Пшеничне

вищого сорту — 3,0

першого сорту — 3,5
другого сорту — 4,5

обойне —5,0

Активна кислотність борошна характеризується показником рН і знаходить­ся у межах 5,8 — 6,3.

2.1.3. Хімічний склад борошна

Хімічний склад борошна знаходиться у прямій залежності від хімічного скла­ду зерна. У той же час хімічний склад зерна залежить від його селекційних особ­ливостей, агротехнічних , кліматичних і ґрунтових умов вирощування. Середній хімічний склад борошна за видами і сортами наведено у табл. 2.3. ~

 

22 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 23

Таблиця 2.3.Середній хімічний склад борошна

 

	Борошно пшеничне	Борошно житнє
Складові	вищий сорт	перший сорт	другий сорт	обойне	сіяне	обдирне	обойне

 

Вода, %
Білки, %	10,3	10,6	11,7	12,5	6,9	8,9	10,7
Незамінні
амінокислоти, мг/100 г:
валін
ізолейцин
лейцин
лізин
метіонін
треонін
триптофан
фенілаланін
Жири, %	0,9	1,3	1,8	1,9	1,1	1,7	2,1
Вуглеводи загальні, %	74,2	73,2	70,8	68,2	76,9	73,0	70,3
Цукри, %	1,6	1,8	2,4	3,6	3,9	4,5	5,6
Крохмаль	67,7	67,1	62,8	55,8	63,6	59,3	55,7
Пентозани	1,8	2,1	2,9	5,6	3,6	5,3	7,3
Клітковина, %	0,15	0,3	0,7	1,9	0,5	1,2	1,8
Зола, %	0,5	0,7	1,1	1,5	0,6	1,2	1,6
Мінеральні речовини,
мг/100 г:
натрій
калій
кальцій
магній
фосфор
залізо	1,2	2,1	3,3	4,1	2,9	3,5	4,1
Вітаміни, мг/100 г:
В1	0,17	0,25	0,37	0,41	0,17	0,25	0,42
В2	0,08	0,12	0,14	0,19	0,08	0,13	0,20
РР	1,20	2,20	2,87 .	4,50	0,99	1,02	1,16
Енергетична цінність,
ккал

Як свідчать дані таблиці, чим вищий сорт борошна, тим більша в ньому ма­сова частка крохмалю. Масова частка білків, жирів, мінеральних речовин, пенто­занів і вітамінів збільшується зі зниженням сорту борошна і найбільше цих спо­лук міститься в обойному борошні. Це пояснюється тим, що у процесі виготов­лення борошна різних сортів до його складу надходять анатомічні частинки зер­на у різному співвідношенні.

Вуглеводи.Основну частину борошна становлять полісахариди (крох­маль, клітковина, геміцелюлози, пентозани). У незначній кількості містяться моносахариди (глюкоза, фруктоза, пентози) і олігосахариди (сахароза, маль­тоза, рафіноза). Встановлено також наявність мелібіози та глюкофруктозану (левозину). Найважливіші вуглеводи, що містяться у борошні, представлені на рис. 2.1.

Олігосахариди складаються із 2-5 моносахаридів.

Дисахарид сахароза складається із залишків глюкози і фруктози, з'єднаних глюкозидним зв'язком, а дисахарид мальтоза — із залишків глюкози.

Рис. 2.1. Основні вуглеводи борошна

Трисахарид рафіноза (С₁₈Н₃₂0₁₆) являє собою з'єднання сахарози із залиш­ком галактози. Під дією ферменту (б-фруктофуранозидази від рафінози відщеп­люється фруктоза, а під дією α-галактозидази рафіноза розщеплюється з утво­ренням галактози і сахарози.

З точки зору харчової цінності вуглеводи борошна поділяються на такі, що засвоюються організмом (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, крохмаль, декстрини) і такі, що не засвоюються (целюлоза, геміцелюлоза, пентозани). Вуглеводи є важливим джерелом енергії. 100 г вуглеводів, що засвоюються, забезпечують 375 ккал тепла або 1570Дж.

У пшеничному сортовому борошні моно- і олігосахаридів міститься від 0,7 до 1,8 % на сухі речовини. Серед них: глюкози 0,01-0,05; фруктози — 0,015-0,05; мальтози 0,005-0,05; сахарози 0,1-0,55, решта — рафіноза і глюко-фруктозан. У борошні з пророслого зерна масова частка мальтози зростає.

Житнє борошно містить значно більше цукрів, ніж пшеничне, а саме — від 4,5 до 6,5 % на сухі речовини, залежно від сорту борошна. До 80 % всіх цукрів житнього борошна приходиться на долю сахарози. Оскільки цукри у зернівці концентруються в ендоспермі та зародку, то найбільше їх міститься у борошні низьких помелів.

Глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза борошна служать енергетичним ма­теріалом для дріжджів під час бродіння тіста.

Пентози борошна не зброджуються дріжджами. В складі пентозанів вони відіграють певну роль у водопоглинальній властивості борошна, беруть участь у реакції меланоїдиноутворення під час випікання хліба.

Крохмаль є основною складовою борошна, У пшеничному борошні масова частка крохмалю становить 56-70, у житньому — 55-65 % залежно від сорту. Оскільки весь крохмаль знаходиться в ендоспермі зерна, сортове борошно містить його більше, ніж обойне. У борошні крохмаль знаходиться у вигляді різних за розміром (від 0,002 до 0,17 мкм) крохмальних зерен сферичної, овальної чи неправильної форми. Поряд з цілими зернами є частина зерен, уш­коджених під час помелу (рис. 2.2).

Крохмальні зерна мають кристалічну листковану структуру, окремі кристали згруповуються у тонкі мікрокристали.

Крохмаль — неоднорідна речовина, до його складу входять два полісахари­ди — амілоза і амілопектин. У крохмальних зернах знайдені також високомолеку-

 

24Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 25

лярні жирні кислоти (0,6 %) і мінеральні речовини (0,2-0,7 %). Відносна густина крохмалю біля 1,5. Співвідношення амілози і амілопектину в крохмалі становить 1:(3-3,5).

Рис. 2.2 Зерна крохмалю у скануючому мікроскопі: а — цілі, б — ушкоджені

Оболонка крохмального зерна побудована з аміло­пектину, а в середині зерна знаходиться амілоза. У пше­ничному крохмалі міститься в середньому 25 % амілози і 75 % амілопектину. Амілоза

та амінопектин складаються із залишків глюкози (С₆Н₁₀0₅), але мають різну хімічну будову. Молекула амілози складається з кількох паралельних довгих не-розгалужених спіралеподібних ланцюжків, у яких глюкозні залишки сполучені між собою α -1,4 глюкозидними зв'язками, тобто кисневий місток зв'язує між собою перший і четвертий вуглецеві атоми сусідніх залишків глюкози.

Молекулярна маса амілози може коливатись від 20 тис. до 1 млн. Амілоза розчиняється у теплій воді, утворюючи розчини з невеликою в'язкістю, з йодом дає синє забарвлення. Водопоглинальна здатність амілози м'якої пшениці — 83-84%.

Молекула амілопектину дуже розгалужена. В основі її структури лежать ок­ремі ланцюжки із залишків глюкози, які в точках розгалуження сполучені між со­бою α -1,6 глюкозидним зв'язком, тобто кисневим містком між першим вуглеце­вим атомом крайнього залишку глюкози одного ланцюжка і шостим вуглецевим атомом одного із глюкозних залишків другого ланцюжка.

