Вся электронная библиотека >>>

 Производство шоколада >>>

   

 

Физико-химические основы переработки какао бобов


Раздел: Производство

   

КОМПОНЕНТЫ КЛЕТОК СЕМЯДОЛЕЙ

  

 

Молекулярные компоненты клеток семядолей какао бобов, исходя из химического состава последних, представлены органическими (углеводы, белки, липиды, фенольные соединения и др.) и неорганиче - скими (минеральные -соли, вода} веществами.

Наибольшую роль в определении технологических и пищевых свойств какаопродуктов играют углеводы, белковые вещества, липиды, алка»- лоиды, фенольные соединения, вода. При этом имеют значение не только их состав и физико-чхимические свойства, но и топография в клетке. Этому вопросу уделяется при постановке исследований мало внимания, в то время как локализации отдельных компонентов в клетке, возможности их контакта в клетке или вне ее зависят химическое взаимодействие, образование ароматических и других веществ, простота выделения липидов из клеток и др.

 

Углеводы

 

В образовании клеточной структуры какао бобов принимают участие углеводы, относящиеся к различным группам и различающиеся составом и свойствами. Но основными компонентами клеток семядолей являются сахара и крахмал.

Сахара. Недостаток сведений о качественном и количественном составе Сахаров товарных какао бобов различного географического происхождения послужил основанием для проведения нами исследований в этой области.

Общепринятые методы, используемые для качественного и количественного определения Сахаров, мало подходят к анализу какао бобов из-за сложности химического состава (высокое содержание жира, дубильных и красящих веществ) и сравнительно низкого содержания Сахаров. В связи с этим потребовалось разработать методику выделения Сахаров и получения из какао бобов очищенных от примесей экстрактов Сахаров.

В СССР в основном перерабатывают африканские и южноамериканские какао бобы следующих наименований: Гана, Байя, Нигерия, Айвори. Для получения смесей используют бобы Эквадор. Перечисленные какао бобы были выбраны в качестве основных объектов исследования.

Анализ очищенных экстрактов смеси Сахаров, выделенных из какао бобов, показал, что все они содержат преимущественно одни и те же сахара: сахарозу, глюкозу, фруктозу, арабинозу, галактозу, раффйнозу, мелибиозу, мальтозу (следы), ксилозу (следы) и неиден- тифицированный олигосахарид, следующий непосредственно за раффинозой. В бобах Эквадор мальтоза не обнаружена. Следует отметить, что на хроматограммах было достигнуто хорошее разделение глюкозы и галактозы* Фруктозу и арабинозу разделить полностью не удалось, поэтому в дальнейшем мы проводили совместное определение.

Основываясь на данных М.Р. Мухтаровой и В.Д. Шербухина, можно считать, что олигосахарид, следующий непосредственно за раффинозой, является тетрасахаридом стахиозой [39] . К такому же выводу пришли указанные авторы при исследовании семян бобовых. Применив правило Френча о корреляции между хроматографической подвижностью и длиной цепи олигосахаридов, для Сахаров семян бобовых была получена линейная зависимость, свидетельствующая о том, что олигосахариды, следующие непосредственно за сахарозой, являются ее гомологами. Содержание стахиозы в какао бобах значительно.

'Основными сахарами в товарных какао бобах являются сахароза, глюкоза и фруктоза. Наибольшее содержание сахарозы обнаружено в бобах Эквадор, наименьшее - в бобах Гана. Противополож - ная зависимость отмечена в отношении глюкозы и фруктозы.

Присутствие сахарозы позволяет утверждать следующее:

1)        в процессе ферментации какао бобов при получении товарного продукта вполне возможны неполный гидролиз сахарозы и связанное с этим ограниченное накопление различных количеств редуцирующих Сахаров - глюкозы и фруктозы;

2)        между степенью ферментации какао бобов, содержанием отдельных Сахаров и окраской ядра нет прямой корреляции;

3)        из редуцирующих Сахаров в большем количестве присутствует фруктоза (с арабинозой) по сравнению с глюкозой. Это указывает на то, что одновременно с гидролизом сахарозы при ферментации глюкоза подвергается метаболизму или полимеризации.

Общее содержание Сахаров в бобах Гана (1,48% на СВ), Байя (1,6%), Нигерия (1,41%) оказалось близким. Бобы Эквадор отличались от них более высоким содержанием Сахаров - 2,04%.

В бобах Байя количественно определены сахара, которые присутствовали в наибольшем количестве и могли оказывать влияние на процессы образования ароматических веществ (3).

