Реферат Курсовая Конспект
БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПРИГОТУВАННЯ ТІСТА - раздел Высокие технологии, ТЕХНОЛОГІЯ ХЛІБОПЕКАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА Технологія Виготовлення Хлібних Виробів Відноситься До Біотехнології. В Осно...
|
Технологія виготовлення хлібних виробів відноситься до біотехнології. В основі її лежать мікробіологічні, біохімічні, колоїдні, хімічні та фізичні процеси, які у взаємодії забезпечують конверсію полімерів тіста, що обумовлює одержання кінцевого продукту із заданими властивостями. У борошні, що є сухим порошкоподібним продуктом, процеси перетворень протікають дуже повільно.
При замішуванні борошна з водою компоненти борошна утворюють гідра-товану зв'язану масу — тісто. Гідратоване середовище, яким є тісто, наявність у цій масі внесеної бродильної мікрофлори приводять у дію комплекс складних біохімічних, мікробіологічних, колоїдних та інших процесів. Кожен з цих процесів виконує певну технологічну функцію у приготуванні тіста, але домінуючими серед них є мікробіологічні, тобто процеси бродіння. Саме вони, впливаючи на колоїдні та біохімічні процеси, з одного боку, і будучи залежними від продуктів перетворень, що накопичуються в тісті в результаті цих процесів, з іншого боку, відіграють вирішальну роль у технології приготування хлібних виробів.
У технології приготування тіста розпізнають стадію утворення (замішування) тіста і стадію його дозрівання. Комплекс процесів, що відбуваються на цих стадіях, і обумовлює здатність тіста при випіканні з нього хліба забезпечити високу якість готових виробів.
Знання і розуміння цих процесів дозволяють направлено впливати на їх хід, регулювати їх дію з метою одержання продукції високої якості.
Поняття утворення тіста має на увазі одержання в результаті замішування борошна з водою та іншими інгредієнтами однорідної маси, що не містить слідів непромісу, має задану вологість і певні структурно-механічні властивості.
Основними процесами, що обумовлюють утворення тіста, є фізико-хімічні та колоїдні, роль біохімічних і мікробіологічних процесів на цій стадії приготування тіста незначна. Поняття дозрівання тіста об'єднує мікробіологічні, колоїдні, біохімічні, фізико-хімічні процеси, що відбуваються в тісті після його утворення і забезпечують якість тіста, оптимальну для його оброблення, вистоювання й випікання.
У тісті, що дозріло, структурно-механічні властивості мають бути оптимальними для формування тістових заготовок, забезпечувати збереження тістовою заготовкою своєї форми під час вистоювання й випікання.
Під час дозрівання тіста відбувається його розпушення, збільшення об'єму. /У приготуванні виробів з пшеничного тіста застосовується біохімічний спосіб розпушення, який передбачає застосування пресованих або сушених хлібопекарських дріжджів дріжджового молока, а також рідких дріжджів і дріжджових заквасок. Житнє тісто готується на спеціальних заквасках, що містять гомо- і гетероферментативні мезофільні молочнокислі бактерії та кислотостійкі раси дріжджів. І
(Біохімічний спосіб розпушення тіста полягає в тому, що дріжджі та деякі види молочнокислих бактерій зброджують цукри з утворенням диоксиду вуглецю і спирту. Диоксид вуглецю частково розчиняється в рідкій фазі тіста, а, в основному, затримується клейковинними плівками тіста і надає йому пористої структури.
У тісті, що дозріло, активність дріжджових клітин і наявність речовин, необхідних для їх живлення (цукрів, амінокислот) мають забезпечити потрібну інтенсивність бродіння у сформованих тістових заготовках під час вистоювання і в перший період випікання.
Під час дозрівання у тісті накопичуються основні й побічні продукти бродіння. У дозрілому тісті кількість цукрів і продуктів гідролізу білків повинна бути достатньою для реакції меланоїдиноутворення під час випікання, що забезпечує характерне забарвлення скоринки хліба й обумовлює специфічний смак і аромат, притаманні хлібу.
5.1. Утворення тіста
Під час змішування борошна з водою та іншими інгредієнтами (сировиною) утворюється борошняна маса зі специфічними фізичними властивостями. її називають тістом.
В утворенні тіста беруть участь здатні до набухання біополімери борошна: білки, крохмаль, пентозани, а також оболонкові частинки. У процесі перемішування компонентів тіста відбуваються складні фізико-хімічні, колоїдні, біохімічні перетворення складових борошна під дією води, що поглинається ними, і ферментних систем.
На початку змішування компонентів тіста з водою відбуваються такі процеси, як змочування частинок борошна, сорбція й агломерація. При подальшому змішуванні їх відбувається гідратація, набухання й пептизація високомолекуляр-них органічних сполук борошна. На цьому етапі утворюється маса, що набухла — тісто.
5.1.1. Процеси, що відбуваються під час утворення тіста
Пшеничне тісто. Першорядна роль в утворенні пшеничного тіста відводиться білкам. Білки зв'язують воду осмотично — 75 і адсорбційно — 25 %.
Вважається, що при утворенні пшеничного тіста відбувається насамперед осмотичне зв'язування води спочатку вільним проміжним білком, потім білком, що оточує і скріпляє окремо лежачі зерна крохмалю (прикріплений білок), і ще пізніше білком, що міститься в більш крупних частинках борошна.
Поглинаючи воду осмотично, білкова молекула розпушується, значно збільшується в об'ємі.
Під час замішування в результаті механічної дії набухлі, збільшені в об'ємі водонерозчинні білкові речовини (клейковинні білки) виходять за межі міжкрох-мальної щілини у вигляді джгутиків, плівок, злипаються між собою і утворюють тримірну губчасто-сітчату неперервну структуру, так званий клейковинний каркас, який надає тісту еластичності та пружності. В цей каркас вкраплені зерна
1 Об Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста 107
крохмалю, нерозчинні пентозани, частинки оболонок зерна. Мікроструктура тіста представлена на рис. 5,1. Білки клейковинного каркасу при набуханні осмотично поглинають не лише воду, але й розчинені або пептизовані складові борошна і тіста, що містяться в його рідкій фазі.
На початку замішування утво
рюється нееластична маса. Під
час подальшої механічної обробки
тіста відбувається деполімеризація
клейковинних білків внаслідок
розриву дисульфідних зв'язків між
пептидними ланцюгами, а також
розщеплення нековалентних
зв'язків — водневих, гідрофобних і
сольових містків. Структура клей
ковинного каркасу перебудо-
Рис. 5. 1. Мікроструктура тіста: вується, він набуває пластичності.
біла сітка — клейковинний каркас; темні овальні Вважається що механізм
включення - крохмальні зерна (х500) пластифікації полягає в тому, що
спіральні поліпептиди розпушеної білкової молекули відщеплюються, розтягуються в білкові плівки і розташовуються у вигляді пластин, в яких включені зерна крохмалю.
Внаслідок розпушення білкової молекули, ослаблення міцності міцелярного каркасу інтенсифікуються осмотичні процеси, повніше набухають білки, підвищується кількість зв'язаної води, в результаті чого тісто стає сухішим на дотик, еластичним, плівки клейковини набувають здатності затримувати диоксид вуглецю.
На швидкість процесів, які відбуваються на різних етапах замішування, впливають співвідношення між кількістю борошна і води, температура тіста, сорт борошна, вміст у ньому білків, крупнота помелу, інтенсивність замішування. Процеси гідратації та набухання білків відбуваються тим швидше, чим більше води в тісті. Максимальне набухання білків відбувається при температурі ЗО °С, коли білок поглинає води 2,0-2,5 г/г. При вищій температурі набухання білків зменшується.
Частина білків набухає необмежено і переходить у стан в'язкого колоїдного розчину.
