Зерна крахмала и частицы оболочек придают тесту свойства
Обновлено: 18.09.2024
При замесе теста образуется гетерогенная масса состоящая из всего сырья по рецептуре. С самого начала замеса мука приходит в соприкосновение с водой. дрожжами и солью и в массе образующегося при этом теста начинает происходить ряд процессов. Во время замеса теста наибольшее значение имеют процессы: физико-механические, коллоидные и биохимические.
Микробиологические процессы связаны с жизнедеятельностью дрожжей и МКБ. В процессе замеса спиртовое и молочно-кислое брожение не проявляется интенсивно. Происходит равномерное распределение дрожжевых клеток и МКБ по всей массе теста.
Коллоидные процессы происходит набухание крахмала и белка, что обуславливает образование теста. Крахмал поглощает воду адсорбционно. 15% зерен крахмала являются поврежденными. Целые зерна крахмала могут связывать 44% влаги на СВ, а поврежденные до 200%. Основную роль в образовании теста играют белки. Нерастворимые в воде белковые вещества образующие клейковину связывают воду не только адсорбционно, но и осмотически. Из всей воды, которую поглощают белки ¼ поглощается адсорбционно. Водонерастворимые белки образуют 3-х мерную структуру-клековинный каркас. Клейковина придает тесту упругие свойства и растяжимость. Воду поглощают также пентозаны (слизи) в количестве до 1500 на СВ.
Биохимические процессы происходят в результате действия ферментов муки и дрожжей. Основное влияние на свойство теста могут оказывать процессы протеолиза и в меньшей мере амилолиза. В результате гидролитического действия ферментов в тесте происходит дезагрегация и расщепление веществ(белка, крахмала), следовательно увеличивается количество веществ, способных переходить в жидкую фазу теста, что должно приводить к соответствующему изменению его структурно-механических свойств. На свойства теста оказывает влияние кислород воздуха (на процесс протеолиза).
Механические процессы. Механическое воздействие на тесто приводит к формированию структурно-механических свойств. При длительном замесе происходит ухудшение структурно-механических свойств, в результате механического разрушения клейковины и неограниченного белка теста. Свойства теста зависят от удельной величины работы замеса. В молекулах белка содержатся SH- группы их окисление приводит к образованию –S-S- происходит укрепление белка. При интенсивном замесе происходит высвобождении SH- групп и их окисление, что приводит к ускорению созревания теста; одновременно окисляются SH- группы активаторы протеолиза, что снижает активность цистеина и глютатиона. Эти процессы усиливаются при замесе теста в атмосфере кислорода воздуха. Для теста замешенного на машинах интенсивного действия характерно образование крупномолекулярных белковых веществ за счет образования –S-S- связей. При замесе теста образуется твердая фаза теста: набухшие белки, зерна крахмала, частичка оболочек зерна. На ряду с твердой фазой есть жидкая фаза. Она может находится в виде свободной вязкой жидкости, а так же может быть осматически поглощенная набухшими белками теста. В жидкой фазе находятся водорасворимые вещества, минеральные и органические вещества: водорастворимые белки, декстрины, сахара, соли, а так же слизи. В зависимости от силы пшеничной муки часть водорастворимых белков может набухать не ограничено и вследствие пептизироваться и переходить в состояние вязкого коллоидного раствора. На ряду с твёрдой и жидкой фазой в тесте находится газообразная фаза. Она образуется при замесе теста в результате захвата воздуха, а так же в результате брожения теста. Соотношение масс отдельных фаз обуславливает структурно-механические свойства теста.
Роль компонентов пшеничной муки в образовании теста.Ведущая роль в образовании пшеничного теста принадлежит белковым веществам муки и крахмалу, которые в присутствии воды способны набухать.
Набухшие нерастворенные в воде белки и увлажненные крахмальные зерна составляют твердую фазу теста. При соприкосновении частичек муки с водой происходит осмотическое связывание воды свободным промежуточным белком, затем белком, окружающим отдельно лежащие крахмальные зерна, и наконец, белком крупных частиц муки — неразрушенных клеток эндосперма или их группы.
Набухание крахмальных зерен зависит от температуры и степени их механического повреждения. Целые зерна крахмала связывают воду в основном адсорбционно, поэтому их объем увеличивается незначительно (адсорбционно может быть связано до 44 % воды). При помоле зерна на муку около 15—20 % крахмальных зерен повреждается. Такие зерна поглощают до 200 % воды на СВ.
В хлебопекарной муке набухают только ВМС, однако этот процесс не всегда заканчивается растворением. Так, альбуминовая и глобулиновая фракции белков пшеничной муки после набухания растворяются и переходят в раствор. Количество воды, которую проламиновая и глютелиноваяфракции, набухая, связывают, в 2,0—2,5 раза превышает их массу, и при этом их объем резко увеличивается.
Оптимальная температура, обеспечивающая максимальное набухание клейковинных белков, 30°С, так как при более высокой температуре их набухаемость снижается, а для крахмальных зерен максимальная набухаемость обеспечивается при температуре 50 °С.
В результате замеса проламиновая и глютелиновая фракции образуют белковый клейковинный структурный каркас, состоящий из тонких пленок. Коагуляция набухших частиц муки, пронизанных клейковинными пленками, приводит к образованию однородной массы, состоящей из муки, воды и другого сырья. При этом образуется непрерывная структура теста, представляющая собой сетку клейковины, в которую включены крахмальные зерна и другие нерастворимые частицы муки и дополнительного сырья. Пшеничное тесто с оптимальными физическими свойствами образуется при минимальном содержании клейковины 7,5 %. При снижении этого значения получить однородную массу теста невозможно, так как из-за недостатка белка он неспособен соединить всю массу крахмальных зерен. При этом существенное влияние оказывают свойства клейковины.
