1. Химический и биологический способы обработки сырья и пищевых продуктов

Существует целый ряд правил обработки продуктов. Соблюдать эти правила - значит выполнить санитарно-гигиенические нормы, сохранить пищевую ценность продуктов, найти самое удачное их сочетание и в результате получить действительно полезное и вкусное блюдо.

ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА - в это понятие входит оттаивание мороженых продуктов, удаление загрязнений и несъедобных частей, мытье, нарезка, измельчение, смешивание - словом, все те приемы, которые обеспечивают в последующем быструю тепловую обработку продукта.

Чистота должна безраздельно царить в каждой кухне. Если продукт неаккуратно очищен, небрежно промыт, то это может обусловить повышенное обсеменение его поверхности микробами, для уничтожения которых тепловая обработка может оказаться недостаточной.

Неправильное оттаивание мяса и рыбы, вымачивание соленых продуктов, длительное хранение очищенных овощей в воде приводят к потере питательных веществ, а следовательно, к снижению питательной ценности блюда.

Следует иметь отдельные деревянные доски для нарезания различных продуктов, в частности для разделки рыбы, вследствие ее большой микробной обсемененности. Строгого соблюдения санитарных правил требует изготовление мясного или рыбного фарша, в массе которого микроорганизмы размножаются особенно интенсивно. Хранить его в холодильнике можно не более 6 часов.

Строжайшие требования предъявляются к первичной обработке овощей, употребляемых в пищу в сыром виде. Помидоры, зеленый лук, редис, огурцы, салат, зелень необходимо мыть в чистой проточной воде или в большой посуде, меняя воду несколько раз. Долго хранить очищенные и нарезанные овощи в воде или на воздухе не рекомендуется, а если появится необходимость в этом, то посуду с овощами нужно прикрыть влажной тканью или крышкой и поставить на холод.

Точно так же измельченные фрукты при длительном хранении теряют не только питательную, но и вкусовую ценность. При обработке овощей и фруктов пользуются только неокисляющимися инструментами и посудой.

Тепловая обработка, как правило, является завершающим этапом в приготовлении блюд, но иногда продукты сначала отваривают, а затем уже нарезают, протирают или очищают.

В процессе тепловой обработки продукты доводятся до состояния кулинарной готовности, приобретают определенную консистенцию, вкус, запах и при этом обеззараживаются.

Из всех видов тепловой обработки наилучший бактерицидный эффект дает варка, так как продукт прогревается более равномерно и при более высокой температуре.

К основным способам тепловой обработки продуктов относятся влажный и сухой нагрев.

Разновидности влажного нагрева - варка, припускание, тушение. Для варки продукт полностью погружают в жидкость. Нагревание в небольшом количестве жидкости или в собственном соку называют припусканием. Если продукты припускать с добавлением приправ, пряностей или в соусе, обязательно под крышкой и на малом огне, то такой процесс называется тушением.

Овощи тушат и варят под крышкой, чтобы ускорить процесс приготовления; закладывают их в кипящую подсоленную воду.

Обычно при варке продуктов в наплитной посуде температура не превышает 100°. В некоторых случаях продукты варят при пониженной температуре на водяной бане. Для этого посуду с приготовляемой едой ставят в другую, более просторную, с кипящей водой.

Различные приемы сухого нагрева носят общее название - жаренье. В отличие от влажного нагрева жаренье производится без добавления воды и при температуре, обеспечивающей появление па изделии корочки. Для равномерного прогрева продуктов и ограничения температуры используют большее или меньшее количество жира. Нагревают его не выше 180°; при перегреве жир разлагается (признак этого - появление дыма), теряет свои вкусовые качества и питательную ценность[1].

ХИМИЧЕСКАЯ КУЛИНАРНАЯ ОБРАБОТКА - кулинарная обработка пищевых продуктов химическими способами с целью изготовления кулинарных полуфабрикатов.

