Изменения жиров при жарке

Из всех способов жарки наиболее распространенными являются два: с небольшим количеством жира и в большом количестве жира (во фритюре). Жарка во фритюре может быть непрерывной (отношение жира и продукта 20:1) и периодической (отношение жира и продукта от 4:1 до 6:1).

При жарке первым способом масса жира составляет 10—20% массы продукта, а отношение нагреваемой поверхности жира к его объему — свыше 5. Продолжительность процесса зависит от вида и размера продукта и может варьировать от 3—10 мин (пор-

32

ционные куски рыбы) до 1,5—2 ч (гуси, индейки, крупные куски мяга). Несмотря на значительную аэрацию и действие высоких температур (140—200°С), глубоких окислительных изменений в жире не наблюдается из-за небольшой продолжительности нагревания, а повторно при этом способе жарки жир, как правило, не используется.

При жарке с небольшим количеством жира, нагреваемого в виде тонкого слоя, возможен его перегрев. Даже при кратковременном перегреве (температура свыше 200°С) может произойти термическое разложение жира с выделением дыма (пиролиз). Температура, при которой начинается выделение дыма из данного жира, называется температурой или точкой дымообразования. Различные жиры при одинаковых условиях нагревания имеют разную температуру дымообразования (°С): свиной жир — 221, хлопковое масло — 223, пищевой саломас — 230. Таким образом, температура дымообразования, которая является одной из характеристик термостойкости жира, зависит прежде всего от его вида.

На температуру дымообразования, помимо вида жира, влияют содержание в нем свободных жирных кислот, отношение нагреваемой поверхности жира к его объему и материал посуды, в которой производится нагрев. Присутствие в жире даже небольших количеств свободных жирных кислот заметно снижает температуру дымообразования. Так, при повышении содержания свободных жирных кислот в свином жире от 0,02 до 0,81% температура его дымообразования снижается с 221 до 150°С. При нагревании одного и того же количества жира одного вида на двух сковородах диаметром 15 и 20 см температура дымообразования оказалась соответственно 185 и 169°С.

Некоторые металлы переменной валентности (железо, медь и др.) способны катализировать пиролиз жира, снижая таким образом температуру дымообразования.

На крупных пищевых предприятиях применяются аппаратьО. непрерывной фритюрной жарки, тепловая обработка продуктов в которых производится в большом количестве жира (отношение жира к продукту до 20: 1). В таких аппаратах жарят рыбные полуфабрикаты, картофельные чипсы и крекеры. Увеличение количества жира позволяет ускорить процесс жарки, поддерживать более низкие температуры фритюра (150—160°С), снижать скорость его термического разложения и окисления, а следовательно, и расход. J7

В жарочной ванне поддерживается равномерная температура, что обеспечивает высокое качество готовой продукции.

При непрерывной жарке жир постоянно удаляется из жарочной ванны с готовым продуктом, а его количество пополняется путем автоматического долива свежего жира. Количество жира, которое удаляют с готовым продуктом, зависит от его вида и суммарной поверхности его кусочков. Так, картофельные чипсы способны адсорбировать до 40% жира, пончики — 19—27%.

33

2—1271

Рис. 4. Изменение температуры жира при загрузке обжариваемого продукта. Отношение массы жира к массе продукта:

1 — 20 1, 2 — 10 1, 3 — 6 1

При непрерывной жарке качество фритюрного жира зависит от коэффициента сменяемости (К):

К =

Температура фритюра также имеет большое значение для получения изделий высокого качества без отклонений от нормируемой массы. Если жир нагрет слишком сильно, на поверхности продукта быстро образуется поджаристая корочка, хотя внутри он остается сырым. Если жир нагрет недостаточно, процесс жарки затягивается, что ведет, как уже отмечалось, к излишнему высыханию изделий. Оптимальная температура жира и продолжительность жарки различных полуфабрикатов указаны в табл. 1. Д

35

обжариваемым продуктом за 24 ч, кг; М — средняя масса жира

в жарочном аппарате, кг.