В пшеничной муке и хлебопекарных прессованных дрожжах (биологическом разрыхлителе) содержится комплекс ферментов, проявляющих свою активность уже при замесе теста и влияющих на его физические свойства. Изменения в тесте, связанные с гидролитическим действием ферментов, зависят от доли вносимой при замесе воды. На этой стадии приготовления изделий из пшеничной муки проявляют активность протеолитические и амилолитические ферменты. В результате действия протеаз происходит частичная дезагрегация клейковинных белков, в результате действия амилаз — дезагрегация крахмала. Вследствие этого увеличивается доля веществ, переходящих в жидкую фазу теста. Присутствие в тесте кислорода воздуха несколько снижает активность протеолитических ферментов в результате окисления их SH-rpynn.
Во взаимодействии с клейковинным комплексом пшеницы находятся протеазы, их ингибиторы, амилазы и липоксигеназа. Протеазы, частично гидролизуя белки, ослабляют клейковину, а липоксигеназа, при участии которой продукты окисления жирных кислот окисляют —SH-группы белка, напротив, укрепляет ее. Следовательно, ферментные системы в комплексе с клейковинными белками регулируют качество хлеба из пшеничной муки.
В образовании теста участвуют и липиды муки. Практически 20—30 % от общего количества липидов соединены с белками (липопротеиды) и углеводами (гликолипиды). В процессе замеса теста доля связанных липидов резко возрастает (до 60 %). При соединении с фосфорорганическими соединениями образуются фосфолипиды, которые в первую очередь связываются глиадином и глютенином.
Водорастворимые пентозаны (слизи) муки при замесе теста почти полностью пептизируются и переходят в раствор. Они способны поглощать до 1500 % воды. Целлюлоза и гемицеллюлоза за счет капиллярной структуры также связывают значительную долю воды. Если в тесте воды недостаточно, то происходит конкурентная борьба за воду, так как поглощение ее целлюлозой будет препятствовать набуханию белков и затруднять образование клейковины, что ухудшает свойства теста.
Поэтому тесто из муки высоких выходов замешивают большей; влажностью (46—49 %), чем тесто из муки первого и высшего сортов (42-44 %).
Наряду с твердой фазой в тесте имеется и жидкая фаза. В ней находятся водорастворимые вещества теста - минеральные и органические (водорастворимые белки, декстрины, сахара, соли и др.). В этой фазе находятся и сильно набухшие пентозаны муки.
Часть водонерастворимых белков, обычно набухающих в воде ограниченно, в определенных условиях может начать набухать неограниченно, в результате этого пептизироваться и переходить в состояние вязкого коллоидного раствора. Это происходит при структурной дезагрегации набухших белков теста вследствие протеолиза, интенсивных механических воздействий или действия иных факторов, разрывающих поперечные дополнительные связи между структурными элементами белка. Чаще всего это может происходить при замесе теста из очень слабой муки.
Жидкая фаза пшеничного тестаможет частично находиться в виде свободной вязкой жидкости, окружающей элементы твердой фазы. Значительная часть жидкой фазы, содержащей в основном низкомолекулярные вещества, может быть осмотически поглощена набухшими белками теста.
Наряду с твердой и жидкой фазами в тесте имеется газообразная фаза, образующаяся в результате захвата и удержания тестом пузырьков воздуха. Количество газа в тесте в процессе замеса нарастает. При увеличенной длительности замеса содержание газовой фазы может достигать 20% от общего объема теста, при нормальной длительности замеса в тесте может содержаться до 10% газообразной фазы. Часть воздуха вносится также с массой муки и в очень небольших количествах - с водой.
Часть пузырьков воздуха, захваченного при замесе, может находиться в виде эмульсии газа в жидкой фазе теста, а часть - в виде газовых пузырьков, включенных в набухшие белки теста.
Газообразная фаза, образованная в тесте в процессе замеса, играет существенную роль при формировании пористости мякиша хлеба.
Существенную роль играет кислород воздуха в формировании свойств теста при замесе. При замесе теста происходит окисление ненасыщенных жирных кислот (линолевой кислоты) при участии фермента липоксигеназы. Образующиеся при этом гидроперекиси окисляют сульфгидрильные группы белков с образованием дисульфидныхсвязей, обусловливающих упрочнение структуры белковой молекулы, и возможно также окислительное воздействие на углеводные фракции - пентозаны и крахмал. Так, гидроперекиси могут окислять крахмал с образованием соответствующих полиальдегидов, оказывающих влияние на белковые вещества.
При замесе теста наличие свободной воды создает условия для протекания гидролитических ферментативных процессов. В пшеничном тесте содержится 0,29-0,33 г связанной воды на 1 г с. в., что соответствует примерно 35% от всего количества воды, а 65% всей добавленной воды находится в свободном состоянии, т. е. может принимать участие в биохимических реакциях.
Наряду с физико-химическими и коллоидными - биохимические процессы.
В результате гидролитического действия ферментов (β-амилазы, протеиназы и др.) в тесте происходит дезагрегация и расщепление компонентов муки с образованием веществ, способных переходить в жидкую фазу с соответствующими изменениями реологических свойств теста.
Механическое воздействие на тесто на разных стадиях замеса по-разному влияет на его реологические свойства. В начальной стадии замеса механическая обработка вызывает смешивание муки, воды и других видов сырья и слипание набухающих частиц муки в сплошную массу теста. На этой стадии замеса механическое воздействие на тесто обусловливает и ускоряет его образование. После этого механическое воздействие на тесто может улучшать его свойства, способствуя ускорению набухания белков и образованию в тесте губчатого клейковинного структурного остова. Дальнейший замес теста приводит к ухудшению его реологических свойств, что может быть вызвано механическим разрушением как клейковинного остова, так и структурных элементов набухших белков теста. Особенно резко это проявляется при замесе теста из муки со слабой клейковиной.
Т теста в процессе замеса несколько повышается в результате выделения теплоты гидратации частиц муки и перехода части механической энергии замеса в тепловую, воспринимаемую тестом. На первых стадиях замеса повышение температуры ускоряет образование теста и достижение оптимума реологических свойств. Дальнейшее повышение температуры к ухудшению свойств теста.