Крохмаль складає основну масу борошна. Під час змішування борошна з водою він зв'язує воду швидше, ніж білок. Зерна крохмалю зв'язують воду в основному адсорбційно, і лише незначна частина її зв'язується мікрокапілярами. При цьому об'єм крохмальних зерен збільшується незначно.
Швидкість і величина водопоглинання залежать від стану крохмального зерна. Цілі зерна крохмалю поглинають максимально 0,3-0,4 г/г води на суху речовину, а ушкоджені — 2-3 г/г. Тому із збільшенням вмісту ушкоджених зерен крохмалю водопоглинальна здатність борошна підвищується.
Оскільки крохмаль зв'язує воду швидше, ніж білок, при надмірній кількості ушкоджених зерен вода швидко поглинається крохмалем, її може не вистачити для набухання білків, тоді тісто не набуває еластичності. Вважається, що в пшеничному борошні нормальної якості ушкоджених зерен має бути не більше 15% всіх зерен крохмалю.
Для утворення тіста з еластичною структурою потрібно, щоб клейковинні білки були еластичними і огортали тонкою плівкою всі зерна крохмалю. Якщо
білків недостатньо або клейковина не еластична, тісто матиме низьку газоутри-мувальну здатність.
Лентозани, що містяться в пшеничному борошні, як водорозчинні, так і не розчинні у воді, відіграють суттєву роль в утворенні тіста з певними структурно-механічними властивостями. У пшеничному сортовому борошні їх вміст складає 2,1 -3,4, а обойному — до 7,0 % на суху речовину. Водорозчинні пентозани в тісті утворюють в'язкі розчини. В'язкість їх значно перевищує в'язкість білкових розчинів тієї ж концентрації. Пентозани поглинають воду в основному осмотично.
Як відзначалося раніше, водорозчинні пентозани поглинають в 15, а нерозчинні — в 10 разів більше води по відношенню до їх маси. Завдяки цьому вони значно підвищують водопоглинальну здатність тіста, зміцнюють його консистенцію.
Поряд з високою водопоглинальною здатністю пентозани можуть утворювати з білками агломерати, що також сприяє підвищенню в'язкості тіста, покращанню його пластичності.
Під час замішування тіста з борошна високого виходу певну частину води адсорбційно зв'язують оболонкові частинки борошна. Вони мають більшу на 20 % здатність зв'язувати воду, ніж борошно. Тому зі збільшенням виходу борошна підвищується його водопоглинальна здатність внаслідок збільшення вмісту висівкових частинок.
У процесі замішування тіста значна частина ліпідів переходить у зв'язаний стан з білковими речовинами. Це сприяє покращанню еластичності тіста.
Вважається, що поглинута і зв'язана вода між компонентами тіста розподіляється таким чином, %: цілі зерна крохмалю — 26,4; ушкоджені зерна крохмалю — 19,1; білки клейковини — 31,2; пентозани — 23,4.
В утворенні тіста певну роль відіграє поглинання тістовою заготовкою під час замішування деякої кількості повітря. Внаслідок оклюзії повітря зменшується густина тіста, воно збільшується в об'ємі. Кисень повітря, що поглинається, взаємодіє з компонентами тіста, особливо з ліпідами, відбувається окислення білкових сполук тіста, зміцнюється його консистенція.
У тісті, що утворилося в результаті замішування борошна з водою та іншими компонентами, одночасно наявні три фази: тверда, рідка, газоподібна.
Тверду фазу складають нерозчинні білки, що утворюють у тісті клейковинний каркас і надають йому розтяжності та еластичності; крохмаль і частинки оболонок зерна, а також нерозчинні пентозани роблять тісто пластичним.
Рідка фаза є в'язким розчином, який складається зі зв'язаної адсорбційно складовими борошна води, розчину солей, цукрів, водорозчинних білків, пентозанів. У пшеничному борошні частина цієї фази частково осмотично поглинається білками, а решта омиває набухлі білки, зерна крохмалю, частинки оболонок.
Газоподібна фаза утворюється внаслідок насичення тіста кульками повітря під час замішування, незначного виділення диоксиду вуглецю дріжджами, частково вноситься в тісто з борошном і водою. Частина кульок повітря знаходиться у вигляді емульсії газу в рідкій фазі тіста, а частина — у вигляді кульок, що включені в набухлі білки. Вважається, що в замішеному тісті міститься до 10 % газоподібної фази. Кисень цієї фази знижує дезагрегацію білків протеолітичними ферментами борошна.
Таким чином, тісто є полідисперсною біоколоїдною системою. Від співвідношення фаз у цій системі залежать фізичні властивості тіста. Зі збільшенням вмісту рідкої фази тісто стає липким.
1 08 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста 109
Швидкість утворення тіста, його властивості залежать від складу і стану колоїдів у цій системі.
Під час замішування тіста фізичні, колоїдні, біохімічні процеси відбуваються одночасно і впливають один на одного.
Процеси, що сприяють адсорбційному і осмотичному зв'язуванню вологи, збільшенню об'єму твердої фази, обумовлюють утворення тіста густої консистенції, еластичного, сухого на дотик.
Процеси, що приводять до дезагрегації та необмеженого набухання, пепти-зації біополімерів і, у зв'язку з цим, збільшенню вмісту рідкої фази в тісті, погіршують консистенцію тіста, роблять його липким.
Інтенсивність цих процесів у значній мірі залежить від сили борошна, Складові слабкого борошна в більшій мірі схильні до ферментативної дезагрегації й тому утворюють тісто з низькими структурно-механічними властивостями.
Механізм утворення тіста й роль різних процесів при цьому наочно ілюструють фаринограми замішування пшеничного тіста (рис. 5.2). Як видно з фарино-
грами, через 1-2хв після замішування крива досягає певного максимуму. Це характеризує перехід змішаної сировини у стан зв'язаної маси. Під час подальшого замішування внаслідок процесів
набухання й дії
Рис. 5.2. Фаринограма пшеничного тіста . .
гідролітичних ферментів спостерігається утворення нової консистенції з певною еластичністю і пружністю. У результаті пластифікації клейковинного каркасу крива досягає другого максимуму. Цей період складає 4 — 5 хв. Після цього в результаті поглиблення процесів ферментативної та механічної дезагрегації білків, а також їх пептизації, які переважають у цей період, процесу набухання, відбувається поступове розрідження консистенції тіста. Тісто із пшеничного борошна є твердо-рідким тілом. Воно одночасно має пружно-еластичні та пластично-в'язкі властивості. Причому еластичність, в основному, обумовлена білками клейковини, а пластично-в'язкі властивості — крохмалем, пентозанами і оболонками.
На швидкість утворення тіста і його фізичні властивості значно впливає температура, тому вона є одним із параметрів, що задаються під час приготування тіста. Вона залежить від температури сировини і регулюється температурою води, що призначена для замішування тіста. У процесі замішування температура тіста дещо підвищується внаслідок перетворення частини механічної енергії замішування в теплову, а також екзотермічності процесів гідратації частинок борошна. Нормальною вважається початкова температура тіста 28-30 °С.
Підвищення температури на початку замішування прискорює утворення тіста, але в подальшому внаслідок інтенсифікації гідролітичних процесів це може призвести до зниження в'язкості тіста, погіршення його реологічних властивостей.
Житнє тісто. Внаслідок специфічності білково-протеїназного і вуглеводно-амілазного комплексів житнього борошна в процесі утворення з нього тіста колоїдні та біохімічні процеси відбуваються набагато інтенсивніше, ніж у тісті з пшеничного борошна.
