Хлібопекарні властивості борошна
Для прогнозування якості хлібобулочних виробів недостатньо знати показники якості борошна, вказані у нормативній документації на нього. Важливе значення мають показники, що характеризують його хлібопекарські властивості. Хлібопекарські властивості борошна характеризуються комплексом показників, які обумовлені його біохімічним складом, а також дисперсністю частинок. Хлібопекарські властивості визначають поведінку борошна у технологічному процесі, саме вони формують якість хліба і залежать від стану вуглеводно-амілазного, білково-протеїназного, ліпідно-ліполітичного комплексів, а також вмісту сполук, які обумовлюють потемніння борошна в процесі приготування хліба. Серед останніх найважливіше значення мають амінокислоти тирозин і фенілаланін та фермент поліфенолоксидаза.
Хлібопекарські властивості борошна обумовлені сукупністю таких показників:
– здатністю утворювати тісто з певними структурно-механічними властивостями і певним ступенем їх зміни під час бродіння – силою борошна;
– газоутворювальною здатністю, тобто здатністю за певний час бродіння тіста забезпечувати виділення тієї чи іншої кількості диоксиду вуглецю;
– кольором борошна і здатністю його темнішати у процесі виробництва хліба;
– автолітичною здатністю, тобто здатністю до розщеплення високомолекулярних складових під дією власних ферментів борошна і накопичення водорозчинних речовин;
– крупністю частинок борошна;
– водопоглинальною здатністю.
Розглянемо ці властивості.
Сила борошна є основним фактором, що визначає його хлібопекарські властивості. Під терміном “сила борошна” розуміють його здатність утворювати тісто, яке має певні структурно- механічні властивості (пружність, еластичність, пластичність, в’язкість) під час дозрівання, вистоювання, у процесі випікання і, залежно від цього, здатне забезпечити виготовлення з нього хліба певної якості.
Сильне борошно містить багато білків, має високу водопоглинальну здатність, утворює велику кількість клейковини. Тісто із сильного борошна повільно набуває своїх оптимальних реологічних властивостей, добре їх зберігає під час дозрівання та вистоювання, воно має високу газо- і формоутримувальну здатність, сухе на дотик, пружне, гарно піддається механічному обробленню під час округлення та закачування.
Сформовані з нього тістові заготовки добре зберігають форму під час вистоювання і випікання, не розпливаються, достатньо збільшуються в об’ємі. Хліб з такого борошна має великий об’єм, правильну форму, гарно розпушену м’якушку.
Слід додати, що при використанні дуже сильного борошна тісто набуває надмірної пружності, має недостатню пластичність. Хліб з такого борошна має малий об’єм, недостатню пористість.
Слабке борошно при виготовленні з нього тіста поглинає мало води, утворює нееластичну, надмірно розтяжну або крихку клейковину, вихід клейковини низький. У такому тісті інтенсивно протікає протеоліз, тісто швидко розріджується, має низьку пружність, липке на дотик. Сформовані тістові заготовки під час вистоювання розпливаються, газоутримувальна здатність їх понижена, вони мало збільшуються в об’ємі. Хліб з такого борошна має понижений об’єм, подові види хліба надто розпливчасті.
Середнє за силою борошно займає проміжне місце між борошном сильним і слабким. Таке борошно здатне утворювати достатньо пружні тісто і клейковину. Хліб має високі органолептичні та фізико-хімічні показники якості. Сила борошна обумовлена станом його білково-протеїназного комплексу: кількістю і станом білків, активністю протеолітичних ферментів, наявністю активаторів та інгібіторів протеолізу. Поряд з цим на структурно-механічні властивості тіста впливають стан крохмалю, вміст у борошні пентозанів, ліпідів, ліполітичних ферментів.
Роль клейковини у формуванні сили борошна. Головним показником сили борошна є кількість і фізичні властивості клейковини. Кількість клейковини, що відмивається з борошна, називають виходом сирої клейковини. Вміст клейковини нормується нормативною документацією за сортами борошна.
