Содержание к диссертации
Введение
1. Хлебопекарные улучшители и их функциональная роль в хлебопечении 9
1.1.. Улучшители окислительного действия 10
1.2. Улучшители восстановительного действия 18
1.3. Поверхностно-активные вещества 20
1.4. Модифицированные крахмалы 24
1.5. Ферментные препараты 28
1.6. Сухая пшеничная клейковина 38
1.7. Минеральные добавки 39
1.8. Комплексные хлебопекарные улучшители 41
2. Объекты, направления и методы исследования 54
2.1. Объекты, использованные в работе 54
2.2. Направления исследования 54
2.3. Методы исследования 57
3. Влияние добавок из зерновых культур на хлебопекарные свойства пшеничной муки и качество хлеба 63
3.1. Влияние добавок из зерновых культур на хлебопекарные свойства пшеничной муки 65
3.2. Влияние добавок из зерновых культур на качество хлеба из пшеничной муки 75
3.3. Влияние добавок из зерновых культур на жизнедеятельность дрожжей 85
4. Обоснование выбора минеральных добавок в качестве дрожжевого питания при составлении композиций хлебопекарных учшителей
5. Состав, пищевая ценность и сроки годности композиционных смесей 95
6. Влияние композиционных смесей на качество пшеничных и ржано-пшеничных сортов хлеба 104
Выводы и рекомендации 125
7. Список использованных источников 127
- Поверхностно-активные вещества
- Комплексные хлебопекарные улучшители
- Направления исследования
- Влияние добавок из зерновых культур на качество хлеба из пшеничной муки
Поверхностно-активные вещества
Окислительное воздействие является фактором, существенно влияющим на ход технологического процесса приготовления теста, свойства теста и качество хлеба.
Особенностью улучшителей окислительного действия является их способность изменять состояние белково-протеиназного комплекса муки, влиять на ее белковые вещества (упрочнение и снижение атакуемости вследствие образования дисульфидных связей путем окисления смежных сульфгидрильных групп), на активаторы протеолиза (инактивация окислением сульфгидрильных групп) и на протеиназу (превращение в неактивную форму окислением сульфгидрильных групп). В результате этих процессов повышается сила муки, улучшаются структурно-механические свойства теста и вследствие улучшения газо-и формоудерживающей способности теста увеличивается объем хлеба и уменьшается расплываемость подовых изделий.
Проявляется влияние окислительного воздействия и на «слизи» муки (упрочнение структуры вязкой массы набухших слизей в жидкой фазе теста), и на активность амилолитических ферментов, в частности а-амилазы (окисление активных сульфгидрильных групп в составе молекулы а-амилазы снижает ее ак 11 тивность) [7].
К улучшителям качества хлеба окислительного действия относятся: пероксид водорода, бромат калия, йодат калия, персульфат аммония, аскорбиновая кислота (окислительным действием обладает ее дегидроформа), диоксид хлора, пероксид ацетона, азодикарбонамид, пероксид карбамида, пероксид кальция, пермолочная кислота, пербораты и другие.
Наиболее широкое распространение в хлебопечении нашли броматы и йодаты в виде КВгОз и КЮз, применяемые в дозировках 0,001-0,113 % к массе муки. Добавление этих препаратов обуславливает повышение газоудер-живающей способности теста и его формоустойчивости, в результате чего объем хлеба повышается, пористость становится более тонкой и равномерной.
Вопрос о механизме воздействия этих улучшителей неоднократно пересматривался и до сих пор не может считаться окончательно выясненным. Высказанная первоначально гипотеза о том, что эти окислители ингибируют про-теолитические ферменты муки, окисляя активаторы этих ферментов, в частности глютатион, была решительно опровергнута, когда было твердо установлено, что протеазы пшеничной муки не требуют активаторов для проявления своей активности.
Более вероятной представляется возможность воздействия окислителей на фракцию пентозанов, в результате которого происходит образование плотных гелей [73].