Під час змішування житнього борошна з водою воно поглинає значно більше води, ніж пшеничне. Так, водопоглинальна здатність житнього обойного борошна складає 78-82 %, тоді як пшеничного — до 70 %.
| Висока водопоглинальна здатність житнього борошна обумовлена швидким набуханням білків, підвищеною гідратаційною здатністю пентозанів, значна частина яких водорозчинна.
Оскільки значна частина білків житнього борошна необмежено набухає і не утворює клейковинного каркасу, у тісті формується в'язка рідка фаза. Основними її складовими є необмежено набухлі, пептизовані білки і водорозчинні пентозани.
Тверду фазу житнього тіста складають частково набухлі зерна крохмалю, що адсорбували на своїй поверхні частину вільної води тіста, обмежено набухлі білки, нерозчинні пентозани, частинки оболонок. Така структура житнього тіста обумовлює його високу в'язкість і пластичність. Оскільки гліадин і глютенін житнього борошна не утворюють клейковинного каркасу, еластичність і пружність тіста незначні.
На фізичні властивості житнього тіста впливає співвідношення пептизова-них і обмежено набухлих білків, яке в значній мірі залежить від кислотності житнього тіста. Формоутворювальна здатність його забезпечується в'язкістю, а газоутримувальна обумовлена величиною поверхневого натягу.
Аналіз фаринограми замішування житнього тіста (рис. 5.3) свідчить про те, що порівняно з пшеничним воно значного швидше утворюється, має нижчу пружність меншу
стабільність, швидше розріджується. Це є наслідком з одного боку обмеженого набухання крохмалю та високої гідратації білків і пентозанів, а з іншого боку — дезагрегації полімерів житнього борошна під дією гідролітичних ферментів.
5.1.2. Вплив способів замішування на процеси утворення тіста
Під час замішування тістова маса, що утворюється з різних компонентів, піддається певній механічній дії, тобто обробляється з певною інтенсивністю.
Інтенсивність механічної обробки тіста характеризується питомою енергією, що витрачається підчас замішування. Величина інтенсивності обробки виражається в Дж/г тіста.
110 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста 111
Інтенсивність механічної обробки має забезпечити структурно-механічні властивості тіста, оптимальні для подальших процесів його дозрівання, оброблення і випікання.
Залежно від сили борошна, ВНДІХП були визначені такі оптимальні величини питомої енергії, потрібної для замішування пшеничного тіста при безопарно-му способі його приготування: для борошна із слабкою клейковиною — 15-20, середньою за силою — 25-40, сильною — 40-50, короткорваною — 45-55 Дж/г тіста.
Українськими вченими Н.І.Берзіною, В.Г.Юрчак установлено, що оптимальна величина затрати енергії на замішування тіста залежить також від таких технологічних факторів, як рецептура тіста (наявність у ньому цукру й жиру), від сорту борошна, кількості дріжджів у тісті. Так, при температурі замішування тіста 29 °С треба 33, а при 35 °С — лише 26 Дж/г.; Під час опарного способу приготування тіста з борошна першого сорту оптимальні витрати питомої енергії складають 33, при безопарному — 41 Дж/г.,
Інтенсивність замішування тіста залежить від конструкції тістомісильної машини, частоти обертання місильного органу, його конфігурації. Залежно від виду місильної машини розрізняють періодичний (порційний) і безперервний способи замішування тіста. При порційному замішуванні застосовують тихохідні машини, швидкісні (машини інтенсивного замішування) і супершвидкісні машини. Виходячи з цього, розрізняють: звичайне замішування, подовжене, інтенсивне і швидкісне. Кінцевою метою кожного з них є досягнення в результаті замішування оптимальних реологічних властивостей тіста, які забезпечують потрібну якість виробів.
Прикладом звичайного замішування є замішування на тихохідних машинах Т1-ХТ2А, А2-ХТБ з підкатними діжами. У цих машинах частота обертання місильного органу 25-50 хв, тривалість замішування 8-9 хв, питома робота складає 5-12 Дж/г. Замішування не супроводжується помітним підвищенням температури.
Представниками машин, що забезпечують інтенсивне замішування, є триш-видкісна машина РЗ-ХТИ, яка має швидкості 60/90/120; МТМ-330 має швидкості 50/70/103; двошвидкісна машина «Прима»-160 має швидкості 35/70; МТМ-120 має швидкості 60/120 хв, угорська машина ЕШТ — 125 хв'.
У швидкісних машинах замішування супроводжується підвищенням тем
ператури тіста на 3-5 °С, питома робота замішування становить 15-30 Дж/г.
Тривалість замішування при верхній швидкості складає 3-5 хв. Для швидкісно
го замішування відомі супершвидкісні машини МК-150, англійська машина
«Твіді» та інші. Тривалість замішування в цих машинах вимірюється в секундах.
Підчас замішування температура тіста підвищується на 10-15 °С, питома ро
бота замішування становить 30-45 Дж/г. Ці машини мають пристрій для охо
лодження.
Процес замішування тіста можна розділити на три стадії. На першій сировина механічно змішується та зволожується. У процесі подальшого замішування на другому етапі відбувається набухання біополімерів, їх злипання, утворення тістової маси. На третій стадії тістова маса пластифікується, в результаті чого набуває пластичності, пружності та еластичності. На цьому етапі відбуваються основні витрати енергії, що йде на формування реологічних властивостей. Тому в дво- і тришвидкісних машинах перші стадії замішування виконують при нижній, а пластифікацію — при верхній швидкості місильного органу.
Посилення механічної обробки в машинах періодичної дії досягається також шляхом подовження терміну замішування до 20-25 хв. Тому поряд зі звичайним, інтенсивним і швидкісним розпізнають ще подовжене замішування.
Сьогодні під інтенсивним замішуванням розуміють різні способи, що забезпечують збільшення витрат питомої роботи на замішування тіста.
У машинах безперервної дії (Х-12, Х-26, И8-ХТА-12/1, А2-ХТТ) здійснюється неінтенсивний заміс, питома робота замішування в цих машинах становить 7,2-10,8 Дж/г. Для підвищення інтенсивності обробки тіста після замішування в безперервно діючих машинах його додатково обробляють шнеком. Прикладом може бути установка ХТУ-Д. У цьому випадку питома робота на замішування підвищується до 15-20 Дж/г.
Відомі високоінтенсивні машини безперервної дії, які виготовляються інофірмами. Це німецькі машини «Контінуа»; фірми «Вернер унд Пфляйдерер»; чехословацька машина марки «Топос» та інші.
Питомі затрати енергії для замішування тіста з житнього борошна значно нижчі, ніж для пшеничного. Так, дослідженнями, проведеними у КТІХП, установлено, що на замішування тіста з житньо-пшеничного борошна у співвідношенні 50:50 оптимальними є затрати питомої енергії 6-8,5 Дж/г. При підвищенні вмісту житнього борошна в тісто вони знижуються.
Надмірна механічна обробка житнього тіста призводить до зменшення його в'язкості та погіршення якості хліба.
Численними дослідженнями встановлено, що зі збільшенням інтенсивності обробки утворення тіста прискорюється. Внаслідок того, що посилена механічна дія сприяє частковій дезагрегації макромолекул білків, відбувається їх перебудова, розриваються внутрішні та міжмолекулярні зв'язки, утворюються нові. Це покращує еластичність пшеничного тіста. Зростає гідроліз білків, гідролітичний розклад крохмалю, збільшується вміст водорозчинних речовин, зменшується в'язкість тіста, відбувається повніше набухання клейковини і крохмальних зерен, зменшується кількість вільної води, швидше формуються структурно-механічні властивості тіста. Завдяки підвищенню оклюзії кисень повітря інтенсивніше окислює пігменти борошна. Всі ці фактори сприяють прискоренню дозрівання тіста.