Клейковина не є однорідною речовиною. Середній склад клейковини зерна пшениці: масова частка білків становить 83,5 %, у тому числі таких, що утворюють клейовину – 79,5, із них гліадину: – 43,5, глютеніну – 36,0 %, решта – альбуміни і глобуліни (4 %). Співвідношення між глютеніном і гліадином становить 1:1,21. Масова частка ліпідів становить 7 (вільних -1, зв’язаних – 6 %). Загальний вміст вуглеводі 8,6 %: крохмалю – 6, цукрів – 1 ,3, клітковини – 1,3 %. Зольність клейковини – 0,9 %. Крохмаль і клітковина у клейковині є механічними домішками, що важко відмиваються.
Кількість сирої клейковини залежить від ступеню набухання білків борошна. Відмита з тіста клейковина – це сильно гідратовані білки. Вміст води у сирій клейковині (гідратаційна здатність) становить від 150 до 280 % на сухі речовини. Чим більша гідратаційна здатність клейковини, тим вона менше пружна, більше розтяжна. Набухлі клейковинні білки у тісті створюють каркас у вигляді сітки. У створенні білками каркасу в тісті певну роль відіграють сполуки білків з цукрами, ліпідами. Утворений білками у тісті каркас має розтяжність і еластичність, утримує в ньому диоксид вуглецю, а в період випікання закріплює форму і стінки пор у тістовій заготовці. Міцність цього каркасу обумовлюється силою клейковини, її фізичними властивостями.
Реологічні властивості клейковини тіста обумовлені гліадиновою і глютеніновою фракціями білків. Ці фракції відрізняються за своїми структурно–механічними властивостями. Гідратований глютенін – це гумоподібна короткорозтяжна, пружна маса. Гідратований гліадин має в’язко-текучу консистенцію, сильно розтяжний, липкий. Це в деякій мірі пояснюється структурою молекул цих білків.
Гліадин має структуру, у якій окремі поліпептидні ланцюги скомпоновані у молекули внутрішньомолекулярними дисульфідними містками. У глютеніні окремі поліпептидні ланцюги, що скомпоновані у молекули внутрішньомолекулярними дисульфідними містками, зв’язані такими ж містками між собою. Фракція глютеніну складається з багатьох білкових компонентів, різних за молекулярною масою – від 50000 до 3000000. Ця фракція містить менше, ніж фракція гліадину, залишків глютамінової кислоти і проліну, вона зв’язує біля 80 % ліпідів, що містяться у клейковині.
Різниця у первинній структурі молекул гліадину і глютеніну обумовлює рихлість гліадинової та пружність глютенінової фракцій білків клейковини.
Ферменти і сила борошна. У гідратованій масі, якою є клейковина і тісто, активізується дія протеїназ. Внаслідок ферментативного гідролізу порушується третинна і четвертинна структура білків, клейковина і тісто розслаблюються. Оскільки в борошні міститься достатня кількість протеїназ, цей процес в основному залежить від податливості білків протеолізу. На швидкість і глибину протеолізу білків тіста впливають сполуки, що містять сульфгідрильні групи, —SН, а також різного роду окисники. Вважається, що оскільки в структурі білкових молекул протеїнази є групи —SН, то під дією окисників вони перетворюються у дисульфідні містки —S—S—, і фермент інактивується. На процес окислення впливає вміст у борошні ненасичених жирних кислот. Продукти їх окислення – гідропероксиди значно зміцнюють клейковину. Їх дія помітно проявляється під час зберігання борошна.
Підвищений вміст протеолітичних ферментів спостерігається в борошні із зерна, ушкодженого клопом-черепашкою. Слина цього шкідника містить активний протеолітичний фермент. У процесі приготування тіста з такого борошна цей фермент руйнує білки, внаслідок чого тісто швидко втрачає пружність і надмірно розпливається.
Технологічне значення сили борошна. Сила борошна забезпечує утворення тіста з певними структурно-механічними властивостями та характер їх зміни у процесі визрівання тіста і вистоювання тістових заготовок. Сила борошна обумовлює кількість води, що поглинається складовими борошна при утворенні тіста нормальної консистенції. Сила борошна забезпечує газоутримувальну здатність тіста, збільшення об’єму тістових заготовок під час вистоювання. Вона визначає об’єм хліба і формоутримувальну здатність подових виробів. Тобто сила борошна є основним фактором, що визначає хлібопекарські достоїнства пшеничного борошна. Залежно від сили борошна встановлюють параметри технологічного процесу виготовлення тих чи інших виробів: температуру і тривалість бродіння напівфабрикатів, тривалість вистоювання тістових заготовок та ін.
Методи оцінки сили борошна∗. Силу борошна оцінюють за кількістю і якістю клейковини, водопоглинальною здатністю, структурно-механічними властивостями тіста. Кількість клейковини визначають відмиванням її з тіста. На цей час в Україні встановлені такі норми вмісту клейковини, %, не менше: для борошна вищого сорту – 24, першого – 25, другого – 20, обойного – 18. Чим вищий вміст у борошні клейковини при однаковій її якості, тим більший об’єм хліба.
Якість клейковини оцінюють за її кольором, розтяжністю, еластичністю, пружністю, розпливанням кульки у часі. Важливим показником якості є гідратаційна здатність, тобто здатність поглинати воду.
При оцінці сили борошна за структурно-механічними властивостями тіста визначають його пружність, пластичність, в’язкість і еластичність. Для визначення структурно-механічних властивостей тіста застосовують такі прилади, як фаринограф, валориграф, пенетрометри, пластометр, реотест, екстенсометр тощо. Найпростішим способом визначення в’язкості, від якої залежить формостійкість виробів, є визначення розпливання кульки тіста.
За допомогою фаринографа чи валориграфа можна дослідити зміни структурно-механічних властивостей тіста у процесі бродіння.
Хлібопекарські властивості пшеничного борошна із зерна зниженої якості.
Борошно із пророслого зерна містить активні амілолітичні та протеолітичні ферменти.
Внаслідок цього воно має високу газо- і цукроутворювальну здатність, надмірно високу автолітичну активність, низьку газоутримувальну здатність. Таке борошно слабке за силою. У тісті накопичуються продукти гідролізу крохмалю і білків – декстрини, цукри, поліпептиди, які є водорозчинними речовинами і розріджують тісто. Хліб з такого борошна має низький об’єм, липку з нерівномірною пористістю м’якушку. Скоринка його дуже темно забарвлена, іноді має здуття.
Борошно із зерна, ушкодженого клопом-черепашкою, має високу активність протеолітичних ферментів, які руйнують клейковину, високу автолітичну активність. Клейковина з такого борошна слабка, нееластична, липка, при вилежуванні різко погіршується її якість. Тісто має низьку формоутримувальну здатність. Хліб з такого борошна має розпливчату форму, низький об’єм і пористість, нееластичну м’якушку. Борошно з морозобойного зерна має такі ж хлібопекарські властивості, як і борошно з пророслого зерна. У ньому не закінчились процеси формування зерна, тому активність ферментів висока. Таке борошно слабке за силою. З нього відмивається мало клейковини, за якістю вона короткорвана або крихка. Хліб з цього борошна має малий об’єм, липку м’якушку темного кольору. Борошно із зерна, підданого самозігріванню, або такого, що висушували при високих температурах, має низьку активність ферментів, білки в ньому набули передденатураційних змін, тому клейковини відмивається мало, вона короткорвана. Газоутворююча здатність такого борошна достатня, але скоринка хліба бліда через обмаль продуктів гідролізу білків, необхідних для реакції меланоїдино утворення. Об’єм хліба малий, форма кулеподібна, пористість товстостінна, малорозвинена.
При виробництві хліба з борошна, виготовленого із зерна зниженої якості, застосовують спеціальні технологічні заходи, спрямовані на поліпшення його хлібопекарських властивостей, а також використовують різні харчові добавки. Вибір добавок залежить від характеру зниження якості борошна.
Газоутворююа здатність борошна
Газоутворююча здатність характеризує спроможність борошна забезпечити цукрами
процеси бродіння тіста, вистоювання тістових заготовок і забарвлення скоринки хліба. Вона обумовлена станом його вуглеводно-амілазного комплексу. У дріжджовому тісті внаслідок зброджування дріжджами цукрів борошна утворюються етиловий спирт і двооксид вуглецю:
С6Н 1 2О6 → 2СО2 + 2 С2Н 5ОН + 117 ккал
Двооксид вуглецю розпушує тісто, обумовлює пористість м’якушки хліба. Спирт частково випаровується, решта бере участь у формуванні смаку хліба. Інтенсивність бродіння, а значить, і кількість виділеного газу залежать від вмісту в тісті власних цукрів борошна і таких, що утворюються при гідролітичному розщепленні крохмалю амілолітичними ферментами.