Зарубежными учеными [256] установлено, что при добавлении 5-Ю мг / кг бромата калия происходит накопление очень крупных агрегатов глютенина. Однако при увеличении количества бромата (до 30 мг / кг) происходит превышение их уровня, необходимого для получения хлеба максимального объема. Таким образом, накопление крупных агрегатов глютенина не является единственной причиной, влияющей на объем хлеба. При исследовании авторами фракционного состава белков было выявлено, что их высокомолекулярные фракции влияют на объем хлеба. При введении бромата калия также изменялась экстрактивность липидов. Таким образом, объем хлеба изменялся в ре 12 зультате совместного влияния состава белков и экстрактивности липидов.
Между броматом и йодатом имеются существенные различия в их влиянии на свойства теста. Действие первого проявляется не раньше, чем через 2-3 часа после его внесения в тесто, тогда как йодат воздействует на свойства теста немедленно, вызывая заметное укрепление его структуры.
Считают, что эти различия обусловлены тем, что йодат отдает свой кислород в нейтральной среде, тогда как бромат является окислителем только в кислой среде; повышение кислотности теста происходит только через некоторое время после начала брожения.
Принципиальное значение имеет тот твердо установленный факт, что ни йодат ни бромат не оказывают влияния на реологические свойства клейковины, даже в концентрациях, во много раз более высоких, чем применяемые в хлебопечении. Определение процесса разложения обоих окислителей в тесте подтвердило, что бромат очень медленно отдает свой кислород и только в процессе выпечки происходит его полное превращение в бромистый калий, тогда как йодат разлагается почти мгновенно и уже к моменту окончания замеса его не обнаруживается [73].
В течение многих лет предполагалось, что во время процесса тестоприготовления броматы переходят в безвредные бромиды. Но в 1983 году японские ученые опровергли это мнение. Ими было показано наличие остаточной концентрации непрореагированного бромата калия в выпеченной хлебной продукции. Хотя эта концентрация весьма мала, но вполне достаточна для образования злокачественных опухолей у значительной части лабораторных мышей, использованных японскими исследователями в этом опыте [83].
Через несколько лет сходные результаты были получены англичанами и американцами в серии аналогичных опытов. Было убедительно доказано, что броматы - канцерогены [246, 258]. Началось международное движение против использования броматов в хлебопечении. Международное Агенство по исследованию рака (IARC) вклю 13 чило это соединение в списки канцерогенов. По рекомендации ФАО / ВОЗ бромат калия запрещен для применения в ряде стран, а с 1997 года - в России в связи с отрицательным воздействием на организм человека не прореагировавшего бромата калия.
Вместо броматов пекари многих стран часто используют аскорбиновую кислоту, азодикарбамид и йодаты.
Возможна замена броматов и натуральными окислителями. Многие ферменты растительного и животного происхождения являются эффективными окислителями. Например, пекарские дрожжи, которые содержат ферменты, проявляющие броматоподобное действие.
Исследователями также было обнаружено, что эффективными заменителями броматов могут быть ферменты, выделенные из плесеней. Натуральные окислители имеют несомненное гигиеническое преимущество перед химическими аналогами, но они являются белками и достаточно быстро разрушаются во время процесса тестоприготовления. Поэтому обеспечить достаточно полное протекание окислительного процесса в тесте они не могут, и обычно используются в смесях с химическими окислителями.
В различных лабораториях мира продолжаются работы по поиску новых эффективных окислителей муки, альтернативных броматам. Так, осенью 1991 года ученые Калифорнийского университета совместно с французским Национальным Институтом сельскохозяйственных исследований опубликовали сообщение о том, что фермент тиоредоксин, выделенный из пшеничных зерен, имеет характеристики, сходные с броматом калия при применении его в бездрожжевом тесте [83].
Комплексные хлебопекарные улучшители
Назначение применяемых в хлебопечении ферментных препаратов состоит в том, чтобы форсировать биохимические процессы, катализируемые ферментами, содержащимися в препарате.
Интенсификация биохимических процессов в полуфабрикатах путем добавления ферментов различного происхождения является одним из самых ранних способов улучшения качества хлеба. Главным источником ферментов, применяемым в хлебопечении с древнейших времен, являлся солод - проросшее зерно ячменя, ржи или пшеницы.