Схема будови молекули амілози і амілопектину показана на рис. 2.3.

α -1,6 глюкозидні зв'язки станов­
лять 6,7 % усіх зв'язків у молекулі аміло­
пектину. Амілопектин складається із
6000-40000 глюкозидних залишків. Йо­
го молекулярна маса — від 1 до 10 млн.
Амілопектин у гарячій воді набухає,
утворюючи в'язкий клейстер, розчи­
няється лише під тиском, з йодом дає
червоно-фіолетове забарвлення. Сам
крохмаль з розчином йоду дає синє за­
барвлення. Ця властивість використо­
вується при перевірці повноти відмирання Рис.2.3. Схема будови молекул:
вання його від клейковини. Крохмаль у а - амілози; б - амілопектину
холодній воді тільки набухає. При цьому

він поглинає води ЗО % до своєї маси. Внаслідок набухання діаметр зерна крох­малю збільшується на 10 %, а об'єм — приблизно на ЗО %. Здатність крохмалю поглинати воду в значній мірі залежить від ступеню механічного ушкодження зе­рен у процесі помелу. Цілі зерна крохмалю адсорбують 0,3 г води на 1 г, а ушко­джені — 2-3 г і більше.

Порівняно з крохмалем пшеничного борошна крохмаль житнього борошна має значно більшу гідрофільність. Швидкість зв'язування крохмалем води зрос­тає з підвищенням температури.

При підвищенні температури до 55-70 °С крохмаль швидко набухає, по­глинає велику кількість води, крохмальні зерна збільшуються в об'ємі, втрача­ють форму, утворюється в'язкий клейстер. Пшеничний крохмаль повністю клейстеризується при співвідношенні крохмалю і води 1:10. При недостатній кількості води крохмальні зерна клейстеризуються лише частково, з поверхні зерна. Така клейстеризація крохмалю спостерігається у процесі випікання хліба.

Температура клейстеризації для різних крохмалів різна. За даними різних авторів пшеничний крохмаль клейстеризується при температурі 62-65, житній — 55-57, кукурудзяний — 66-70 °С. На температуру і швидкість клейсте­ризації крохмалю впливають цукор, сіль, жири та інші інгредієнти. Цукор і сіль за­тримують набухання крохмалю і підвищують температуру клейстеризації. Жир знижує температуру клейстеризації.

Утворений крохмалем клейстер з часом старіє. Спостерігається явище си­
нерезису. Клейстеризовані крохмальні зерна віддають воду, зменшуються в
об'ємі, відбувається процес їх переходу з аморфного стану до початково-крис­
талічного, тобто ретроградація крохмалю.

Клейстер житнього крохмалю старіє повільніше, ніж пшеничного Молекула крохмалю деполімеризується під дією амілаз — α - і (б-амілази. Обидва ферменти каталізують тільки розщеплення α -1,4-глюкозидних зв'язків, але в їх дії є суттєва різниця. Під дією α-амілази глюкозидні зв'язки в амілозі та амілопектині крохмалю розриваються без певного порядку. Молекула крохмалю розпадається з утворенням низькомолекулярних декстринів і мальтози. При цьому спостерігається розрідження крохмальних розчинів, зменшення їх в'яз­кості.

 

26 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 27

б-амілаза послідовно відщеплює мальтозу нередукуючих кінців ланцюжків. Утворюються високомолекулярні декстрини і мальтоза, тобто під дією цих фер­ментів відбувається декстринізація крохмалю — розщеплення його молекули на декстрини різної молекулярної маси і мальтозу.

Гідроліз крохмалю відбувається ступенево. Спочатку утворюються аміло­декстрини, які забарвлюються розчином йоду в фіолетово-синій колір. Потім з'являються еритродекстрини. Вони при взаємодії з розчином йоду дають чер­воно-буре забарвлення. Ще пізніше утворюються ахродекстрини і мальтодекст-рини, які не забарвлюються йодом, і мальтоза.

При кислотному гідролізі крохмалю при певних умовах продуктом гідролізу є глюкоза

(С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂0 -» nС₆Н₁₂0₆ Крохмаль відіграє велику роль у технології хліба. Від складу і стану його зе­рен залежить водопоглинальна здатність тіста. Продукти ферментативного гідролізу крохмалю є джерелом поживних речовин, що забезпечують процес бродіння. Він бере участь у структуроутворенні тіста і хліба.

Здатність крохмалю клейстеризуватися при підвищеній температурі, зв'язуючи при цьому значну кількість води, забезпечує утворення сухої еластич­ної м'якушки хліба. Здатність крохмалю до ретроградації є основною причиною черствіння хліба.

Клітковина. Клітковина або целюлоза складається із залишків б-D-глю-копіраноз, з'єднаних б-глюкозидним зв'язком, утворює структурну основу обо­лонок рослинних клітин.Міститься в оболонках зерна і стінках клітин алейроно­вого шару. У зерні пшениці та жита її масова частка складає 1,7...2,5 %. Виходя­чи з того, що клітковина знаходиться у периферійних частинках зерна, її досить багато, у обойному борошні. Так, у пшеничному обойному борошні міститься 1,6-1,9 % клітковини, у житньому обойному — до 2,0, тоді як у борошні вищого сорту біля 0,2, а другого сорту — 0,8 % на СР.

Клітковина не засвоюється організмом людини — у травному тракті людини не виробляються ферменти, що її розщеплюють. У тісті та хлібі вона бере участь у створенні їх структури.

Геміцелюлози — це гетерополісахариди, які нарівні з целюлозою входять до складу клітинних стінок оболонок і ендосперму зернівок. Основною складовою геміцелюлози є пентози. У зерні пшениці та жита міститься від 8 до 10% геміце­люлоз. Пшеничне і житнє борошно, залежно від сорту, містить різну кількість геміцелюлоз. У висівках сортового помелу їх масова частка складає 40 %.

Геміцелюлози, як і клітковина, не засвоюються організмом людини. Ці полісахариди підсилюють перистальтику кишечнику, виводять із організму холе­стерин, важкі метали та інші шкідливі речовини.

Пентозани — це полісахариди, що складаються в основному з пентоз — ксилози і арабінози. Вони містять також залишки гексоз. Хроматографією пре­паратів пентозанів встановлено, що в їх молекулі міститься зв'язаний з вугле­водними ланцюжками білок.

Пшеничне борошно містить пентозанів від 2,1 % у вищому сорті до 6,5 % у обойному. В житньому сіяному борошні їх масова частка складає 4,2, а обойно­му — 8,6 % на сухі речовини борошна.

Пентозани діляться на розчинні та нерозчинні. Розчинні пентозани часто нази­вають слизями або гумі. У пшеничному борошні масова частка водорозчинних пен­тозанів становить 20-24, а у житньому — біля 40 % від загальної маси пентозанів.

Молекули пентозанів мають високополімерний характер, містять велику кількість гідроксильних груп. Водорозчинні пентозани мають підвищену здатність до гідратації, сильно виражені колоїдні властивості, здатність до гелеутворення.

Біля половини водорозчинних пентозанів є глюкопротеїдами. Саме ця фракція водорозчинних пентозанів утворює в'язкі розчини, які під дією окислю­вачів переходять у щільний гель. Оптимальним для утворення пентозанами драглів є рН 5,0-4,0. Слизі зерна жита швидко набухають у воді й утворюють в'язкі розчини. В'язкість цих розчинів у багато разів вища в'язкості розчину же­латину тієї ж концентрації.

