книги из ГПНТБ / Зверева Л.Ф. Технология и технохимический контроль хлебопекарного производства учебник

муки разлагаются под действием ее собственных ферментов, ха­ рактеризует автолитическую активность муки (автолиз — само­ разложение). Автолитическая активность муки (особенно ржа­ ной), определяемая различными способами, является важней­ шим показателем ее хлебопекарных свойств.

Протеолитические ферменты. Протеазы (пептидгидролазы)

катализируют расщепление белка и полипептидов с разрывом пептидных связей (— СО—NH):

RCO — NHRj -f H20;£RC00H + H2NRlt

Протеазы делятся на две группы: пептидазы, которые ката­ лизируют расщепление полипептидов, и протеиназы, катализи­ рующие гидролиз белков. Протеиназы в зависимости от значе­ ния pH, при котором они действуют, подразделяются на трип­ син (pH 8), пепсин (pH 1,5—2), катапсин (pH 4,5) и папайи (pH 4,5—5,0). Установлено, что многие виды протеииаз, на­ пример папаиназы, гидролизуют как белки, так и полипеп­ тиды.

Как сказано выше, при гидролизе белка под действием протеиназ расщепляются пептидные связи и образуются свободные аминокислоты, т. е. разрушается первичная структура белка. Считают, что в начальной стадии протеолиза белков муки раз­ рушается не первичная структура, а главным образом третичная и отчасти вторичная. В результате глубокого протеолиза клей­ ковина теряет упругость и эластичность, а пшеничное тесто раз­ жижается. Однако некоторая степень протеолиза белков муки, всегда происходящая при брожении полуфабрикатов, необходи­ ма. Тесто в результате начальной стадии протеолиза становится более пластичным, хлеб имеет лучший объем и пористость.

Протеиназы муки, полученной из нормального зерна, мало активны. Повышенная активность протеииаз отмечается в муке, полученной из зерна проросшего или пораженного клопом-чере- пашкой. Протеиназы значительно активизируются восстанови­ телями и инактивируются веществами с окислительными свой­ ствами.

В процессе производства хлеба для регулировки протеолити­ ческой активности муки пользуются чувствительностью протеиназ к температуре и pH среды, к присутствию активаторов или ингибиторов. Несколько тормозит действие протеииаз поварен­ ная соль. Атакуемость белков протеиназами зависит от струк­ туры белков, формы белковой глобулы, присутствия активато­ ров и ингибиторов протеолиза.

Амилолитические ферменты. Ферменты, вызывающие гидро­ лиз крахмала, разделяются на сс-амилазу, ß-амилазу и глюко­ амилазу. Глюкоамилаза превращает крахмал в глюкозу, причем образуется также немного декстринов. Глюкоамилаза содер­ жится в плесневых грибах, а- и ß-амилазы находятся в плесени и в зернах хлебных злаков.

30

ß-Амилаза (или сахарогенамилаза), действуя на амилозу, превращает ее полностью в мальтозу. При воздействии на амилопектин ß-амилаза отщепляет мальтозу только от свободных концов глюкозидных цепочек, вызывая гидролиз 50—54% коли­ чества амилопектина. Высокомолекулярные декстрины, образую­ щиеся при этом, сохраняют гидрофильные свойства крахмала. ß-Амилаза содержится в покоящихся зернах всех хлебных зла­ ков и в семенах сои.

а-Амилаза (или декстриногенамилаза) отщепляет ответ­ вления глюкозидных цепочек амилопектина, превращая его в низкомолекулярные декстрины, не окрашиваемые йодом. а-Ами- лаза гидролизует амилопектин на 85%• а-Амилаза обнаружена в плесневых грибах, в семенах сорго и проса и в проросших зер­ нах хлебных злаков. Практически заметные количества актив­ ной а-амилазы обнаружены и в нормальных зернах ржи.

Термолабильность и чувствительность к pH у обеих амилаз различна. а-Амилаза проявляет наибольшую активность в сла­ бокислой среде при pH 5,6—6,3, ß-амилаза имеет оптимум действия при pH 4,8. Более термостойким ферментом является а-амилаза, однако она более чувствительна к реакции среды.