Солод ржаной сухой неферментированный после проращивания зерна подвергается сушке при пониженном давлении и температуре, с тем чтобы а-амилаза, протеолитические и другие ферменты, активность которых резко повышается при проращивании зерна, сохранили эту активность и после сушки.
Поэтому этот вид солода применяется в хлебопечении как а-амилолитический ферментный препарат для осахаривания заварки при производстве ржаных сортов хлеба и в качестве улучшителя при переработке пшеничной муки с пониженной сахаро- и газообразующей способностью [7].
В хлебопечении ряда стран, в том числе и в нашей, применяются препараты с активными ферментами - а-амилазой, глюкоамилазай, (3-галактозидазой (лактазой), цитолитическими и целлюлитическими системами (пентозаназой, гемицеллюлазой, (3-глюканазой и т.д.), глюкозооксидазой и др.
Амилазы. Амилазы оказывают каталитическое действие на гидролиз крахмала, а-амилаза расщепляет а-1,4-глюкозидные связи и является внутриклеточной амилазой (эндоамилазой). Эндоамилазы скапливаются в различных местах молекулы крахмала и расщепляют его на куски различной длины. Под действием эндоамилазы в короткий срок возникают декстрины и олигосахари-ды, служащие в качестве субстрата для присутствующей в муке и тесте р-амилазы, которые, в свою очередь, образуют сбраживаемые сахара. Эндоамилазы (глюкоамилаза и р-амилаза) захватывают крахмал и продукты его распада с нередуцирующего конца молекулы. зо а-амилаза используется в хлебопечении и мукомольном производстве с целью, предоставить дрожжам достаточное количество сбраживаемого сахара, чтобы образовалось достаточно углекислого газа, необходимого для образования объема хлеба. Это особенно важно при сокращенном (ускоренном) тесто-ведении. Чем больше количество используемых дрожжей, тем больше сбраживаемого сахара требуется для обмена веществ дрожжей. Если этого нет, то образование газа отстает от образования теста, и не достигается желаемый объем хлеба. Амилаза путем утончения пор улучшает структуру мякиша, а возникающие сахара улучшают образование окраски корки. Кроме этого а-амилаза оказывает влияние на качество теста путем снижения его вязкости. Тесто становится эластичным и хорошо замешивается. Следствием чего является равномерный подъем теста и более рыхлая структура хлеба.
а-амилазы действуют в различных фазах приготовления хлеба. Во время брожения часть крахмала гидролизуется, а именно зерна крахмала, поврежденные при помоле. При выпечке крахмал клейстеризуется, и а-амилаза может гидролизовать дальше. Ферментативный гидролиз крахмала во время выпечки не должен заходить слишком далеко, так как если основа крахмала расщепляется слишком сильно, то влага может оказаться недостаточно связанной, и мякиш хлеба будет липким.
Эту опасность избегают правильным выбором а-амилазы. Грибковая а-амилаза инактивируется уже при температурах клейстеризации. Солодовая а-амилаза, и в особенности бактериальная а-амилаза, более стабильна по отношению к высоким температурам.
При применении бактериальной а-амилазы можно добиться хороших результатов в производстве белого хлеба с удлиненным сроком сохранения свежести, так как она предотвращает ретроградацию крахмала, а с ней и черстве-ние хлеба. Бактериальная а-амилаза, как уже упоминалось, является особенно устойчивой к высоким температурам, и может даже удлинить процесс выпечки. Поэтому необходимо очень осторожно выбирать дозировку [172, 199]. Фермент глюкоамилаза в отличие от а-амилазы гидролизует крахмал с образованием в качестве конечного продукта глюкозы.
Введение препаратов глюкоамилазы в тесто значительно повышает содержание в нем глюкозы и тем самым интенсифицирует процесс сбраживания, что дает возможность сократить процесс производства хлеба при одновременном увеличении его объема.
Интенсивность брожения в тесте при добавлении препаратов глюкоамилазы повышается вследствие того, что последняя способствует накоплению именно глюкозы, т.е. сахара, непосредственно сбраживаемого дрожжевыми клетками [73].
Дрожжи с плохой мальтазной активностью не могут в полной мере использовать действие а-амилазы. Применение глюкоамилазы, отщепляющей от крахмальных молекул звенья глюкозы, благоприятно сказывается на качестве хлеба с дрожжами, имеющими плохую мальтазную активность.