Роль механического воздействия на тесто.При мех. воздействии на тесто при замесе изменяются его реологические свойства, происходят более глубокие преобразования белковых веществ и изменения свойств крахмала, ускоряющие процесс созревания теста и способствующие улучшению качества хлеба.
Повышение степени механической обработки теста способствует увеличению количества воды, прочно связанной с тестом, что улучшает его реологические свойства, и качество хлеба. Повышается гидратационная способность клейковины. Обработка обусловливает более глубокие изменения белков, что способствует ускорению созревания. Состояние белков клейковины в тесте изменяется под влиянием различных факторов. При этом имеет значение состояние белков муки и их изменение* в процессе приготовления теста под действием образующихся кислот и протеолитических ферментов.
Усиленная механическая обработка теста приводит к изменению свойств крахмальных зерен, повышает их атакуемость амилазами муки и увеличивает содержание водорастворимых углеводов, в том числе Сахаров. увеличиваются газообразование в тесте и повышается газоудерживающая способность тестовых заготовок при расстойке. Изменения состояния белков и углеводов теста, его реологических свойств при усиленной механической обработке теста во время замеса связаны с протеканием окислительных процессов.
Сумма процессов, происходящих в тесте в результате усиленной механической обработки его при замесе, способствует в конечном итоге получению хлеба большего объема, с мелкой и равномерной пористостью, нежным и эластичным мякишем.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Образование теста из пшеничной муки происходит при смешивании ее с водой. Соотношение их, присутствие рецептурных компонентов влияет на структуру теста и индивидуальные особенности получаемого готового изделия.
Процесс тестообразования обусловлен химическими свойствами муки (химическим составом зерна), ролью отдельных составляющих ее веществ, ферментов. Главенствующая роль принадлежит белкам и крахмалу муки.
Белки муки. Наряду с водо - и солераствбримыми белками, образующими в тесте коллоидные растворы, в муке содержатся ограниченно растворимые (набухающие) белки-проламины (глиадин) и глютелины (глютенин). Эти белки являются полимерами и состоят из остатков а-аминокислот. Полимерные молекулы белков, имеющих физиологическую ценность, состоят из 20 аминокислот.
Наличие в молекулах белков полярных и неполярных групп атомов придает им свойства поверхностной активности, высокой реакционной способности. В тесте белки взаимодействуют с водой, углеводами, жирами. Сложное строение, прочные связи придают белкам значительную упругость и прочность. Содержание неполярных атомных групп, обладающих слабыми дисперсионными связями, обеспечивает высокую эластичность белков.
Гидрофильные свойства белка объясняются наличием в молекулах многочисленных ионных и полярных атомных групп и способностью при оводнении захватывать механически значительное количество свободной влаги. Поглощение воды белковыми веществами происходит в две стадии.
На первой стадии набухания связываются незначительные количества воды за счет активности гидрофильных групп частиц муки и образуются водные сольватные оболочки. Взаимодействие воды с гидрофильными группами происходит не только на поверхности частиц муки, но и в объеме. Процесс на первой стадии протекает с выделением теплоты (экзотермически). Количество удерживаемой воды незначительно - около 30% и не приводит к большому увеличению объема частиц.
Основное связывание белками воды происходит на второй стадии - свыше 200% за счет так называемого осмотического набухания. Оно заключается в том, что молекулы воды в результате диффузии проникают внутрь частиц клейковины. Вторая стадия набухания сопровождается значительным увеличением объема частиц муки и проходит без выделения тепла.
Важным свойством гидратированных молекул белков является изменение формы молекул, или денатурация, в условиях прогрева, перемешивания, сбивания, а также химических воздействий окислителей, восстановителей и др. Денатурация гидратированных белков может быть как обратимой, так и необратимой. Она зависит от интенсивности физико-химического воздействия на белки.
При интенсивном прогреве гидратированных молекул белков происходит необратимая денатурация белков. Этот процесс происходит при выпечке. Механические свойства гидратированных и денатурированных белков меняются. Из мягких упруго-эластичных гидратированных гелей они превращаются в жесткие,, упругие, прочные гели, почти лишенные пластичности (текучести).
Набухающие в воде пшеничные белки (глиадин и глютенин) могут отмываться из теста водой в частично денатурированном виде, образуя клейковину. Таким образом, набухшие в воде фракции белков слипаются, образуя сильно набухший коллоидный студень - клейковину.
При выработке кондитерских изделий требуется мука с различным качеством клейковины.
Содержание сырой клейковины в муке определяют отмыванием ее из теста, получаемого при определенном соотношении муки и воды. При отмывании удаляется почти весь крахмал и основная часть водорастворимых веществ муки.
Структура мучного теста обусловлена не только количеством белков, но, главным образом, их структурой и механическими свойствами, Эти свойства влияют на способность белков муки удерживать различное количество воды, т, е. на водопоглотительную способность муки. Одна часть белков муки при набухании в холодной воде может удерживать 2. 2,5 части воды, т. е. количество удерживаемой воды превышает в 2. 2,5 раза массу белков.
На водопоглотительную способность муки влияет ее дисперсность, т. е. размер частичек. С уменьшением размера частиц увеличивается удельная поверхность в единице массы муки, поэтому может быть адсорбционно больше связано воды. Поглощение воды частичками с мелкими размерами происходит значительно быстрее.
На свойства белков муки, их молекулярную массу, структуру клейковины, механические свойства оказывают влияние природные свойства и условия созревания зерна, выход муки, ее дисперсность. Структура сырых клейковинных белков влияет не только на свойства теста, но и на выход и свойства изделий. На эти показатели существенное влияние оказывают также крахмал и другие соединения муки, например клетчатка.