В бобах Байя более половины всех Сахаров составили сахароза, глюкоза, фруктоза, арабиноза и галактоза. 46,5% пришлось на- остальные сахара - мелибиозу, раффинозу, мальтозу, ксилозу, стахиозу

Обшее содержание редуцирующих Сахаров составило 47,Е>%. из них на долю глюкозы, фруктозы, арабинозы и галактозы приходилось 38% (53 5-15,5), или 80% к общему количеству редуцирующих Сахаров. Содержание фруктозы в 2,5 раза превосходило содержание глюкозы. Это могло быть вызвано или различным содержанием этих Сахаров в неферментированных семенах какао, или химическими изменениями глюкозы наряду с гидролизом сахарозы при ферментации или сушке. По данным К. Рейнессиуса и др., в какао бобах Зангес, которые обычно не подвергают ферментации, порчено близкое содержание глюкозы и фруктозы (соответственно 18.5 и 19,4% от суммы Сахаров). Однако в неферментированных бобах Тринидад были обнаружены только следы этих Сахаров. Это обусловлено генетическими особенностями, и возможность распространения того или иного положения, справедливого для одного вида бобов, на другие, в данном случае на бобы Байя, весьма сомнительна.

По данным К. Рейнессиуса, длительная ферментация какао бобов Тринидад в течение 7 сут приводит к снижению содержания глюкозы, фруктозы и суммарного количества редуцирующих Сахаров по сравнению с Зуточной ферментацией. Сахароза в бобах в обоих случаях отсутствовала. Возможно уже в процессе длительной ферментации часть Сахаров расходуется на взаимодействие с аминокислотами и белками. Однако в литературе мы не встретили экспери - ментального подтверждения данного предположения. Что же касается оценки ароматических качеств товарных, т.е. ферментированных какао бобов, то здесь имеется полное единство взглядов многих исследователей в отношении отсутствия в бобах характерного аромата или очень слабого его проявления.

Отсюда следует вывод, что если даже и происходит частично сахароаминная реакция в бобах еще на стадии ферментации, такой степени, которая могла бы сказаться на образовании и накоплении в бобах желаемых ароматических веществ. Суммарное содержание редуцирующих веществ и среди них отдельных Сахаров, а также сахарозы в товарных бобах можно рассматривать как субстанции, характеризующие, с одной стороны, правильность проведенной ферментации, а с другой - потенциальные возможности образования ароматических веществ при промышленной переработке какао бобов.

Поскольку из полисахаридов, присутствующих в какао бобах, при ферментации отмечено изменение сахарозы (гидролиз), наибольший интерес представляет оценка бобов по содержанию сахарозы наряду с содержанием редуцирующих Сахаров (4).

Как и следовало ожидать, по содержанию редуцирующих Сахаров и сахарозы качество какао бобов в зависимости от партии и географического происхождения нестабильно. Обращает на себя внимание отсутствие сахарозы в какао бобах Гренада и Гвинея. Отсутствие свежих бобов данных наименований не позволяет сделать вывод относительно содержания сахарозы в свежих семенах. По содержа - нию редуцирующих Сахаров указанные бобы приближаются к африканским бобам Аккра и Гана, но в последних остаточное после фёрменташш содержание сахарозы еще значительно, что создает предпосылки для более полного развития аромата в соответствующих условиях обработки.

Высоким содержанием редуцирующих Сахаров до и после гидролиза отличаются африканские бобы Берег Слоновой Кости и Айвори. В них низкое остаточное количество сахарозы.

Южноафриканские бобы Байя и Эквадор при низком суммарном содержании Сахаров имеют более 30% сахарозы. По данным Рейнес- сиуса, в бобах Байя после ферментации около 4% сахарозы. Такие расхождения могут свидетельствовать только о различной степени ферментации. Это подтверждается и неодинаковым количеством редуцирующих Сахаров (соответственно 0,61 и 0,86%). Более низкая степень ферментации установлена в африканских бобах Нигерия и Камерун. Таким образом, содержание редуцирующих Сахаров, сахарозы, их относительное количество обусловлены генетическими различиями, а также специфическими условиями произрастания и развития бобов и степенью ферментации и могут служить объективными показателями при оценке качества какао бобов при закупке и переработке.

Если учесть, что в зависимости от способа ферментации и тщательности ее проведения возможен доступ воздуха к .бобам, вполне логично предположить отсутствие связи между степенью их ферментации, окраской и содержанием редуцирующих Сахаров. Это было подмечено при определении Сахаров в какао бобах, но для полного экспериментального подтверждения необходимо было определить редуцирующие сахара в отдельных бобах с различной окраской семядолей, а не в средней пробе. Определение Сахаров проводилось в бобах коричневой и фиолетовой окраски и слейти.

Как и предполагалось, корреляционная связь между окраской какао бобов и содержанием редуцирующих Сахаров отсутствует. В бобах с семядолями коричневой окраски не во всех случаях установ - лено более высокое количество редуцирующих Сахаров до и после гидролиза. И наоборот, бобы с фиолетовыми семядолями (Аккра, Нигерия) отличались в ряде случаев большим по сравнению с коричневыми бобами содержанием редуцирующих Сахаров. В бобах Камерун независимо от окраски семядолей количество редуцирующих Сахаров до и после гидролиза было примерно одинаковым. Следовательно, окраска какао бобов не характеризует полноту ферментативных реакций, которые должны протекать и протекают в семядолях и ведут к накоплению редуцирующих Сахаров, не может характеризовать степень ферментации товарных какао бобов. Степень ферментативных гидролитических реакций при ферментации объективно оценивается отношением содержания редуцирующих Сахаров до и после гидролиза. Эта величина не зависит бт окраски бобов. Так, для коричневых бобов Аккра она составила 71,2%, для фиолетовых - 71,7%.

Количество редуцирующих Сахаров в бобах слейти, обнаруженных в партии бобов Камерун, оказалось равным до гидролиза 0,43% на СВ, после гидролиза 2,70% на СВ. Содержание сахарозы 2,16% на СВ. Соотношение содержания редуцирующих Сахаров до и после гидролиза 15,93%. Это свидетельствует о том, что бобы слейти являются бобами неферментированными и сохраняют химический состав свежих бобов. Свежие бобы Камерун содержат таким образом около 2% сахарозы и около 0,4:% редуцирующих Сахаров. В ферментированных бобах Камерун сахарозы около 0,4%, редуцирующих Сахаров примерно 0,3% до гидролиза и около 0,8% после гидролиза. Нарастание количества редуцирующих Сахаров при ферментации идет слабее, чем гидролиз сахарозы. Это подтверждает участие редуцирующих Сахаров при ферментации в химических реакциях. Снижение содержания редуцирующих Сахаров в коричневых бобах по сравнению с фиолетовыми вызвано этими реакциями и свидетельст - вует о переферментации какао бобов, которая снижает их качество и которую установить по окраске невозможно.

Таким образом, качественный анализ Сахаров какао бобов, ответственных за образование и развитие аромата в бобах и шоколадных изделиях, и количественный анализ отдельных Сахаров выявили сложный углеводный состав бобов и специфические особенности, вызванные сортовыми различиями и неодинаковой степенью фермента - ции.

В какао бобах Гана, Нигерия, Байя, Эквадор различного происхождения содержатся преимущественно одни и те же сахара: сахароза, глюкоза, фруктоза, арабиноза, галактоза, раффиноза, мелибиоза, мальтоза (за исключением бобов Эквадор), стахиоза, ксилоза (следы) и два неидентифицированных вещества, пятна которых на хрома- тограмме располагаются выше ксилозы. Основными сахарами являются сахароза, глюкоза, фруктоза. Из редуцирующих Сахаров в большем по сравнению с глюкозой количестве содержится фруктоза (в сорте Байя - в 2,3 раза). Это указывает на то, что в процессе ферментации одновременно с гидролизом сахарозы и образованием инвертного сахара глюкоза подвергается метаболизму или полимеризации.

Бобы какао различной природы и географического происхождения различаются по содержанию редуцирующих Сахаров и   сахарозы.

Низкое содержание сахарозы и одновременно значительное количество редуцирующих Сахаров в бобах Берег Слоновой Кости и Айво- pnt Сахароза отсутствует в ферментированных бобах Гренада. В африканских сортах Аккра, Гана, Камерун, Нигерия довольно значительно остаточное содержание сахарозы при разном содержании редуцирующих Сахаров.

Количество редуцирующих Сахаров и сахарозы (абсолютное и относительное) может служить объективным показателем при оценке качества какао бобов. Разработанные модификации методов выделения Сахаров из какао бобов и их определение рекомендованы к использованию при оценке качества какао бобов и какаопродуктов [29J .

v Кроме Сахаров и крахмала в ядре какао бобов содержатся клетчатка, пентозаны, а также другие вещества углеводной природы (пектин, слизистые вещества).

Если сахара следует рассматривать как вещества, ответственные за образование ароматических веществ и играющие положительную роль в формировании специфических потребительских качеств какао- продуктов, то высокомолекулярным углеводам и соединениям углеводной природы должно быть уделено серьезное внимание как веществам, оказывающим влияние на физико-химические (реологические) и технологические свойства какаопродуктов. Не исключено также влияние высокомолекулярных углеводов на накопление вкусовых и ароматобразующих веществ.

Крахмал. Итэ углеводов, присутствующих в клетках семядолей какао бобов, в наибольшем количестве содержится крахмал.   Он

имеет вид крахмальных зерен. В товарных бобах 6,5-10% крахма - ла.

В литературе отсутствуют данные, подтверждающие расщепление крахмала в ходе ферментации несмотря на присутствие активной U -амилазы. Это позволяет предположить наличие у зерен крахма - ла оболочки или пленки, препятствующей воздействию фермента.

В процессе переработки какао бобов возможны деформация, механические повреждения Зерна крахмала и изменение свойств составляющих его полисахаридов.

При изучении микроструктуры тонких срезов семядолей какао бобов мы основывались на способности окрашивания крахмала йодом. Тонкие окрашенные срезы семядолей какао бобов Аккра и Камерун просматривали в проходящем свете. Выделенные механическим путем зерна крахмала микроскопировали в проходящем и поляризованном свете.

В процессе исследований было установлено наличие 2-6 крахмальных зерен в каждой из клеток, за исключением клеток в виде вакуолей, заполненных полифенолами или освобожденных от них. Крахмальные зерна преимущественно простые, но встречаются и сложные, состоящие из 2-5 зерен. Форма их в большинстве случаев округлая, реже продолговатая, структура слоистая. Слоистость выражена менее, чем в зернах крахмала злаков. Размер зерен преимущественно 3-4 и 5-8 мкм. Отдельные зерна имеют плоскую сторону и впадину в центре. Крахмальные зерна не изолированы, а тесно связаны с матриксом преимущественно у стенок клеток.

Различные исследователи отмечают, что крахмал имеет вид зерен, различающихся по форме, размерам, структуре, а следовательно .исвойствам. Отсутствие в ряде работ сведений о какао бобах (товарный сорт, товароведческая оценка и т.д.), в которых изучался крал, не позволяют сделать более глубокий анализ причин приведенных различий крахмальных зерен. Однако все же можно утверждать, что в этом проявляются видовые различия бобов, степень их зрелости и качество первичной обработки.

По-видимому, именно особенностями структуры и свойств крахмальных зерен объясняются необычные свойства партий некоторых товарных бобов, таких, как Эквадор. Они трудно измельчаются из- за высокой вязкости ядра и могут перерабатываться только в смеси с другими бобами.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Физико-химические основы переработки какао бобов

 

Смотрите также:

 

Методы морфологического анализа. Ультрафиолетовая...

...дающей представление о морфологии объекта, зонд заставляют обегать («сканировать» от англ. scanning — обегание) заданную площадь
Многие растровые электронные микроскопы снабжены так называемыми микрозондами — приставками, позволяющими проводить...

 

Технико-криминалистические средства, используемые...

Хорошо себя зарекомендовали растровые электронные микроскопы (РЭМ), позволяющие исследовать объекты с глубиной резкости, в сотни раз превышающей возможности оптической микроскопии, изучая структуру объекта при увеличении в сотни тысяч крат.

 

Инструментально-аналитические методы криминалистического...

В растровом микроскопе пучок электронов сканирует поверхность объекта и его изображение получается за счет вторичных электронов, рассеивания первичных электронов. Электронная микроскопия позволяет получить данные о природе, составе и происхождении микрочастиц...

 

Криминалистика

РЭМрастровый электронный микроскоп.
ЭОП – электронно-оптический преобразователь. Раздел первый. Теоретические и методологические основы криминалистики.

 

Микроскопы электронный. Микроскопы

Микроскопы электронный. В лучших оптических микроскопах наблюдаемые предметы увеличиваются до 2000 раз. А как быть, если объект, например вирус, настолько мал, что этого увеличения недостаточно?

 

Поляризационные микроскопы. Микроскоп, оптико-механические...

Микроскопы. Разглядеть и изучить все это помогает микроскоп — оптический прибор, дающий сильно увеличенное изображение предметов, не видимых глазом.
В отличие от светового, или оптического, микроскопа • (см. Микроскоп) в электронном вместо...

 

Криминалистика

РЭМрастровый электронный микроскоп.
ЭОП – электронно-оптический преобразователь. Осмотр предметов контрабанды. Осмотр и следственное изучение документов.

 

Определение качества шлифованной поверхности стекла.

Микроскоп — компаратор «Компаракс» имеет один окуляр и тубус. Он предназначен для сравнения качества поверхности.