При застосуванні інтенсивного замішування оптимум питомої роботи потрібно визначати в кожному конкретному випадку, щоб запобігти руйнуванню клейковинного каркасу внаслідок надмірної механічної дії.
5.2. Дозрівання тіста
На стадії дозрівання тіста в ньому відбуваються глибокі зміни у вуглеводно-амілазному і білково-протеїназному комплексах борошна. Внаслідок цього тісто набуває певної еластичності, пружності, в'язкості та пластичності. В ньому накопичуються речовини, що беруть участь у формуванні смаку й аромату готових виробів.
В основі процесів, що відбуваються під час дозрівання тіста, лежать життєдіяльність мікроорганізмів, активізація ферментативної діяльності, взаємодія полімерів тіста з водою.
1 12 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнолопчні основи приготування тіста 113
5.2.1. Мікробіологічні процеси при дозріванні тіста
Основною мікрофлорою тіста є дріжджові клітини і молочнокислі бактерії. У тісті спостерігається симбіоз цих мікроорганізмів.
Молочнокислі бактерії продукують молочну кислоту, яка підкислює середовище, створюються сприятливі умови для розвитку дріжджів. Молочна кислота пригнічує інші мікроорганізми, продукти життєдіяльності яких токсичні для дріжджів. У свою чергу дріжджі у процесі бродіння збагачують середовище азотистими речовинами й вітамінами, необхідними для розвитку бактерій. Для життєдіяльності дріжджів і молочнокислих бактерій тіста сприятливим є слабо кисле середовище, що має рН 4-6 і температуру 28-35 °С.
Основними процесами під час дозрівання тіста є спиртове і молочнокисле бродіння. Процеси спиртового і молочнокислого бродіння є ланцюгом складних перетворень, що обумовлені взаємодією ферментів дріжджів і кислотоутворюючих бактерій тіста та ферментів борошна. При цьому дріжджові клітини і молочнокислі бактерії споживають речовини, розчинені у рідкій фазі тіста (це переважно продукти ферментативного гідролізу складових борошна) і виділяють у тісто продукти бродіння.
Спиртове бродіння.Основним збудником спиртового бродіння є дріжджі — сахароміцети Saccharomyces cerevisiae. Спиртове бродіння, викликане дріжджами, забезпечує розпушування тіста і суттєво впливає на формування його структурно-механічних властивостей. Цей процес починається під час замішування тіста, продовжується при його дозріванні, обробленні, вистоюванні та в перші хвилини випікання, поки температура тістової заготовки не досягне 45-50 °С.
Спиртове бродіння тіста — складний біохімічний процес перетворень глюкози і фруктози під дією ферментів дріжджової клітини. Цей процес супроводжується виділенням теплоти і характеризується таким кількісним співвідношенням основних продуктів:
С6Н,206->2С2Н5ОН + 2С02 + 117,6кДж.
Механізм спиртового бродіння тісно пов'язаний з ендогенною природою бродильних ферментів. Збродження моносахарів відбувається всередині клітини і тому ефективність цього процесу залежить від активності ферменту L-глю-коперміази, що каталізує перенесення цукру через цитоплазматичну мембрану дріжджової клітини, тобто від проникливості цитоплазматичних мембран.
Молекули цукру, що містяться в бродильному середовищі, дифундують внаслідок осмотичного тиску через оболонки дріжджової клітини. Всередині клітини ендоферменти розщеплюють цукри. Продукти бродіння, що утворились при цьому, осмогують
клітини в середовище. Проникливість цитоплазматичних мембран дріжджових клітин збільшується з підвищенням температури. Це призводить до інтенсифікації бродіння.
Спиртове бродіння — це анаеробний процес, який здійснюється через низку проміжних продуктів.
У сучасній схемі спиртового бродіння налічується 10-12 фаз біохімічних перетворень гексоз під дією комплексу ферментів дріжджів.
Спрощено можна розглядати три етапи спиртового бродіння. На першому етапі відбувається фосфорилювання і розпад гексоз, на другому — утворення піровиноградної кислоти, на третьому — утворення етилового спирту внаслідок де-
карбоксилування піровиноградної кислоти з утворенням ацетальдегіду, диоксиду вуглецю і подальше ферментативне відновлення ацетальдегіду в етиловий спирт. Під час спиртового бродіння після утворення піровиноградної кислоти процес проходить такі стадії:
СН3СОСООН -» С02 + СН3СНО
піровиноградна кислота оцтовий альдегід
СН3СН0 + Н2 -> СН3СН2ОН
оцтовий альдегід етанол
Окрім етилового спирту і диоксиду вуглецю з'являється низка побічних продуктів спиртового бродіння, що утворюються не з цукру, а з речовин, які містяться у зброджуваному субстраті: гліцерин, масляна, бурштинова, оцтова, молочна кислоти, ацетальдегід та інші органічні сполуки.
Хлібопекарські дріжджі зброджують всі основні цукри тіста: глюкозу, фруктозу, а також сахарозу і мальтозу після їх ферментативного розкладу на моноса-хари. Безпосередньо бродильні ферменти дріжджів зброджують лише глюкозу; фруктозу і мальтозу вони зброджують після того, як фруктоізомераза і а-глюко-зидаза (мальтаза) перетворить їх у глюкозу. Протягом перших 1-1,5 год після замішування тіста дріжджі зброджують власні цукри борошна, а саме — глюкозу, фруктозу, сахарозу, живляться амінокислотами та іншими потрібними для їх життєдіяльності водорозчинними сполуками, що містяться в рідкій фазі тіста.
Подальша життєдіяльність дріжджів пов'язана зі станом вуглеводно-амілаз-ного і білково-протеїназного комплексів борошна, які в результаті свого функціонування забезпечують дріжджові клітини поживними речовинами.
. Внаслідок ферментативного гідролізу амілолітичними ферментами крохмалю і продуктів його гідролізу в тісті безперервно накопичується мальтоза. Мальтоза є основним енергетичним матеріалом для життєдіяльності дріжджів. Інтенсивність процесу утворення мальтози в значній мірі залежить від стану крохмальних зерен, тобто від податливості крохмалю амілолізу та від активності амілолітичних ферментів борошна.
У тісті після збродження дріжджами власних цукрів борошна спостерігається період певного затухання процесу бродіння, яке з часом знову активується. Це явище дослідники пояснюють адаптацією ферментативного комплексу дріжджів до зброджування мальтози.
Якщо в рецептурі тіста є сахароза, вона екзоферментом сахаразою ще зовні клітини гідролізується на глюкозу і фруктозу, які швидко зброджуються дріжджами. Тому при достатній кількості внесеної в тісто сахарози процес затухання бродіння значно пом'якшується або зовсім не спостерігається.
При двофазному способі приготування тіста дріжджові клітини адаптуються до борошняного середовища в першій фазі (опарі), і в другій фазі (тісті)
бродіння відбувається рівномірно, Рис.5.4. Інтенсивність газоутворення
рис.5.4. при бродінні опари і тіста
114 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнолопчні основи приготування тіста 115
Інтенсивність бродіння тіста в значній мірі залежить від кількості дріжджів у тісті та їх якості, а саме — підйомної сили, зимазної та мальтозної активності, осмочутливості. На інтенсивність бродіння суттєво впливають температура тіста, рН середовища, вміст у рідкій фазі тіста потрібної для живлення дріжджів кількості цукрів, азотмістких сполук, мінеральних речовин, вітамінів, а також концентрація кухонної солі, склад рецептури, інтенсивність замішування тіста.
Найбільше на інтенсивність бродіння впливає температура. При підвищенні температури тіста з 25 до 35 °С інтенсивність бродіння зростає майже вдвічі, при 35 °С спостерігається максимальна інтенсивність бродіння. При 45-50 °С життєдіяльність дріжджів затухає.