На свойства теста оказывают влияние водо - и солерастворимые белки, обладающие большой гидрофильностью. Это проявляется в структурно-механических свойствах теста. Коллоидные растворы этих белков обладают высокой эластичностью, поверхностной активностью. С этим связана их способность пластификации, пе - нообразования и стабилизации соединений структуры теста. Структуру белков и мучного теста пластифицируют также продукты гидролиза белков, растворимые в воде пептиды и аминокислоты.
Оптимальным для набухания белков в кондитерском тесте является температурный интервал - 22. 40 °С. При увеличении температуры набухаемость повышается.
С повышением температуры до 50 °С в водной среде хорошо набухает крахмал. При 70 °С и выше крахмал начинает клейстеризо - ваться, увеличивается объем крахмальных зерен. Это показывает, что белки и крахмал имеют различный температурный оптимум набухания, что объясняется разной молекулярной массой и строением молекул белка и крахмала, несмотря на то, что и белки, и крахмал являются высокомолекулярными соединениями - коллоидами.
Крахмал по количественному содержанию в муке занимает первое место. При содержании в муке около 10. 12% белковых веществ содержание крахмала достигает 60. 65% и более при общем содержании углеводов около 74%, т. е. содержание крахмала более чем в 6 раз превышает содержание белка.
Крахмал (СйН)0О3) представляет собой полимерное соединение, состоит из остатков моносахара а-глнжозы. Молекулы крахмала образуются в процессе синтеза в клетках тканей зерна в виде слоистых агрегатов - зерен (гранул), имеющих округлую, линзообразную или иную форму. Размер их в поперечнике составляет от нескольких единиц до десятков микрометров.
При помоле зерна крахмал переходит в муку.
В зерне крахмала всегда присутствуют вещества липидной природы, прочно связанные с ним и образующие комплексы. Липиды представлены в значительной степени фосфолипидами. Зерно крахмала состоит из двух фракций: амилозы и амилопектина. Амилозу образуют цепные молекулы крахмала в форме достаточно изогнутых спиралей, которые образуют линейную форму. В амилопекти - не они образуют ветвящуюся форму цепных молекул. У пшеницы, ржи содержание амилозы колеблется в пределах 20. 25%, амилопектина - 75. 80%.
Амилоза и амилопектин имеют различные свойства. Их соотношение влияет на свойства теста.
Амилоза содержится внутри крахмальных зерен. Наружную оболочку образует амилопектин. Амилопектин характеризуется большей величиной частиц и большей молекулярной массой.
Молекулы амилопектика более устойчивы к набуханию в воде и химическим воздействиям. При взаимодействии крахмала с горячей водой амилопектин лишь набухает, амилоза растворяется. При последующем охлаждении крахмального клейстера амилоза вместе с амилопектином образует студни высокой упругости и вязкости. В кипящей воде амилопектин образует вязкий клейстер, тогда как амилоза не обладает способностью давать вязкие растворы.
Клейстеризованные полностью горячей водой охлажденные студни крахмала имеют аморфную структуру и могут содержать до 25% воды. Клейстеризованные крахмальные зерна быстрее, чем неклейстеризованные, гидролизуются аминолитическими ферментами. При этом образуются декстрины и сахара.
В студнях крахмала при хранении протекают процессы ретро - градации (рекристаллизации) амилозы, уплотнения, упрочнения структуры амилопектина с освобождением части захваченной воды. Происходит неравномерная усадка студней в объеме, которая сопровождается образованием трещин, крошливостью, уменьшением способности намокать и набухать в холодной воде. Это является одной из причин ограниченного введения крахмала в рецептуры изделий.
При гидратации холодной водой зерна крахмала адсорбируют не более 30. 40% воды, т. е. одна часть крахмала может удержать 0,3 . 0,4 части воды. При нагревании суспензии крахмала молекулы воды, проникая в зерна клейстеризующегося крахмала, увеличивают их в объеме.
Набухание крахмала, подобно набуханию белков, протекает в две стадии. На первой стадии происходит адсорбация молекул воды на поверхности частичек муки за счет активности гидрофильных групп коллоидов. На второй стадии набухание носит осмотический характер.
Способность крахмальных зерен муки к поглощению влаги зависит от многих факторов. Одним из них является частичное диспергирование крахмальных зерен при помоле зерна на муку. Количество поврежденных крахмальных зерен повышает гидрофиль - ность крахмала и интенсивность его гидролиза амилолитическими ферментами. За счет повреждения крахмальных зерен возрастает в од опогл отите ль ная способность муки.
Молекулы крахмала являются реакционноспособными соединениями и активно взаимодействуют с ионами металлов, кислотами, окислителями, поверхностно-активными веществами. Так, хлорид натрия (пищевая соль) повышает температуру клейстеризации крахмала, влияет на конечную вязкость.
Увеличение жесткости воды также повышает температуру клейстеризации крахмала. Сорбция крахмалом ионов кальция и магния снижает вязкость клейстера и прочность крахмального студня. Замена этих ионов на ион натрия увеличивает механические характеристики студня.
С увеличением концентрации студней повышается их упругость, вязкость, снижается эластичность, обнаруживается хрупкость. ПАВ уменьшают вязкость и прочность студней, задерживают процесс упрочнения при старении. Малые добавки сахара повышают, большие - снижают растворимость крахмала.
Таким образом, при замесе теста протекают коллоидные процессы взаимодействия белковых веществ и крахмала, муки с водой и образование структуры из набухших нитей клейковины и зерен увлажненного крахмала.
В кондитерском тесте примерно равное количество влаги связывается белками и крахмалом.
Коллоидные процессы продолжаются при выпечке тестовых заготовок и приводят к получению выпеченных полуфабрикатов, имеющих структуру, образованную денатурированными белками и обезвоженным крахмалом в присутствии других пищевых веществ.
Ведущая роль в образовании пшеничного теста принадлежит белковым веществам муки и крахмалу, которые в присутствии воды способны набухать. Однако эти компоненты муки обладают различной водопоглотительной способностью, которая в значительной степени зависит от температуры и химического состава жидкой фазы теста, структуры белка и физическою состояния крахмальных зерен.
Набухшие нерастворенные в воде белки и увлажненные крахмальные зерна составляют твердую фазу теста. Жидкая фаза теста представляет собой многокомпонентный водный раствор, состоящий из растворимых органических и минеральных веществ муки (белки, декстрины, сахара, соли и др.) и водорастворимых рецептурных компонентов теста.
При соприкосновении частичек муки с водой происходит осмотическое связывание волы свободным промежуточным белком, затем белком, окружающим отдельно лежащие крахмальные зерна, и наконец, белком крупных частиц муки — неразрушенных клеток эндосперма или их группы.
Набухание коллоидов протекает в две стадии. Вначале происходит адсорбция молекул воды на поверхности частичек муки за счет активных гидрофильных групп коллоидов. Процесс гидратаций сопровождается выделением теплоты.
В результате теплового движения гибких испей белка благодаря тому, что макромолекулы белка и крахмала упакованы неплотно, между этими составляющими образуются весьма малые зазоры, в которые проникают молекулы воды. В этот момент начинается вторая стадия набухания — осмотическое связывание воды.
Набухание крахмальных зерен зависит от температуры и степени их механического повреждения. Целые зерна крахмала связывают воду в основном адсорбционно, поэтому их объем увеличивается незначительно (адсорбционно может быть связано до 44 % воды). При помоле зерна на муку около 15—20% крахмальных зерен повреждается. Такие зерна поглощают до 200 % воды на СВ.
В хлебопекарной муке набухают только высокомолекулярные соединения, однако этот процесс не всегда заканчивается растворением. Так, альбуминовая и глобул и новая фракции белков пшеничной муки после набухания растворяются и переходят в раствор. Количество воды, которую проламиновая и глютслиновая фракции, набухая, связывают, в 2,0—2,5 раза превышает их массу, и при этом их объем резко увеличивается.
Оптимальная температура, обеспечивающая максимальное набухание клейковинных белков, 30 °С, так как при более высокой температуре их набухаемость снижается, а для крахмальных зерен максимальная набухаемость обеспечивается при температуре 50 °С. Такие различия в температурном оптимуме набухания белковых веществ и крахмала пшеничной муки обусловлены их молекулярной массой и строением молекул.
Скорости набухания и растворения высокомолекулярных веществ с увеличением молекулярной массы уменьшаются и зависят от длины и строения отдельных цепочек и химической связи между ними.
Белки являются гидрофильными веществами, их молекулы способны связывать значительное количество воды. Ha поверхности белковой глобулы расположены различные гидрофильные группы, притягивающие к себе дипольные молекулы воды. Гидрофильность различных групп неодинакова. Так, амидная группа (—CO—NH, пептидная связь) притягивает одну молекулу воды, карбоксильная (—COOH) — четыре, аминная (—NH2)— одну, строго ориентируя их на поверхности молекулы.
Атомные группировки белковой молекулы резко различаются по характеру взаимодействия с молекулами воды в растворе: они содержат полярные группы, образующие водородные связи с водой; заряженные группы, вызывающие сильное электрострикционное сжатие воды в гидратной оболочке; гидрофобные группы, влияние которых на многие характеристики воды качественно отличается от влияния полярных и заряженных групп. Электрострикция (от электро. и лат. strictio — стягивание, сжимание) — деформация диэлектриков в электрическом поле, обусловленная их поляризацией. Поэтому гидратная оболочка белковой глобулы гетерогенна, она способствует агрегативной устойчивости белков в растворе.
Значительная доля поверхностных гидрофильных атомных групп биополимеров представлена заряженными группами. Их взаимодействие с водой и ионными компонентами растворителя во многом определяет структуру и стабильность белков и термодинамические свойства их растворов. В результате диссоциации заряженных групп в водном растворе поверхность белковой молекулы приобретает избыточный электрический заряд, а в гидратной оболочке возникает двойной электрический слой, от величины потенциала которого зависят электростатические силы отталкивания.
Агрегативная устойчивость набухших белковых мицелл при замесе теста зависит согласно теории термодинамики тонких пленок и устойчивости дисперсных систем ДЛФО (Дерягина, Ландау, Фервея, Овербека) от трех составляющих расклинивающего давления в пленках воды, покрывающих белковые мицеллы.
Активная кислотность теста из пшеничной муки не превышает 6 и не соответствует изоэлектрической точке глиадина. В кислой среде молекулы белка представляют собой положительно заряженные частицы дисперсной фазы. Ионизирующие группы белковой глобулы, содействуя ее раскрытию, способствуют образованию множества новых коагуляционных контактов между отдельными участками разветвленной белковой молекулы. Только с этого момента из разрозненных белковых мицелл начинаемся образование длинных нитей и пленок, а затем формирование трехмерного структурного каркаса.
Набухшие белковые мицеллы, на поверхности которых находятся полярные группы, представляют собой лиофильные коллоидные системы. Состояние молекул в мицеллах близко к их состоянию в монослоях на границе раздела фаз с водой. Такие системы термодинамически устойчивы. На лиофильных поверхностях за счет водородных связей образуются слои жидкости с измененной структурой. Ориентация молекул в пограничных слоях жидкости, повышение вязкости, упругости, сопротивление сдвигу значительно препятствуют сближению набухших белковых мицелл. Перекрытие граничных слоев при сближении частиц приводит к появлению структурной составляющей расклинивающего давления, ответственной за устойчивость гидрофильных коллоидов.
При замесе теста прослойки гидратированной воды между отдельными белковыми молекулами утончаются, возникают коагуляционные константы, термодинамически более благоприятные в данных условиях, приводящие к образованию пространственной структуры.
При образовании коагуляционной сетки и ее агрегатов или цепочек в контакте между белковыми молекулами остается весьма тонкая и равновесная прослойка жидкой дисперсионной среды, толщина которой соответствует минимуму свободной энергии системы. Эти прослойки жидкости в местах коагуляционных контактов препятствуют дальнейшему сближению белковых молекул.
Основная роль в образовании белкового каркаса принадлежит гидрофобным взаимодействиям между неполярными группами белковых молекул. Значительную роль в возникновении структурного каркаса теста играют окислительно-восстановительные реакции. Перемешивание теста в атмосфере воздуха вызывает окисление сульфгидрильных групп кислородом с образованием дисульфидных связей, в том числе и поперечных, что упрочняет структуру белка. Значительная роль в упрочнении структурного белкового каркаса принадлежит водородным связям. Решающее влияние на агрегирование набухших белковых макромолекул оказывают электростатические и структурные силы. Для коагуляции белковых молекул последние должны преодолеть определенный энергетический барьер.
В набухшем состоянии преодоление этого барьера белковыми молекулами глиадина и глютенина возможно путем внешнего механического воздействия, превышающего сумму сил электростатического и структурного отталкивания.
Механическое воздействие на набухшие белки муки при замесе теста необходимо рассматривать как способ подготовки белковых макромолекул к коагуляции.
В протекании коагуляционных процессов существенную роль играет фактор агрегативной устойчивости, связанный со структурой и свойствами граничных гидратных прослоек у поверхности набухших белковых макромолекул.
Перемешивание массы теста приводит к разрушению и утончению гидратных прослоек у поверхности макромолекул. Этот эффект возрастает с увеличением времени механического воздействия. Процесс сопровождается ослаблением структурного отталкивания. Следовательно, чем продолжительнее или интенсивнее замес, тем быстрее достигается тот критический рубеж дегидратации белковых макромолекул, за которым наступает процесс коагуляции, так как механическое воздействие становится достаточным для преодоления ими электростатического барьера.
Введение при замесе теста поваренной пищевой соли — электролита — несколько нивелирует действие структурных сил, при этом ускоряется разрушение граничных слоев воды.
Снижение активной кислотности среды уменьшает структурные силы отталкивания и препятствует агрегированию молекул белка.
В результате замеса проламиновая и глютелиновая фракции образуют белковый клейковинный структурный каркас, состоящий из тонких пленок. Коагуляция набухших частиц муки, пронизанных клейковинными пленками, приводит к образованию однородной массы, состоящей из муки, воды и другого сырья. При этом образуется непрерывная структура теста, представляющая собой сетку клейковины, в которую включены крахмальные зерна и другие нерастворимые частицы муки и дополнительного сырья.
Пшеничное тесто с оптимальными физическими свойствами образуется при минимальном содержании клейковины 7,5 %. При снижении этого значения получить однородную массу теста невозможно, так как из-за недостатка белка он неспособен соединить всю массу крахмальных зерен. При этом существенное влияние оказывают свойства клейковины.
Продолжительность замеса теста из различных партий муки неодинакова, что также обусловлено свойствами клейковинных белков.
При образовании теста пленки гидратированного белка охватывают всю поверхность крахмальных зерен и других включений, и эта система должна соединяться достаточно прочно.
В пшеничной муке и хлебопекарных прессованных дрожжах (биологическом разрыхлителе) содержится комплекс ферментов, проявляющих свою активность уже при замесе теста и влияющих на его физические свойства. При этом следует отметить, что изменения в тесте, связанные с гидролитическим действием ферментов, зависят от доли вносимой при замесе воды. На этой стадии приготовления изделий из пшеничной муки проявляют активное протеолитические и амилолитические ферменты. В результате действия протеаз происходит частичная дезагрегация клейковинных белков, в результате действия амилаз — дезагрегация крахмала. Вследствие этого увеличивается доля веществ, переходящих в жидкую фазу теста. Присутствие в тесте кислорода воздуха несколько снижает активность протеолитических ферментов в результате окисления их SH-групп.
Во взаимодействии с клейковинным комплексом пшеницы находятся протеазы, их ингибиторы, амилазы и липоксигеназа. Протеазы, частично гидролизуя белки, ослабляют клейковину, а липоксигеназа, при участии которой продукты окисления жирных кислот окисляют —SН-группы белка, напротив, укрепляет ее. Высвобождение липоксигеназы из клейковины происходит в присутствии восстановленного глутатиона, с другой стороны, восстановленный глутатион, принимая участие в толовом обмене с клейковиной, уменьшает число —S-S-связей и ослабляет ее. Следовательно, ферментные системы в комплексе с клейковинными белками регулируют качество хлеба из пшеничной муки.
В образовании теста участвуют и липиды муки, доля которых в пшеничной муке достигает 2 %. Из этого количества 20—30 % липидов соединены с белками (липопротеиды) и углеводами (гликолипиды). В процессе замеса теста доля связанных липидов резко возрастает (до 60 %), При соединении с фосфорорганическими соединениями образуются фосфолипиды, которые в первую очередь связываются глиадином и глютенином.
Водорастворимые пентозаны (слизи) муки при замесе теста почти полностью пептизируются и переходят в раствор. Они способны поглощать до 1500 % воды. Целлюлоза и гемицеллюлоза за счет капиллярной структуры также связывают значительную долю воды. Если в тесте воды недостаточно, то происходит конкурентная борьба за воду, так как поглощение ее целлюлозой будет препятствовать набуханию белков и затруднять образование клейковины, что ухудшает свойства теста.
Поэтому тесто из муки высоких выходов замешивают большей влажностью (46—49 %), чем тесто из муки первого и высшего сортов (42—44 %).
При замесе теста в нем кроме твердой и жидкой фаз присутствует и газообразная фаза, которая образуется в результате захвата воздуха, вносимого с мукой, водой и другими видами сырья и полуфабрикатов при замесе и окклюзии его пузырьков в массе полуфабриката. Содержание газообразной фазы зависит от продолжительности замеса и может составлять 10—20 % от общего объема теста. Соотношение между твердой и жидкой фазами зависит от рецептуры теста, массовой доли влаги, количества и качества клейковины.