У ендоспермі зерна слизів майже у 2 рази менше, ніж у його периферійній частині, але в'язкість слизів ендосперму у 50 разів більша, ніж слизів, що містяться у периферійних частинах зерна. Розчинні пентозани поглинають воду у співвідношенні 1:15, нерозчинні — добре набухають у воді, поглинають воду в кількості, що перевищує їх масу в 10 разів.

Пентозани відіграють значну роль у формуванні структурно-механічних вла­стивостей житнього тіста. Дріжджами вони не зброджуються, організмом люди­ни не засвоюються.

Одним з найбільш розповсюджених пентозанів є арабаноксилан, який міститься у ендоспермі пшениці та жита.

Пектинові речовини — високомолекулярні полісахариди, основним струк­турним компонентом яких є галактуронова кислота. Вони входять до складу клітинних стінок разом з целюлозою, геміцелюлозою і лігніном. Це нерозчинні пектини (протопектини). Розчинні пектини містяться у клітковинному соку. В бо­рошні масова частка пектинових речовин дуже мала.

Важливою властивістю пектинів є здатність до набухання і комплексоутво-рення.

Азотисті речовини борошна.Азотисті речовини борошна представлені білками і небілковими речовинами (рис. 2.4). Основну частину азотистих речо­вин складають білки.

Рис. 2.4. Основний склад азотистих речовин борошна

Білки або протеїни (грецьке protos — перший, головний) є високомолеку-лярними високополімерними органічними сполуками, що складаються із за­лишків амінокислот, сполучених пептидними зв'язками у точно визначеному по­рядку. Відомо більше 200 амінокислот, але до складу білків входять лише 20.

 

28 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 29

Рис. 2.5. Типи зв 'язку в білковій молекулі: а — іонний; б — водневий; в — зв 'язок гідрофобної взаємодії між неполярними ланцюгами молекули; г — дисульфідний

Молекулярна маса білків коли­вається від 6000 до 1 млн. і більше. Так, є дані, одержані методом седиментації, що білок пшениці гліадин має молекулярну масу 24-28 тис, а глютенін — 41-56 тис. Складна молекула білку утво­рюється завдяки хімічним зв'язкам різної міцності — ковалентним, водне­вим, іонним, гідрофобної взаємодії, рис. 2.5. Найміцнішими є ковалентні зв'язки. До них відносять пептидні, ди-сульфідні та складно-ефірні.

Пептидними зв'язками (—CO— NH—) сполучені між собою залишки амінокислот.

Дисульфідні містки (—S—S—) утворюються між молекулами цистеїну різних поліпептидних ланцюгів або двома молекулами цистеїну одного ланцюга внаслідок відщеплення атомів водню від сульфгідрильних груп (—SH)

Інші види зв'язку порівняно з ковалентними слабкі, але завдяки своїй бага-точисельності вони відіграють важливу роль у будові молекули та її стійкості.

Водневий зв'язок виникає між ковалентно зв'язаним атомом водню, що має позитивний заряд, івід'ємно зарядженими атомами кисню, азоту сусідніх час­тин молекули або сусідніх молекул і служить «містком» між ними. Енергія вод­невих зв'язків лежить у межах 1,5-7 ккал/моль, в той час як енергія ковалент­них зв'язків складає 50-120 ккал/моль. Енергія зв'язку — це кількість енергії, яку необхідно витратити, щоб забезпечити розрив зв'язків між двома атомами.

Важливе місце посідає іонний зв'язок (сольовий). Цей зв'язок обумов­люється силою електростатичного притягання між протилежно зарядженими іонами. Він міцніший, ніж водневий.

Зв'язок гідрофобної взаємодії виникає лише між неполярними радикалами (залишками) деяких амінокислот тільки у водному середовищі.

Певне значення у будові молекули білку відіграють і дуже слабкі сили міжмо­лекулярного притягання.

У будові молекули білків розпізнають первинну, вторинну, третинну і четвер­тинну структуру, що характеризують різні рівні організації білкової молекули, рис. 2.6.

Склад і послідовність розміщення амінокислот у поліпептидному ланцюгу характеризують його первинну структуру. Вона виникає завдяки пептидним зв'язкам між α-карбоксильною й α-аміно- групами.

Вторинна структура білків визначається формою ланцюгів амінокислот. Ланцюги у молекулі глобулярних білків, до яких належать і білки злакових, розміщені у вигляді спіралі, витки якої з'єднані водневими зв'язками. Саме на­явність цих зв'язків і обумовлює закрученість поліпептидного ланцюга у спіраль.

Третинна структура характеризує просторову конфігурацію білкової моле-

кули. Завдяки хімічним зв'язкам, що виникають між окремими активними група­ми у поліпептидному ланцюгу, він укладається, упаковується певним чином, і білкова молекула набуває специфічної форми.

За формою молекула білків зернових наближається до шару або еліпсоїду.

Четвертинна структура білків утворюється, коли кілька субодиниць, що ма­ють свою специфічну третинну структуру, об'єднуються за допомогою слабких нековалентних зв'язків.

Класифікація білків.За складністю будови білки ділять на протеїни і про­теїди.

Протеїни — це прості білки, у процесі гідролізу вони утворюють тільки амінокислоти. Протеїди являють собою сполуку простого білка з якоюсь речо­виною небілкової природи, під час гідролізу окрім амінокислот дають інші сполу­ки (глюкозу, фосфорну кислоту тощо). У зернах злакових містяться в основному прості білки, протеїдів є незначна кількість.

На основі класичної роботи американського вченого Т. Осборна (1907 р.) протеїни розподіляють на чотири групи залежно від розчинності: альбуміни, гло­буліни, проламіни, глютеліни.

Альбуміни — прості білки, розчинні у воді, мають відносно невелику молеку­лярну масу. Представником їх є лейкозин пшениці, жита, ячменю. Це повноцінні білки, вони містять усі незамінні амінокислоти.

Глобуліни — білки, розчинні у слабких розчинах нейтральних солей (3-5%-ний розчин NaCI, KCI тощо), містяться в зерні всіх злакових культур, як і аль­буміни, є повноцінними білками.

Масова частка альбумінів іглобулінів у борошні становить 15-20% загаль­ної маси білків.

Рис. 2.6. Схема структури молекули білка: 1 — первинна структура; 2 — вторинна структура; 3 — третинна структура; 4 — полімеризація шляхом утворення дисульфідних зв 'язків

Проламіни — білки, розчинні у 60-80%-ному етиловому спирті. До найбільш вивчених білків цієї групи належать гліадини пшениці та жита, гордеїн ячменю, зеїн кукурудзи. З біологічної точки зору вони не досить повноцінні, бо мають не­значний вміст лізину, іноді триптофану.

 

30 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 31

Глютеліни — білки, розчинні у слабких розчинах лугів (0,2-2,0%), До них на­лежать глютенін пшениці та жита. У харчовому відношенні ці білки, як і про­ламіни, мають низьку біологічну цінність.

Такий розподіл протеїнів на фракції умовний. На цей час відомо, що кожна з цих фракцій є гетерогенною і складається з декількох білків. Протеїни пшениці мають такий середній фракційний склад, у %: альбуміни — 6,2; глобуліни — 12,6; проламіни — 35,6; глютеліни — 28,2; нерозчинна фракція — 8,7.

