Роль складових частин пшеничного борошна в утворенні тіста

Пшеничне борошно є основою більшості борошняних кондитер­ських та булочних виробів і відіграє велику роль в утворенні тіста з властивими йому реологічними характеристиками. Основними скла­довими частинами пшеничного борошна, які беруть участь в утво­ренні структури тіста, є білкові речовини. крохмаль, целюлоза, гемі­целюлози і пентозани. Вони мають різну структуру, хімічні й фізичні властивості, тому внесок кожної складової частини борошна у форму­вання структури тіста теж різний.

Білки. Найважливіше значення в утворенні структури тіста нале­жить білковим речовинам пшеничного борошна, які в присутності води, перш за все, набрякають. Набрякання – перший етап розчинення білків, що властиво їм як високомолекулярним сполукам. Набрякання не завжди закінчується розчиненням. Так, наприклад, альбумінова і глобулінова фракції білків після набрякання у воді розчиняються і переходять у розчин. Водночас гліадинова і глютенінова фракції біл­ків, що набрякають обмежено у воді, утворюють основну масу клей­ковини. Ці білкові речовини борошна здатні поглинати і зв’язувати воду в 2,0…2,5 рази більше своєї маси. Причому приблизно 25 % цієї кількості води зв’язується адсорбційно та капілярно і 75 % – осмотично. Гідратація клейковинних білків призводить до збільшення об’єму і маси клейковини в тісті. Кількість сирої клейковини залежить від ступеня набрякання білків борошна. Реологічні властивості (розтяжність, еластичність, пружність) клейковини обумовлені гліади­новою і глютеніновою фракціями.

На початку замішування тіста відбувається осмотичне зв’язування води вільним проміжним білком, потім білком, що оточує окремі зерна крохмалю (так званий прикріплений білок). Швидше поглинає воду білок дрібних часток борошна, а повільніше той, що знаходиться в його більш крупних частках. Зв’язуючи воду, білкова молекула значно збільшується в об’ємі.

Білки клейковини під час набрякання можуть осмотично зв’язувати не лише воду, а й розчинні та навіть пептизовані в рідкій фазі складові частини борошна.

Суттєву роль у гідратації білкових молекул відіграє іонна та моле­кулярна адсорбція, обумовлена наявністю в білках полярних груп. При цьому вільні полярні групи забезпечують іонну адсорбцію, а зв’я­зані – молекулярну. Адсорбційно зв’язана вода утримується молеку­лярними силами біля поверхні колоїдних частинок. Вільні полярні групи білка (карбоксильні, амінні, гідроксильні) дисоціюють на іони у розчинах, набувають заряду, навколо якого й орієнтуються диполі во­ди. Гідратація білкової молекули у цьому випадку обумовлена іонною адсорбцією. Величина молекулярної адсорбції постійна для кожного білка, іонна – залежить від рН середовища.

Адсорбційна вода зв’язується полярними групами білка не лише за рахунок електростатичного тяжіння, але і завдяки водневим зв’язкам. Різні полярні групи здатні утримувати біля себе різну кількість дипо­лів води: пептидна – 2, гідроксильната амінна – по 3, карбоксильна – 4.

Гідратація білків складається з двох стадій. Початкова стадія гідра­тації є екзотермічним процесом та полягає в міцелоутворенні, тобто навколо білкових міцел у рідкій фазі тіста утворюються сольватні обо­лонки. Перший шар, орієнтований навколо полярних центрів, міцно зв’язаний з білком. У ході подальнюї гідратації тепловий ефект набря­кання прогресивно зменшується. Це зумовлено тим, що молекули води, які вкривають гідратною оболонкою електронегативні групи колоїдів, після насичення водневих зв’язків починають утримуватися силами електростатичного тяжіння. Відомо, що дані сили обернено пропорційні квадрату відстані. За рахунок цього вода в периферійних шарах водяних оболонок утримується вже такими малими силами, що може бути видалена дією невеликих зовнішніх тисків.

Під час набрякання білка диполі води розміщуються між її молеку­лами, розштовхуючи їх, що зменшує силу взаємодії між поліпептид­ними ланцюгами білка та опір проникненню нових молекул води. Тобто у більш гідратованій системі цей процес йде швидше, аніж у менш гідратованій. Водночас, у разі нарощування товщини гідратної оболонки відбувається швидке зменшення сил притягаєння води, і процес набрякання сам собою гальмується.

В агрегатній стійкості білкових міцел суттєву роль відіграють та­кож структура і властивості примежових прошарків води біля поверх­ні макромолекул, що набрякають. Існування примежових шарів води товщиною 7–10 нм біля гідратної поверхні призводить до появи структурної складової розклинюючого тиску П5.