Для улучшения качества хлеба с дрожжами, выделенными в результате спиртового брожения на мелассе и обладающими плохой мальтазной активностью, использовался ферментный препарат глюкоамилазы фирмы «Naarden» (фирменное название «амилоглюкозидаза») [151].
Проведенные исследования показали, что добавление ферментного препарата глюкоамилазы в хлеб, выпекаемый с дрожжами, имеющими недостаточную мальтазную активность, значительно улучшает его качество (внешний вид, объем, пористость), а также увеличивает стойкость хлеба к черствению.
В хлебопекарной промышленности широкое применение нашли ферментные препараты Амилоризин ШОхи Амилоризин Г10х, содержащие комплекс ферментов, наибольшее значение из которых имеют амилаза и протеоли-тические ферменты.
Направления исследования
Композиционные смеси составлялись из измельченных зерновых культур (глава 3), минеральных добавок (глава 4) и аскорбиновой кислоты.
Аскорбиновую кислоту широко используют в хлебопечении с разрешением соответствующих органов медицинского надзора, так как эта пищевая добавка безукоризненна с точки зрения физиологии и гигиены питания.
Аскорбиновая кислота - восстановитель, которая в тесте превращается в дегидро - L - аскорбиновую кислоту, действующую, как окислитель, по схеме нарис. 21.
Превращения аскорбиновой кислоты при замесе теста Окисление аскорбиновой кислоты в дегидро - L - аскорбиновую кислоту происходит в присутствии кислорода воздуха или пероксидов под действием фермента аскорбатоксидазы, активной в муке. Образовавшаяся дегидро - L - аскорбиновая кислота и является тем окислителем, с которым связано улучшающее действие внесенной в тесто аскорбиновой кислоты.
На второй стадии фермент дегидроаскорбинатредуктаза в присутствии - SH - содержащих компонентов белково-протеиназного комплекса муки в тесте (R - SH) катализирует восстановление дегидро - L - аскорбиновой кислоты в аскорбиновую кислоту (рис. 21). При этом 2R - SH превращаются в R -R, в результате чего и происходит окислительная инактивация самой протеиназы и ее активаторов (например, глютатиона), а также упрочнение структуры белка вследствие «сшивания» дисульфидными связями - мостиками. При этом улучшаются структурно-механические свойства теста, его газо- и формоудер-живающая способность, в результате чего увеличивается объем хлеба и уменьшается расплываемость подовых его сортов.
Оптимальные дозировки аскорбиновой кислоты зависят от сорта (выхода) пшеничной муки, ее силы, способа приготовления теста и интенсивности механической обработки теста.
В зависимости от способов приготовления теста оптимальные дозировки аскорбиновой кислоты находятся в пределах от 0,001-0,003 % для муки высшего и I сорта и до 0,003-0,005 % для муки II сорта.
При непрерывно-поточном приготовлении теста с интенсивной механической его обработкой при замесе оптимум дозировки аскорбиновой кислоты повышается до 0,010-0,015 % к массе пшеничной муки [73]. Составленные композиции представляют собой порошкообразные смеси, включающие в себя в зависимости от вида следующие компоненты: - аскорбиновую кислоту (Е 300); - минеральное питание для дрожжей - сернокислый аммоний (Е 517), фосфорнокислый кальций (Е 341 (і)) и оксид магния (Е 530); - основу - измельченные семена бобовых культур (сои, гороха, фасоли), амаранта и подсолнечника.
Каждый вид хлебопекарного улучшителя в зависимости от содержания аскорбиновой кислоты подразделяется на 3 разновидности. Например, «Грин-5», «Грин-10», «Грин-15».
На основе бобовых культур составлены 3 композиции хлебопекарных улучшителей: «Грин» - на основе семян гороха, «СО» - на основе семян сои и «Гринфас» - на основе смеси из семян гороха, фасоли и сои.
В состав улучшителей на основе бобовых культур, кроме растительного сырья, вошли аскорбиновая кислота и питательные вещества для дрожжей -сернокислый аммоний и фосфорнокислый кальций.