Із протеїдів борошна найбільше значення мають: ліпопротеїди — сполуки білків з ліпідами; фосфоліпіди — сполуки, у яких білки зв'язані з фосфорною кис­лотою ефірним зв'язком; глікопротеїди — сполуки білків з вуглеводами та їх похідними; нуклеопротеїди — сполуки білків з нуклеїновими кислотами.

Вміст білків у зерні та борошні.Масова частка білків у пшеничному бо­рошні становить 10,3-12,5 %, житньому — 6,9-10,7 % і залежить від вмісту їх у зерні, з якого воно виготовлене. Масову частку білків у борошні можна встано­вити, визначивши в ньому масову частку азоту і помноживши її на коефіцієнт 5,67.

/Накопичення білків у зерні залежить від таких факторів, як його сорт, склад ґрунтів, кліматичні умови, агротехніка вирощування тощо. Пшениця, що виро­щується на півдні, накопичує більше білків, ніж вирощена в північних районах. Білки у зернівці розподілені нерівномірно. Якщо розглядати кожну із частин зер­на, то найбільше білків містить зародок, менше їх в алейроновому шарі й най­менше в ендоспермі. Розподіл білків між морфологічними частинами зерна, % на СР, показане на рис. 2.7.

У зародку містяться в ос­новному альбуміни, в алей­роновому шарі — глобуліни й альбуміни, в ендоспермі — проламіни і глютеліни. Цим пояснюється різна масова частка білкових речовин за сортами борошна.

Якщо оцінювати аміно-

Рис. 2.7. Розподіл білка між морфологічними кислотний склад білків бо-

частинами пшеничного зерна, %: рошна, то у ньому містяться

а - ендосперм; б - алейроновий шар; всі вісім незамінних аміно-

в-перикарп;г-щиток і зародок кислот, але амінокислотний

склад білків борошна не збалансований за масовою часткою лізину, треоніну, триптофану та метіоніну.

Білки житнього борошна порівняно з пшеничним містять більше незамінних амінокислот і особливо лізину.

Фізико-хімічні властивості білків.Білки борошна мають значну гідра­таційну здатність. Вона обумовлена гідрофільними групами, розміщеними на поверхні білкової глобули (—CO—NH—, —NH₂, —СООН). Білки борошна, на відміну від крохмалю, зв'язують воду осмотично, тобто міцніше. Під час гідра­тації навколо кожної молекули білка утворюються водні оболонки, що склада­ються з орієнтованих певним чином у просторі молекул води. У тісті білки утри­мують 2-3-кратну кількість води по відношенню до своєї маси. Внаслідок цього молекули білків збільшуються в об'ємі. Деякі білки здатні набухати необмежено і утворювати колоїдні розчини.

Білки пшеничного борошна гліадин і глютенін поглинають воду, набухають, злипаються і утворюють пружну, еластичну масу — сиру клейковину. її гідра­таційна здатність, тобто кількість води, поглинутої відносно сухої маси білку, складає 170-250 %. Оптимальна температура для набухання білків — ЗО °С. Клейковина, що утворюється у процесі змішування борошна з водою, формує структуру тіста. Вона є важливим фактором хлібопекарських властивостей пше­ничного борошна.

Вперше клейковину виділив із пшеничного тіста шляхом відмивання від крохмалю і висівок італійський вчений Бекарі в 1745 році.

У житньому борошні масова частка білків дещо нижча, ніж у пшеничному. Співвідношення гліадину і глютеніну коливається у тих же межах, що у пшенич­ному борошні, але клейковину вони не утворюють. Цьому перешкоджає на­явність у житньому борошні значної кількості пентозанів. За даними Н.П.Козьми-ної, в разі, коли у борошні масова частка пентозанів становить 2,6 % до маси білків, клейковина не відмивається. Білки житнього борошна швидко набухають у воді. Частина їх здатна набухати необмежено (пептизуватись), переходити у колоїдний розчин, що обумовлює його в'язкість.

Важливою властивістю білків борошна є денатурація. За певних умов змінюється внутрішня будова поліпептидних ланцюгів білків. У їх молекулі роз­риваються деякі зв'язки, за винятком ковалентних, змінюється вторинна, тре­тинна та четвертинна структура і білки переходять в інший якісний стан, втрача­ють гідрофільні та набувають гідрофобні властивості. Із розчинних стають не­розчинними, втрачають біологічну активність. При цьому хімічний склад їх зали­шається незмінним. Білки денатурують внаслідок дії високої температури, ульт­рафіолетового опромінювання, дії сильних кислот, солей важких металів, деяких

інших факторів.

Термічна денатурація характерна для білків зерна під час його сушіння при підвищеному температурному режимі. Більшість білків зерна денатурує при температурі 60-70 °С. У зерні пшениці це явище помітне уже при 50 °С. Внаслідок термічної денатурації білки борошна, виготовленого з такого зерна, утворюють клейковину дуже низької якості, або клейковина зовсім не відмиється, знижується ферментативна активність борошна.

Денатурація білків, що відбувається у процесі випікання тістових заготовок, обумовлює перетворення тіста у хліб. Денатурація білків спостерігається й у процесі зберігання виробів: білки старіють, їх структура ущільнюється, зни­жується здатність до набухання, розчинності, гідролізу. Це явище спос­терігається при черствінні хліба.

Під дією кислот і протеолітичних ферментів білки борошна здатні гідролізува­тись з утворенням полі- та дипептидів і амінокислот. Ферменти, що гідролізують білки, належать до групи гідролаз. Це протеази, а саме: протеїназа і пептидаза.

Встановлено, що під дією протеїназ білок повністю не розщеплюється, а пере­творюється в сполуки, що не осаджуються трихлороцтовою кислотою. Такими спо­луками є поліпептиди. Збільшення вмісту амінокислот при цьому майже не спос­терігається, тобто розщеплюється зовсім незначна кількість пептидних зв'язків.

Припускається, що під дією протеїназ молекули білків не гідролізуються, а лише дезагрегуються, переходять у більш розчинний стан.

Білки борошна, як й інші білки, є амфотерними сполуками, тобто мають вла­стивості кислоти і лугу. Це є наслідком наявності у складі їх молекули кислотної (—СООН) і лужної (—NH₂) груп. Внаслідок амфотерності вони надають буфер-

 

32 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 33

них властивостей об'єктам із борошна. Тобто, в цих об'єктах різним значенням титрованої кислотності може відповідати одне й те саме значення рН.

Небілкові азотисті речовини борошна.До небілкових азотистих речовин належать вільні амінокислоти, дипептиди, поліпептиди, альбумози і пептони, що утворюються у процесі гідролітичного розщеплення білкових речовин, а також аміди кислот, солі азотної та азотистої кислот тощо.

У зерні міститься 1-3 % небілкових речовин, вони зосереджені в основному в алейроновому шарі та зародку. Їх масова частка зростає при проростанні, са­мозігріванні зерна, а також у недозрілому зерні. Масова частка небілкових азо­тистих речовин у борошні залежить від виду і сорту борошна, якості зерна, з яко­го воно виготовлене. Найбільше їх в обойних сортах борошна.

Небілкові азотисті речовини беруть участь у процесах, що відбуваються при зберіганні борошна та його переробці. Так, потемніння борошна в процесі при­готування хліба обумовлюється ферментативним окисленням амінокислоти ти­розину. Вони є продуктами живлення для мікрофлори тіста. При випіканні хліба карбонільні групи редукуючих цукрів взаємодіють з амінокислотами, пептидами або білками в реакції меланоїдиноутворенні.