Чем выше коэффициент сменяемости жира, тем меньше он подвергается окислительным изменениям. В результате постоянной сменяемости нагреваемого жира степень окисления его быстро достигает стабильного состояния и в дальнейшем мало изменяется.

Наиболее глубокие изменения происходят в жире при периодической фритюрной жарке, широко применяемой на предприятиях общественного питания. При таком способе жарки жир может длительно нагреваться без продукта (холостой нагрев) и периодически использоваться для жарки различных продуктов при сравнительно низком коэффициенте сменяемости. Иногда жир охлаждают до комнатной температуры, затем вновь нагревают, причем циклы охлаждения и нагревания многократно повторяются. Вероятность окисления жиров при таком циклическом нагреве даже выше, чем при непрерывном.

Важным параметром при фритюрной жарке является отношение массы жира к массе обжариваемого продукта, которое должно быть не ниже 4:1. В противном случае при загрузке продукта температура жира значительно снизится (рис. 4), процесс жарки замедлится, что в свою очередь приведет к чрезмерной ужарке и ухудшению внешнего вида готовых изделий.

34

К) 15 20 25

Продоа/ки ic и ноем Меч рьвания ч

5 Изменения подсолнечного масла в процессе нагревания на воздухе при

195°С

Начальная температура фритюра может колебаться от 160 до 190°С. Фритюр с меньшей температурой применяют для жарки продуктов с большим содержанием влаги (тельное из рыбы, котлеты фаршированные из кур и т. д.). При загрузке влажного продукта в такой фритюр вначале происходит испарение из него воды, а затем после обезвоживания внешних слоев — собственно жарка. Фритюр температурой 170 — 180°С используют для жарки предварительно отваренного мяса и субпродуктов (баранья и телячья грудинка, мозги, телячьи и свиные ножки и т. п.), температурой 180 — 190°С — для жарки пирожков, чебуреков, пончиков, крекеров и других изделий.

Физико-химические изменения жиров при жарке во фритюре

При термическом окислении жиров в процессе фритюрной жарки происходит быстрое образование и распад перекисей, о чем свидетельствует скачкообразное изменение перекисного числа (рис. 5) . Циклические перекиси могут распадаться с образованием двух соединений с укороченной цепью (альдегид и альдегидо-кислота), которые при дальнейшем окислении могут образовывать соответственно одноосновную и двухосновную кислоты:

/ + 2О

— ~-

Н

//

HOOC-R_rCH-CH-R₂— HOOC-R_rC

Н

+ 2О

О— О

-R- СООН + R₂ - СООН

Циклические перекиси могут превращаться и в другие более стабильные продукты вторичного окисления:

-О R₁-CH-CH-R₂ — -

О

эпоксид

О — О

циклическая перекись

диоксикислота

дикарбональнод соединение

Вода, попадающая в жир из обжариваемого продукта, не только испаряется, унося с собой летучие продукты распада, но и способствует гидролизу жира. В результате накопления свободных жирных кислот кислотное число жира непрерывно увеличи-

36

вается (см. рис. 5), причем не только вследствие гидролиза, но и за счет образования низкомолекулярных кислот при расщеплении перекисей.

В то время как кислотное число фритюра по мере нагревания непрерывно возрастает, температура дымообразования почти пинейно снижается. Это приводит к усилению выделения дыма по мере увеличения продолжительности нагревания. Вследствие увеличения содержания соединений с сопряженными двойными связями, образующимися при изомеризации, возрастает оптическая плотность жира при длине волны 232—234 нм (см. рис. 5).