Хлебопекарный улучшитель «Амар» содержит следующие компоненты: измельченные семена амаранта, аскорбиновую кислоту и питательные вещества для дрожжей - сернокислый аммоний и фосфорнокислый кальций. В состав улучшителя «Амаклей» дополнительно была включена сухая пшеничная клейковина. Рецептура хлебопекарных улучшителей на основе семян амаранта представлена в табл. 12. На основе семян подсолнечника создан хлебопекарный улучшитель «Солнечный». В состав улучшителя «Солнечный» кроме измельченных семян подсолнечника, аскорбиновой кислоты, минеральных солей - сернокислого аммония и фосфорнокислого кальция, входят добавки, препятствующие комкованию и слеживанию - микрокристаллическая целлюлоза и оксид магния.
Вследствие высокого содержания жира измельченные семена подсолнечника предрасположены к слеживанию и комкованию. Поэтому для получения смеси сыпучей консистенции в состав улучшителя «Солнечный» были включены микрокристаллическая целлюлоза и оксид магния. Кроме того, оксид магния повышает бродильную активность дрожжей (глава 4).
Влияние добавок из зерновых культур на качество хлеба из пшеничной муки
При приготовлении ржано-пшеничного хлеба использовались пшеничная мука (выход клейковины 33,7 %, ИДК 90,0), ржаная обдирная мука и быстродействующие инстантные дрожжи «SAF INSTANT» французской фирмы S.I. Lesaffre.
Улучшители на основе семян амаранта добавлялись в количестве 1 % к массе пшеничной муки. Подготовку сырья к производству производили согласно технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий. Воду для замеса брали с определенной температурой, обеспечивающей температуру теста 27 С (формула расчета температуры воды приведена в третьей главе). Замес теста производили на I скорости (120 об / мин) в течение 20 минут. Затем для брожения тесто помещали в шкаф, где автоматически поддерживалась температура 30-31 С и относительная влажность воздуха 75-77 %. Общая продолжительность брожения теста составляла 90 минут.
Выброженное тесто разделывали на куски массой 550 г, придавали им округлую форму и помещали в формы и на листы, смазанные растительным маслом. Расстойку тестовых заготовок проводили в расстоечном шкафу при температуре 34-3 5С и относительной влажности воздуха 78-80 % в течение 60 минут. Выпечку изделий производили в увлажненной пекарной камере при температуре 190С в течение 40 минут.
Оценку качества ржано-пшеничного хлеба проводили после полного его остывания по органолептическим и физико-химическим показателям.
Ржано-пшеничный хлеб с добавлением улучшителей на основе семян амаранта имел хорошо выраженные вкус и запах, свойственные ржано-пшеничному хлебу, без посторонних привкусов и запахов, правильную форму с гладкой поверхностью коричневого цвета, без трещин и подрывов.
Опытные образцы ржано-пшеничного хлеба отличались от контрольных большим объемом, меньшей расплываемостью подовых изделий и более развитой структурой пористости.
В хлебе с добавлением улучшителя «Амар-10» также наблюдалось незначительное увеличение удельного объема. Пористость подового и формового хлеба соответственно составила 67,6 - 69,5 %, что на 1,1 - 1,4 абс.% выше, чем в контрольных образцах. Формоустойчивость подового хлеба по отношению к контролю возросла на 17,9 отн.%.
Как показали исследования, хлебопекарный улучшитель «Амаклей», благодаря присутствию в его составе пшеничной клейковины, оказывает более выраженное положительное влияние на качество ржано-пшеничного хлеба (табл. 23).
Добавление в ржано-пшеничный хлеб улучшителя «Амаклей» способствовало увеличению удельного объема хлеба на 1,5-2,7 отн.%, улучшению пористости на 2,4-2,6 абс.% и снижению расплываемости подовых образцов
Добавление в ржано-пшеничный хлеб улучшителя «Амаклей» способствовало увеличению удельного объема хлеба на 1,5-2,7 отн.%, улучшению пористости на 2,4-2,6 абс.% и снижению расплываемости подовых образцов хлеба на 12,8-20,5 отн.% по сравнению с контрольными образцами (рис. 30).