Ліпіди борошна(італійське lipos — жир). Під цією назвою об'єднана група ор­ганічних сполук, нерозчинних у воді, розчинних у неполярних органічних розчинни­ках, таких як бензин, толуол. В основі будови цих сполук лежать жирні кислоти.

У пшеничному борошні залежно від сорту ліпідів міститься 1,4-2,3, у житнь­ому — 1,6-2,7%.

Розпізнають прості ліпіди та складні. До простих ліпідів відносяться похідні ви­щих жирних кислот і спиртів: ацилгліцерини, воски та деякі інші сполуки. На відміну від простих, до складних ліпідів входять ефіри залишків жирних кислот і спиртів із заміщеними групами. Складні ліпіди містять окрім вуглецю, кисню і водню також фосфор, азот, іноді сірку. Це — фосфоліпіди, сульфоліпіди, гліколіпіди.

У борошні частина ліпідів знаходиться у вільному стані, частина зв'язана з білками (ліпопротеїди) і вуглеводами (гліколіпіди). Зв'язані ліпіди складають ЗО % усіх ліпідів. Встановлено, що зв'язані з білками ліпіди впливають на структуру і фізичні властивості білкового комплексу тіста. Зв'язані ліпіди — це структурні ліпіди зерна і борошна. Вільні ліпіди — це запасні ліпіди. Найрозповсюдженішою групою простих ліпідів є ацилгліцерини (або гліцериди). Їх називають жирами чи оліями.

Жири. За хімічною природою жири — це в основному суміш складних ефірів триатомного спирту гліцерину і високомолекулярних жирних кислот (триа-цилгліцеринів), але в незначній кількості присутні також ди- і моноацилгліцери-ни. Жири становлять 63-65 % всіх ліпідів зерна і борошна. У зерні жири містять­ся в основному у алейроновому шарі та зародку. Тому борошно високих виходів містить більше жиру, ніж низьких. У пшеничному і житньому борошні різних сортів міститься 0,9-2,1 % жиру.

де R1 ,R2, R3 — радикали жирних кислот. Вони можуть бути однакові або різні.

Молекула жиру побудована таким чином:

До складу триацилгліцеринів борошна входять насичені жирні кислоти (пальмітинова, стеаринова), а також ненасичені: олеїнова, лінолева і лінолено­ва. У борошні на долю ненасичених жирних кислот припадає 70-85 %. У зв'язку з цим жир борошна має рідку консистенцію.

Формули основних жирних кислот, що містяться у борошні, такі:

пальмітинова кислота СН₃-(СН₂)_І4-СООН

стеаринова кислота СН₃-(СН₂)_І6-СООН

олеїнова кислота СН₃(СН₂)₇-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

лінолева кислота СН₃(СН₂)₄-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

ліноленова кислота СН₃-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Поліненасичені жирні кислоти, особливо лінолеву, вважають незамінними для організму людини.

Жири розкладаються в результаті ферментативного гідролізу під дією фер­менту ліпази на гліцерин і жирні кислоти. Вони здатні до згіркнення (окислення) під дією ферменту ліпоксигенази, світла, повітря і води.

СУ результаті ферментативного розкладу жирів борошна підвищується його кислотність. За цим показником можна оцінити свіжість борошна. .

Воски — являють собою ефіри високомолекулярних одноосновних жирних кислот і одноатомних високомолекулярних спиртів. У борошно потрапляють з уламками зерна, які вони вкривають тонким шаром. Масова частка їх у зерні ду­же мала.

Складні ліпіди (ліпоїди)./До основних складних ліпідів борошна належать фосфоліпіди (фосфатиди) і гліколіпіди. Фосфатиди є похідними ацилгліцеролів (складних ефірів гліцерину і жирних кислот), у яких одна із жирних кислот заміщена фосфорною кислотою з приєднаною до неї азотистою основою або іншою сполукою.

де R₁ і R₂ — залишки жирних кислот; R₃ — залишок азотистої основи або іншої сполуки.

У випадку, коли R₃ є залишком холіну, фосфатид зветься лецитином.

У зерні пшениці та жита міститься 0,3-0,6 % фосфатидів, у зародку пше­ниці — 1,6 %. Це в основному лецитин. Фосфатиди разом з білками утворюють ліпопротеїдні комплекси. Під дією ферменту триацилгліцерол — ліпази від фос­фатидів відщеплюються жирні кислоти, а під дією гліцерофосфатази — фосфор­на кислота. Продукти гідролізу фосфатидів впливають на кислотність борошна.

Фосфоліпіди мають гідрофільні та гідрофобні властивості, тобто вони є по­верхнево-активними речовинами, мають властивість емульгаторів. Гідрофільні властивості обумовлені наявністю в їх складі фосфатної групи, а гідрофобні — жирних кислот. Вони є гідрофільними колоїдами набрякають у воді й завдяки цьому сприятливо впливають на хлібопекарські властивості пшеничного борош-

 

34 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 35

на. Основними гліколіпідами борошна є моногалактозилгліцериди і дигалакто-зилгліцериди.

У зерні та борошні з нього супутниками ліпідів є жиророзчинні речовини. Це пігменти, жиророзчинні вітаміни, стерини та деякі інші речовини.

Стерини з білками утворюють складні комплекси, беруть участь у побудові біологічних мембран. У зерні пшениці стеринів міститься 0,03-0,07 %. Основни­ми стеринами пшениці є б-ситостерини.

Представником стеринів є також ергостерол, з якого під дією УФ-променів утворюється вітамін D.

Пігменти борошна.Борошно містить пігменти, що утворились у зерні під час його вирощування, а також при зберіганні та переробці. Пігментами зерна є каротиноїди, хлорофіл і флавоноїди. У результаті окисно-відновних процесів, що відбуваються при зберіганні та переробленні зерна, утворюються меланіни і ме-ланоїдини.

Жиророзчинні пігменти каротиноїди і хлорофіл за хімічною природою є не-насиченими вуглеводнями, тому вони легко окислюються і переходять у без­барвні сполуки, борошно внаслідок цього білішає. Колір каротиноїдів борош­на — жовтий або оранжевий, хлорофілу — зелений. У борошні містяться такі ка­ротиноїди, як каротин, цеаксантин і криптоксантин, ксантофіл.

Каротини мають провітамінні властивості. В організмі людини вони пере­творюються у вітамін А.

Серед каротиноїдів найбільше вивчений каротин С₄₀Н₅₆. Він існує у трьох мо­дифікаціях (α,б і у). Найбільшу провітамінну активність має б-каротин. В ор­ганізмі людини він утворює дві молекули вітаміну А, тоді як інші модифікації ка­ротину — тільки одну. Каротиноїди впливають на якість борошна, вони надають йому приємного кремового кольору.

Флавоноїди мають жовте забарвлення — це пігменти оболонок.

Колір різних сортів борошна обумовлюється кольором пігментів, що містяться в різних морфологічних частинах зерна.