Температурный оптимум и температура инактивации обеих амилаз существенно зависит от реакции среды. При подкисле­ нии среды (снижение pH) температурный оптимум действия амилаз снижается. Работами советских ученых установлено, что в тесте из пшеничной муки (pH 5,9) оптимальная температура для ß- и а-амилазы 62—64 и 70—74° С, а температура инакти­ вации соответственно' 82—84 и 97—98° С. Некоторая актив­ ность а-амилазы была обнаружена даже в мякише выпеченного хлеба из пшеничной муки.

В тесте из ржаной муки (pH 4,3—4,6) ß-амилаза'инактиви­ руется при 60, а а-амилаза при температуре 71° С.

Технологическое значение обеих амилаз различно. Частич­ ное осахаривание крахмала под действием ß-амилазы пополня­ ет количество мальтозы в тесте, способствует лучшему броже­ нию теста и лучшему качеству изделий, так как собственных са­ харов мука содержит недостаточно.

Однако образование мальтозы в тесте из пшеничной муки зависит не столькоот количества ß-амилазы (оно всегда доста­ точно), как от податливости (атакуемости) крахмала ее дей­ ствию. Атакуемость зависит в основном от удельной поверхнос­ ти крахмальных частиц и зерен и значительно возрастает при механическом измельчении крахмала, его клейстеризации или переходе в декстрины. Работами И. В. Глазунова установлено, что при осахаривании декстринов ß-амилазой образуется в 335 раз больше мальтозы, чем при осахаривании крахмала. Ввиду этого осахаривающая способность ß-амилазы значительно воз­ растает в присутствии а-амилазы, так как она переводит крах­ мал в декстрины. При совместном действии обеих амилаз крах-

31

мал может быть гидролизован на 95%. Для интенсивного оса­ харивания крахмала в мучной заварке применяют продукты, содержащие обе амилазы (солод или очищенные ферментные препараты с высокой амилолитической активностью).

Вто же время значительное содержание а-амилазы отрица­ тельно сказывается на состоянии хлеба. Декстринизация крах­ мала во время выпечки, вызываемая а-амилазой, ухудшает во­ доудерживающую способность мякиша и его физические свойства, так как декстрины плохо связывают влагу. Низкие хлебопекарные свойства муки из проросшего зерна обусловлены главным образом содержанием в ней а-амилазы.

Для снижения активности а-амилазы в необходимых слу­ чаях повышают кислотность полуфабрикатов, что снижает тем­ пературу инактивации а-амилазы во время выпечки хлеба и сокращает продолжительность ее действия на крахмал.

Впоследние годы установлено, что как ß-амилаза, так и а-амилаза содержатся в муке главным образом в связанном состоянии с белковыми веществами и после протеолиза водно­ мучного субстрата освобождаются. Таким образом, между ак­ тивностью протеолитических и амилолитических ферментов име­ ется определенная зависимость.

Кроме амилолитических и протеолитических ферментов на свойства муки и качество хлеба оказывают некоторое влияние и другие ферменты: липаза, липоксигеназа, полифенолоксидаза.

Липаза1. Она катализирует синтез жиров или их гидролити­ ческое расщепление на глицерин и жирные кислоты. Липаза всегда содержится в зерне •— муке. Оптимум действия зерновой липазы находится при pH 8,0. Свободные жирные кислоты, об­ разующиеся при действии липазы, повышают кислотность муки. Они могут подвергаться дальнейшим превращениям, влияющим на качество муки — теста — хлеба.

Липоксигеназа2. Она окисляет кислородом воздуха нена­ сыщенные жирные кислоты с двумя и более двойными связями (линолевую, линоленовую) с образованием гидроперекисей. По­ добным образом, но более медленно липоксигеназа действует и на нейтральные жиры. Перекиси являются сильными окислителя­ ми, значительно влияющими на состояние белково-протеиназно- го комплекса муки. Есть указания, что оптимальная температура для действия липоксигеназы 30—40° С, а pH среды 5—5,5.

Липоксигеназа содержится в заметных количествах как в пшеничной, так и в ржаной муке. Особенно велико содержание липоксигеназы в семенах гороха и сои. Соевая мука иногда ис­ пользуется как источник липоксигеназы.