Для пшеничного тіста характерним є значення рН від 5,0 до 6,0. Цей інтервал рН є оптимальним для життєдіяльності хлібопекарських дріжджів, що позитивно впливає на інтенсивність бродіння тіста.
Сіль у кількості, передбаченій рецептурою (1,3-2,0 %), дещо пригнічує процес зброджування цукрів дріжджами.
На активність бродіння впливає також концентрація цукру в рідкій фазі тіста. Оптимальною концентрацією цукру, коли бродіння протікає найбільш інтенсивно, є 2,5-3 %.
Зниження активності дріжджів при підвищеному вмісті солі або цукру в тісті пов'язане з їх осмочутливістю, тобто чутливістю дріжджових клітин до осмотичного тиску в рідкій фазі, який залежить від концентрації в ній водорозчинних речовин.
Стимулюючий вплив на інтенсивність бродіння має наявність у живильному середовищі вітамінів групи В, PR біотину та ін. Недостатня кількість вітамінів може призвести до зменшення інтенсивності бродіння на 25 %.
Суттєво впливає на інтенсивність бродіння наявність достатньої кількості амінокислот, амідів, що накопичуються в рідкій фазі внаслідок протеолізу, а також сульфатів і фосфатів.
На життєдіяльність дріжджів впливає вміст етанолу. В міру накопичення спирту в рідкій фазі тіста життєдіяльність дріжджів пригнічується і процес бродіння гальмується. Вважається, що критичною є концентрація етанолу в рідкій фазі тіста 2 % (за об'ємом). При більшій концентрації інтенсивність бродіння падає. Це може бути причиною того, що в безопарному тісті з часом інтенсивність бродіння падає, незважаючи на наявність достатньої для живлення дріжджів кількості цукрів.
На хід бродіння впливає також диоксид вуглецю. Він частково розчиняється в рідкій фазі — 2 г/л, частково адсорбується на поверхні дріжджової клітини, перешкоджає проникненню поживних речовин у клітину, знижує швидкість бродіння.
Під час спиртового бродіння в борошняному напівфабрикаті поряд із накопиченням спирту й диоксиду вуглецю спостерігається збільшення біомаси дріжджів.
Рис. 5.5. Крива розмноження дріжджів у тісті: І - період адаптації; II - період росту; III — період зрілості; IV — період відмирання |
Життєдіяльність дріжджової клітини в тісті можна поділити на чотири періоди (рис.5.5).
У першому періоді дріжджові
клітини пристосовуються до існування в анаеробних умовах борошняного середовища.
Другий період — період швидкого росту — характеризується активним розмноженням дріжджів і накопиченням у борошняному середовищі продуктів енергетичного обміну спирту й диоксиду вуглецю. У цей період спостерігається збільшення об'єму тіста. Подовження цього періоду можна досягти, поліпшуючи живлення мікроорганізмів і видаленням продуктів обміну. Це досягається шляхом обминання тіста.
Основними факторами, що впливають на інтенсивність накопичення біомаси дріжджів, є початкова кількість внесених дріжджів і вологість живильного середовища.
Науковцями встановлено, що чим менше внесено дріжджів під час замішування напівфабрикату, тим краще вони розмножуються.
Л.Я.Ауерман наводить дані, що при внесенні 0,5; 1,0; 2 % дріжджів до маси борошна за 6 год бродіння приріст дріжджових клітин склав 88; 56 і 29 % відповідно.
Очевидно, при внесенні 2 % дріжджів до маси борошна для інтенсивного їх розмноження не досить поживних речовин, що містяться в рідкій фазі тіста. Період генерації дріжджів у борошняному середовищі складає 2,0-2,5 год.
Розмноженню дріжджових клітин сприяє збагачення 'бродильного середовища вітамінами, мінеральними солями.
У рідких напівфабрикатах (вологість 65-72 %) дріжджі розмножуються краще, ніж у густих (42-45 %) унаслідок кращого обміну речовин.
Третій період — період зрілості клітин — характеризується тим, що дріжджові клітини перестають розмножуватись. Унаслідок цього об'єм тіста в кінці бродіння перестає збільшуватись.
Четвертий період характеризується зменшенням клітин у результаті їх автолізу. Його можна спостерігати в перебродженій опарі. Ріст мікроорганізмів поновлюється при попаданні їх у свіже живильне середовище. Як приклад можна навести активне бродіння в тісті, замішаному на опарі.
Затрати на спиртове бродіння. За час дозрівання маса тіста зменшується внаслідок деякого випаровування вологи, а, в основному, внаслідок витрат сухих речовин на бродіння. У процесі бродіння з тіста в оточуюче середовище видаляється певна частина диоксиду вуглецю, спирту, летких кислот, що утворилися у процесі бродіння.
Затрати вуглеводів на бродіння належать до категорії технологічних затрат, що обумовлюються ходом технологічного процесу і є неминучим наслідком біохімічних і мікробіологічних процесів, що відбуваються в тістових напівфабрикатах.
Опосереднено про затрати сухих речовин на бродіння можна судити за кількістю диоксиду вуглецю або спирту, що утворилися при бродінні. Цей метод застосовується в контролі хлібопекарського виробництва.
Розрахунок можна вести, використовуючи класичне рівняння збродження глюкози Гей-Люссака
С6Н,А -> 2С2Н5ОН + 2С02 + 117,6 кДж.
Згідно цього рівняння, із 180 одиниць глюкози утворюється 92 масові одиниці етанолу і 88 одиниць диоксиду вуглецю, тобто на 1 мг С02 утворюється 1,04 мг спирту. На це витрачається 2,04 мг глюкози.
116 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста 117
Якщо розрахунок вести за кількістю С02, що виділився під час бродіння, тоді об'єм С02 треба перерахувати на його масу. (Приймають, що маса 1 см3 С02 при нормальному атмосферному тиску дорівнює 1,79 мг). Тоді 1,79 мг С02 відповідає 1,79 х 1,04 = 1,86 мг спирту. Тобто 1 см3 С02, що утворився під час бродіння, будуть відповідати затрати сухих речовин у перерахунку на глюкозу в кількості
1,79+ 1,86 = 3,65 мг.
У випадку розрахунку затрат за кількістю спирту, що міститься у вибродженому тісті, вважають, що 1 мг спирту відповідає 0,95 мг С02, тобто сумарні затрати вуглеводів на бродіння будуть дорівнювати
1,0 + 0,95 = 1,95 мг глюкози.
Вважається, що абсолютні затрати на бродіння пшеничного хліба, виготовленого на густих опарах, складають 3,0-3,3, а на рідких —2,5-2,8%.
Молочнокисле бродіння.У сировині, з якої виготовляється тісто, наявні різні види бактерій. Вони обумовлюють кислотне бродіння тіста. Розпізнають такі 5 основних типів бродіння, що обумовлені життєдіяльністю бактерій: молочнокисле, пропіоновокисле, бутиленгліколеве, ацетонетилове і маслянокисле. Практично всі ці типи бродіння мають місце при дозріванні пшеничного й житнього тіста, але переважаючим є молочнокисле бродіння.
Основними продуктами цих типів бродіння є молочна, мурашина, оцтова, пропіонова, масляна, бурштинова та інші кислоти, диоксид вуглецю, ацетон, спирти, бутиленгліколь та інші продукти. Від їх кількості й співвідношення залежать інтенсивність колоїдних і ферментативних процесів, формування смаку й аромату.