Для выяснения вопроса влияния улучшителей на черствение хлеба все выработанные в процессе эксперимента образцы закладывали на хранение и вели наблюдение за изменениями их органолептических показателей.
Установлено, что образцы хлеба из пшеничной муки с добавками улучшителей на основе зернобобовых культур к концу хранения (через 24 часа после выпечки) имели эластичный мякиш без явных признаков черствения. В то же время, к концу хранения в контрольных образцах хлеба появлялась незначительная крошливость.
Хлеб пшеничный, выработанный по рецептуре 1 (без добавления жира) с использованием хлебопекарного улучшителя «Солнечный», сохранял признаки свежего хлеба в течение 36 часов.
Ржано-пшеничные сорта хлеба, выпеченные с добавлением улучшителей «Амар» и «Амаклей», через 36 часов хранения оставались мягкими и эластичными. Заметной разницы с контрольными образцами обнаружено не было.
Влияние композиционных смесей на качество хлеба через 6 месяцев их хранения устанавливалось при производстве пшеничного и ржано-пшеничного
Для выпечек пшеничного хлеба была использована мука с выходом сырой клейковины 31,9 %, ИДК 80. Изделия вырабатывались в производственных условиях по рецептуре 1 (рецептура и технология производства приведены в третьей главе).
Качество готовых изделий оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям (удельному объему, пористости и формоустойчивости подового хлеба).
Выпеченные образцы хлеба с добавлением улучшителей, хранившихся в течение 6 месяцев, по сравнению с контрольными пробами (без улучшителей) имели правильную форму с хорошо окрашенной коркой и выраженные вкус и аромат.
Как видно из данных табл. 24, использование хлебопекарных улучшителей на основе бобовых культур через 6 месяцев их хранения позволяет улучшить качество пшеничного хлеба. Так, удельный объем формового и подового хлеба с добавлением 1 % улучшителей на основе бобовых культур увеличивался на 3,4 - 10,0 отн.%, пористость - на 0,9 - 2,4 абс.%, а формоустойчивость подового хлеба - на 3,4 - 8,5 отн.% по сравнению с контрольными образцами.
Улучшитель «Солнечный» после 6 месяцев хранения по сравнению со свежевыработанным оказался более эффективным по влиянию на объем, пористость и формоустойчивость хлеба.
Данные табл. 25 показывают, что при добавлении 1,5 % хлебопекарного улучшителя «Солнечный-10», хранившегося в течение 6 месяцев, удельный объем формового и подового хлеба увеличивался на 19,4 - 20,2 отн.%, пористость - на 3,3-4,1 абс.%, формоустойчивость подовых образцов -на 13,6 отн.% по сравнению с контролем. В то время, как при добавлении све-жевыработанного улучшителя, прирост по удельному объему хлеба составил 19,2-19,8 отн.%, пористости - 3,2-3,9 абс.% и формоустойчивости подового хлеба- 15,0 отн.%).
Предположительно, такой результат связан с накоплением продуктов гидролиза и окисления жира подсолнечника. К концу хранения хлебопекарного улучшителя «Солнечный» кислотное число жира составило 3,2+0,1 мг КОН (у свежевыработанного - 1,1 ±0,1 мг КОН).
Известно [7, 73], что свободные жирные кислоты и образовавшиеся при их окислении перекисные соединения играют важную роль в повышении силы муки.
Улучшители на основе семян амаранта, хранившиеся в течение 6 месяцев, испытывали при производстве ржано-пшеничного хлеба (рецептура и технология производства изложены в данной главе).
Для выпечек использовали пшеничную муку с выходом клейковины 31,9%, ИДК80. Образцы хлеба с добавлением улучшителей на основе семян амаранта, хранившихся 6 месяцев, имели хороший объем и развитую структуру пористости. Из табл. 26 видно, что при внесении 1 % улучшителей «Амар-10» и «Амаклей-10», хранившихся 6 месяцев, удельный объем хлеба увеличивался на 1,2 - 3,8 отн.%», пористость - на 0,8 - 2,1 абс.% , а формоустойчивость подовых образцов хлеба - на 8,6 - 14,3 отн.% по отношению к контролю.