Liečivé rastliny/Léčivé rostliny - časopis vydavateľstva Herba

Časopis o zdraví, fytoterapii, výžive, prírodnej kozmetike | Viac ako 50 rokov zaujímavého čítania
Články písané odborníkmi | ...vyliečime, spríjemníme, navoniame, potešíme, poradíme...

Všetky čísla

Textúra a štruktúra potravín

V predchádzajúcich častiach príspevku o textúre potravín sme sa orientovali na  texturálne vlastnosti a ich vnímanie pri odhryznutí a žutí. Priblížili sme si mechanizmus pôsobenia na receptory hmatového zmyslu a  vplyvy na zmyslové vnímanie. Texturálne vlastnosti potravín však vyplývajú z ich štruktúry. V tejto časti príspevku sa budeme  podrobnejšie venovať štruktúre potravín.

Pojem štruktúra označuje spôsob usporiadania množstva podobných alebo odlišných prvkov, ich väzby do jedného celku a vzťahy medzi jednotlivými prvkami, prípadne ich zoskupeniami. Zahrňuje makroštruktúru, viditeľnú voľným okom, mikroštruktúru, pozorovateľnú svetelným mikroskopom a ultraštruktúru, ktorú možno pozorovať pod elektrónovým mikroskopom. Predstavuje to štrukturálnu hierarchiu napríklad od celého tela zvieraťa, cez jeho orgány, svaly a tukové tkanivo, až po bunky, časti buniek (organely) a napokon po molekuly, ich časti a atómy. Táto diferenciácia závisí aj od veľkosti najväčšieho pozorovaného objektu. Napríklad molekula DNA je pre chemika, ktorý skúma molekuly,  makroštruktúrou, zatiaľ čo pre cytológa, ktorý pozoruje bunky, je ultraštruktúrou.

Pojem štruktúra má aj architektonický alebo stavebný aspekt, ktorý zahrňuje vnútorné prirodzené stavebné princípy špecifických štruktúr. Stavebnými prvkami jednotlivých štruktúr sú často mnohosteny rozličných typov, rôznych veľkostí a odlišných vlastností. Stavebné prvky sú v určitom geometrickom usporiadaní a navzájom sú spojené aj energetickými spojeniami (chemickými väzbami). Základné (elementárne) štruktúry potravín sa  delia na:

  • zrnité štruktúry, a to jednoduché alebo komplexné, s rozličnou vnútornou stavbou (kaviár, jahody, krúpy, hrášok a pod.),
  • vláknité štruktúry (mäso, ryby, vláknitá zelenina),
  • vrstevnaté štruktúry (cukrárenské výrobky),
  • masívne kvapalné alebo tuhé štruktúry (mlieko, želé, syr).

Homogénne štruktúry sa v potravinách nevyskytujú veľmi často. Väčšina potravín predstavuje systémy so zloženou štruktúrou, ktorá môže byť homogénna alebo heterogénna. Homogénne zložené štruktúry sa vytvárajú kombinovaním podobných elementárnych štruktúr, kým heterogénne zložené štruktúry sa tvoria kombináciou odlišných základných štruktúr.

Elementárne štruktúry sa môžu kombinovať aj do formy homogénnych prienikových štruktúr, ktoré vznikajú tak, že voľné priestory vytvorené jednou elementárnou štruktúrou sa vyplnia stavebnými prvkami inej elementárnej štruktúry. Okrem toho existuje ešte veľa typov štruktúry, najmä v prípade disperzných systémov, ako sú peny, suspenzie a emulzie. V tejto súvislosti je potrebné si uvedomiť fakt, že v prírode za normálnych podmienok nemôže existovať absolútne prázdny priestor. Takýto priestor zachytáva totiž takzvané vyplňujúce látky, napríklad vzduch, vodu alebo aj systémy s inými štrukturálnymi prvkami.  Ako príklady elementárnych štruktúr možno uviesť:

  • agregáty, ktoré predstavujú náhodné geometrické usporiadanie,
  • nerozvetvené vlákna s lineárnym geometrickým usporiadaním,
  • rozvetvené vlákna, t.j. lineárne usporiadanie s náhodným rozvetvením,
  • dvojrozmerná rovinná mriežka - plošné usporiadanie lineárnych pospájaných štrukturálnych prvkov,
  • trojrozmerná priestorová mriežka - priestorové usporiadanie lineárnych pospájaných štrukturálnych prvkov,
  • kryštalická štruktúra -  symetrické priestorové usporiadanie pravidelne pospájaných štrukturálnych prvkov.

Štúdium štruktúry a prehlbovanie poznatkov o príčinách jej zmien je dôležitou zložkou výskumu potravín, pretože práve zmeny štruktúry možno považovať za indikátory rôznych procesov prebiehajúcich v potravine.

Po tomto všeobecnom základnom prehľade o štruktúre potravín sa v nasledujúcej časti podrobnejšie oboznámime so štruktúrou a texturálnymi vlastnosťami jednotlivých typov potravín. Prvú skupinu budú tvoriť potraviny emulzného typu. Je to veľká skupina potravín zahrňujúca maslo, šľahačku, mrazené smotanové krémy a zmrzliny, nátierky, margaríny a pečivové tuky a peny. Patria sem aj niektoré druhy mäsových výrobkov a cestá, ktoré neobsahujú pravé emulzie, ale vykazujú podobné vlastnosti.

Emulzie sú makroskopické disperzie dvoch, prípadne viacerých kvapalín, z ktorých jedna tvorí kontinuálnu (vonkajšiu) fázu, v ktorej sú rozptýlené častice druhej zložky (dispergovanej fázy). Základnou podmienkou vytvorenia emulzie je nemiešateľnosť, alebo aspoň obmedzená miešateľnosť dvoch základných kvapalín. Emulzie sú nestále systémy, ktoré sa počas uchovávania separujú na dve kvapalné fázy. Podmienkou stability emulzií je vytvorenie mechanicky pôsobiaceho filmu na povrchu dispergovaných kvapiek, ktorý bráni ich zhlukovaniu. Látka, ktorá je povrchovo aktívna a vytvorí tento súvislý pružný film na rozhraní dvoch  nemiešateľných  fáz  je emulgátor. Prídavok emulgátora do systému je podmienkou vytvorenia stabilnej emulzie. V potravinárskych materiáloch sú často prítomné prirodzené látky, ktoré pôsobia vo funkcii emulgátorov, ako je lecitín a najmä niektoré bielkoviny. Pri výrobe potravín sa používa aj široká škála špecifických emulgátorov, ktoré sa aplikujú ako technologické pomocné látky. Emulzie, v ktorých je kontinuálnou fázou voda, nazývame emulziami typu olej vo vode (označujú  sa  O/V). Opačný typ emulzií, kde je kontinuálnou fázou olej a dispergované častice sú kvapky vody, nazývame emulziami typu voda v oleji (označujú sa V/O). Emulzie typu O/V sa dajú bez ťažkosti riediť vodou, ale emulzie V/O sa správajú ako látky nerozpustné vo vode a nemožno ich riediť vodou, ale iba látkou príbuznou vonkajšej olejovej  fáze.

V praxi sa neraz stretávame so zložitými disperziami, ktorých charakter sa nedá presne definovať. Zmesi obsahujú aj tuhé alebo plynné zložky. Často sa vytvárajú emulzie zmesného typu. Jednou z požiadaviek modernej výživy je, aby potravinársky výrobok dosiahol požadovaný objem pri zníženej energetickej hodnote. Preto sa najmä pri výrobe mliečnych dezertov (ale dnes aj napríklad pri výrobe čokolády) uplatňuje netradičná surovina – vzduch alebo iný vhodný plyn, ktorým sa základný výrobok v kvapalnej forme našľahá. Výrobok tak získa atraktívny vzhľad a jemnú, ľahkú textúru. Stabilitu peny zabezpečuje vhodné zloženie výrobku a prídavok stabilizátorov. Typickými našľahanými výrobkami sú šľahačka a mrazené smotanové krémy. Pri našľahaní podlieha látka výlučne fyzikálnej zmene, zväčší svoj objem. Neprebiehajú pritom nijaké chemické ani mikrobiologické zmeny. Potravina, ktorú chceme našľahať, musí obsahovať zložky schopné tvoriť membrány a znižovať povrchové napätie. Pri mliečnych výrobkoch sú takými penotvornými činidlami prevažne vo vode rozpustné bielkoviny. Pri našľahávaní sa spočiatku vytvoria relatívne veľké plynové bublinky, ktoré sa počas šľahania zmenšujú a musia byť rovnomerne rozložené, aby sa stabilita peny uchovala dlhší čas.

Šľahačka je príkladom peny, v ktorej penové lamely vytvorené bielkovinami zadržujú tukové guľôčky vo forme tuhých častíc. Mrazené smotanové krémy (nanuky, mrazené mliečne a smotanové dezerty a torty) sú  výrobky, ktoré sa vyrábajú čiastočným zmrazením zložitej emulzie mliečneho tuku vo vode, stabilizovanej mliečnymi bielkovinami a neiónovým emulgátorom, pri súčasnom zabudovaní (inkorporovaní) definovaného objemu vzduchu. Z pohľadu štruktúry predstavujú mrazené smotanové krémy čiastočne zmrazenú penu s obsahom vzduchu okolo 50 objemových percent. Kontinuálnu fázu tvorí zahustený nezamrznutý vodný roztok, v ktorom sú rozpustené soli mlieka, laktóza a pridané sladidlá. V tejto fáze sú dispergované koloidné tuhé zložky – bielkoviny, soli, stabilizátory a lipidická zložka vo forme emulzie. Ľadové kryštáliky sa vyskytujú  ako hrubo dispergovaná fáza a zaberajú väčšinu priestoru medzi vzduchovými bublinkami.

Klasickým príkladom emulgovaného mliečneho tuku a jeho tradičnou konzumnou formou je maslo. Z hľadiska fyzikálnej štruktúry je to zložitý polydisdperzný systém, ktorý obsahuje viac ako 80% tuku, asi 1,5% netukových zložiek a zhruba 18% vody. Maslo je produktom emulzného typu V/O, kde kontinuálnou fázou je kvapalný mliečny tuk, v ktorom sú rozptýlené častice tuku v tuhej forme, čiastočne porušené tukové guľôčky a vločky bielkoviny. Vodnú zložku tvoria jemne rozptýlené kvapôčky cmaru a vody. V štruktúre masla sa ešte uplatňujú bublinky rozptýleného vzduchu. Keďže tuk predstavuje viac ako 80% hmoty masla a aj preto, že tvorí kontinuálnu fázu, je jeho podiel na konzistencii masla veľmi významný. Maslo vykazuje širokú sezónnu variabilitu vo fyzikálnych vlastnostiach, ktoré sú výsledkom odlišného chemického zloženia mliečneho tuku v letnom a zimnom období.

Do skupiny výrobkov, ktoré sa označujú obvykle ako nátierkové maslo, patria upravené maslá, nátierky s vysokým obsahom tuku, so zníženým obsahom tuku a nátierky s prídavkom nemliečneho tuku. Z pestrej palety sú známe kombinácie mliečneho tuku s rastlinnými olejmi a s mliečnou bielkovinou vo forme mlieka, bielkovinových koncentrátov či srvátky. V ďalších výrobkoch je energetický obsah znížený nášľahom alebo zapracovaním väčšieho množstva vody v procese zmaselňovania.

Typickými predstaviteľmi emulgovaných tukov na báze rastlinných olejov sú margaríny a pečivové tuky. Sú to produkty emulzného typu V/O. Tukovou zložkou emulzií sú rastlinné jedlé oleje, hydrogenizované (stužené) tuky a ich zmesi. Vodnú fázu tvorí voda, resp. mlieko. Dôležitými technologickými prísadami sú emulgátory, ktoré umožňujú prípravu a stabilizovanie emulzie a dávajú emulgovaným tukom požadované texturálne charakteristiky.

Spojivo niektorých mäsových výrobkov, ako sú drobné, varené a mäkké výrobky sa označuje pojmom mäsová emulzia. Je to zložitá disperzia tuhých častíc rozličnej veľkosti, ktorú tvoria rozrušené časti svalového, tukového a väzivového tkaniva vo vysoko viskóznom roztoku svalových bielkovín. Všeobecnú definíciu emulzie, ktorú sme uviedli v úvodnej časti, nemožno aplikovať na opis mäsovej emulzie. Podstatu mäsových emulzií lepšie vystihuje konštatovanie, že je to dvojfázový systém, skladajúci sa z disperzie tuhých látok v kvapaline, s ktorou sa tieto látky nemiešajú. Kvapalina alebo vonkajšia kontinuálna fáza je vodným roztokom solí a rozpustných bielkovín a súčasne je to médium, v ktorom sú dispergované nerozpustné bielkoviny a častice svalových vlákien a spojivového tkaniva. Aj keď takýto systém, prísne vzaté, nie je pravou emulziou, všeobecne sa akceptuje ako mäsová emulzia.

Mäsové emulzie sa pripravujú sekaním, mletím alebo rozmixovaním mäsa a vody s prídavkom soli na jemný mäsový homogenizát, tvoriaci spojivo, v ktorom je dispergovaný živočíšny tuk (zväčša bravčový). Medzi mäsové výrobky emulzného typu patria niektoré salámy, párky a ďalšie drobné výrobky a mleté výrobky typu Luncheon meat.

Textúra drobných a mäkkých mäsových výrobkov závisí od pomeru tuku, vody a rozpustných bielkovín v spracúvanom materiáli. Pri vysokom obsahu tuku a nízkom obsahu rozpustných bielkovín je pripravená mäsová emulzia pomerne nestabilná a pri tepelnom opracovaní sa výrobok „skráti“, to znamená, že sa uvoľní voda a oddelí tuk. Pridaním polyfosfátových prípravkov sa zvyšuje rozpustnosť svalových bielkovín a zlepšuje sa väznosť vody a viazanie tuku v surovine i vo finálnom výrobku.

Podobne ako mäsové emulzie, ani cestá nie sú pravými emulziami. Na základe  texturálnych vlastností sa však zaraďujú medzi výrobky emulzného typu, najmä vďaka širokému uplatňovaniu emulgátorov v pekárskej výrobe. Pôsobenie emulgátorov pri výrobe chleba a kysnutých výrobkov sa nazýva kondicionovaním cesta. Mechanizmus pôsobenia emulgátorov nie je celkom objasnený, poznáme len ich účinok na zlepšovanie vlastností cesta pri kysnutí a pečení a na zväčšenie objemu finálneho výrobku.

Základom cukrárskej výroby sú korpusy zo šľahaného cesta. Šľahané cesto sa pripravuje zmiešaním múky a ďalších surovín s penou, ktorá vznikne šľahaním vaječného obsahu alebo jeho časti s cukrom. Gazdinky tento postup používajú aj pri domácom pečení. V priemyselnej výrobe povrchovo aktívne látky skracujú čas prípravy šľahaných zmesí a zjednodušujú technológiu. Veľmi zovšeobecňujúco možno považovať šľahané zmesi za emulzné systémy typu O/V. Vo vodnej fáze je rozpustený cukor a suspendované častice múky. V šľahaných zmesiach s obsahom tuku sa najprv cukor našľaháva do tuku, aby sa získal navzdušnený krém. K tvorbe štruktúry prispieva tuk, vajcia a zložky múky, ako aj emulgátory a kypriace prísady. V mnohých druhoch šľahaných zmesí sú vzduchové bublinky spočiatku prítomné v tukovej fáze. V teplotnom rozsahu od 37 do 40°C, ktorý sa nazýva medzistupňom pečenia, prechádzajú z tukovej fázy do vodnej, takže všetok vzduch je v pene vodnej fázy. Cesto expanduje do takej miery ako expanduje vzduch. V konečnej fáze pečenia koagulujú účinkom tepla vaječné bielkoviny, škrob čiastočne zmazovatie a vytvorená štruktúra stuhne – šľahaná zmes prejde do tuhého stavu. Hotové upečené cesto je v podstate penou v tuhom stave, ktorá má ľahkú, nakyprenú štruktúru s pravidelnou distribúciou bubliniek. Šľahané zmesi predstavujú teda komplex emulzie a peny, ktorý účinkom tepla prešiel do pevného skupenstva.

V pokračovaní príspevku sa oboznámime so štruktúrou a texturálnymi vlastnosťami fibrilárnych a celulárnych potravín a potravinárskych gélov.

Ing. Bernadetta Krkošková, CSc.

 

Home Archív Všetky čísla 2009 6/2009 Textúra a štruktúra potravín