Найбільше значення в технології хліба має молочна кислота. Вона утворюється лише при молочнокислому й бутиленгліколевому бродінні. Молочнокисле бродіння в тісті є наслідком життєдіяльності мезофільних гомо- і гетеро-ферментативних бактерій. Оптимальна активність цих бактерій спостерігається при температурі 30-37 °С. Гетероферментативні молочнокислі бактерії та деякі види гомоферментативних (L, plantarum) поряд з гексозами і дисахаридами зброджують пентози. У пшеничне тісто молочнокислі бактерії потрапляють з борошном і хлібопекарськими дріжджами, у житнє — з борошном і заквасками.
Гомоферментативне молочнокисле бродіння проходить за гліколітичною схемою Ембдена-Мейергоффа з утворенням на кінцевій стадії двох молекул молочної кислоти
С6Н,206 -» 2СН3СНОНСООН
Процес відбувається за тими ж стадіями, що й у випадку спиртового бродіння, до утворення піровиноградної кислоти. У подальшому піровиноградна кислота перетворюється у молочну
СН3СОСООН + Н2 -» СН3СНОНСООН
піровиноградна кислота молочна кислота
Фактично в кислому середовищі, яким і є водно-борошняне середовище, поряд з молочною кислотою утворюється незначна кількість оцтової, мурашиної кислот і етилового спирту. Гетероферментативне бродіння відбувається пенто-зофосфатним шляхом з утворенням низки органічних сполук. Сумарне рівняння цього процесу можна представити так:
2СДА -> СН3СНОНСООН + СН3СООН + СН3СН2ОН + СООНСН2СН2СООН + С02 + Н2
молочна кислота оцтова етиловий бурштинова диоксид водень
кислота спирт кислота вуглецю
У продуктах гомоферментативного бродіння міститься 85-90 % молочної кислоти, а гетероферментативного — 20-40 %.
У пшеничному тісті внаслідок молочнокислого бродіння накопичується в основному молочна кислота (70-75 %). Винна, бурштинова, лимонна, яблучна кислоти складають приблизно 10 %, решта — леткі кислоти та інші продукти бродіння.
У житньому тісті внаслідок більш активнішого гетероферментативного бродіння, викликаного мікрофлорою житніх заквасок, молочної кислоти утворюється біля 65 %, решта — леткі кислоти, в основному — оцтова.
Інтенсивність кислотонакопичення і склад кислот, що утворюються під час молочнокислого бродіння, в основному залежать від складу мікрофлори, температури бродіння, консистенції напівфабрикатів, тривалості їх бродіння. Для більшості молочнокислих бактерій оптимальним є рН 5-6. У напівфабрикатах хлібопекарського виробництва бактерії активні й при рН 3-3,5 (заквашена заварка, мезофільні закваски).
У густих середовищах процес кислотонакопичення протікає інтенсивніше, ніжу рідких.
За надмірної тривалості бродіння у тісті може зростати вміст оцтової кислоти внаслідок того, що оцтовокислі бактерії окислюють етиловий спирт у оцтову кислоту і воду.
СН3СН2ОН + 02 -> СНзСООН + Н20
Розвиток молочнокислих бактерій гальмується при високому осмотичному тискові у живильному середовищі (коли концентрація цукру більше як 15 і солі більше як 6 %).
Чим вища температура бродіння, тим швидше підвищується кислотність напівфабрикатів.
Поряд з спиртовим і молочнокислим у тісті можуть протікати інші типи бродіння, збудниками яких є різні види бактерій. Це пропіоновокисле, бутиленгліколеве, маслянокисле, ацетонетилове та інші типи бродіння.
Пропіоновокисле бродіння характеризується зброджуванням глюкози, а іноді пентоз, у пропіонову і оцтову кислоти з утворенням диоксиду вуглецю та води.
ЗС6НІ206 -^ 4СН3СН2СООН + 2СН3СООН + 2С02 + 2Н20
глюкоза пропіонова кислота оцтова кислота диоксид вода
вуглецю
При 2,3-бутиленгліколевому бродінні, яке викликають, наприклад, бактерії Aerobacterium aerogenes, що зустрічаються іноді в борошні, утворюються молочна, мурашина, бурштинова, оцтова кислоти, етиловий спирт, 2,3-бути-ленгліколь.
118 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста
Маслянокисле бродіння збуджується багатьма видами мікроорганізмів, що зустрічаються у харчовій промисловості. Сумарне рівняння маслянокислого бродіння можна подати так:
С6Н,А -> СН3СН2 СН2 СООН + 2С02 + 2Н2
глюкоза масляна кислота диоксид водень
вуглецю
Фактично ще утворюється оцтова кислота та деякі інші продукти бродіння.
У кислому середовищі основними продуктами бродіння є бутиловий спирт і ацетон, у нейтральному — масляна кислота та невелика кількість спирту і ацетону.
Ацетоноетилове бродіння збуджується бактеріями виду Bacterium ace-toaetylicum. Сумарне рівняння цього типу бродіння таке:
2С6НІ206 + Н20 -* СН3СОСН + 2СН3СН2ОН + 5С02 + 4Н2
глюкоза вода ацетон етиловий спирт диоксид водень
вуглецю
Співвідношення етилового спирту і ацетону становить 2,5:1 або 3,5:1.
Таким чином, різноманітність у тісті мікрофлори обумовлює в ньому різні типи бродіння, в результаті яких накопичуються в тій чи іншій кількості різні продукти бродіння. У залежності від умов у сумарному процесі бродіння превалює той чи інший його тип.
Для забезпечення якості продукції в технологічному процесі потрібно створювати умови, оптимальні для розвитку мікроорганізмів, що виробляють бажані продукти бродіння.
Молочна та інші кислоти, що продукуються бактеріями, суттєво впливають на реологічні властивості тіста, сприяють набуханню і пептизації білків, зменшенню рідкої фази тіста, підвищенню його газоутримувальної здатності, впливають на активність ферментів. Особливе значення це має в процесі приготування житнього тіста. Підвищення кислотності тіста зменшує активність амілолітичних ферментів (особливо а-амілази) і запобігає надмірному ферментативному гідролізу крохмалю.
Леткі кислоти — оцтова, мурашина, пропіонова значно впливають на смак і аромат виробів. При підвищеному вмісті цих кислот смак виробів різко кислий, при низькому — прісний.
Окрім кислототворних бактерій, певну роль у нарощуванні кислотності напівфабрикатів під час їх дозрівання відіграють безпосередньо дріжджі. Вони, крім вуглекислоти, можуть продукувати ту чи іншу кількість органічних кислот циклу Кребса, а також синтезувати вітаміни, потрібні для життєдіяльності кислототворних бактерій. Диоксид вуглецю, що є продуктом спиртового бродіння, розчиняється у вільній воді, утворюючи вугільну кислоту Н2С03. Оскільки вуглекислота слабо дисоціює на іони, вона в основному впливає на титруєму, а не на активну кислотність (рН).
За даними колишнього ВНДІХП, у готовому тісті для приготування батонів при рН 4,9-5,3 співвідношення дріжджів і молочнокислих бактерій за оптимальної кислотності 2,2-2,6 град, складає 1:1 — 1:2.
У результаті життєдіяльності бактерій і дріжджів підвищується кислотність тіста і знижується його рН.
У процесі зростання кислотності тіста велике значення, окрім наведених,
мають також інші фактори. Зокрема, під час дозрівання тіста з фітину борошна під дією ферменту фосфатази утворюються кислі фосфати. Оптимальна активність фосфатази спостерігається при рН 5,5, тобто при значенні, близькому до рН пшеничного тіста.
За спостереженнями P.P.Токаревої, в процесі дозрівання тіста мінералізується близько 80 % фосфору фітину. Так, за час бродіння опари вміст у ній фосфорної кислоти (у розрахунку на фосфор) із фітину зріс з 10,2 до 52,0 мг/100 г сухих речовин опари.
Певну роль у підвищенні кислотності напівфабрикатів відіграють жирні кислоти і амінокислоти, що утворюються в результаті автолітичного розпаду жирів і білкових сполук тіста.
Початкова кислотність напівфабрикатів і кислотність їх після дозрівання залежать від виду і сорту борошна. Так, при дозріванні пшеничних напівфабрикатів із сортового борошна титрована кислотність збільшується на 1-1,5 град, а з обойного борошна — на 1,5-2 град.
Треба мати на увазі, що інтенсивність біохімічних, мікробіологічних і колоїдних процесів у напівфабрикатах залежить не від сумарного вмісту кислотоутворюючих продуктів, а від концентрації іонів водню, тобто від рН середовища.
На сьогодні не встановлено прямої залежності між титрованою кислотністю і рН. При одному і тому ж показникові титрованої кислотності значення рН може бути різним залежно від наявності буферних речовин борошна і рецептури тіста. Так, за даними досліджень Л.М.Казанської і Н.Д.Синявської, у пшеничному тісті з різних партій борошна І сорту при титрованій кислотності 3,0 град значення рН змінювалось від 5,05 до 5,55. При кислотності 4,0 град — від 4,88 до 5,37. Тому за показник кислотності тіста прийнято титровану кислотність, а не рН.
5.2.2. Біохімічні процеси при дозріванні тіста
Під час дозрівання тіста відбуваються глибокі зміни в білково-протеїназно-му і вуглеводно-амілазному комплексах борошна.
Зміни у білково-протеїназному комплексі.Білково-протеїназний комплекс набуває змін внаслідок дії ферментів борошна, дріжджів, молочнокислих бактерій, а також продуктів життєдіяльності останніх.
Під дією протеїназ відбувається протеоліз білків тіста. Спостерігаються зміни у співвідношенні білкових фракцій. Зменшується вміст високомолекуляр-них фракцій, а саме — глютеніну і підвищується вміст більш низькомолекулярних — гліадину, альбумінів, глобулінів. Протеоліз активується глютатіоном дріжджів, що внесені в тісто.
При використанні дріжджів, які довго зберігалися і містять значну кількість глютатіону у відновленій формі, вплив глютатіону на активність протеолізу значно помітніший, ніж при використанні свіжих дріжджів.
Сульфгідрильні групи глютатіону дріжджів впливають на стан окисно-відновного потенціалу в тісті. Окисно-відновний потенціал зсувається у напрямку підсилення відновних процесів. При цьому відновлюється окисна частина активаторів протеолізу, активується протеїназа. Відновлювальне розщеплення дисульфідних зв'язків внаслідок дії ферменту протеїндисульфідредуктази призводить до дезагрегації білкової молекули і розслаблення структури тіста.
Вважається, що протеоліз під час дозрівання тіста має особливе значення
1 20 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста 121
не тому, що внаслідок його дії в тісті накопичується певна кількість продуктів глибокого розкладу білків, а в основному тому, що відбувається дезагрегація білкової молекули. При цьому змінюється в основному четвертинна і третинна структури білка.
Розукрупнення міжмолекулярних білкових утворень, ослаблення третинної структури білка призводить до розпушування білкової молекули. Це сприяє посиленню набухання білка, що почалось при замішуванні тіста, його пептизації, частковому переходу в рідку фазу тіста.
Продукти гідролізу білкових сполук (амінокислоти, поліпептиди, аміди) використовуються для живлення дріжджів і молочнокислих бактерій. Продукти протеолізу необхідні також для утворення барвних і ароматичних сполук на стадії випікання хліба. Є дані, що вміст водорозчинного азоту під час дозрівання тіста зростає з 12,8 до 30,2 % від загальної його кількості.
Таким чином, протеоліз у тісті бажаний як необхідна складова у формуванні його структурно-механічних властивостей підчас дозрівання. Але інтенсивність протеолізу не повинна перевищувати глибини змін у білково-протеїназному комплексі, оптимальної для одержання структурно-механічних властивостей тіста, необхідних для подальшого його оброблення під час формування тістових заготовок, забезпечення газоутримувальної та формоутримувальної здатності.
Бажана глибина протеолізу залежить в основному від сили борошна. У тісті із сильного борошна протеоліз має пройти більш глибоко, ніж у слабкому. Надмірний протеоліз у тісті зі слабкого борошна призведе до його надмірного розрідження.
Про інтенсивність протеолізу у тісті, що бродить, можна судити по приросту в ньому водорозчинного азоту.
Доступнішим і простішим методом вивчення змін стану білків під час дозрівання тіста є відмивання з нього клейковини й визначення її властивостей.
Заданими ВНДІХП, із тіста, що вибродило, відмивається менше сирої клейковини на 15-18 %, сухої — на 5-3,3 %, гідратаційна здатність зменшується на 13-18 %. Клейковина зміцнюється. Вважається, що частина клейковинних білків, в основному гліадин, переходить у промивну воду, а частина утворює надмірно гідратовану рухливу проміжну фазу, яку не вдається виділити з тіста відмиванням, але яка і не переходить у розчин. Ця проміжна фаза клейковини розподіляється по всій масі тіста й обумовлює покращання його реологічних властивостей.
Зміни у вуглеводно-амілазному комплексі.Вуглеводно-амілазний комплекс під час дозрівання тіста зазнає змін. Важливу роль у цьому відіграють гідролітичні процеси, що пов'язані з дією амілаз.
Власні цукри борошна швидко зброджуються дріжджами. Для гарантування процесу бродіння необхідно забезпечити дріжджі енергетичним матеріалом. Цю роль відіграють амілази: у пшеничному тісті з нормального зерна — р-амілаза, в житньому — а- і β-амілази. Під дією амілаз з крохмалю у борошні безперервно утворюється мальтоза. Мальтоза в тісті є основним цукром, що забезпечує хід всього технологічного процесу виробництва хліба — від процесу бродіння до процесу випікання.
Від співвідношення між інтенсивністю накопичення мальтози в тісті внаслідок гідролітичного розщеплення крохмалю і зброджування її мікроорганізмами залежить вміст цукрів у тісті у процесі дозрівання.
У дозрілому тісті має міститись не менше 3 % цукрів, що зброджуються. Са-
ме така кількість цукрів необхідна для інтенсивного бродіння в тістових заготовках під час їх вистоювання і для забезпечення нормального забарвлення скоринки пшеничного хліба під час випікання.
Рис. 5.6. Мікроструктура крохмалю тіста ушкодженого амілазами (х500) |
Зерна крохмалю, що частково набрякли в результаті адсорбційного поглинання ними води, під дією амілаз розпушуються. Під час дозрівання тіста відщеплюються декстрини, утворюється мальтоза.
Руйнування зерен крохмалю добре видно з рис. 5.6, на якому представлена мікроструктура тіста через 3 год бродіння.
Під час дозрівання тіста відбувається також деполімеризація пентозанів під дією власних ферментів борошна. Глибина біохімічних перетворень тіста суттєво впливає на швидкість дозрівання тіста, його структурно-механічні властивості.
5.2.3. Колоїдні процеси при дозріванні тіста
Під час дозрівання тіста продовжується процес осмотичного зв'язування води білками, ними поглинається також певна частина рідкої фази тіста. Це покращує його структурно-механічні властивості.
Під час бродіння внаслідок зростання активності протеолітичних ферментів борошна відбувається дезагрегація молекул білка, гідроліз поліпептидних ланцюгів. Це призводить до послаблення білкового каркасу тіста. Частина білків набухає необмежено, що посилює їх механічну і ферментативну дезагрегацію, призводить до пептизації, збільшує вміст рідкої фази в тісті. Необмежене набухання і пептизація білків особливо характерні для житнього тіста.
Від співвідношення інтенсивності процесів обмеженого і необмеженого набухання білків, їх дезагрегації залежить формування структурно-механічних властивостей тіста.