Следовательно, полуфабрикат после замеса представляет собой систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз. От соотношения их масс в значительной степени зависят реологические свойства теста — вязкость, адгезия и текучесть.
В процессе приготовления теста протекает целый комплекс процессов, оказывающих влияние на качество готового продукта. Свойства теста во время и сразу после замеса определяется в основном развитием коллоидных, физико-механических и биохимических процессов. Образование теста, обладающего упругими, вязкими, пластичными и другими физическими свойствами, обусловлено в основном изменениями его белковых веществ.
Мука — основное сырье для теста. Чем выше сорт муки, тем светлее цвет изделий. Качество изделий и свойства теста зависят от количества и качества клейковины. Мука с сильной клейковиной придает тесту упругость, эластичность. Если при замесе теста используют муку крупного помола, необходимо увеличить влажность и продолжительность замеса.
Сахар придаст тесту мягкость, пластичность. Избыток сахара в тесте делает его расплывчатым и липким. В присутствии сахара уменьшается способность белков муки к набуханию. В дрожжевом тесте сахара сбраживаются с получением спирта, молочной кислоты и углекислого газа. В тесте может быть сахара от 3 до 35% массы муки. Тесто с небольшим количеством жира и большим количеством сахара приобретает твердость и стекловидность.
Жиры придают изделиям сдобный вкус, рассыпчатость, слоистость. Жир, вводимый в тесто в пластичном состоянии, равномерно распределяется по поверхности клейковины, образуя пленки. Белки меньше набухают, клейковина получается менее упругая и легко рвется. При выпечке жир лучше удерживает воздух, изделия получаются с большим подъемом. Жир, вводимый в тесто в расплавленном состоянии, распределяется в тесте в виде капель и плохо удерживается в готовых изделиях, выделяясь на поверхности. Увеличение количества жира делает тесто рыхлым, крошащимся, уменьшение количества жира в тесте снижает пластичность и рассыпчатость изделий.
Крахмал придаст изделиям рассыпчатость. При выпечке на поверхности изделий крахмал превращается в декстрины, образуя блестящую корочку. Допустимо в рецептах для некоторых изделий заменять до 10% муки крахмалом.
Молочные продукты придают тесту пластичность и улучшают вкусовые качества изделий.
Яйца придают изделиям приятный вкус, цвет и создают пористость. Яичный белок обладает пенообразуюшими свойствами, разрыхляет тесто. При выпечке белок свертывается, от него зависят упругость и прочность структуры изделий.
Замес теста
Замес теста осуществляется вручную или механически (в кухонных комбайнах или домашних тестомесильных машинах) и проводится в течение 5 — 20 мин. Замес теста, производимый в кухонном комбайне более интенсивный, чем вручную, поэтому достижение оптимальных свойств теста происходит быстрее.
В результате замеса образуется однородная упруго-пластическая капиллярно-пористая тестовая масса, содержащая муку, воду, дрожжи и прочие компоненты.
В пшеничном тесте образуется губчатый, упругий клейковинный каркас, тесто становится эластичным и упругим. Основной целью замеса является получение из отдельных ингредиентов однородной массы и придание ей свойств, обеспечивающих нормальное протекание биохимических, микробиологических, коллоидных и других процессов на последующих стадиях выпечки изделий из теста.
Таким образом, тесто непосредственно после замеса можно рассматривать как дисперсную систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз.
Выделяют три стадии замеса:
- смешивание компонентов;
- образование тестовой массы
- пластикация (обработка).
На первой стадии замеса происходит равномерное распределение компонентов и увлажнение частичек муки. Белки клейковины связывают воду и набухают. Перемешивание массы приводит к тому, что набухшие белки слипаются. Вытягиваясь в пленки и жгутики, слипшиеся белки образуют непрерывный упругий губчатый клейковинный каркас теста. Эта стадия должна проводиться как можно быстрее для достижения равномерного смешения компонентов с минимальной затратой энергии. При медленном перемешивании одновременно будет происходить набухание частиц муки с образованием комочков, затрудняющих дальнейшее равномерное распределение компонентов. Первая стадия завершается образованием однородной вязкой и пластичной тестовой массы.
Вторая стадия — собственно замес — характеризуется выравниванием влагосодержания внутри частиц муки, дальнейшим набуханием белков и переходом в жидкую фазу водорастворимых компонентов муки. На скорость течения второй стадии замеса оказывают влияние общие свойства муки, степень измельчения крахмальных зерен, температура и рецептурные добавки, вносимые в тесто. При поглощении влаги белки сильно увеличиваются в объеме, образуя клейковинный скелет, скрепляющий набухшие крахмальные зерна и нерастворимые частицы муки. Вторая стадия замеса не требует энергичной механической обработки.
Третья стадия — пластикация — сопровождается структурными изменениями теста. По мере замеса теста месильные крюки кухонного комбайна (или сильные руки пекаря) воздействуют на массу с уже сформировавшейся структурой. Одновременно с процессами образования капилярно-пористой структуры теста протекают процессы разрушения. Постепенно наступает момент, когда эти процессы начинают преобладать над процессами структурообразования. Замес теста прекращают, когда структура теста находится на грани разрушения. Замес в конечном итоге должен обеспечивать равномерное перемешивание всех компонентов и получение теста с определенными свойствами.
Продолжительность замеса теста зависит от силы муки, рецептуры, интенсивности воздействия (интенсивности замеса). Чем сильнее мука, тем длительнее замес. Продолжительность замеса теста из муки со слабой клейковиной должна быть меньше, чем из муки с сильной клейковиной.
Если речь идет о дрожжевом тесте, то важно понимать следующие процессы.
Брожение теста
Под стадией брожения понимают период с момента окончания замеса до начала деления теста на куски. Совокупность процессов, приводящих тесто в результате брожения и обминок в состояние, оптимальное для разделки и выпечки, объединяют общим понятием созревание теста.