Показником газоутворюючої здатності прийнято вважати кількість кубічних сантиметрів двооксиду вуглецю, що виділився за 5 год бродіння тіста із 100 г борошна вологістю 14 %, 60 мл води і 10 г дріжджів при температурі 30 °С. Борошно вищого і першого сорту нормальної якості має газоутворюючу здатність 1300-1600 см3 СО2.
Газоутворююча здатність пшеничного борошна другого сорту і обойного вища, ніж вищого і першого сортів внаслідок значно більшого вмісту в цих сортах власних цукрів, що вносяться з оболонками, алейроновим шаром і зародком зерна при їх формуванні. На весь цикл приготування хліба необхідно 5,5-6,5 % цукрів від маси сухих речовин борошна. Частина цих цукрів зброджується під час визрівання тіста і вистоювання тістових заготовок, а частина (2-3 % від маси СР борошна) залишається. Вільні незброджені цукри під час випікання вступають у взаємодію з білками і продуктами їх розкладу, в першу чергу з амінокислотами, відбувається реакція меланоїдиноутворення. Внаслідок цієї реакції утворюються меланоїдини, які забарвлюють скоринку хліба. При низькому вмісті незброджених цукрів у тісті хліб має слабо забарвлену скоринку. Тому ще здавна пекарі борошно з низькою газоутворюючою здатність називали “міцним на жар”.
Фактори, що формують газоутворюючу здатність борошна. Газоутворююча здатність борошна залежить від вмісту в ньому власних цукрів і цукроутворювальної здатності, яка обумовлюється активністю амілолітичних ферментів, податливістю крохмалю амілолізу тощо. Вміст власних цукрів у борошні залежить від його виходу. Чим більший вихід борошна, тим більше в ньому міститься власних цукрів.
У борошні вміст власних цукрів незначний – 0,7-1,8 % на сухі речовини. Це в основному глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза, рафіноза. Цієї кількості цукрів вистачає лише на початку бродіння. Подальше бродіння забезпечується цукрами, що утворюються в тісті із крохмалю під дією ферменту β-амілази, тобто від цукроутворюючої здатності борошна. Під цукроутворюючою здатністю борошна розуміють здатність приготовленої з цього борошна водно-борошняної суміші утворювати при встановленій температурі за певний час ту чи іншу кількість мальтози. За показник цукроутворювальної здатності (за методом Рамзей-ВНДІЗ) вважають кількість міліграмів мальтози, що утворилась у водно-борошняній суспензії з 10 г борошна і 50 мл води за 1 год настоювання при 27 °С. Пшеничне борошно вищого і першого сортів нормальної якості має цукроутворюючу здатність 275-300 мг мальтози на 10 г борошна. Цукроутворююча здатність, менша за 180-200 мг мальтози на 10 г борошна, вважається низькою. Цукроутворююча здатність залежить від активності амілолітичних ферментів, крупності борошна, характеру і стану крохмальних зерен, тобто від стану вуглеводно-амілазного комплексу борошна.
У пшеничному борошні нормальної якості у достатній кількості міститься β-амілаза. Оскільки в результаті гідролітичного розкладу крохмалю борошна під дією β-амілази в тісті накопичується мальтоза і високомолекулярні декстрини, β-амілазу називають ще цукроутво- рювальним ферментом. Мальтоза, що утворилася в тісті з крохмалю борошна, і є основним цукром, що забезпечує процес бродіння і виділення двооксиду вуглецю. Зважаючи на те, що в пшеничному борошні β-амілаза міститься в достатній кількості, можна зробити висновок, що його цукроутворююча здатність залежить в основному від податливості крохмалю амілолізу.
Податливість крохмалю амілолізу залежить від крупності борошна, стану крохмальних зерен, ступеню їх ушкодження, теплової денатурації (клейстеризації). При наявності в тісті β-амілази і α-амілази (борошно з пророслого зерна) цукроутворююча здатність борошна значно зростає. Це пояснюється тим, що під дією α-амілази з крохмалю поряд з мальтозою утворюються низькомолекулярні декстрини, які β-амілаза легко розщеплює до мальтози. Тому борошно з пророслого зерна має надмірно високу цукро- і газоутворювальну здатність. Утворення надмірної кількості цукрів у тісті небажане. Це може призвести до відшарування скоринки хліба, надмірного її забарвлення навіть при температурі, що не забезпечує пропеченість хліба.
