В основі приготування тіста лежить ряд складних біохімічних, мікробіологічних, колоїдних та фізико-хімічних процесів, оптимальний перебіг яких забезпечує високу якість хлібобулочних виробів. Дослідження цих процесів є важливим аспектом розробки будь-якої технології хліба.
Біохімічні процеси в тісті характеризують за змінами у білково-протеїназному (співвідношенням білкових фракцій, вмістом водорозчинного азоту) та вуглеводно-амілазному (вмістом редукувальних цукрів, активністю a, b-амілази) комплексах борошна.
У результаті гідролізу крохмалю амілолітичними ферментами борошна (α- та β-амілазою) в тісті під час його дозрівання утворюються моно- та дисахариди, які використовуються дріжджами в процесі бродіння. Зброджування вуглеводів дріжджовими клітинами проходить почергово – мальтоза як резервний дисахарид використовується в останню чергу і лише після ферментативного розщеплення до глюкози.
У процесі оцукрення крохмальних зерен до мальтози основну участь бере β-амілаза, яка гідролізує 1,4-глюканові зв‘язки в полісахаридах, послідовно відщеплюючи залишки мальтози від нередукуючих кінців вуглеводного ланцюга. Фермент a-амілаза утворює незначну кількість мальтози і як основний продукт гідролізу крохмалю – декстрини невеликої молекулярної маси, які β-амілаза розщеплює до мальтози. Тобто процес гідролітичного перетворення крохмалю в тісті здійснюється за сумісної участі амілолітичних ферментів. Показником, що характеризує активність ферменту β-амілази, а отже й інтенсивність накопичення мальтози, є цукроутворювальна здатність борошна.
Процеси приготування тіста та випікання тістових заготовок супроводжуються активною дією ферментів амілолітичного комплексу, в результаті чого частина сухих речовин борошна переходить у водорозчинний стан. Основну роль у накопиченні водорозчинних речовин під час випікання відіграє фермент a-амілаза, який неупорядковано гідролізує 1,4-глюканові зв‘язки в молекулі крохмалю з утворенням мальтози, низькомолекулярних декстринів та невеликої кількості мальтотріози і глюкози. Вважається, що a-амілаза міститься у борошні, яке виготовлене з пророслого зерна.
Знання змін у вуглеводно-амілазному комплексі борошна особливо важливо для прогнозування ходу амілолізу під час випікання хліба, так як значна частина крохмалю під впливом амілолітичних ферментів при підвищеній температурі продовжує гідролізуватися, що безпосередньо впливає на фізичні властивості м‘якушки. Загально визнаними методами, що характеризують дію α-амілази борошна, є визначення кількості водорозчинних речовин та ”числа падіння” (показника в‘язкості).
Вплив a-амілази на вуглеводно-амілазний комплекс борошна характеризують за автолітичною активністю борошна (швидкістю розрідження клейстеризованого крохмалю вказаним ферментом у киплячій водяній бані).
Відомо, що від вмісту редукувальних цукрів у тісті залежить ефективність спиртового бродіння, яке є домінуючим видом бродіння у технології хлібобулочних виробів. На перших етапах тістоутворення основним енергетичним матеріалом для життєдіяльності дріжджів є власні цукри борошна. Редукувальні речовини, які утворюються внаслідок ферментативних перетворень крохмалю в тісті, забезпечують хід подальшого технологічного процесу, а саме – анаеробний обмін вуглеводів, при якому відбувається виділення вуглекислого газу, необхідного для розпушення тіста.
Тобто, швидкість ферментативного розщеплення крохмалю амілазами можна характеризувати загальною кількістю редукувальних вуглеводів, що накопичилися в напівфабрикаті під час гідролізу.
Зміни у білково-протеїназному комплексі напівфабрикатів пов‘язані з процесами протеолізу, які полягають в утворенні продуктів глибокого розкладу та дезагрегації білків, що важливо для досягнення тістом структурно-механічних властивостей, оптимальних для одержання хліба високої якості. Протеоліз у тісті відбувається за участю протеолітичних ферментів, а також активаторів або інгібіторів (сполук окисної чи відновної природи). При дії протеїназ на білок борошна як продукти гідролізу утворюються пептони, поліпептиди і вільні амінокислоти. Азот вільних амінокислот та інших небілкових азотистих речовин використовується бродильною мікрофлорою для живлення. Азотовмісні сполуки також беруть участь в реакції меланоїдиноутворення при випіканні хліба.
Для характеристики ступеня протеолізу білків тіста проводять фракціонування азотовмісних сполук у зразках напівфабрикатів:
- фракція азотвмісних сполук
- загальний вміст білка, % СР
- білок клейковини, %СР (початковий та після 180 хв автолізу)
- водорозчинний білок, % СР (початковий тапісля 180 хв автолізу)
- “проміжна” білкова фракція, % СР (початковий та після 180 хв автолізу)
- вільні амінокислоти, мг/100 г СР після 180 хв автолізу
- небілковий азот, мг/100 г СР (початковий та після 180 хв автолізу)
Структурно-механічні властивості тіста безпосередньо пов‘язані зі змінами у вуглеводно-амілазному та білково-протеїназному комплексах під час визрівання напівфабрикатів та вистоювання тістових заготовок. Структурно-механічні характеристики тіста поряд з газоутворенням є визначальними в отриманні об’ємного виходу, структури пористості м’якушки хліба, його формостійкості. Тому структурно-механічні властивості напівфабрикатів враховують під час встановлення параметрів технологічного процесу виготовлення хлібобулочних виробів.
Структурно-механічні властивості тіста залежать безпосередньо від кількості та якості клейковини борошна, яка є гідратованою нерозчинною у воді масою двох фракцій білкових сполук пшениці – гліадину і глютеніну, що формують неперервну структуровану основу тіста. Поєднання властивостей обох фракцій у сирій клейковині забезпечує її пружність, розтяжність та еластичність. Фізичні властивості та вміст клейковини залежать від компонентів напівфабрикату, які формують його.
Так як тісто є біоколоїдною системою, яка представлена одночасно твердою, рідкою та газоподібною фазами, тому від співвідношення цих фаз залежать фізичні властивості напівфабрикату. Тому при розробці технології хлібобулочних виробів обовязково вивчають пружньо-еластичні властивості тіста.