Необходимо отметить, что химическая обработка продуктов может привести к увеличению гликемического индекса. Так, для примера, индекс кукурузных хлопьев равен 85, а кукурузы, из которой они сделаны, - 70. Картофельное пюре быстрого приготовления имеет индекс 90, а вареный картофель – 70, очищенный рис – 70, неочищенный – 50.

Дело в том, что природа защищает ткань овощей от проникновения в нее вредных химических веществ. Овощи сами отторгают инородные, вредные вещества. Но отторгают либо в кожуру (корнеплоды), либо в полости (луковые, трубчатые). Важно поэтому чистить или разрезать овощи, учитывая это. Луковые (лилейные) овощи вскрывают (надрезают) вдоль стебля до середины и тотчас же промывают их струёй воды, а затем уже производят дальнейшую обработку и нарезку.

С корнеплодов снимают весь слой кожуры, каким бы толстым, плотным он ни был.

Что касается обработки мяса, то здесь тоже есть свои особенности. Обмывать мясо надо только холодной водой, да и то не всегда. Лучше не мочить мясо перед тепловой обработкой. Гигиеническая обработка его состоит в срезе заветренных или изменивших цвет поблекших, побуревших поверхностных частей, снятии верхней пленки (особенно у субпродуктов). Этим ограничивается обработка супового мяса. Но когда мясо предназначено для вторых блюд, разделка его приобретает огромное значение.

Для всех блюд мясо надо нарезать поперек волокон: для гуляша - обязательно с кусочками жира, для рагу - с косточкой, а для жаркого - с трубчатой костью или чаще с суставом. Мясо, целиком отделенное от кости, срезанное с нее, теряет половину своих вкусовыхдостоинств. В то же время крайне важно освободить мясо от всех жил и прожилок, пленок, или, как они правильно называются, фасций, отделяющих друг от друга мелкие группы мышц.

Даже если мясо не очень упитанное и хорошее, то полное удаление фасций сделает его более мягким, особенно если его еще отбить.

Ускорить приготовление мяса можно измельчением его. Самый распространенный метод измельчения - получение фарша. В мясной фарш добавляют компоненты, позволяющие лучше склеить его: хлеб, муку, молоко, тертый картофель, яйцо. Менее распространен у нас азиатский способ измельчения мяса - сечка или нарезание мяса кубиками величиной с горошину. Такое мясо, поджаренное на перекаленном масле с луком и овощами, нарезанными точно так же, может быть приготовлено в течение 5 минут.

Для обычного тушения рациональнее нарезать мясо крупными кубиками. Но если мясо молодое и упитанное, то лучше отваривать, тушить или запекать его крупным куском. Правда, на это потребуется и несколько больше времени, но мясо будет гораздо вкуснее.

Большое значение в предварительной обработке мяса имеют такие меры, как вымачивание, маринование и нанесение защитной поверхности перед тепловой обработкой. Все это значительно ускоряет приготовление мяса и делает его мягче.

Вымачиванию в течение нескольких часов в молоке или в обыкновенной, но очень холодной и часто меняемой воде подвергают обычно лишь мясо дичи - оленину, зайчатину, крольчатину, а также лесную и болотную птицу. Мясо домашнего скота нельзя вымачивать.

Маринование - это то же вымачивание, но с добавлением незначительной доли уксуса (1-2 ст. ложки) и пряностей (лука, чеснока, можжевельника, мяты, черного перца). Мариновать можно как дичь, так и мясо домашних животных. В отличие от воды маринад в течениенескольких часов не меняют. Маринование может быть сухим: пряности и уксус смешивают с солью и равномерно перемешивают эту смесь с мясом. Выдерживают мясо в маринаде в прохладном месте от 3 до 18 часов.