Ліпіди і розчинні в них супутні речовини, що екстрагуються із борошна ор­ганічними розчинниками, називають сирим жиром, його приблизний склад по­казаний на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Основні компоненти сирого жиру борошна

У процесі приготування хлібних виробів змінюється склад і властивості ліпідів. При зберіганні борошна відбуваються фізико-хімічні та біохімічні проце-

си, пов'язані з окисленням ліпідів. У тісті вони утворюють комплекси з білками,
вуглеводами, іншими компонентами борошна, впливають на реологічні власти­
вості тіста та якість хліба.

Мінеральні речовини борошна.Сполуки, які залишаються в золі борошна після спалювання, називають мінеральними. Загальну їх кількість називають си­рою золою. У складі золи мінеральні речовини знаходяться у вигляді нелетких оксидів: Р₂0₅, К₂0, CaO, МgО. Чим вищий сорт борошна, тим менше в ньому міститься мінеральних речовин. Масова частка золи є показником сорту і вихо­ду борошна. За зольністю можна судити про вміст периферійних часток зерна у

борошні.

Основну масу мінеральних речовин становлять макроелементи. Це — кальцій, фосфор, натрій, калій, магній, сірка, хлор. У загальній кількості міне­ральних речовин борошна макроелементи складають 99,9 %.'Макроелементи об'єднують елементи, масова частка яких складає від десятих до сотих долі про­цента. Більша частина їх — це сполуки фосфору (50 %), калію (ЗО %), магнію і

кальцію (15%).

У борошні кальцій знаходиться у вигляді сполук фосфорно- і щавлевокислих солей, сполук з білками, жирними кислотами тощо. Кальцій каталізує активність ферменту α-амілази.

Фосфор міститься у вигляді фосфатидів і різних органічних сполук. Найбільша частина фосфору борошна представлена фосфором фітину. Фітин — це калій-кальцій-магнієва сіль інозитрофосфорної кислоти. Він міститься у алейроновому шарі зерна і оболонках, у ендоспермі його майже немає. У обой-ному борошні фосфор фітину складає (% на СР) 1,1-1,3, борошні II сорту — 0,02-0,05. У житньому борошні фітинового фосфору набагато більше, ніж у пше­ничному.

Під дією ферменту фітази від інозитфосфорної кислоти відщеплюються за­лишки фосфорної кислоти, яка активно впливає на величину кислотності борош­на. Фітаза також розщеплює фітинову кислоту і цим самим поліпшує засвоєння організмом людини кальцію, що міститься у борошні.

З точки зору гігієни харчування у борошні співвідношення кальцію і фосфо­ру, а також кальцію і магнію неоптимальне і складає 1:2,5 і 1:1,7, тоді як опти­мальне 1:1,5 і 1:0,6 відповідно. Надмірний вміст фосфору затримує засвоєння

кальцію.

Поряд з макроелементами у борошні є елементи, масова частка яких ста­новить тисячні та стотисячні частки процента від його маси (10^{- 3}—10 ^-5). Це мікроелементи: залізо, йод, мідь, фтор, цинк, кобальт, марганець, молібден та інші. Основна роль макро- і мікроелементів полягає у підвищенні активності ферментів, що каталізують біохімічні процеси, у тому числі у дріжджовій клітині під час бродіння. У харчуванні людини борошно є важливим джерелом надхо­дження мінеральних елементів, таких як: фосфор, кальцій, калій, магній, залізо.

Масова частка окремих мікроелементів підлягає гігієнічному контролю і об­межується стандартами на борошно. Міді має бути не більше 10; свинцю — 0,5; кадмію — 0,1; миш'яку — 0,2; ртуті — 0,02; цинку — 50,0 мг/кг.

Вітаміни борошна.Вітаміни є низькомолекулярними біологічно активними сполуками органічної природи, які у малих дозах необхідні для життєвих про­цесів. Вони відіграють важливу роль як у життєдіяльності людини, так і в життєвих процесах мікроорганізмів, рослин.

 

36 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 37

Вітаміни не є матеріалом для біосинтезу або джерелом енергії, вони відігра­ють роль біологічних каталізаторів хімічних реакцій у живому організмі. Найбільш вивчені вітаміни ділять на водорозчинні — С, PР В₁, В₂, В₃, В₆, В₉, В₁₂, біотин (Н), холін і жиророзчинні — A, D, Е, К.

У борошні містяться у різній кількості 8 водорозчинних вітамінів: тіамін (В,), рибофлавін (В₂), ніацин (РР), піридоксин (В₆), біотин (Н), аскорбінова кислота (С), пантотенова кислота (В₃), інозит. Найбільша частка від загальної кількості вітамінів борошна належить вітамінам В₁, В₂ і PP.

Оскільки вітаміни концентруються в зародку і алейроновому шарі, вміст їх у борошні тим вищий, чим більший вихід борошна.

У борошні здебільшого низьких сортів міститься також дуже незначна кількість жиророзчинних вітамінів. Це провітаміни А — а, б і у-каротини; похідні стеринів — вітаміни групи D, які в організмі регулюють обмін кальцію і фосфору; вітаміни групи Е або токофероли. На токофероли багатий зародок зерна, вони є сильними антиоксидантами. Вміст їх в обойному борошні забезпечує більш три­валий термін зберігання цього борошна порівняно з сортовим.

Ферменти борошна.Ферменти (від латинського ferveo — броджу) — ор­ганічні каталізатори біохімічних процесів. Біохімічні процеси, що протікають у борошні при його зберіганні, під час приготування тіста, при випіканні хліба, відбуваються за участю ферментів борошна і дріжджів.

Для ферментів характерна строго специфічна дія на певний субстрат, тобто певний вид сировини (сполуки певного складу і певної структури).

Активність дії ферментів залежить від умов реакції та перш за все від кон­центрації субстрату, температури і рН середовища. При температурі та рН ви­щих або нижчих за оптимальні активність ферментів знижується. Дія ферментів повністю припиняється при температурі, близькій до 0, а також при температурі денатурації білків.

Активність ферментів залежить також від присутності специфічних актива­торів і неспецифічних або специфічних інгібіторів. Вона підвищується в присут­ності іонів Na, К, Са, Mg, Fe, речовин з групою —SH та ін.

Інгібіторами ферментів є танін, солі важких металів, трихлороцтова кислота.

За здатністю діяти у клітині або поза нею ферменти діляться на ендофер-менти (внутріклітинні) і екзоферменти (такі, що виділяються клітиною за її межі).

За діючою з 1961 року Міжнародною номенклатурою усі ферменти поділені на шість класів. В основу класифікації ферментів покладено тип реакції, яку во­ни каталізують.

Оксиредуктази — ферменти, що каталізують біологічні окисно-відновні ре­акції, наприклад процес бродіння. До цього класу належать глюкооксидаза, ліпоксигеназа, каталаза, тирозиназа.

Трансферази або ферменти переносу. Ці ферменти каталізують реакції, при яких певні хімічні угрупування відщеплюються від однієї сполуки і переносяться до іншої, утворюючи нову сполуку.

Гідролази — ферменти, що каталізують реакції розщеплення речовин з приєднанням води. Поряд з іншими, до цього класу відносяться і ферменти, що гідролізують вуглеводи, білки, жири борошна.

Це амілази, б-фруктофуранозидаза (сахараза, інвертаза), а-глюкозидаза (мальтаза), протеази, ліпаза та інші.

Ліази — ферменти, що каталізують реакції розриву хімічних зв'язків між ато­мами вуглецю, вуглецю і кисню, вуглецю і азоту. До ліаз відносяться карбоксила-

за, альдолаза тощо. У тісті піруватдекарбоксилаза відщеплює диоксид вуглецю від піровиноградної кислоти, що утворюється як проміжний продукт при ана­еробному бродінні.

