Біохімічні та колоїдні процеси у тістовій заготовці під час випікання

Під час бродіння тіста і вистоювання тістових заготовок глибокої де-полімерізації складових борошна не відбувається внаслідок того, що температу­ра бродіння і вистоювання не є оптимальною для дії ферментів. Під час випікан­ня внаслідок прогрівання тістової заготовки змінюється стан біополімерів тіста: крохмалю, білків, пентозанів. Це сприяє їх гідролітичному розкладу, особливо при температурі, оптимальній для дії ферментів.

Процеси у білково-протеїназному комплексі. При нагріванні в інтервалі температур 40-60 °С атакуємість білків ферментами наростає. У заготовці збільшується вміст водорозчинних білків. При температурі 50-70 °С відбу-

вається процес теплової денату­рації білків, що також сприяє їх ферментативному розкладу.

У процесі денатурації білки виділяють воду, яка була погли­нута ними при замішуванні та дозріванні тіста, рис. 8.5. Струк­тура їх ущільнюється, вони втра­чають еластичність, пружність, розтяжність.

Денатуровані клейковинні білки утворюють жорсткий кар-

кас хліба, обумовлюють його форму, яка закріплюється зневодненим поверхне­вим шаром (скоринкою). Від швидкості коагуляції білків залежить фіксація фор­ми тістової заготовки, утворення скоринки, що забезпечує утримання газо­подібних сполук у тістовій заготовці.

При надмірно низькій температурі пекарної камери на початку випікання ко­агуляція білків затримується. Це може бути причиною зниження об'єму хліба, погіршення форми подового хліба.

Під час випікання коагулює до 50-70 % водорозчинних азотистих сполук, що утворилися при приготуванні тіста в результаті ферментативного гідролізубілків. Вважається, що температурний оптимум протеїназ біля 45 °С, але він мо­же змінюватись залежно від рН, вологості тіста, швидкості та тривалості нагрівання. Є наукові дані, що температурний оптимум протеїнази лежить в інтервалі 60-70 °С, інактивація її спостерігається при 80-95 °С. При підвищенні вологості тіста температурний оптимум дії ферментів знижується. Температура інактивації ферментів залежить від швидкості прогрівання тістової заготовки, тобто від її маси, форми, вологості, температури і ступеня зволоженості пекар­ної камери. Чим швидше прогрівається тістова заготовка, тим при вищій темпе­ратурі інактивуються протеїнази.

Процеси у вуглеводна-амілазному комплексі. З підвищенням темпера­тури у шарах тістової заготовки зростає інтенсивність набухання зерен крохма­лю. При досягненні температури 60-70 °С відбувається його клейстеризація. Відомо, що для повної клейстеризації зерна крохмалю необхідно мати майже 10-кратну кількість води по масі. У тісті її в 2-3 рази менше, тому в умовах тіста при випіканні крохмаль не може клейстеризуватися повністю. При підвищенні температури до 60 °С відбувається набухання і клейстеризація поверхневих шарів крохмальних зерен, які водночас поглинають воду, сконденсовану на по­верхні тіста, і воду, вивільнену білками при термічній денатурації.

В результаті набухання зерна крохмалю розтріскуються, вода заходить у щілини, що утворилися, руйнує зерна, амілоза розчиняється у воді, амілопектин утворює в'язкий золь.

Внаслідок недостатньої кількості води клейстеризація відбувається повільно, і лише з підвищенням температури до 93-99 °С кількість зерен з клей-стеризованим поверхневим шаром зростає майже до 100 %, але незначна час­тина зерен крохмалю (6-8 %) може лишатися майже без змін.

При розгляданні в скануючий мікроскоп зерен крохмалю хліба, видно, що клейстеризувався тільки їх поверхневий шар, відбулась деформація зерен, рис. 8.6. Клейстеризація крохмалю в умовах, коли води обмаль, сприяє утво-

ренню сухої, еластичної м'якушки хліба.

Набухання крохмалю у різних шарах тістової заго­товки відбувається в неод­наковій мірі. Так, методом амілографічних досліджень суспензії м'якушки з різних шарів хліба встановлено,

що найбільшу в'язкість має суспензія м'якушки з центральної частини хліба і значно меншу — з його периферійних шарів, рис. 8.7. Це пояснюється менш гли­бокою клейстеризацією крохмалю централь­ної частини тістової заготовки, очевидно, внаслідок специфічності її прогрівання.