Полифенолоксидаза (тирозиназа). Этот фермент катализи­ рует окисление аминокислоты тирозина с образованием темно­

1 Гидролаза эфиров глицерина.

2 Кислород-оксидоредуктаза.

32

окрашенных веществ — меланинов. Этот процесс обусловливает потемнение теста и хлебного мякиша при переработке сортовой пшеничной и ржаной муки. Установлено, что способность муки к потемнению в процессе переработки зависит главным образом от содержания в ней свободного тирозина, количество которого в нормальной муке незначительно. Тирозин образуется при глу­ боком гидролизе белка. Повышенное содержание тирозина отме­ чается в муке, приготовленной из зерна, пораженного клопом-че- репашкой. Исследования Т. И. Шкваркиной показали, что в муке из зерна, полностью поврежденного клопом-черепашкой, способность к потемнению почти в два раза выше, чем у нормаль­ ной муки. Ржаная обойная и обдирная мука содержит много тирозиназы и тирозина, а потому дает хлеб с темным мякишем.

Показатели качества

Нормы качества пшеничной хлебопекарной муки высшего, I и

II сорта установлены приказом по Наркомату заготовок СССР

в1938 г. Качество муки ржаной хлебопекарной и ржано-пшенич­ ной обойной устанавливается отдельными ГОСТами.

Действующие нормы качества (табл. 6) характеризуют сани­ тарное состояние муки и ее сортность. Такие показатели качест­ ва муки, как вкус, запах, хруст, зараженность вредителями, со­ держание ферропримесей и влажность, имеют для всех сортов и видов муки общие нормы. Содержание ферропримесей не дол-

жно превышать 3 мг на 1 кг продукта, посторонний вкус, запах и зараженность вредителями в муке не допускаются. Влажность муки не должна быть выше 15—15,5Не­

раздельно по сортам муки нормируется зольность, цветность, крупность помола и содержание сырой клейковины.

Основным показателем сорта муки является зольность, вспо­ могательными — цветность и крупность помола. Кислотность и содержание сырой клейковины сорт характеризовать не могут, так как эти показатели весьма изменчивы.

В настоящее время разработан проект ГОСТа на муку пше­ ничную хлебопекарную, куда в дополнение к существующим нормам включены показатели, характеризующие хлебопекарные свойства муки (формоустойчивость, объемный выход), а также кислотность.

Зольность. Сорта муки по технологии их приготовления име­ ют различное содержание отрубей. Непосредственно определить содержание отрубей в муке очень трудно, косвенное представле­ ние о содержании отрубей, а следовательно, и о сорте муки, да­ ет зольность, определяемая сравнительно простым способом.

Зольность чистого эндосперма пшеницы и ржи 0,4—0,45%, а зольность отрубей 7—8,5%, вследствие этого в муке высших сортов содержится меньше золы, чем в муке низших. Зольность муки в нашей стране с 1924 г. является основным показателем сорта, однако она не вполне точно характеризует сорт муки, так как зольность самого зерна — непостоянная величина. Зольность зерна пшеницы, например, колеблется от 1,6 до 2,3% в зависи­ мости от сорта зерна, количества и состава удобрений, климати­ ческих условий произрастания и других причин.

Крупность помола. Крупность помола характеризует степень измельчения частиц муки. Чем выше сорт муки, тем мельче ее частицы. Крупность помола влияет на пищевую ценность муки и на ее хлебопекарные свойства. Крупные мучные частицы мед­ ленно набухают, ферментативные и коллоидные процессы в тес­ те из крупной муки протекают с меньшей скоростью. Сильное из­ мельчение муки нарушает структуру крахмальных зерен и бел­ ковых частиц, создает лучшие условия для действия ферментов. Тесто из перетертой муки быстрее образуется, но имеет худшие физические свойства, чем тесто из муки с нормальной крупно­ стью помола. Крупность помола муки и зольность гарантируют­ ся мельницами с достаточной точностью в пределах стандартных норм и на хлебозаводах контролируются редко.

Содержание сырой клейковины. Стандартные нормы опреде­ ляют минимальное содержание сырой клейковины в пшеничной муке разных сортов.