Накопление в жире гидроксильных групп в результате появления оксикислот, моно- и диглицеридов вызывает увеличение ацетильного числа. Йодное число уменьшается как вследствие окислительных реакций по месту двойных связей, так и за счет накопления высокомолекулярных веществ, поскольку оксикислоты, дикарбо-нильные вещества и соединения с сопряженными двойными связями способны к реакциям полимеризации и поликонденсации. О накоплении полимеров свидетельствует увеличение вязкости (см.,рис. 5).

В группу полимеров входят вещества, содержащие два, три и более мономеров. Мономерами могут являться окисленные жирные кислоты и триглицериды. Соединение между мономерами

может осуществляться посредством прямой связи между атомами

I i i

углерода (—С—С—) или через кислородный мостик (—С—О—

—С—). В одной и той же молекуле могут присутствовать оба

Таблица 2 Типы реакций, происходящих во фритюрном жире, и их продукты

37

типа этих связей. Полимеры имеют циклическое или ациклическое строение. При термическом окислении наряду с полимерами образуются циклические мономеры.

Стадии фритюрной жарки, типы реакций, их относительная скорость и конечные продукты реакций представлены в табл. 2, строение некоторых продуктов окисления — на рис. 6.

Летучие вещества

ООН

с н 2-о-о сч^ча/ч/к/ча/ч

он

С Н, -О-ОСч/ЧА/ч/ч/Ч/чА

сн —о-с

СН —0-ОСч

Димер григлицерида соединенный через кислород

СН;—О-ОСч

СН —О-ОСч^^АА/ЧА/ЧА

СН₂-(

Циклическая жирная кислота в триглицериде

Димерная жирная кислота в триглицериде

Димерныи триглицерид, соединенный связью между атомами углерода

СН -O-OC-V4A/A/4A/4A Мономеры

С Н 2-О-О С

С Н 2-О-О Сч/ЧА/ЧА/Ч/ЧА

Рис. 6. Продукты окисления жиров

Факторы, влияющие на скорость химических изменений фритюрного жира

Один из основных факторов, влияющих на скорость химических изменений фритюрного жира, — температура, повышение которой ускоряет пиролиз, а также гидролитические и окислительные процессы. Так, при 200°С гидролиз жира протекает в 2,5 раза быстрее, чем при 180°С. При температурах свыше 200°С помимо пиролиза заметно ускоряются нежелательные процессы полимеризации.

Другим фактором является контакт жира с кислородом воздуха, без доступа которого даже длительное нагревание при 180—

38

190°С не вызывает заметных окислительных изменений жира. Увеличению контакта с воздухом способствуют нагревание жира тонким слоем, жарка продуктов пористой структуры, сильное вспенивание и перемешивание жира.

Большое значение имеет присутствие в жире катализаторов или инициаторов окисления, увеличивающих скорость окислительных процессов. К ним относятся хлорофилл и металлы переменной валентности (Fe, Си, Мп, Со и др.).

Скорость автоокисления жира можно заметно затормозить, вводя в него ничтожные количества антиоксидантов (ингибиторов окисления), механизм действия которых неодинаков. Некоторые естественные (каротин, изомеры токоферола) и искусственные (бутилоксианизол, бутилокситолуол, некоторые производные фенола) антиоксиданты связывают свободные радикалы,' переводя их в неактивное состояние. Однако при высоких температурах жарки большинство естественных и искусственных антиоксидантов разрушается или испаряется.

Сравнительно недавно для стабилизации фритюрных жиров стали применять кремнийорганические жидкости (полиметил-силоксаны). Эти соединения, образуя на поверхности жира тонкую пленку и подавляя его вспенивание, затрудняют взаимодействие жира с кислородом.

Заметное влияние на скорость термического окисления жира оказывает химический состав обжариваемых продуктов, что объясняется, в частности, содержанием в некоторых из них значительного количества антиоксидантов. Так, входящие в состав продуктов белки способны проявлять антиокислительное действие, некоторые вещества, образующиеся в результате реакции меланоидинообра-зования, обладают редуцирующим действием и могут прерывать цепь окислительных превращений. Более заметное окисление фритюрных жиров при холостом нагреве по сравнению с окислением их при обжаривании продуктов можно объяснить антиокислительным действием других компонентов, входящих в состав обжариваемых продуктов в небольших количествах (витамин С, некоторые аминокислоты, глютатион).

Кроме того, устойчивость жира к окислению зависит от степени его ненасыщенности. При прочих равных условиях ненасыщенные жиры окисляются быстрее насыщенных. Однако условия жарки (температура, доступ воздуха и длительность нагревания) играют более существенную роль в процессе термического окисления.

Изменения цвета, вкуса и запаха жира в процессе жарки во фритюре

Пигменты, содержащиеся в жире (каротиноиды, хлорофилл, госсипол и др.), легко разрушаются под действием нагрева, вследствие чего в начале нагревания цвет жира несколько свет-

39

леет, а по мере дальнейшего нагревания начинает темнеть до цвета крепкого кофе.

Причин потемнения жира несколько. Одна из них — загрязнение жира веществами пирогенетического распада, образующимися при обугливании мелких частиц обжариваемых продуктов.

Другая причина потемнения жира — реакции меланоидино-образования и карамелизации (см. с. 47). Источником аминных групп, участвующих в первой из них, могут служить обжариваемые продукты, а при использовании для фритюра нерафинированных масел — и входящие в них фосфатиды. Поэтому цвет рафинированных масел, из которых удалены фосфатиды и другие посторонние вещества, изменяется значительно медленнее. Так, при 20-часовой жарке пирожков цвет рафинированного масла изменился незначительно, а нерафинированное за это же время потемнело.

Следующая причина появления темной окраски — накопление темноокрашенных продуктов окисления самого жира. Известно, например, что две стоящие рядом карбонильные группы (—СО—СО—) обусловливают появление окраски у соединений, в состав которых они входят. Такие соединения легко вступают в реакции конденсации, что приводит к дальнейшему усилению окраски.

И, наконец, еще одна причина потемнения жиров — это присутствие в некоторых из них хромогенов (слабоокрашенных или бесцветных веществ). При окислении и действии других факторов хромогены интенсивно окрашиваются.

Чистые неокисленные триглицериды не имеют вкуса и запаха. Однако в процессе фритюрной жарки образуются летучие вещества (вещества с укороченной цепью), которых в гретых фритюр-ных жирах обнаружено свыше 220 видов. Некоторые из них придают определенный запах обжариваемым продуктам и самому жиру. Например, карбонильные производные, содержащие 4, 6, 10 или 12 атомов углерода, придают фритюру приятный запах жареного, тогда как карбонильные компоненты, содержащие 3, 5 или 7 атомов углерода, отрицательно влияют на запах фритюра.

Добавочное количество компонентов, имеющих запах, образуется при взаимодействии аминокислот (особенно метионина) и белков обжариваемого продукта с фритюром.

При длительном использовании для фритюрной жарки жир приобретает темную окраску и одновременно жгуче-горький вкус. Кроме того, у него появляется едкий запах горелого. Объясняется это в основном присутствием в нем акролеина (СН₂ = СН—СНО), содержание которого в жире возрастает по мере снижения температуры дымообразования. Горький вкус и запах горелого обусловлены в основном продуктами пирогенетического распада пищевых продуктов. Меланоидины также влияют на вкус и запах нагретого фритюрного жира.

Накопление в жире полярных поверхностно-активных соединений (например, оксикислот) и возрастающая вязкость вызывают

40

образование интенсивной и стойкой пены при загрузке продукта в жир. Это в свою очередь может привести к перебрасыванию жира через край посуды и его воспламенению. Таким образом, сильное вспенивание и уменьшение температуры дымообразования (ниже 190°С) делают жир непригодным для жарки.

Между органолептическими и физико-химическими показателями фритюрного жира не существует определенной зависимости, так как изменения тех или других обусловлены множеством факторов, не связанных между собой. При обжаривании влажных продуктов, богатых белком (мясо, рыба, птица), потемнение жира происходит быстрее, чем существенное изменение его химических показателей. Если же в продукте мало белка и много крахмала, фритюр, несмотря на значительные окислительные изменения, продолжительное время остается светлым. Иногда в жире, совершенно непригодном по органолептическим показателям к дальнейшему использованию, обнаруживаются незначительные окислительные изменения, и наоборот, вкус и цвет жира могут быть удовлетворительными, а его физико-химические показатели свидетельствуют о сильной окисленности. В первом случае решение о дальнейшей пищевой пригодности жира выносится по органолептическим показателям, во втором — по физико-химическим.

На рис. 7 обобщены наиболее характерные внешние признаки разрушения фритюра, являющиеся следствием изложенных выше процессов.

При возрастании вязкости фритюра по мере увеличения продолжительности его использования (см. рис. 5) уменьшается скорость теплопереноса, что ухудшает свойства жира как тепло-передающей среды. Это затрудняет доведение продуктов до готовности и приводит к образованию на них корочки неравномерной окраски (пятнистой), что является еще одним внешним признаком порчи фритюра.

Условия увеличения срока службы фритюрного жира

Широкое распространение жарки во фритюре в последнее время связано с индустриализацией общественного питания и увеличением промышленного выпуска полуфабрикатов высокой

Появление запаха

-Интенсивное выделение дыма при 18О-19О°С

о о о о о оооооооо

Потемнение цвета

-Образование устойчивой и интенсивной пены при загрузке продукта

--Увеличение густоты (вязкости)жира

Рис. 7. Внешние признаки порчи фритюра 41

степени готовности. Для замедления нежелательных процессов во фритюрном жире и продления срока его службы, а следовательно, повышения экономичности процесса, разрабатывается ряд мероприятий, к которым относятся: совершенствование конструкции жарочной аппаратуры; повышение термостойкости жира, применяемого для жарки (создание термостойких жировых смесей, введение в жир термоустойчивых антиоксидантов); совершенствование технологии жарки и обеспечение оперативного контроля за качеством фритюрного жира.

Аппараты, предназначенные для жарки во фритюре, должны иметь точную терморегулирующую автоматику для поддержания необходимой температуры и обеспечения равномерного нагрева жира. Контакт жира с кислородом воздуха должен быть минимальным. В настоящее время создаются конструкции аппаратов, работающих при той или иной степени вакуумирования. Жароч-ные ванны фритюрниц должны быть изготовлены из антиадгезионного материала, не катализирующего окисление и разложение жира (нержавеющая сталь, металлы, покрытые инертными полимерами), в их конструкции должна быть предусмотрена холодная зона. Для жарки во фритюре по возможности следует применять специальные термостойкие жиры промышленного производства (Белорусский, Украинский и др.).

Для увеличения срока службы фритюрного жира следует соблюдать следующие основные технологические требования:

выдерживание необходимого температурного режима (никогда не следует нагревать жир выше 190°С);

сокращение холостого нагрева;

периодическое удаление мелких частиц, попадающих в жир из обжариваемого продукта;

тщательная очистка жарочных ванн от нагара в конце рабочего дня с последующим полным удалением моющих средств путем ополаскивания (нагар усиливает потемнение жира, а моющие средства — его гидролиз).