Клейстеризація крохмалю сприяє ак­тивній деполімеризації його молекул під дією амілаз з утворенням декстринів і цукрів. У тістовій заготовці накопичуються водорозчинні речовини. Це впливає на вла-

стивості м'якушки. Особливе значення при формуванні м'якушки хліба має на­явність у тісті активної а-амілази, що характерно при переробленні борошна з пророслого зерна і житнього борошна. Під її дією накопичуються низькомолеку­лярні декстрини, і м'якушка хліба з такого борошна виходить липка, нееластична.

Активність ферментів у кожному шарі тістової заготовки, що випікається, спочатку підвищується до максимальної, після чого падає до нуля внаслідок де­натурації білкової молекули ферменту.

У пшеничній тістовій заготовці температурний оптимум р-амілази знахо­диться у межах 62-64 °С, а-амілази — 70-74 °С. р-амілаза повністю інакти-вується приблизно при 82-84 °С, а-амілаза зберігає у певній мірі свою ак­тивність навіть при 97-98 °С. Тобто, у певному проміжку температур у кожному шарі тістової заготовки а-амілаза залишається активною, коли р-амілаза вже інактивована. Це призводить до накопичення великої кількості низькомолеку­лярних декстринів, внаслідок чого погіршуються її структурно-механічні власти­вості, зменшується вологоємкість м'якушки.

Активність амілаз значно залежить від кислотності середовища, тому в пше­ничному тісті, для якого характерна невисока кислотність, амілази відносно дов­го зберігають свою активність.

При підвищенні кислотності до рН 4,5-4,6 а-амілаза інактивується вже в перші хвилини випікання. Це запобігає інтенсивному гідролізу крохмалю і накопи­ченню у м'якушці пшеничного хліба надмірної кількості водорозчинних речовин.

Під час випікання тістових заготовок з житнього борошна крохмальні зерна клейстеризуються при температурі 52-55 °С, що майже на 10 градусів нижче температури клейстеризації пшеничного крохмалю. Внаслідок того, що кис­лотність тіста із житнього сортового борошна у 2-3 рази вища за кислотність тіста із пшеничного сортового борошна того ж виходу, інактивація амілаз при прогріванні житнього тіста відбувається при більш низьких температурах. Так, у процесі випікання хліба із житнього обойного борошна (кислотність тіста 10-12 град) р-амілаза інактивується при 60, а-амілаза — при 71 °С.

Не зважаючи на інактивацію амілаз, накопичення у житніх виробах, що випікаються, продуктів гідролітичного розпаду крохмалю продовжується до кінця процесу випікання і в перші години зберігання випеченого хліба. Причиною цього явища є кислотний гідроліз крохмалю, внаслідок якого вміст водорозчин­них сполук і декстринів різної молекулярної маси у житньому тісті значно вищий, ніж у пшеничному. Наявність у житньому хлібі значної кількості низькомолеку­лярних декстринів надає м'якушці липкості внаслідок зниження вмісту ад-сорбційно зв'язаної крохмалем води. Як показали дослідження В. Бушук, майже 23 % вологи у м'якушці зв'язують пентозани. У процесі випікання високомолеку-лярні пентозани частково гідролізуються з утворенням водорозчинних пенто­занів і пентоз.

Таким чином, водорозчинні речовини у м'якушці хліба представлені в основ­ному продуктами ферментативного гідролізу крохмалю — декстринами, маль­тозою, а також незначною кількістю пентозанів і гексозанів. Методом радіоак­тивних ізотопів установлена присутність у м'якушці кількох фракцій олігосаха-ридів, що складаються із трьох залишків моносахаридів, що дає підставу судити про те, що поряд з гідролітичними процесами під час випікання протікають ре­акції конденсації та полімеризації моносахаридів.

Основним цукром м'якушки є мальтоза, її вміст складає 50 % від суми всіх цукрів. Поряд з мальтозою у м'якушці також міститься невелика кількість галак-този, ксилози і арабінози. Ксилоза і арабіноза є продуктами гідролізу пентоз, га­лактоза — рафінози. Гексози і пентози, що накопичуються в тістовій заготовці, нарівні з продуктами деполімерізації білків беруть участь у реакції меланоїдино-утворення в процесі випікання, що обумовлює формування кольору скоринки.