Как видно из табл. 6, больше всего клейковины находится в муке I сорта, так как она содержит краевые слои эндосперма, богатые клейковинными белками. Клейковина высших сортов муки, как правило, имеет более светлый цвет и большую степень

34

гидратации, чем клейковина низших сортов. Высокое содержание клейковины обычно указывает на высокие хлебопекарные свой­ ства муки. Содержание сырой клейковины и ее качество обяза­ тельно определяют для каждой партии муки, поступающей на хлебопекарные предприятия.

Кислотность. Зерно и мука всегда имеют кислую реакцию. Основными кислореагирующими веществами муки являются кис­ лые фосфаты и свободные жирные кислоты, других органических кислот (молочной, уксусной и др.) в муке очень мало. Кислореагирующие вещества образуются вследствие гидролитических ферментативных процессов, происходящих при хранении зерна (муки).

Кислые фосфаты [КН2РО4, Ca(H2P04h , Mg(H2PC>4)2] обра­ зуются при гидролизе фосфороорганических соединений, жирные кислоты — при гидролизе жира, молочная, уксусная кислоты и аминокислоты— при гидролизе белков и углеводов. Мука низ­ ших сортов содержит больше жира, органического фосфора и ферментов, а потому имеет большую кислотность, чем мука выс­ ших сортов. Кислотность муки зависит также от сроков и усло­ вий ее хранения. В практике хлебопечения определяют общую, или титруемую, кислотность муки, характеризующую количество всех кислот и кислореагирующих веществ муки. Титруемая кис­ лотность муки, а также титруемая кислотность полуфабрикатов и готового хлеба выражается в градусах Неймана (°Н), которые представляют собой количество миллилитров нормального рас­ твора едкой щелочи, затраченное на нейтрализацию 100 г муки (или другого продукта). Кислотность муки — важный техноло­ гический показатель ее качества.

Кислотность характеризует свежесть муки и оказывает влия­ ние на кислотность теста-хлеба.

Ниже приводим ориентировочные нормы кислотности муки (в °Н), принятые в хлебопекарной промышленности для муки нормального качества.

Активная кислотность муки выражается показателем pH и колеблется в пределах 5,8—6,3.

Влажность. Содержание влаги в муке оказывает влияние на выход готовой продукции. Влажность муки необходимо учиты­ вать при расчете количества воды на замес теста.

Водопоглотительная способность. Способность муки погло­ щать то или иное количество воды для образования нормальной консистенции теста называется водопоглотительной способно­ стью. Средняя водопоглотительная способность (в % к массе

муки) муки высшего сорта 50, I сорта 52 и II сорта 56. Водопо­ глотительная способность муки одного и того же сорта зависит главным образом от гидрофильности белковых веществ.

Хлебопекарные свойства

Качество хлеба зависит от хлебопекарных свойств муки. Хлеб из муки с хорошими хлебопекарными свойствами (при нормаль­ ном технологическом режиме) имеет высокую пористость, глад­ кую, румяную корку, сухой, светлый и эластичный мякиш. Мука состоит в основном из белковых веществ и углеводов, поэтому хлебопекарные свойства каждого вида муки зависят от исход­ ного состояния ее белков и углеводов и от их ферментативных или химических превращений в процессе приготовления хлеба. Иначе говоря, хлебопекарные свойства муки зависят от состоя­ ния ее белково-протеиназного и углеводно-амилазного комп­ лексов.

В понятие «белково-протеиназный комплекс муки» входят ко­ личество и состояние ее белков, состояние протеолитических фер­ ментов, количество активаторов и ингибиторов протеолиза.

Под углеводно-амилазным комплексом муки понимают коли­ чество и состояние ее крахмала, углеводных слизей и сахаров, а также активность амилолитических ферментов. Для сортовой муки дополнительным фактором, определяющим хлебопекарные свойства, служит цвет муки и ее способность к потемнению в процессе тестоведения. Первостепенное влияние на хлебопекар­ ные свойства муки оказывает комплекс, подверженный наиболее значительным изменениям.