Таким чином, газоутворююча здатність пшеничного борошна залежить від вмісту власних цукрів, але в більшій мірі обумовлена його цукроутворюючою здатністю. Саме накопичення цукрів під час бродіння тіста, вистоювання тістових заготовок, випікання обумовлює достатнє газоутворення на всіх стадіях приготування тіста і в перший період випікання, а також реакцію меланоїдиноутворення, що забезпечує необхідне забарвлення скоринки хліба. Роль газоутворючої здатності у технологічному процесі. Газоутворююча здатність борошна має велике значення при виготовленні хлібних виробів, до рецептури яких не входить цукор. Величина показника газоутворюючої здатності дає можливість передбачити інтенсивність бродіння тіста, збільшення його об’єму, хід вистоювання, об’єм хліба, розпушеність м’якушки (пористість), а також забарвлення скоринки.
Виходячи з цього, можна встановити оптимальні параметри технологічного процесу виготовлення виробів: температуру і термін бродіння тіста, термін вистоювання тістових заготовок, температуру і термін випікання хліба. Колір борошна і здатність його до потемніння у технологічному процесі. Колір борошна обумовлює колір м’якушки хліба, тобто впливає на його споживну якість. Тому він є одним із показників хлібопекарських достоїнств борошна. Колір борошна визначається кольором ендосперму зерна, вмістом периферійних частинок зерна, що містять пігментний шар. На нього впливають крупність борошна, його вологість. Крупне борошно, а також борошно з більш високою вологістю має дещо темніший колір. На колір борошна впливає вміст каротиноїдів ендосперму, саме вони надають борошну приємного кремового забарвлення. Будучи за хімічною природою сильно ненасиченими сполуками, каротиноїди легко окиснюються та знебарвлюються.
Іноді з окремих партій борошна, що має світлий колір, одержують хліб з затемненою м’якушкою. Потемніння борошна у процесі приготування виробів відбувається внаслідок утворення темнозабарвлених сполук – меланінів (продуктів окиснення киснем повітря амінокислот тирозину і фенілаланіну під дією ферменту поліфенолоксидази (тирозинази). Саме меланіни, що утворилися, забарвлюють як тісто, так і м’якушку хліба в сірий колір. У протіканні цієї реакції основна роль належить вмісту вільного тирозину. Фермент поліфенолоксидаза у борошні завжди присутній у достатній кількості.
Крупність борошна як складова його хлібопекарських властивостей. Для кожного сорту борошна характерна певна крупність його частинок. Установлені нормативи крупності за сортами борошна. Крупність контролюється за залишком і проходом борошна через одне або два сита певного розміру: наважку масою 50-100 г просіюють через певні сита протягом 10 хв. Ступінь подрібнення в межах одного сорту борошна залежить від виду зерна. Борошно одного сорту, вироблене з твердої, м’якої та скловидної пшениці, має різний фракційний склад частинок. Це пов’язано з тим, що на крупність борошна впливає консистенція ендосперму, технологія помелу, характер подрібнювальних машин. Від цих факторів у значній мірі залежить вміст пошкоджених крохмальних зерен. Крупність борошна, а значить величина його питомої поверхні, впливає на швидкість біохімічних і фізико-хімічних процесів. Саме з крупністю борошна пов’язане поглинання борошном кисню при зберіганні, швидкість набухання частинок, водопоглинальна здатність, атакуємість ферментами, цукро- і газоутворююча здатності, швидкість формування тіста. Ушкоджені гранули крохмалю набухають уже після 0,5 с контакту з водою і поглинають значно більше води, ніж неушкоджені. Є дані, що при збільшенні в борошні кількості ушкоджених зерен крохмалю з 2,1 до 4,6 % водопоглинальна здатність борошна збільшується на 3,7 %. Але поряд зі зростанням водопоглинальної здатності борошна зі збільшенням вмісту ушкоджених крохмальних зерен погіршуються структурно-механічні властивості тіста, воно більше розріджується.
Крупне борошно має нижчу швидкість набухання, меншу водопоглинальну і гіршу газоутворюювальну здатності. Хліб з такого борошна має грубу м’якушку з товстостінними порами. Дуже подрібнене борошно має надмірну водопоглинальну здатність, підвищену цукроутворювальну здатність. Це пояснюється великим вмістом у такому борошні пошкоджених крохмальних зерен, які легко піддаються дії ферментів. Тісто з такого борошна швидко розріджується, розпливається. Хліб має малий об’єм, погано розпушену м’якушку.
Деякі дослідники вважають, що кращі хлібопекарські властивості має борошно, що складається з частинок розміром 60-100 мкм. Бажано, щоб в одному сорті борошна частинки були однорідними за розміром.
Автолітична активність борошна. При замішуванні та бродінні тіста, під час випікання тістових заготовок частина сухих речовин борошна переходить у водорозчинний стан. Цей процес відбувається у результаті дії ферментів на високомолекулярні сполуки борошна, внаслідок цього в тісті та хлібі накопичуються продукти їх деполімеризації, які впливають на якість виробів, особливо на стан м’якушки.
Здатність борошна утворювати при прогріванні водно-борошняної суспензії певну кількість водорозчинних речовин характеризують терміном “автолітична активність” (“авто” – само, “лізис” – розчинність). Основну роль у накопиченні водорозчинних речовин відіграє α-амілаза. Під її дією в процесі випікання тістових заготовок накопичуються низькомолекулярні декстрини, які надають липкості м’якушці хліба, особливо з житнього борошна. Тому для житнього борошна автолітична активність є основним показником, що характеризує його хлібопекарські властивості. Згідно нормативної документації на борошно, пшеничне число падіння має бути: для сортового пшеничного борошна не менше 160 с, обойного – 105 с. Оцінка якості пшеничного борошна за пробною випічкою. Комплексну характеристику хлібопекарських властивостей борошна одержують шляхом проведення пробної випічки. Згідно зі стандартом на проведення пробної випічки тісто готують безопарним способом. Якість випеченого хліба визначають через 4 год після випікання. Оцінюють правильність форми хліба, формостійкісті (відношення висоти до діаметру), колір скоринки (бліда, золотисто-жовта, світло-коричнева, коричнева, темно-коричнева), стан поверхні скоринки: гладенька, нерівна (із здуттями, бугриста, з тріщинами або підривами). Тріщинами вважають розриви, що проходять через всю верхню скоринку в одному або кількох напрямках.
Оцінюють колір м’якушки (білий, світло-сірий, темний). Звертають увагу на рівномірність забарвлення м’якушки. Оцінюють пористість м’якушки, рівномірність або нерівномірність пор, їх крупність (дрібні, середні, крупні), товщину стінок пор (товсто- або тонкостінні). Визначають еластичність м’якушки, натискаючи на неї пальцями, характеризують її як хорошу, середню або погану. Звертають увагу на липкість м’якушки. Оцінюють також смак, аромат, наявність хрусту. Із борошна з хорошими хлібопекарськими властивостями одержують хліб хорошого об’єму, з м’якою, тонкостінною і рівномірною пористістю, еластичною м’якушкою.
Хлібопекарські властивості житнього борошна
Порівняно з пшеничним житній хліб має менший об’єм, темніше забарвлення, менше
відношення висоти до діаметру (формостійкість). При визначенні його споживацьких якостей найважливіше значення мають структурно-механічні властивості м’якушки – ступінь її липкості, заминаємість, вологість чи сухість на дотик. Ці відмінності в якості житнього хліба обумовлені особливостями хімічного складу і хлібопекарських властивостей житнього борошна. Особливості складових житнього борошна. Житнє борошно при вологості 14 %, залежно від сорту, містить, %: 7,0-11,0 – білкових речовин, 70-77 – вуглеводів, 1,1-1,6 – жирів, 0,6-1,3 – мінеральних речовин. Вуглеводи цього виду борошна представлені крохмалем, цукрами, розчинними (слизями) і нерозчинними пентозанами і клітковиною. Розмір зерен житнього крохмалю коливається від 14 до 50 мкм. На відміну від зерен пшеничного крохмалю, вони захищені набухаючими речовинами (слизями тощо), внаслідок чого мало пошкоджуються під час помелу борошна. Крохмаль жита клейстеризується при температурі 52-55, тоді як пшеничний – при 60-67 °С, і утворює більш в’язкий клейстер, що повільніше старіє.
Вміст власних цукрів у житньому борошні становить 4,5-7 % на СР. Це в основному сахароза (4-6 % від маси борошна) решта – 0,2-0,4 % – редукуючі цукри: глюкоза, фруктоза, мальтоза.
Поряд з крохмалем і цукрами у житньому борошні містяться так звані гумі речовини, що складаються на 90 % із пентозанів, а також левулезани. Пентозанів у житньому борошні 4,2-8,6 %, із них водорозчинних – 30-40 %. Левулезани – водорозчинні сполуки є поліфруктозидами. Їх елементарною частиною є залишок фруктози (левулези). Розчинні пентозани і левулезани – гідрофільні сполуки, об’єм яких при гідратації збільшується в декілька разів, що позитивно впливає на консистенцію житнього тіста.
У складі житнього борошна 0,6-2,1 % клітковини. На відміну від клітковини пшениці, вона, в силу особливостей своєї будови, адсорбує значно менше води і практично не впливає на консистенцію тіста.
Білки житнього борошна на 50-56 % складаються з водо- і солерозчинних. Білкові речовини житнього борошна швидко набухають, зв’язують значну кількість води. Значна частина їх здатна до необмеженого набухання і пептизації, внаслідок чого утворюється в’язкий колоїдний розчин. Порівняно з пшеничним борошном у житньому міститься більше ненасичених жирних кислот: лінолевої, олеїнової, ліноленової, а також фосфоліпідів і каротиноїдів. Частина ліпідів зв’язана з білками (ліпопротеїди), частина з вуглеводами (гліколіпіди). На відміну від пшеничного борошна, у житньому в активному стані поряд з β-амілазою міститься α-амілаза. Це є підґрунтям для глибшого розщеплення крохмалю і накопичення в тісті низькомолекулярних декстринів і мальтози. Оптимум дії α-амілази – рН 5,6…6,3, температура 60-70° С; α-амілаза інактивується при температурі 85-97° С залежно від рН тіста. Оптимальні умови дії β-амілази – рН 4,5-4,8, температура 49-54° С. β-амілаза інактивується при 70-85° С залежно від рН. β-амілаза більш кислотолабільна, а α-амілаза більш термолабільна. Протеїнази житнього борошна активні при рН 4-5. Внаслідок дії на білки протеїназ у тісті накопичуються продукти їх гідролізу, збільшується вміст водорозчинних речовин, тісто розріджується. Протеїнази житнього борошна здатні активуватися відновниками, що містять сульфгідрильні групи, та інактивуватись окисниками. У житньому борошні в активному стані знаходиться фермент із класу оксидоредуктаз – поліфенолоксидаза, що каталізує окислення амінокислоти тирозину киснем повітря з утворенням меланінів. Останні затемнюють м’якушку хліба. Присутні також ліпоксигеназа, целюлітичні та інші ферменти.
Хлібопекарські властивості житнього борошна. Як відомо, білки пшеничного борошна утворюють клейковину, яка обумовлює його пружність і еластичність, утворює сітчастий каркас, який забезпечує газо- і формоутримувальну здатність тіста, а. значить, і об’єм хліба. Білки житнього борошна, на відміну від білків пшеничного, не утворюють клейковинного каркасу. Довгий час вважалося, що вони не здатні утворювати клейковину. Справа в тому, що у звичайних умовах клейковина жита не відмивається. Її можна відмити у слабких розчинах солей або органічних кислот. Вихід сирої клейковини становить 5-10%. На цей час вважається, що білки утворюють з пентозанами водорозчинні комплекси, які заважають формуванню клейковини. Поряд з цим, водорозчинні білки взаємодіють з вуглеводами, утворюючи глікопротеїди, що також негативно впливає на процес утворення клейковини. Завдяки підвищеній гідратаційній здатності білки житнього борошна інтенсивно набухають, більша частина їх набухає необмежено, пептизується і переходить у в’язкий колоїдний розчин. Значну роль у пептизації житніх білків відіграють ферменти протеїнази, оптимум дії яких відповідає значенням рН 4,0-5,5, тобто у межах кислотності житнього тіста. Внаслідок їх дії поглиблюється процес гідратації білків і перехід продуктів їх гідролізу у водний розчин.