Впитывание и адсорбция продуктами жира и его потери при жарке

При жарке на впитывание и адсорбцию жира продуктами влияют следующие факторы: а) содержание влаги в жире; б) химический состав обжариваемого продукта и связанная с этим интенсивность выделения из него влаги; в) величина кусочков (удельная поверхность, см²/г) обжариваемого продукта; г) вязкость жира:

а) при жарке продуктов с небольшим количеством жира иногда используют жиры, содержащие около 20% влаги (маргарин, сливочное масло). В этом случае продукт плохо впитывает жир, так как он сильно разбрызгивается вследствие испарения содержащейся в нем влаги;

42

б) продукты, богатые белками и не содержащие крахмала (мясо, рыба, птица), при жарке энергично выделяют воду, что затрудняет проникновение в них жира. Продукты с небольшим содержанием белка, в состав которых входит неклейстеризованный крахмал (сырой картофель), впитывают больше жира, так как часть воды поглощается и удерживается клейстеризующимся крахмалом и испарение влаги из продукта происходит менее интенсивно. Еще медленнее испаряется вода из продуктов, содер жащих клейстеризованный крахмал (вареный картофель, карто фельные крокеты, крупяные котлеты), так как он удерживает большую часть влаги. В этом случае продукт поглощает макси мальное количество жира;

в) чем больше удельная поверхность продукта (т. е. чем мень ше величина его кусочков), тем больше он поглощает жира. Так, например, сырой картофель, нарезанный соломкой, при жарке во фритюре (подсолнечное масло) поглощает в 2,6 раза больше жира, чем картофель, нарезанный брусочками. Если учесть, что удельная поверхность соломки в 2,7 раза больше удельной поверхности брусочков, то в приведенном примере имеет место почти прямая зависимость между удельной поверхностью продукта и количе ством поглощенного жира;

г) при длительном использовании вязкость фритюра возрас тает, что увеличивает адсорбцию жира поверхностью продукта и препятствует его стеканию с готовых изделий. Таким образом, по мере увеличения продолжительности нагревания расход фри тюрного жира на единицу продукции возрастает.

Масса жира изменяется даже при его холостом нагреве. В начальной стадии нагрева она может возрастать за счет присоединения к жиру кислорода. При дальнейшем нагревании вследствие пиролиза и окислительной деструкции жира образуются летучие вещества, выделение которых уменьшает массу фритюра. При загрузке продукта в нагретый жир с парами воды уносятся не только летучие вещества, но и нерасщепленные триглицериды.

Таким образом, при любом способе жарки, помимо поглощения и адсорбции жира продуктами, всегда имеют место его потери, так называемый угар. Угар жира происходит вследствие его разбрызгивания, удаления с парами воды, а также разложения в результате пиролиза и окислительной деструкции.

Влияние жарки на пищевую ценность жира

При жарке пищевая ценность жира снижается вследствие уменьшения содержания в нем жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и других биологически активных веществ, а также за счет образования в них неусвояемых компонентов и токсических веществ.

Уменьшение содержания витаминов и фосфатидов происходит при любом способе жарки, тогда как содержание незаменимых

43

жирных кислот существенно снижается лишь при длительном нагревании при условиях фритюрной жарки. Особенно значительны потери незаменимых жирных кислот в высоконенасыщенных жирах.

При длительном нагревании в жирах образуются высокополимерные вещества, которые не усваиваются организмом. Жир, йодное число которого снизилось хотя бы на 5%, усваивается значительно хуже.

Токсичность гретых жиров связана с образованием в них циклических мономеров и димеров. Эти вещества образуются из полиненасыщенных жирных кислот при температурах свыше 200°С. При правильных режимах жарки они появляются в фри-тюрных жирах в очень небольших количествах. Токсичность этих веществ проявляется при большом содержании их в рационе.

Продукты окисления жира, раздражая кишечник и оказывая послабляющее действие, ухудшают усвояемость не только самого жира, но и употребляемых вместе с ним продуктов. Отрицательное действие термически окисленных жиров может проявляться при их взаимодействии с другими веществами. Так, они могут вступать в реакцию с белками, ухудшая их усвояемость, а также частично или полностью инактивировать некоторые ферменты и разрушать многие витамины.

Качество фритюрных жиров необходимо периодически контролировать в процессе их использования.

Институт питания АМН СССР установил предельно допустимую норму содержания продуктов окисления и полимеризации в фритюрных жирах, равную 1%.