Хлебопекарные свойства пшеничной муки зависят в основ­ ном от состояния ее белково-протеиназного комплекса, так как количество и качество белков (клейковины) колеблется в широ­ ких пределах у разных образцов зерна — муки.

Хлебопекарные свойства ржаной муки зависят прежде всего от состояния углеводно-амилазного комплекса, отличающегося сравнительной неустойчивостью. Определение хлебопекарных свойств муки каждой партии необходимо для правильного по­ строения технологического процесса производства хлеба.

СВОЙСТВА ПШЕНИЧНОЙ МУКИ

Хлебопекарные свойства пшеничной муки характеризуются сле­ дующими показателями: цветом муки и способностью ее к потемнению в процессе производства хлеба; газообразующей спо­ собностью муки, которая отражает состояние углеводно-амилаз­ ного комплекса; силой муки, т. е. способностью муки образовы­ вать тесто с определенными физическими свойствами. Этот по­ казатель отражает состояние белково-протеиназного комплекса.

Цвет муки. Отрубянистые частицы муки содержат много

36

пигментов, эндосперм зерна пигментирован очень слабо. Цвет муки зависит, следовательно, от соотношения в ней эндосперма и оболочек, а также от цвета самого эндосперма, которому ка­ ротиноидные пигменты придают желтый оттенок. Некоторое влияние на цвет муки оказывает и крупность ее частиц: более крупная мука кажется более темной. По сравнению с зольно­ стью цвет муки как показатель ее сорта имеет большее потреби­ тельское значение, так как от него в основном зависит цвет хлеб­ ного мякиша.

В то же время цвет, как и зольность, не служит вполне объ­ ективным показателем сорта вследствие того, что содержание пигментов в самом зерне подвержено значительным колебани­ ям. Цвет муки не всегда увязывается и с зольностью. Это объяс­ няется тем, что алейроновый слой зерна не окрашен, но имеет высокую зольность, а плодовые оболочки содержат сравнительно мало золы, но сильно пигментированы.

Цвет муки можно определить органолептически, сравнивая визуально муку с эталоном, характерным по цвету для муки данного сорта. Для объективного определения цвета муки при­ меняются фотоэлектрические приборы ФПМ-1 и другие. Прин­ цип определения цвета муки в этих приборах основан на зави­ симости отражательной способности муки от ее цветности. Чем светлее мука, тем выше ее отражательная способность и тем ни­ же значение цветности. В некоторых случаях светлая мука дает хлеб с темным мякишем, что объясняется повышенной активно­ стью полифенолоксидазы и достаточным содержанием свободно­ го тирозина. Для контроля способности муки к потемнению при­ меняется метод «лепешек», предложенный А. И. Островским. Лепешку из муки и воды после выдержки в термостате (6—12 ч) сравнивают по цвету со свежезамешенной лепешкой. Сравнение производится визуально или с помощью фотометра. При пере­ работке партий муки с повышенной способностью к потемнению по инструкции ВНИИХПа рекомендуется повышать начальную кислотность теста, сокращать продолжительность его брожения и применять интенсивный замес. Такие меры уменьшают актив­ ность полифенолоксидазы и снижают цветность мякиша хлеба.

Газообразующая способность муки. Тесто разрыхляется уг­ лекислым газом, который выделяется при спиртовом брожении содержащихся в нем сахаров:

c*Hv ° * j ^ ; 2C0>+2C>H*0U-

Газообразующую способность принято характеризовать коли­ чеством миллилитров углекислого газа, выделившегося за 5 ч бро­ жения теста из 100 г муки, 60 мл воды и 10 г дрожжей. Коли­ чество углекислого газа при достаточном содержании дрожжей зависит от наличия сахара в тесте. Минимальное количество са­ хара, необходимое на весь цикл приготовления хлеба, составляет 5,5—6,5% от массы сухих веществ муки. Часть этого количества

37

сахаров сбраживается, а часть (2—3% от массы сухих веществ в муке) остается несброженной. Остаточные сахара необходимы для образования ароматических веществ и окрашивания хлеб­ ной корки во время выпечки. Пшеничная мука содержит только 0,8—2% собственных сахаров, которые обеспечивают брожение теста лишь в первые 1—2 ч. Основным сахаром теста является мальтоза, образующаяся при осахаривании крахмала ß-амила- зой муки. Сахарообразующая способность муки (т. е. способ­ ность муки образовывать мальтозу в водно-мучных субстратах) зависит от активности амилолитических ферментов и атакуемости ими крахмала.

Сахарообразующая способность пшеничной муки, получен­ ной из зерна нормального качества, невелика, она зависит глав­ ным образом от податливости крахмала осахаривающему дейст­ вию ß-амилазы. Высокая сахарообразующая способность отме­ чается у муки, полученной из проросшего зерна, так как в подобной муке содержится много а и ß-амилазы.

Рис. 7. Схема влияния сахарообразующей способности муки на газообразова­ ние в тесте.

Так как содержание собственных сахаров в пшеничной муке невысоко, то можно сделать вывод, что газообразующая способ­ ность муки в основном зависит от ее сахарообразующей способ­ ности (рис. 7). Чем выше сорт муки, тем ниже (при прочих рав­ ных условиях) ее сахаро- и газообразующая способность. Газо­ образующая способность муки II сорта и обойной, как правило, всегда достаточная. В муке высшего и I сорта сахаров и фермен­ тов иногда недостает для образования должного количества уг­ лекислого газа.

Норма газообразующей способности муки I и высшего сор­ та 1— 1300—1600 мл С 02 за 5 ч брожения теста. Если мука име­

1 При определении методом Яго — Островского.

38

ет низкую газообразующую способность, а в рецептуру хлеба не входит сахар, то готовое изделие может иметь пониженный объ­ ем, бледную корку и другие дефекты. Для улучшения хлебопе­ карных свойств муки в этих случаях в тесто добавляют заварку или препараты амилолитических ферментов, осахаривающих крахмал.

Сила муки. Способность пшеничной муки образовывать клей­ ковину или тесто с определенными физическими свойствами на­ зывается силой муки. Сильная мука, как правило, содержит много белка, она отличается высокой водопоглотительной спо­ собностью и образует упругое тесто, хорошо поддающееся меха­ нической обработке. Протеолиз в тесте из сильной муки проис­ ходит медленно. Хлеб, полученный из сильной муки, при надле­ жащем технологическом режиме имеет высокий объем, правильную форму, хорошую по величине и структуре пори­ стость.

Тесто из слабой муки характеризуется противоположными свойствами, в процессе брожения и разделки оно быстро разжи­ жается, тестовые заготовки и подовые изделия получаются рас­ плывчатыми. Хлеб, полученный из слабой муки, имеет понижен­ ный объемный и массовый выход.

Сила муки является функцией исходного состояния белков и степени их протеолиза в процессе приготовления теста.

Одним из главных факторов, характеризующих силу муки, являются физические свойства клейковины. В сырой клейковине, получаемой при отмывании пшеничного теста, содержится 65— 70% воды. Сухое вещество клейковины состоит в основном из белка (на 90%), остальное — углеводы, липиды, минеральные вещества и ферменты. Считают, что в химическое соединение с белком клейковины вступают сахара и липиды, остальные веще­ ства лишь адсорбируются белковой частью клейковины. Количе­ ство сырой клейковины в муке разных образцов колеблется в широких пределах (15—55%). Для пшеницы нормального ка­ чества содержание клейковины пропорционально общему содер­ жанию белка в зерне. Количество сырой клейковины зависит также от степени набухания (гидратации) ее белка. Мука, по­ лученная из дефектного зерна, при нормальном общем содержа­ нии белка дает низкий выход сырой клейковины, так как гидро­ фильные свойства ее белков нарушены.

Качество клейковины определяется такими ее физическими свойствами, как цвет, эластичность, упругость и растяжимость, а также способностью сохранять эти свойства в процессе тестоведения. Для получения хлеба высокого качества клейковина должна быть эластичной, упругой, со средней растяжимостью. Чрезмерно упругая, неэластичная (сильная) клейковина обычно приобретает оптимальные свойства после длительной отлежки. Слабая, легко растяжимая клейковина лишена упругости, при отлежке она быстро расплывается, превращаясь в липкую мас­

39