Ізомерази — ферменти, що каталізують реакції перетворення органічних сполук з одного ізомеру в інший.

Лігази або синтетази — ферменти, що каталізують реакції синтезу. Ферменти складають мізерну частку від маси борошна. Тому їх кількість не виражається в процентах. їх присутність виявляється по наявності перетворень речовин, що каталізуються ферментами.

Масова частка ферментів у борошні обумовлюється масовою часткою їх у зерні. Ферментативна активність зерна залежить від умов його вирощування, зберігання, режимів переробки. Підвищена активність ферментів у зерні, а зна­чить і в борошні з цього зерна, спостерігається, якщо зерно не дозріло, пророс­ло, було ушкоджене клопом-черепашкою або приморожене.

Активність ферментів зерна значно знижується при жорстких режимах його сушіння. Оскільки у зерні ферменти зосереджені здебільшого в зародку і алейро­новому шарі, сортове борошно містить менше ферментів, ніж обойне. Під час зберігання борошна ферментативні процеси у ньому протікають досить мляво. Тільки при підвищенні вологості борошна більше 14,5 % вони дещо активізуються. У процесі змішування борошна з водою ферментативні реакції швидко ак­тивізуються. У технології хлібних виробів особливо важливу роль відіграють гідролітичні та окисно-відновні ферменти борошна.

В ході технологічного процесу під дією гідролаз високополімерні сполуки борошна розкладаються на більш прості речовини, накопичуються водорозчинні сполуки, формуються певні реологічні властивості тіста.

Речовини, що утворюються в результаті дії ферментів, особливо декстрини, цукри, відіграють важливу роль у формуванні структури хліба, його запаху і смаку. Активність дії гідролітичних ферментів борошна обумовлює накопичення в тісті та хлібі певної кількості водорозчинних речовин і характеризується терміном — автолітична активність борошна. Якщо борошно має підвищену або низьку автолітичну активність, хліб може мати різні дефекти.

Амілази борошна. Амілази каталізують гідроліз крохмалю борошна. Розпізнають три амілази: а-амілазу, β-амілазу і глюкоамілазу. Остання міститься в хлібопекарських дріжджах. Вважається, що а-амілаза є лише у пшеничному борошні, виготовленому з пророслого зерна. Житнє борошно, як із пророслого, так і з нормальної якості зерна, містить у значній кількості активну а-амілазу.

β-амілаза знайдена у пророслих зернах хлібних злаків і в зернах нормальної якості. Вона міститься у всіх сортах пшеничного і житнього борошна.

У борошні а і β-амілази знаходяться у зв'язаному з білками стані й під час протеолізу відщеплюються.

Ферментативний гідроліз крохмалю під дією а- і β-амілаз відбувається внаслідок розриву глюкозидних зв'язків амілози та амілопектину і приєднання по місцю їх розриву молекули води.

Як а-амілаза, так і β-амілаза каталізують лише розщеплення а-1,4-глюко-зидних зв'язків і не можуть гідролізувати а-1,6-глюкозидних зв'язки. Проте вони відрізняються між собою за характером дії на амілозу і амілопектин та оп­тимальними параметрами активності. Для а-амілази характерне неупорядко-ване розщеплення амілози і амілопектину, тоді як для β-амілази — ступеневе, рис. 2.9.

 

38 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 39

Рис. 2.9. Схема дії амілаз на амілозу і амілопектин: неупорядковане розщеплення a-амілазою амілози (1); амілопектину (2); ступеневе розщеплення р-амілазою амілози (3); амілопектину (4)

При дії а-амілази на амілозу її мак­ромолекула спочатку розпадається на декстрини середнього розміру зі ступе­нем полімеризації 6-10 (а-декстрин), які в подальшому розщеплюються на низькомолекулярні декстрини і мальто­зу. При дії а-амілази на амілозу може відбутися також відрив одного, двох або трьох глюкозних залишків. Таким чином, а-амілаза здатна повністю пе­ретворити амілозу в мальтозу, маль-тотріозу і невелику кількість глюкози.

При дії а-амілази на амілопектин крохмалю утворюється мальтоза і низькомолекулярні декстрини з 5-8 глюкозидними зв'язками, які в подальшому а-амілазою не розщеплюються до мальтози. Це обумовлено тим, що фермент не діє на а-1,6 глюкозидні зв'язки у місцях розгалуження макромолекул амілопектину. Тому в результаті дії а-амілази на амілозу і амілопектин утворюються низькомолекулярні декстрини, мальтоза, невелика кількість мальтотріози і глюкози.

β-амілаза послідовно відщеплює від амілози і амілопектину ланки мальтози. Лінійна макромолекула амілози β-амілазою повністю гідролізується до мальтози. Але якщо у ланцюгу, що атакується β-амілазою, число глюкозних залишків непар­не, останні три одиниці залишаються нерозщепленими у вигляді мальтотріози.

В амілопектині β-амілаза розщеплює лише верхівки розгалужених ланцюгів. Дія ферменту припиняється на відстані одного елементарного глюкозного за­лишку до розгалуження. В результаті гідролізу залишається високомолекуляр-ний декстрин, β-амілаза розщеплює амілопектин з утворенням мальтози лише на 54 %. Утворені високомолекулярні декстрини (а-амілодекстрини) піддаються подальшому гідролізу а-амілазою і розпадаються на низькомолекулярні декст­рини, на які знову починає діяти β-амілаза. Навіть при сумісній дії а і β-амілаз при гідролізі амілопектину залишаються декстрини з 5-8 глюкозними залишка­ми, в яких зосереджені а-1,6 глюкозидні зв'язки. При одночасній дії обох амілаз крохмаль гідролізується на 95 %.

Оптимальні умови дії у а і β-амілаз різні, β-амілаза найактивніша при рН се­редовища 4,5-4,8 і температурі 49-54 °С. При температурі 70 °С вона інакти-вується. Для а-амілази оптимальним рН середовища є 5,6-6,3, а температура 58-65 °С. Інактивується а-амілаза при температурі випікання 80-85 °С. Проте є дані, що інактивація а-амілази відбувається при температурі 95 °С. Порівняно з β-амілазою а-амілаза більш термолабільна, але чутлива до зниження рН сере­довища. При рН 3,3-4,0 а-амілаза інактивується. При зниженні рН знижується температурний оптимум і температура інактивації амілаз. Залежно від кислот­ності середовища температура інактивації коливається для β-амілази в межах 60-84, а-амілази — 70-95 °С.

Нативний крохмаль борошна гідролізується ферментами повільно. Найлег­ше гідролізуються амілазами ушкоджені зерна крохмалю і клейстеризований крохмаль. Швидкість ферментативного гідролізу крохмалю амілазами можна характеризувати загальною кількістю редукуючих вуглеводів (у перерахунку на мальтозу), що накопичились у продукті за час гідролізу.

Амілази відіграють значну роль у технології приготування хліба. У процесі переробки пшеничного борошна з непророслого зерна β-амілаза забезпечує в тісті накопичення мальтози, необхідної для життєдіяльності мікрофлори тіста, а також реакції меланоїдіноутворення підчас випікання хліба.

При переробці борошна з пророслого зерна наявність а-амілази, оптималь­на активність якої лежить у межах 58-65 °С, може привести під час випікання до накопичення у м'якушці хліба низькомолекулярних декстринів, що обумовлюють її липкість. Оптимальні умови дії цих ферментів лежать в основі заходів і методів регулювання технологічного процесу при переробці борошна з пророслого, враженого клопом-черепашкою або з іншими дефектами зерна.

β-фруктофуранозидаза (сахараза, інвертаза) каталізує сахарозу на глюкозу і фруктозу:

С,₂Н₂₂0„ + Н₂0 -> С₆Н₁₂0₆ + С₆Н,₂0₆

сахароза глюкоза фруктоза

Цей фермент каталізує також розщеплення рафінози на фруктозу і дисаха­рид мелібіозу.

a-глюкозидаза (мальтаза) каталізує гідроліз мальтози на дві молекули глю­кози:

C₁₂H₂₂0₁₁+ H₂0 = 2C₆H,A

мальтоза глюкоза *

Целюлази і геміцєлюлази каталізують відповідно гідроліз целюлози та геміцелюлози, пентозаназа — пентозанів.

Протеолітичні ферменти. Під дією протеолітичних ферментів протеаз (про­теїназ і пептидаз) відбувається гідролітичне розщеплення білків. Воно характе­ризується розривом пептидного зв'язку за рівнянням:

_R _ CO - NH - R, + НОН = RCOOH + H₂NR,,

де R і R, — залишки амінокислот і пептидів.

Ферментативне розщеплення білків можна зобразити такою схемою: Білки -» Альбумози -> Пептони, Поліпептиди -> Пептиди і амінокислоти Із зерна пшениці виділені кислі протеїнази з оптимумом рН 3,7-4,0; нейт­ральні протеїнази з оптимумом рН 6,5-7,0; лужні протеїнази з оптимумом рН > 8,0.

Кислі протеїнази — це ферменти типу папаїну (виділений з плодів динного дерева — Carica papaya). Вони активуються сульфгідрильними сполуками — відновленим глютатіоном, цистеїном. Інгібіторами їх є окисники.

Нейтральні протеїнази до цієї групи не відносяться. їх інгібіторами є хло­рид натрію, фенольні сполуки, ароматичні амінокислоти. Кухонна сіль у кількості, що міститься в рецептурі хлібних виробів, здатна знизити активність нейтральних протеїназ на 60-70 %. Нейтральні протеїнази мають вищу ак­тивність, ніж кислі.

Вважається, що оптимальними умовами для дії комплексу протеїназ пше­ничного борошна є: рН — 4,0-5,5 і температура 45-47 °С. Очевидно, що в умо­вах тіста певну роль відіграють як кислі, так і нейтральні протеїнази.

У пшеничному тісті протеїнази борошна проявляють слабку дію і обумовлю­ють тільки частковий протеоліз білків без значного накопичення водорозчинних речовин. Ефективність їх дії значно залежить від податливості білків. Початковим ефектом дії протеїназ є дезагрегація білку, порушення його четвертинної та тре­тинної структури.

Значно більшу активність мають протеїнази борошна із пророслого зерна. Дуже висока активність у протеїназ борошна із зерна, ураженого клопом-чере-

 

40 Технологія хлібопекарського виробництва

Сировина хлібопекарського виробництва 41

пашкою, слина якого містить сильні протеолітичні ферменти. При приготуванні тіста з такого борошна воно сильно розріджується.

Зменшенню активності протеолітичних ферментів сприяє зниження темпе­ратури тіста, більш низьке значення рН субстрату, внесення окисників, які роб­лять білки менш податливими до протеолізу, внесення солі в опару.

Оскільки оптимальна температура дії протеїназ 45-47 °С, у перший період випічки спостерігається найбільш сильне розщеплення білків, в тісті, що випікається, накопичуються пептони, поліпептози, амінокислоти.

Довгий час вважалося, що протеїнази розщеплюють білки, а утворені при цьому поліпептиди розщеплюються пептидазами до амінокислот. Пізніше вия­вилося, що протеїнази здатні розщеплювати поліпептидні зв'язки не лише в білках, а й в різних поліпептидах.

Пептидази строго специфічні. Дія пептидаз пов'язана з наявністю і розміщенням певних хімічних угрупувань у пептидних зв'язках. Наприклад, амінопептидази розщеплюють у пептидах зв'язок біля а-амінної групи, дипепти­дази розщеплюють дипептиди до амінокислот, розщеплюючи зв'язки, біля яких містяться як вільна група СООН, так і NH₂; карбоксипептидази — біля карбок­сильної групи.

Триацетилгліцерол-ліпаза. Ліпази каталізують розщеплення жирів з приєднанням води і утворенням жирних кислот.

де R,, R₂ і R₃ — радикали високомолекулярних жирних кислот: пальмітино­вої, олеїнової, стеаринової.

Фермент може гідролізувати жир з відщепленням однієї, двох або трьох мо­лекул жирної кислоти. Рослинні ліпази відщеплюють спочатку один, потім дру­гий і далі третій кислотні залишки. У борошні ліпаза проявляє свою дію під час його зберігання. Активність ліпази вища у борошні більш високого виходу порівняно з її активністю у борошні низьких виходів. Ліпаза зернових належить до розчинних ферментів. Оптимум її дії при рН 8. Вільні жирні кислоти, що утво­рюються в результаті дії ліпази, підвищують кислотність борошна. При подаль­ших перетвореннях можуть обумовлювати погіршення якості борошна.

Ліпоксигеназа. Ліпоксигеназа є окисно-відновним ферментом борошна. Вона міститься як у зернах жита, так і в зернах пшениці. Ліпоксігеназа каталізує окислення киснем повітря ненасичених жирних кислот. Фермент діє специфічно і приєднує молекулу О₂ до подвійних зв'язків у ненасичених жирних кислот, що мають два подвійних зв'язки, розділені однією СН₂-групою. Таким умовам відповідають лише три природні кислоти — лінолева, ліноленова і арахідонова. При цьому утворюються гідропероксиди. Гідропероксиди є дуже сильними окислювачами і справляють окислювальну дію на білково-протеїназний ком­плекс борошна, покращують його якість. Оптимальними для дії ліпоксигенази є температура 30-40 °С і рН середовища 5-5,5.

Поліфенолоксидаза (тирозиназа). Тирозиназа каталізує окислення аміно­кислоти тирозину. В результаті цієї реакції утворюються темнозабарвлені речо-

вини — меланіни, які обумовлюють потемніння м'якушки хліба із сортового бо­рошна. Цей фермент міститься здебільшого в борошні високих виходів.

Температурний оптимум дії ферменту 40-50 °С, кислотний — рН 7-7,5. При рН 5,5 тирозиназа втрачає активність. Цей фактор використовують при пере­робленні борошна, що містить вільний тирозин, для запобігання окислення його тирозиназою, підвищуючи кислотність тіста.

У пшеничному борошні міститься аскорбатоксидаза — фермент, що ка­талізує окислення аскорбінової кислоти, яка має відновлювальні функції в дегідроаскорбінову кислоту, яка є окислювальним агентом.

2.2. Вода

 

У хлібопекарському виробництві використовують питну воду міських водо­проводів або артезіанських свердловин,/яка відповідає вимогам стандарту на питну воду. За вимогами стандарту вода повинна бути прозорою, безкольоро-вою, без сторонніх присмаків і запахів, не містити шкідливих домішок і патоген­них мікроорганізмів. рН води — 6,5-9.