Обычно уже одна из указанных мер дает возможность ускорить приготовление мяса, смягчить его или изменить вкус. Но иногда для полной гарантии, что мясо будет после приготовления нежным, прибегают еще к одному способу - к защите поверхности мяса какой-либо непроницаемой оболочкой. Этот метод известен многим национальным кухням, широко распространен в ресторанной европейской кухне. Суть его состоит в том, что мясо, заключенное в непроницаемую оболочку, подвергается нагреву в своего рода вакууме и потому сваривается не только значительно быстрее, но и совершеннее - в собственном соку. Прежде в народной кухне широко использовались естественные оболочки - желудок, кишки, брыжейка-сальник, - в которых запекали или варили рубленое мясо. В наши дни в качестве оболочек чаще всего используется тесто разной консистенции. В густом тесте запекают куски мяса по несколько килограммов, окорока, в жидком тесте (кляре, бешамели) зажаривают небольшие кусочки. Состав обычного кляра - вода, яйцо, мука. Соотношение их может меняться. Воду лучше использовать газированную, минеральную. Консистенция кляра подобна густой сметане.

Если мясо молодое, предварительно отбитое, то можно ограничиться просто обваливанием его в муке - пшеничной, гречневой, рисовой. Распространенное панирование мясных фаршей (котлет, биточков, фрикаделек и других изделий из молодого мяса) в сухарях - вчерашний день кулинарии: во-первых, оно не дает такой плотной защиты, как кляр, и, во-вторых, приводит к резкому увеличению обжаренного или попросту горелого слоя, к повышенному расходу масла.

Наряду с тестом в качестве защитной эмульсии широко используется яйцо: либо полностью или с добавлением молока, либо один яичный белок. Но эти среды чаще применяются не для мяса, а для обмазывания рыбы, овощей, сыра, творога и других более нежных продуктов, подвергаемых тепловой обработке.

Что касается разделки рыбы, то она всегда зависит от вида и формы конкретной рыбины (плоское, круглое или веретенообразное ее тело), от того, насколько она костиста (много мелких костей или одна центральная). Плоскую рыбу нарезают поперек дольками любой ширины и обжаривают или тушат, не вынимая кости. Круглую рыбу для жарения полосуют, то есть делят пополам вдоль, вынимая кость - хребет. Кроме того, круглую рыбу, не вспарывая брюшка, освобождают от внутренностей и фаршируют или тушат в целом виде, либо нарезают поперек крупными кольцами, также не вспарывая брюшка, и фаршируют каждое «кольцо» отдельно.

Главное и общее правило при разделке любой рыбы - тщательная очистка ее (и промывка) от внутренностей и жабр. Последние удаляются простым вырыванием, без повреждения целостности головы. Иногда просто лучше удалить голову - и тогда «жаберный вопрос» решается сам собой. Единственную крупную центральную кость вынимают через разрез в спине, а брюхо при этом не вспарывают. Вскрытие рыбы со спины у нас мало практикуется в домашней кухне, но именно оно дает возможность удалить мелкие кости спинных плавников. Внутренности же вынимают через отверстие, образованное в результате удаления головы.

Значительно легче обрабатывать рыбу, поступающую в продажу уже филированной, очищенной от внутренностей и костей. Замороженное филе требует минимальной гигиенической обработки: нужно лишь обрезать случайно пораженные или загрязненные части, но мыть, а тем более мочить его нельзя ни в коем случае.

Вообще, рыба, попав на кухонный стол, воды уже не любит, особенно после того, как ее раз режут. При мытье рыбы вытекает питательный и придающий ей вкус и нежность рыбный сок, прозрачный, как вода, и незаметный для нас. Поэтому мыть рыбу можно в основном только после снятия чешуи в холодной проточной воде. А чистить от внутренностей надо очень осторожно, стараясь не повредить пленку, выстилающую рыбу изнутри, и не разлить, не размазать в полости желчь. Поэтому при вспарывании брюха разрез надо делать не от горла, где сосредоточены внутренности, а от анального отверстия, ближе к хвосту рыбы, держать нож лезвием вперед, в направлении головы. Если речная рыба куплена в магазине, а не выловлена только что, голову ее лучше всего не использовать. Головы морских рыб вообще не используются в пищу. Но для использования в декоративных целях их можно очистить, отварить и выложить на блюдо вместе с готовой рыбой.

Для сохранения нежности мяса рыбы во время его тепловой обработки применяются те же методы защиты его поверхности, что и при обработке мяса животных перед жарением - обваливание в муке, обмазывание кляром или яичным белком. Рыбный фарш перед отвариванием иногда заворачивают в льняную материю (бязь, марлю) или рыбью кожу и отваривают его вместе с этим искусственным покрытием.

Биологическая переработка продуктов приводят к разрушению большей части витамина С, который мы в ином случае могли бы получать из пищи[2].

2. Химизм изменения хлорофилла и факторы, влияющие на изменение цвета зеленоокрашенных продуктов при кулинарной обработки

Основная идея такого подхода состоит в том, что хлорофилл, находящийся в фотосинтетических мембранах, служит своего рода природным датчиком состояния клеток водорослей и высших растений. При нарушении состояния фотосинтетических мембран под действием внешнего фактора происходят определенные изменения оптических свойств хлорофилла, которые и служат источником информации для экспресс-диагностики состояния клеток. Этому обстоятельству способствует то, что в фотосинтетическом аппарате фотосистема II, ответственная за разложение воды и выделение кислорода, является чувствительной мишенью для таких внешних факторов, как экстремальные температуры, избыточная освещенность, соли тяжелых металлов, высушивание, повышение содержания солей в питательной среде.

Сейчас во многих лабораториях, занимающихся разработкой новых методов экологического мониторинга, в том числе в водоемах, это направление интенсивно развивается. Несомненно, ему принадлежит большое будущее, поскольку оно обеспечивает раннюю экспресс-диагностику состояния клеток в природных условиях. Мы познакомимся кратко, не вдаваясь детально в механизмы фотосинтеза, с научными основами и применением в природных условиях люминесцентных методов диагностики состояния клеток микроводорослей и высших растений. Отметим вначале, что спектральные методы в экологических исследованиях применяются уже давно. Известно, например, что по изменению оптических свойств растительного покрова путем их регистрации с помощью искусственных спутников Земли можно судить о состоянии растительных массивов. Например, продолжительные воздействия недостатка влаги, засухи, засоленность почв приводят к характерным изменениям спектров поглощения хлорофилла листового покрова и позволяют сделать вывод о неблагополучном состоянии растений.

Однако эти эффекты наблюдаются через значительные промежутки времени, когда нарушения состояния растений уже произошли и стали, как правило, необратимыми. В отличие от этого предлагаемые люминесцентные методы отражают такие изменения в фотосинтетическом аппарате, которые происходят на самых начальных этапах внешнего воздействия.

Дело в том, что первичные стадии фотосинтеза водорослей при действии факторов внешней среды не остаются неизменными, а активно регулируются клеткой в соответствии с ее физиологическим состоянием.

Цель этой регуляции заключается в оптимальном сопряжении световых и темновых стадий фотосинтеза, необходимом для поддержания определенного уровня метаболизма в измененных внешних условиях.

Флуоресценция хлорофилла. Характер изменения первичных стадий фотосинтеза непосредственно отражается в изменении флуоресценции хлорофилла в фотосинтетических мембранах клеток. Для понимания этой взаимосвязи достаточно напомнить, что поглощение кванта света переводит молекулу хлорофилла в электронное возбужденное состояние, энергия которого в растворе при отсутствии фотосинтеза переходит либо в тепло, либо в флуоресценцию.

В фотосинтетической мембране энергия электронного возбуждения хлорофилла используется в реакционных центрах (РЦ) для генерации потока электронов в первичных стадиях фотосинтеза, необходимых для восстановления НАДФ и образования АТФ. Напомним, что первичные процессы фотосинтеза высших растений осуществляются при участии двух фотосистем, функционирующих последовательно. Фотосистема II разлагает воду с выделением свободного кислорода и отдает электрон через цепь переносчиков на фотосистему I, которая уже восстанавливает НАДФ.

В клетке в основном флуоресцирует хлорофилл, принадлежащий фотосистеме II, и именно изменения его флуоресценции говорят о состоянии реакционных центров этой фотосистемы. При активном фотосинтезе, когда все РЦ находятся в открытом рабочем состоянии, в условиях слабого освещения почти вся поглощенная энергия света используется в процессе фотосинтеза. Поэтому интенсивность флуоресценции хлорофилла в клетке намного ниже, чем в растворе.

Однако и здесь небольшая часть энергии электронного возбуждения (не более 3%) переходит в энергию света флуоресценции в виде так называемой фоновой флуоресценции F0.

Как правило, в нормальных условиях величина F0 мала, что говорит об активном использовании клетками энергии поглощенного света. Но если при каких-либо воздействиях нарушается состояние фотосинтетических мембран, то центры (РЦ) переходят в неактивное (закрытое) состояние, когда происходит прекращение потока электронов в первичных процессах фотосинтеза. В этих условиях поглощенная энергия света уже не может использоваться в фотосинтезе, поэтому и флоуоресценция хлорофилла возрастает. Можно полностью вывести из рабочего состояния РЦ, например при действии ингибитора потока электронов диурона.

В этом случае флуоресценция сильно возрастает и приближается к своим максимальным значениям Fm . Заметим, что закрыть центры можно создавая также избыточную освещенность клеток, когда происходит световое насыщение фотосинтеза. Фотосинтетическая цепь переноса электрона как бы захлебывается от избытка поглощенной световой энергии, переводя все большую часть поглощенной энергии света в флуоресценцию.

Можно найти разницу между интенсивностями флуоресценции хлорофилла при закрытых и открытых РЦ (Fv = Fm - F0), которую называют переменной флуоресценцией (Fv) хлорофилла в клетках.

Флуоресценция фитопланктона. Для исследования флуоресценции фитопланктона в природных водоемах на кафедре биофизики биологического факультета МГУ разработан специальный прибор (погружной зонд-флуориметр), позволяющий проводить измерение величин F0 и Fm в водоемах на разных глубинах (до 200 м). При освещении первой слабой вспышкой света порции фитопланктона в зонде измеряется величина фоновой флуоресценции F0. Затем при действии второй мощной вспышки света в клетках происходит кратковременное насыщение всех РЦ, которые не успевают утилизировать поглощенную энергию света и переходят в результате этого в закрытое состояние. В этих условиях флуоресценция хлорофилла возрастает до максимальных значений Fm.

Таким образом можно определить значения переменной флуоресценции Fv = Fm - F0 и отношение Fv / Fm , которые отражают эффективность запасания энергии света на начальных этапах фотосинтеза.

Поскольку величина F0 зависит от количества хлорофилла в клетках, то это можно использовать для определения его концентрации. По величине F0 можно также определять и количество биомассы фитопланктона, которое пропорционально содержанию хлорофилла в клетках. Определение величин F0 и Fv / Fm позволяет выявить ситуации, когда в водоемах имеется много фитопланктона (F0 велико), однако его активность и продукция невелика из-за неблагоприятных условий. На основании этих данных можно получить сравнительную информацию о распределении как самого фитопланктона (F0), так и его фотосинтетической активности (Fv / Fm) по глубине и горизонтальным разрезам в водоемах и рассчитать фотосинтетическую продукцию.

Замедленная флуоресценция. Другим источником информации о характере функционирования фотосинтетического аппарата является процесс замедленной флуоресценции (ЗФ), обнаруженный Арноном и Стреллером в 1951 году. Это явление состоит в том, что после светового возбуждения в фотосинтезирующих клетках наблюдается слабое, длительно затухающее свечение, испускаемое хлорофиллом. Это свечение возникает уже после прекращения флуоресценции (F0) за счет энергии, выделяемой в ходе темновых реакций первичных фотопродуктов фотосинтеза в РЦ.

Рассмотрим упрощенную схему этого процесса. В РЦ при поглощения кванта света (hv) возбуждается молекула хлорофилла реакционного центра Р (P P*). Затем происходит переход электрона от P* на первичный акцептор электрона A1 (восстановление первичного акцептора электронов А1-> P*A1-> P + A1-. Это одновременно сопровождается окислением фотоактивного хлорофилла РЦ (Р): PA1 -> P*A1-> P+A1-.

Затем электрон уходит от акцептора A1-дальше в цепь переносчиков и в итоге попадает на окисленную молекулу НАДФ+. Окисленный РЦ ФСII (P+), в свою очередь, восстанавливается за счет электрона, полученного при разложении воды. Эти этапы ответственны за генерацию первичного прямого потока электронов.

Однако существует небольшая вероятность обратного переноса электрона в РЦ от A1-к P+, при котором происходит его рекомбинация с P+ с регенерацией возбужденного состояния Р*. В результате этого клетки испускают замедленное свечение с некоторой задержкой во времени P* Р + hv.

Очевидно, интенсивность ЗФ пропорциональна количеству РЦ в состоянии Р+А1-с разделенными зарядами. Это состояние зависит от скорости последующих стадий переноса электрона. При действии повреждающих факторов на фотосинтетический аппарат концентрация РЦ в состоянии Р+А1-может изменяться. Это позволяет использовать ЗФ для обнаружения загрязнений в водной среде.

Кроме того, оказалось, что интенсивность ЗФ увеличивается за счет энергии трансмембранного электрохимического потенциала на мембранах хлоропластов, необходимого для синтеза молекул АТФ. Это также позволило использовать метод ЗФ для оценки степени энергизации мембраны хлоропластов и связанной с ней фотосинтетической продуктивности фитопланктона.

Хемилюминесценция хлорофилла и перекисное окисление липидов. Для получения информации о процессах разрушения клеточных мембран используется также хемилюминесценция молекул хлорофилла. Известно, что действие неблагоприятных факторов может нарушать состояние липидовклеточных мембран и активировать процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ). Ускорение перекисного окисления является универсальной ответной реакцией клеток на действие неблагоприятных факторов внешней среды. В частности, уровень продуктов ПОЛ резко увеличивается в растительных клетках при холодовом и тепловом шоке и интенсивном освещении.

Факторами, способствующими развитию ПОЛ, являются активные формы кислорода. Активные формы кислорода: электронно-возбужденный синглетный кислород О2 и анион-радикал или супероксид-радикал кислорода О2 - могут образовываться в фотосинтетических мембранах за счет энергии возбужденного фотоактивного хлорофилла P* и электронов в цепи фотосинтеза.

При повышенной освещенности клеток, а также при повреждении состояния фотосинтетических мембран и нарушении сопряжения световых и темновых стадий фотосинтеза создается избыток неиспользуемой энергии электронного возбуждения хлорофилла и электронов в цепи переносчиков электронов.

Это и способствует генерации активных форм кислорода и ПОЛ.

В фотосинтетических мембранах в процессах ПОЛ образуются гидроперекиси липидов, концентрация которых служит показателем нарушения состояния клеточных мембран.

Распад гидроперекисей происходит с образованием электронно-возбужденных химических продуктов карбонильной природы.

Их способность с высокой эффективностью передавать энергию возбуждения на хлорофилл приводит к медленно затухающей хемилюминесценции хлорофилла. Это обстоятельство и позволило разработать люминесцентный метод регистрации продуктов ПОЛ в клетках фотосинтезирующих организмов.

Изменение окраски пищевых продуктов в процессе технологической обработки снижает пищевую, биологическую ценность, так как появляются новые вещества, оказывающие отрицательное влияние на показатели качества продукта. Так, при тепловой обработке происходит изменение каротиноидов, хлорофиллов, антоцианов, фенольных соединений.

Хлорофилл зеленых листовых овощей при варке под действием кислот разрушается с образованием буроокрашенных веществ[3].