На глибину колоїдних процесів впливає сила борошна. Білки сильного борошна під час дозрівання тіста набухають повільно, обмежено. їх набухання продовжується до кінця дозрівання тіста. Вони осмотично зв'язують значну частину водорозчинної фракції тіста. Додаткова механічна обробка такого тіста під час обминання сприяє перебудові білкових структур, прискоренню їх набухання.
У тісті з слабкого борошна білки швидко набухають, значна частина їх набухає необмежено і пептизується. Цьому сприяє гідролітичний розклад білків протеолітичними ферментами. Внаслідок цих процесів у тісті зростає кількість рідкої фази, воно розріджується.
Білковий каркас клейковини, відмитої із тіста з сильного борошна, виразно структурований, міцний, тоді як у клейковини тіста з слабкого борошна — невиразний, слабкий, рис. 5.7.
1 22 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста 123
Рис. 5.7. Мікроструктура клейковини, відмитої з тіста (х500): а — із сильного борошна; б — з слабкого борошна
Поряд з набуханням і деструкцією білків при дозріванні тіста відбуваються процеси гідратації нерозчинних і водорозчинних пентозанів, що призводить до підвищення в'язкості тіста. Особливо велике значення відіграє процес набухання нерозчинних пентозанів і утворення в'язкого розчину водорозчинними пентозанами у формуванні структурно-механічних властивостей житнього тіста.
На колоїдні процеси впливають ступінь механічної обробки тіста під час замішування, кислотність, продукти бродіння, глютатіон дріжджів, що накопичуються під час дозрівання, а також температура бродіння. Підсилена механічна обробка тіста шляхом подовженого або інтенсивного замішування сприяє підвищенню у процесі дозрівання набухання білків, деструкції крохмальних зерен, що призводить до збільшення кількості осмотично і адсорбційно зв'язаної вологи,
покращанню фізичних властивостей тіста, про що свідчать дані, що характеризують консистенцію тіста, замішаного з різним ступенем механічного оброблення, рис. 5.8.
Рис. 5. В. Консистенція тіста замішаного: а — у машині періодичної дії, 70 хв', протягом 6 хв; б — у машині періодичної дії, 70 хв', протягом 20 хв; в — у швидкісній машині, 1400 хв', протягом 2 хв; 1 — пясля замішування, 2 — через 1 год. дозрівання, З — через 2 год. дозрівання |
Збільшенню гідрофільності колоїдів тіста, їх пепти-зації сприяє підвищення кислотності тіста внаслідок кислотного бродіння і ферментативного розкладу фітину, а також накопичення продуктів спиртового бродіння.
У результаті кислотної пептизації білків у тісті підвищується вміст водорозчинних речовин, одночасно зменшується вихід сухої клейковини, сира клейковина стає міцнішою, знижуються її гідратаційна здатність і розтяжність.
Диоксид вуглецю, який виділяється при спиртовому бродінні, у вільній воді утворює вуглекислоту, під дією якої клейковинні білки пептизуються, а в міру його видалення відновлюються з поліпшеною структурою. Цим можна пояснити
сприятливий вплив на реологічні властивості тіста, об'єм і пористість хліба механічного видалення з тіста диоксиду вуглецю при обминанні та обробленні.
З підвищенням температури бродіння колоїдні процеси в тісті поглиблюються, прискорюється його дозрівання.
5.2.4.Фактори, що інтенсифікують процеси дозрівання тіста
З метою інтенсифікації бродіння, покращання структурно-механічних властивостей пшеничного тіста його в процесі дозрівання доцільно перемісити. Ця операція зветься обминанням тіста. її виконання можливе тільки в разі приготування тіста в тістомісильних машинах періодичної дії. Процес перемішування короткий — 1,5-2,5 хв.
Ефективність цієї операції обумовлена наступним. У процесі дозрівання пшеничного тіста його клейковинний каркас розтягується під дією диоксиду вуглецю, що виділяється під час бродіння. Тісто збільшується в об'ємі до певної межі, після якої білкові плівки каркасу стають надто проникливими для С02, клейковинний каркас стає нездатним достатньо утримувати С02 і тісто опадає.
Поряд з цим дріжджові клітини через певний час зброджують поживині речовини середовища, що їх оточує, уповільнюють свою життєдіяльність, продукти бродіння, що накопичуються в рідкій фазі, також пригнічують дріжджові клітини. Це призводить до зменшення виділення С02. Внаслідок ослаблення газоут-римувальної здатності білкового каркасу і зменшення виділення С02 тісто має нерівномірну розпущеність і починає опадати.
Повторне короткочасне перезамішування тіста сприяє видаленню надто крупних кульок диоксиду вуглецю, перерозподілу в тісті дріжджових клітин, що відбрунькувалися внаслідок розмноження, покращанню умов живлення дріжджів. У тісті інтенсифікується процес бродіння. Під час перезамішування відбувається перерозподіл дрібних кульок С02 у клейковинному каркасі, тісто додатково насичується повітрям, що сприяє кращому його розпушуванню. Клейковинний каркас, що сформувався за час дозрівання тіста, розтягується, руйнується, утворюється новий, з дрібнішою білковою сіткою.
Насичення тіста повітрям викликає окислення складових білково-протеїна-зного комплексу. Покращуються його структурно-механічні властивості.
У результаті процесів, що відбуваються внаслідок перезамішування, тісто під час подальшого бродіння досягає більшого об'єму, покращується його газо-і формоутримувальна здатність.
Залежно від сили і сорту борошна, а також терміну бродіння пшеничне тісто перезамішують один або два рази. Тісто зі слабкого борошна слід перемішувати обережно і не більше одного разу. Тісто з пшеничного борошна другого сорту досить перемісити тільки один раз, а тісто з обойного борошна перемішування не потребує.
При одноразовому обминанні цю операцію виконують після закінчення 2/3 тривалості бродіння тіста. При більшій кількості перемішування —■ не пізніше, ніж за 20 хв до початку розробки тіста.
У разі приготування тіста на комплексно-механізованих лініях з безперервним замішуванням ця операція відсутня.
1 24 Технологія хлібопекарського виробництва
Біотехнологічні основи приготування тіста 125
5.2.5. Регулювання процесів дозрівання тіста
Регулювання процесів дозрівання тіста можливе шляхом проведення технологічних заходів, направлених на інтенсифікацію або гальмування мікробіологічних, біохімічних і колоїдних процесів.
Для інтенсифікації процесів дозрівання пшеничного тіста найефективнішими заходами є збільшення кількості дріжджів, що вносяться в тісто, підвищення температури бродіння, внесення в тісто стиглих напівфабрикатів, органічних кислот, мінеральних солей фосфору, амонію, ферментних препаратів, застосування інтенсивної механічної обробки тіста.
Збільшення вмісту дріжджових клітин у борошняному середовищі призводить до інтенсифікації виділення С02 і активнішого розпушування тіста. Глютатіон дріжджів, впливаючи на відновні процеси у тісті, сприяє прискоренню формування реологічних властивостей білкового комплексу.
Підвищення температури тіста до 32-35 °С створює сприятливі умови для процесу спиртового бродіння, активізації ферментативних процесів, прискорення набухання білків. Підвищення температури бродіння є найдоступнішим технологічним заходом.
Внесення при замішуванні тіста дозрілих напівфабрикатів — стиглого тіста, мезофільних заквасок збільшує в ньому вміст мікроорганізмів в активній формі, інтенсифіку
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ТЕХНОЛОГІЯ... Жири У хлібопекарському виробництві використовують жири що виготовляються для харчових цілей масло коров яче маргарин жир рідкий для хлібопекарської...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПРИГОТУВАННЯ ТІСТА
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов