本章概要
本章详细阐述食物的化学组成及与烹饪加工相关的重要性质;食物的化学成分及其在烹饪加工和储藏过程中发生的物理化学变化,以及对食物的营养价值和感官刺激的影响;研究提高营养成分的途径,与造成营养损失的因素、条件,从而确定更合理的烹饪工艺方法。
教学目标
掌握各种营养素的概念、种类、功能、食物来源
掌握各种营养素在烹饪中的变化,影响营养素损失的因素,以及提高营养素的方法
了解各种营养素的有关性质
第一节 水分
各种食品都含有一定的水分。从性质来看,水在食品中起着分散蛋白质和淀粉等作用,使它们形成溶胶或凝胶状态。从食品化学考虑,水对食物的新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和加工等方面都具有重要的影响。水分也是微生物繁殖的重要条件,它直接影响着原料和食品的品质。烹调加工过程中,水起着膨胀、浸透、呈味等作用。
一、水在生物体内的含量与状态
(一)水在食物中的分布
水是食物中含量最多的成分。水在动、植物体内的分布是不均匀的,蔬菜和水果的含水量约占80%~90%,肉类含水量约占50%~70%。在植物汁液及动物血液、体液中含水量特别高,约占70%~90%;在植物的种子、动物骨骼、微生物的孢子中含量则很低,约占总重量的12%~15%。
(二)水在食物中存在的状态
水分在常温下为液体,能流动,但是将肉、蒜薹切开,将黄瓜、莴笋折断,一般都看不到纯水流出来,这说明食物中的水分被不同的作用力所约束,维系水的作用力有两种:
氢键结合力和毛细管力。
由氢键结合力联系着的水,一般称为结合水(或称束缚水);以毛细管力联系着的水,称为自由水(或称游离水)。
结合水主要是指亲水的蛋白质、淀粉、类脂等物质,通过氢键的形式与水分子牢固地相结合,一般情况下不能从食物中挤压出来。结合水有以下两个特点:
(1)不易冻结(冰点-40℃),不易分离出去,也不易蒸发;
(2)不能作为溶质的溶剂。
自由水主要是指存在于细胞间隙中能自由地移动和进出细胞的水,能被微生物所利用,具有一般水的性质。自由水有以下两个特点:
(1)易冻结,易分离,易蒸发;
(2)可以作为溶质的溶剂。
自由水在食物所含水分中占绝大部分。例如蛋清以溶胶状态存在,其中大部分水以自由水的形式存在;蔬菜中叶菜类的菜叶,绝大部分是细胞内液泡水,这部分水也是自由水;鲜肉的含水量为40%~70%。与蛋白质相结合的水只占很少部分,大部分是蛋白质凝胶中的结合水、毛细管间的水和空间组织所包含的水。这些水虽然是自由水,但由于蛋白质凝胶状态的持水力,使人们不能把这些水分挤压出来。
二、水的性质与作用
(一)水的性质
(1)水在4℃时密度最大,为1×103kg/m3,0℃时冰的密度为0.917×103kg/m3。
水冻结成冰时,体积膨胀,致使水分含量大的食品在冷冻保藏时,组织易被破坏。
(2)水的沸点相当高,在一个标准大气压下,水的沸点是100℃。水的沸点随压力的变化而变化。在减压时,水的沸点降低,所以在浓缩牛奶、肉汤、果汁等高温易变质的食品时,须采用减压低温的方法进行浓缩。水的沸点随着压力增大而升高,如果在常压下增加一个标准大气压,水的沸点就可升高到121~123℃,高压锅的加热原理就是利用水的这一特性。
(3)水的比热在所有液体和固态物质中最大,在20℃时其值达4.183kJ/(kg·K)。
由于水的比热大、热容量大,使得水温不易随气温的变化而变化,故水是维持体温的载温体。
(4)由于水的介电常数大,所以水的溶解能力强。在一定条件下,使食物呈真溶液、胶体溶液或乳浊液状,使各种呈味物质显示各自的特性。
(二)水的硬度及其对食品加工的影响
自然界没有绝对纯净的水,不论是地下水、自来水,还是井水、河水等,其中都含有一定的杂质。这些杂质中除了悬浮物和气体外,还有数量不等的无机盐,尤其是从地层中溶出的钙盐和镁盐较多,对水质影响较大,是形成水的硬度的主要原因。
水的硬度是指水中钙盐和镁盐的总含量。水的总硬度可分为暂时硬度和永久硬度。暂时硬度是碳酸氢钙和碳酸氢镁所形成的硬度。当水煮沸时,这类盐就分解形成碳酸盐沉淀,暂时硬度就大部分消失了。永久硬度是指钙和镁的硫酸盐、硝酸盐、氯化物等形成的硬度,这些盐不能用加热方法除去,所以称为永久硬度。
1.硬度的表示方法
硬度一般以水中氧化钙的含量表示。我国习惯沿用德国度来表示,即1L水中含有10mg氧化钙时称为1度,用1°表示。
天然水的硬度可由几度到几百度不等。一般地面水硬度小一些;地下水,特别是石灰石和钙镁岩石层的地区硬度大,甚至可高达几十度。可根据硬度的大小,对水作一个大致划分。
2.硬度对食品加工的影响
食品工业用水应符合卫生要求,清凉透明,无色无臭,具有一定硬度。
软水淡而无味,由于缺乏无机盐,长期饮用对人体健康不利。极硬的水会影响肠胃消化功能。使用硬水烹制豆类和肉类很难煮熟,这是因为水中的硬度成分与豆类和肉类表面的蛋白质反应,生成导热性很差的化合物的缘故。用硬水沏茶、冲咖啡,会使茶水和咖啡的口味变差。硬水易在锅、壶等加热容器中形成水垢,造成有害物质积存,同时还影响传热。
一般情况下,饮用硬水爽口,口感较好。所以,饮用水需要有一定的硬度,但不能太高。烹饪中一般使用稍硬的水即可。我国现行饮水标准规定水的总硬度不得超过25°。
3.食物用水的卫生标准
食物用水必须符合如下卫生标准:
(1)不得含有致病菌,细菌含量也应很低;
(2)不得含有有毒物质。有毒物质包括有毒金属,如铅、砷、铬及其无机盐;腐败过程和工业废水中的有害有机物,如酚和甲酚;
(3)应透明清凉,并有爽口感;
(4)须无色无臭,不得含有褐色的铁化合物、硫化氢、沥青,不得有煤气味;
(5)根据食品生产中的使用目的,食用水应符合一定的硬度要求。
(三)水在烹饪中的作用
大部分菜肴的烹制都离不开水。水具有溶解力强、介电常数大、黏度小、比热高等特点,在烹饪中不但可作为溶剂,而且还可作为传热介质,同时对食品的贮藏、加工都有着重要的影响。
1.水作为溶剂
水作为溶剂可以溶解很多呈味物质,这些呈味物质溶于水后,各自形成不同的滋味,如禽肉中含有的呈鲜物质肌苷酸、鸟苷酸和黄苷酸,都是水溶性物质。煮制时,其细胞破裂、结构松散、水溶性成分水解,构成特有的鲜汤。水的溶解力强,各种无机盐及有机盐都相对溶于水中。即使不溶的脂肪或某些蛋白质,也会散到水中成为乳浊液或胶体溶液。这一点在烹饪中应用较多,如用动物性原料制奶汤;煮制肉皮成为胶体溶液,经冷冻后制皮冻。
烹饪中很多烹调方法都离不开水,如烧、煮、烩、炖、扒等,烹制时都需要添加水。水作为反应介质,使原料和调味中的呈味物质都溶于水,然后相互反应、渗透和混合,形成菜肴的风味。
有些苦味物质和有害物质能在水中溶解,从而可以被去除,或被水解破坏。烹饪中常用水浸泡、焯水等方法将其除去。例如核桃仁中含有单宁物质,具有苦涩味,若用热水浸泡去皮,就能除去大部分单宁物质,达到预期的效果。又如四季豆中含有对人体有害的毒素蛋白——豆素和皂素,它们都能溶于水,通过焯水、漂洗,即可除去有害物质。
某些水溶性的营养素和水溶性风味物质等能被水溶解,如单糖、双糖、维生素C、维生素B、含氮水溶物等,这些有益物质在加工中容易受到损失。所以,在烹饪中要注意,水洗浸泡的时间不宜过长,蔬菜要先洗后切,肉类加工丝、片后忌用水泡、水洗,防止营养成分大量流失。
2.水作为膨胀剂
在干货制品的高分子物质中,例如蛋白质、淀粉、果胶等都可以吸水发生膨胀。被高分子物质吸收的水,贮存于它们的分子中间,使其体积变大。由于高分子体积大,不能形成水溶液,因而以凝胶状态存在。例如干黑木耳主要成分是蛋白质和多糖,用水浸泡后,蛋白质和多糖吸水膨胀,使木耳的体积增至原来的几倍。
3.水作为传热介质