Цель стадии брожения – накопление веществ, обусловливающих характерный вкус и аромат будущих выпеченных изделий, формирование свойств теста, обеспечивающих интенсивное газообразование и хорошую формо- и газоудерживающую способность теста при разделке и выпечке.
Готовое к разделке тесто должно удовлетворять следующим требованиям:
- структурно-механические свойства теста должны быть оптимальными для деления его на куски, формования, для удержания тестом газа и сохранения формы изделия при окончательной расстойке и выпечке;
- газообразование в сформованных кусках теста к началу процесса расстойки должно происходить с достаточной интенсивностью;
- в тесте должно быть достаточное количество несброженных сахаров и продуктов гидролитического распада белков, необходимых для нормального протекания реакции меланоидинообразования (реакции Майяра) и получения характерной окраски корочки изделия.
Перечисленные свойства приобретаются тестом в результате целого ряда микробиологических, биохимических, коллоидных, физических, химических процессов, происходящих одновременно и во взаимодействии.
Процессы, протекающие при брожении опары и теста
Спиртовое брожение. Основной бродильной микрофлорой в тесте являются дрожжи. Под действием дрожжей в тесте протекает спиртовое брожение — расщепление сахаров до этилового спирта и углекислого газа. Дрожжи сбраживают собственные сахара муки и сахара, образующиеся при гидролизе крахмала. Общее содержание собственных сахаров составляет 0,7… 1,8 % сухих веществ муки и они сбраживаются в первый период брожения. Сначала сбраживается глюкоза, затем фруктоза, мальтоза и сахароза. Главную роль в обеспечении дрожжей сахарами играет сахарообразующая способность муки .
Спиртовое брожение играет важную роль. Образующийся при брожении диоксид углерода разрыхляет тесто и позволяет получать изделия высокого объема и с хорошо развитой пористостью. При спиртовом брожении образуются побочные продукты обусловливающие вкус и аромат готовых изделий.
Количество вносимых в тесто дрожжей целесообразно корректировать в зависимости от их подъемной силы, длительности брожения теста, газообразующей способности муки, способа вымешивания теста, количества в нем сахара и жира. Чем меньше подъемная сила дрожжей, тем выше должна быть их дозировка. Чем меньше продолжительность брожения, тем больше дрожжей необходимо вносить в тесто.
Внесение в тесто больших количеств сахара снижает бродильную активность дрожжей. Добавление жира в больших количествах затрудняет жизнедеятельность дрожжей из-за того, что жир обволакивает их жизнеспособные клетки.
Молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми бактериями. Молочнокислые бактерии попадают в тесто в составе закваски, вместе с прессоваными дрожжами и с мукой.
Изменение кислотности.В результате накопления продуктов жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий происходит изменение кислотности теста. При приготовлении, например, пшеничного теста на прессованных дрожжах увеличение кислотности обусловлено, главным образом, накоплением в тесте молочной кислоты.
Коллоидные процессы. Увеличение кислотности теста и накопление спирта интенсифицирует набухание белков. Диоксид углерода, выделяющийся при брожении, приводит к разрыхлению теста и увеличению его объема. Белковые клетки при этом растягиваются, удерживая газ. Пленки клейковинных белков приобретают свойства, обусловливающие формо- и газоудерживающую способность теста при расстойке и выпечке. Коллоидные процессы, протекающие при замесе и образовании теста, не завершаются к моменту окончания замеса, а продолжаются и во время последующего брожения теста.
В тесте из муки различной силы эти процессы происходят с разной скоростью. Процессы набухания в тесте из сильной муки протекают замедленно, достигая максимума только к концу брожения теста. Неограниченное набухание и пептизация белков при этом незначительны. В тесте из слабой муки ограниченное набухание белков протекает относительно быстро, количество жидкой фазы быстро увеличивается, что ведет к ухудшению структурно-механических свойств теста, к его разжижению.
Биохимические процессы тестообразованияпротекают под действием ряда ферментов. Углеводно-амилазный комплекс теста в процессе брожения непрерывно изменяется. Собственные сахара муки быстро сбраживаются дрожжами. В это же время из крахмала муки под действием ее амилаз непрерывно образуется мальтоза. Таким образом, происходит непрерывное потребление сахаров на процесс брожения и одновременно непрерывное пополнение их количества мальтозой, образующейся в результате амилолиза крахмала. В зависимости от соотношения интенсивности этих двух процессов может происходить либо уменьшение, либо увеличение общего количества сахаров в тесте в процессе его брожения.
К концу брожения тесто должно содержать количество сбраживаемых сахаров, достаточное для интенсивного брожения в тестовых заготовках при их расстойке и для образования нормальной окраски корочки будущих выпеченных изделий.
Обминка теста
Обминка теста – это кратковременный повторный промес теста. При обминке происходит частичное удаление углекислого газа и его равномерное перераспределение в объеме теста. Обминка улучшает структурно-механические свойства теста, позволяет получить изделия с равномерной тонкостенной пористостью. В процессе брожения тесто обминают от одного до трёх раз.
Расстойка заготовок
Расстойку тестовых заготовок проводят с целью обеспечения необходимой интенсивности газообразования (поскольку после формования из тестовый заготовки удалятся до 90% СО2), формирования оптимальных физических свойств теста для удержания углекислого газа и сохранения формы при последующей выпечке и с целью накопления в необходимых количествах продуктов, обусловливающих характерный вкус, аромат и окраску корочки будущих выпеченных изделий.
Расстойку тестовых заготовок мучных изделий осуществляют на протяжении 25-120 минут при температуре 35-45°С и относительной влажности воздуха 75-85 %. В таких условиях создаются оптимальные режимы для процесса брожения. Углекислый газ, выделяющийся при брожении, вызывает быстрое увеличение объема тестовой заготовки.
Как только тестовые заготовки готовы к использованию, можно приступать к выпечке изделий.
Если вам понравилась статья, вы можете поделиться ею с друзьями, используя кнопки социальных сетей.
Читайте также: