związków azotowych i węglowodanów. Gotowanie powoduje dalsze straty. Są one zależne od zastosowanej temp., ciśnienia, czasu obróbki oraz dodatku różnych soli. Najmniejsze zmiany jakościowe i ilościowe soli zachodzą podczas gotowania nieobranych ziemniaków. Obróbka termiczna, rozdrabnianie ugotowanych bulw, mieszanie sprzyja reakcjom utleniania i hydrolizy tłuszczów.

Smak i zapach warzyw

Warzywa zawdzięczają swój smak i zapach łatwo lotnym substancją występującym w nich w niewielkich ilościach. Zaliczyć do nich należy estry, węglowodory, alkohole, aldehydy, ketony i kwasy organiczne. Smak warzyw zależy od obecności i stężenia węglowodanów.

Wpływ metody ogrzewania na jakość i wydajność wybranych produktów kulinarnych.

Żywność jest ogrzewana w czasie takich procesów termicznych jak:

1. podgrzewanie – polega na lekkim ogrzaniu w celu uzyskania optymalnej temp. do przeprowadzania odpowiedniej operacji lub procesu oraz osiągnięcia przez produkt pożądanej przydatności żywieniowej.

2. blanszowanie – zadaniem tego procesu jest inaktywowanie rodzimych enzymów, zawartych w surowcu, które mogą powodować wiele niekorzystnych zmian barwy, zapachu i smaku podczas przerobu surowca i jego ewentualnego przechowywania. Blanszowanie powoduje usuwanie gazów z komórek oraz przestrzeni międzykomórkowych, poprawę struktury żywności, straty rozpuszczalnych w wodzie składników. Proces blanszowania polega na szybkim ogrzewaniu w kontrolowanej temperaturze, utrzymaniu tej temp. przez ustalony czas, a następnie przeprowadzeniu szybkiego oziębienia materiału lub poddaniu dalszemu przetwarzaniu.

3. gotowanie – ogrzewanie produktów we wrzącej wodzie lub innym płynie, albo nasyconej parze wodnej pod normalnym ciśnieniem albo zmienionym. Gotowanie jest najkorzystniejszym sposobem obróbki pozwalającym na uzyskanie produktu o dobrej strawności składników żywności dzięki zmianom fizykochemicznym jakie zachodzą pod wpływem dostarczonego ciepła.
   Gotowanie w wodzie można prowadzić na dwa sposoby. Jeżeli zależy nam na jak największym wyługowaniu składników z produktu to powinno się je zalewać zimną wodą, a następnie ogrzewać. Składniki, które nie powinny być nadmiernie rozgotowane wkładamy do gorącej wody z ewentualnym dodatkiem innych substancji np. soli. Wysoka temperatura powoduje szybkie denaturowanie jego powierzchniowych warstw i zatrzymanie składników wewnątrz produktu. W dużej ilości wody gotuje się wyroby z ciasta takie jak makarony czy pierogi.
   Inną odmianą gotowania w dużej ilości płynów jest ogrzewanie surowców w temperaturze niższej niż temperatura wrzenia (najczęściej 75-97°C). Metoda ta jest stosowana głównie do surowców o delikatnej strukturze np. mięsa z ryb. Wadą gotowania w dużej ilości płynów są znaczne ubytki masy oraz duże straty składników mineralnych i rozpuszczalnych witamin. Wobec powyższego tam gdzie jest to możliwe wprowadza się nowe sposoby ogrzewania eliminujące lub ograniczające te straty. Rozwiązaniem może być gotowanie żywności w małej ilości płynu, na małym ogniu (w sosie własnym).

4. smażenie - jest to silne ogrzewanie surowca odpowiednio przygotowanego, pod normalnym ciśnieniem, zwykle w gorącym tłuszczu. Smażenie jest procesem obróbki cieplnej żywności prowadzonej w cienkiej, średniej lub głębokiej warstwie tłuszczu w temperaturze 130-220°C lub metodą beztłuszczową w temperaturze do 260°C. Smażenie w cienkiej warstwie tłuszczu prowadzone w temperaturze 170-220°C stosuje się do ogrzewania i przetwarzania małych kawałków surowców i lanych potraw mącznych (np. naleśniki). Smażenie w średniej warstwie tłuszczu o temperaturze 160-190°C stosowane jest przy obróbce termicznej potraw mięsnych mielonych, ryb i warzyw. Dla potraw mięsnych w panierce (np. drobiu), chudych ryb, frytek, pączków i faworków stosuje się smażenie w głębokiej warstwie (zanurzeniowe) w temperaturze 130-180°C. W smażeniu beztłuszczowym w krótkim czasie, w bardzo wysokiej temperaturze przyrządza się m. in. mięsa, jak również niektóre wyroby cukiernicze np. gofry. Proces ten pozwala na uzyskanie produktu o obniżonej zawartości tłuszczu (obniżonej kaloryczności), w porównaniu z innymi sposobami smażenia.
   Proces smażenia powoduje, że w takim produkcie powstają na ogół cenione zmiany takie jak tworzenie brunatnej, często chrupiącej skórki. Jest to spowodowane takimi przemianami jak: odwodnienie powierzchniowe, dekstrynizacja skrobi, reakcje Maillarda, koagulacja białek, karmelizacja cukrów i inne. W tym samym czasie wewnętrzne partie produktu nie osiągając wyższej temperatury niż 100°C podlegają zmianom wywołanym raczej gotowaniem niż smażeniem. W wyniku tego następuje ubytek wody, zmiana struktury i ewentualne wchłonięcie pewnej ilości tłuszczu. Stopień zachodzących zmian uzależniony jest od czasu działania temperatury, wysokości temperatury tłuszczu, rodzaju produktu, jego stopnia rozdrobnienia, kształtu, metody smażenia. Długotrwale smażenie w tym samym tłuszczu, zwłaszcza w temperaturze powyżej 180°C może prowadzić do niekorzystnych w nim zmian fizykochemicznych (autooksydacji, tworzenia akroleiny i innych związków w tym o charakterze rakotwórczym).

5. duszenie - jest procesem obróbki cieplnej polegającym na obsmażeniu półproduktu w cienkiej warstwie tłuszczu w temperaturze ok. 200°C, a następnie gotowaniu pod przykryciem w malej ilości wody i tłuszczu w temperaturze ok. 100°C. Dzięki procesowi wstępnego podsmażenia, przyrządzone potrawy charakteryzują się korzystnymi cechami smakowo-zapachowymi, a prowadzona dalsza obróbka cieplna w środowisku wodnym pozwała na zajście w żywności wielu pożądanych zmian (m. in. termohydroliza kolagenu, rozmiękczenie błonnika) i w efekcie uzyskanie potraw o odpowiedniej miękkości.

6. pieczenie - jest procesem obróbki cieplnej, w której półprodukty ogrzewane są suchym lub nawilżonym powietrzem o temperaturze 170-250°C w czasie od kilkudziesięciu minut do kilku godzin. Pieczenie jest typowe dla piekarstwa, nosi wówczas nazwę wypieku. Stosowane jest także w innych branżach przemysłu spożywczego np. w produkcji różnych wyrobów ciastkarskich, pieczonego mięsa, wędlin, drobiu, ryb, owoców, warzyw. W trakcie procesu pieczenia w produkcie zachodzi wiele zmian, nie tylko fizycznych, ale również chemicznych i biochemicznych.

7. prażenie - jest to poddawanie ciał stałych działaniu podwyższonej temperatury, niższej jednak od ich temperatury topnienia, w celu spowodowania określonych przemian fizycznych lub chemicznych. W technologii żywności prażenie najczęściej realizowane jest w temperaturze od ponad 100°C do ok. 250°C, bez dodatku wody.
   Prażenie jest podstawową operacją technologiczną w procesie przerobu np. orzechów, ziarna kawowego, kakaowego czy kukurydzy. Pod wpływem działania wysokiej temperatury w tych surowcach następuje wiele przemian fizykochemicznych, które w zasadniczy sposób zmieniają aromat, barwę oraz strukturę ziaren.
   Wyróżnia się kilka kategorii prażenia, zależnie od temperatury i czasu ogrzewania:
   - prażenie łagodne do temperatury 140°C, stosowane do surowców zawierających także tłuszcz, np. ziaren kakaowych, w celu nadania im lepszego aromatu i barwy oraz usunięcia cierpkości i lotnych kwasów,
   - dość silne i silne prażenie, znacznie zróżnicowane, zależnie od wymagań jakościowych„ stawianych gotowym produktom np. w produkcji prażonych koncentratów śniadaniowych z ryżu, kukurydzy lub pszenicy stosuje się ogrzewanie do temperatury 150-200°C w ciągu 30-45 minut, a w produkcji kawy naturalnej palonej oraz namiastek kawowych-surowce typu jęczmień lub cykoria ogrzewane są do temperatury 200-250°C.

8. ogrzewanie mikrofalowe - szczególną metodą ogrzewania żywności jest ogrzewanie z wykorzystaniem mikrofal. Ten sposób obróbki cieplnej zdobywa coraz to większą popularność i to zarówno w zakładach gastronomicznych, jak i w gospodarstwach domowych. Zasadą grzejnictwa mikrofalowego jest bezpośrednie działanie fal elektromagnetycznych o odpowiedniej częstotliwości (2450 lub 915 MHz), które przy pochłanianiu ich przez napromieniowywany materiał, a głównie przez zawartą w nim wodę, powoduje szybkie nagrzewanie się produktu. Mikrofale po wniknięciu do produktu, oddziaływają z dipolami i jonami, powodując ich reorientację, rozrywanie wiązań wodorowych i generowanie ciepła poprzez tarcie molekularne.
   W odróżnieniu od tradycyjnych metod ogrzewania, grzanie mikrofalowe ma głównie charakter objętościowy niż powierzchniowy. Oznacza to, że ciepło nie jest przekazywane przez powierzchnię, a wytwarzane jest wewnątrz produktu. Energia cieplna gwałtownie penetruje próbkę materiału, a temperatura wzrasta znacznie szybciej niż podczas obróbki konwencjonalnej. Mikrofale umożliwiają zatem selektywne dostarczanie energii tylko tam, gdzie jest ona potrzebna, co w konsekwencji prowadzi do oszczędności np. czasu. Należy jednak zauważyć, że w ogrzewaniu mikrofalowym na powierzchni żywności nie występuje wytwarzanie zarumienionej skórki, jak również nie zachodzi powierzchniowa denaturacja białek, która mogłaby zabezpieczyć przed wyciekiem soków z surowców w trakcie ich ogrzewania. W celu otrzymania produktów ze rumienioną skórką do przygotowywania takich potraw wymagane jest wyposażenie kuchni mikrofalowych w dodatkowe źródła ciepła (grill, termoobieg), przez co w jednym urządzeniu łączone są funkcje kuchni mikrofalowej i piekarnika.
   Obecnie grzejnictwo mikrofalowe wykorzystuje się zarówno do rozmrażania surowców, jak i ich właściwego ogrzewania oraz podgrzewania gotowych dań. Ogrzewanie żywności w kuchniach mikrofalowych prowadzi się w naczyniach lub opakowaniach wykonanych z materiału przenikalnego dla mikrofali takich jak np.: papier, plastik, szkło, wyroby ceramiczne. Powinny być one specjalnie oznaczone jako te, które nadają się do tego rodzaju obróbki. Do tego typu kuchni nie wolno stosować pojemników metalowych, gdyż stanowią, one barierę dla mikrofal.