水具有较大的流动性,传热比原料本身快得多,同时水的黏性小,沸点较高,易蒸发,渗透力强,又是反应介质,故是加工食物的理想传热介质。水以对流的形式进行热传导。加热时,水分子运动很剧烈。由于上下水温不同,形成了对流,通过水分子的运动、扩散、渗透和对原料的撞击传递热量。原料加入汤水后,水就开始向原料内部渗透,继续加热使温度升高,水分子的运动速度加快,随着水的上下翻滚,水向原料内外扩散渗透,使原料上、下、内、外的温度逐渐趋于一致。当原料内外的温度保持在80~100℃时,原料中各种成分的化学反应加快。由于水的渗透,质地软嫩的原料迅速成熟,质地坚硬的原料也可经过煨炖达到酥烂的程度。例如生汆丸子是将制成的肉丸置入沸水中,这时水温略有下降,当肉丸中的蛋白质变性凝固后立即捞出,避免沸水的强烈撞击将肉丸冲散。由于在制作时加入一定量的水,并采用开水汆的烹制法,水的呈味物质紧包在肉丸的蛋白质凝胶中,使成熟后的肉丸鲜嫩爽口。又如清炖鸡,将鸡全部浸没在水中,用旺火将汤烧开后改用小火煨炖,通过火的传热,加上水翻滚小,原料组织不会被完全破坏,可以使鸡肉酥烂而不变形。
制奶汤时,一般用含脂肪较丰富的母鸡、鸭、猪骨、猪肘等原料,加1.5~2倍的冷水,旺火煮开后改用中火煮。由于水翻滚较大,水分子运动速度加剧,撞击力大,渗透和扩散作用强,所以能使这些原料中的养分基本析出。其中,油脂和骨髓中的磷脂析出后起充分的乳化作用,使脂肪在水中形成乳浊液,色如牛奶,加上皮中的胶原蛋白的稳定作用,使奶汤得以稳定地保存。“无水不成汤”,制汤都是利用不同的原料,以水为传热介质,并控制水的不同沸腾程度,使原料达到酥烂,汤汁达到鲜美清亮或浓白等不同的要求。
在烹饪中,经常利用水蒸气传热,很多花色菜肴造型后用笼蒸制,可保持原汁、原味、原型。用蒸法时,水保持沸腾状态,此时的蒸汽为饱和蒸汽,使原料上下均匀地处于100℃左右的温度下加热达到成熟。在各种烹饪方法中,水的各种作用不是绝对分开的,无论是以溶剂作用为主,还是以传热为主的,总的来说,传热和综合味的作用、反应介质作用都是同时存在的。
三、水与食品的品质
(一)食品水分含量与质感的关系
食品的质地除与本身组织结构和成分有关外,水也是影响其品质最主要的因素之一。它影响食品的硬度、脆度、黏度、密度、韧度和表面光滑度等。
水果、蔬菜组织松脆,含水量充足,细胞饱满,膨压大,脆性好,食用时有脆嫩、爽口之感。一旦失去部分水分,由于果蔬细胞间水解酶活性增强,使果胶物质分解,细胞解体,结构松弛,果蔬就会枯萎,食用价值降低。
动物性原料肉质的老嫩程度和其本身所含水分的多少有直接关系。仔鸡、小牛等年幼禽畜的肉含水量高,结构较疏松,肌肉显得细嫩。老鸡、老牛等年老禽畜的肉含水量少,肌肉结构紧密,肉质硬实,结缔组织较多,肌肉显得粗老。所以,原料中水分含量的多少直接影响食品的质感。
(二)食物在烹饪中水分的变化及保持
不同的烹饪原料,在烹饪中对水分的保持或除去的要求是不同的。有些菜肴需要其原料保持原有的水分,才能鲜嫩可口;而另一些菜肴,则只有将其原料中的水分除去一部分后,才能做到色、香、形俱佳。所以,烹饪中只有善于控制食物的含水量,才能使制作的菜肴更符合人们对质感的要求。
1.烹饪中食物水分的流失
动物性原料如肉、鸡、鱼等在烹调中的水分流失,是由于热处理中蛋白质变性引起的,蛋白质变性后破坏了原来的空间结构,导致其持水能力下降,引起水分流失。如瘦肉煮熟后,体积缩小,重量减轻,这就是水分流失所造成的。
植物性原料的水分在烹调中更易流失。一般说来,植物性原料的水分大部分存在于细胞内的液泡中。液泡很大,有的占据了细胞的绝大部分。在烹调加热中,由于细胞膜被破坏,液泡内的水分便从原料中溢出。加热时间越长,溢出水分越多。
另外,原料烹调时要添加某些调味料,如炒菜加盐、炖肉加酱油和料酒等,这样在原料或细胞周围就存在着一个由调味料形成的高渗透压溶液。当外部渗透压大于原料内部水溶液的渗透压时,原料里的水分就会向外渗透,导致原料水分流失。如炒白菜、炒平菇,当火不旺时,会炒出很多汤,这往往是细胞膜被破坏而损失的水分;而凉拌蔬菜出汤,主要是盐的渗透压所致。
2.食物在烹饪中水分的变化与控制
菜肴内部水分含量的多少,不仅直接关系到菜肴的嫩度和脆度,同时对菜肴的色、香、味及营养成分的影响也是相当大的。为此,在菜肴烹制过程中,需采取以下方法以保持其中的水分。