Отже, роль білково-протеїназного комплексу в формуванні структурно-механічних властивостей тіста зводиться до утворення в ньому в’язкого колоїдного розчину, що надає тісту пластичності.
Вуглеводно-амілазний комплекс житнього борошна також має свої особливості. У житньому борошні великий вміст власних цукрів (4,5-7,0. Полісахариди крохмалю амілоза та амілопектин легше піддаються гідролітичному розщепленню амілолітичними ферментами. Під дією α-амілази у тісті накопичуються низькомолекулярні декстрини, які швидко розщеплюються β- амілазою до мальтози. Поряд з цим мальтоза накопичується також внаслідок гідролітичного розкладу крохмалю під дією β-амілази на високомолекулярні декстрини і мальтозу. Тому газоутворювальна здатність житнього борошна більш ніж достатня. Сумарний вміст цукрів повністю забезпечує цукрами процеси дозрівання тіста, вистоювання тістових заготовок, а також меланоїдиноутворення.
Поряд з цим висока активність у процесі випікання сприяє утворенню вологої на дотик, дещо липкої м’якушки хліба.
Уже в перший період випікання крохмаль житнього борошна клейстеризується (55-57° С). Ця температура близька до оптимальної, при якій β-амілаза активно гідролізує крохмаль до мальтози і високомолекулярних декстринів. У процесі подальшого прогрівання тіста при температурі 65 °С наступає оптимум активності α-амілази, яка крохмаль і накопичені високомолекулярні декстрини гідролізує до низькомолекулярних декстринів і мальтози. Ці обставини можуть призвести до того, що в процесі випікання під дією ферментів значна частина крохмалю буде гідролізована і внаслідок високої гідрофільності низькомолекулярних декстринів, що утворилися, м’якушка хліба стане липкою. Тому при оцінці хлібопекарських властивостей житнього борошна першочергове значення надають вуглеводно-амілазному комплексу, як такому, що формує основний показник якості житнього хліба – фізичні властивості його м’якушки.
З метою зниження активності α-амілази технологією приготування житнього хліба передбачається вища кислотність тіста. Вуглеводи житнього борошна, а саме – набухлі зерна крохмалю і гідратовані пентозани відіграють значну роль у формуванні в’язких властивостей житнього тіста, що впливають на його консистенцію, газо- і формоутримувальну здатність.
Характер хлібопекарських властивостей житнього борошна в значній мірі залежить від крупності борошна. Вважається, що зі збільшенням виходу і зменшенням розміру частинок борошна підвищується активність його ферментів і, в першу чергу, амілолітичних, а також атакуємість біополімерів ферментами.
Таким чином, внаслідок глибокої гідратації та пептизації білків, гідратації пентозанів, дезагрегації й набухання крохмальних зерен формуються специфічні фізичні властивості житнього тіста, а саме – висока в’язкість і пластичність при відсутності еластичності й пружності. Ці властивості визначають підвищену вологість, газо- і формоутримуючу здатності житнього тіста, забезпечують його об’єм і формостійкість. Житнє борошно має велику схильність до потемніння у процесі приготування хліба. Причиною цього є значний вміст у цих сортах борошна амінокислоти тирозину і ферменту тирозинази, що призводить до утворення меланінів. Визначення хлібопекарських властивостей житнього борошна. Оскільки в силу особливостей вуглеводно-амілазного і білково-протеїназного комплексів житнього борошна в ньому у ході технологічного процесу накопичується значна кількість водорозчинних речовин, що значно впливають на якість хліба, хлібопекарські властивості житнього борошна оцінюють за величиною автолітичної активності. Автолітичну активність визначають за водно-борошняною суспензією або за експрес випічкою колобка. Автолітична активність борошна за автолітичною пробою (% на СР) має бути не більше: обойного – 55, обдирного, сіяного, житньо-пшеничного – 50. При визначенні автолітичної активності за експрес випічкою вміст водорозчинних речовин у м’якушці колобка має бути не більше 23-28 %.
Нормативною документацією на житнє борошно передбачається визначення амілолітичної активності за “числом падіння”. За ГОСТ 7045-90 “Мука ржаная” число падіння має бути не менше: для борошна сіяного – 160, обдирного – 150, обойного – 105 с.
У дослідницькій практиці автолітичну активність житнього борошна визначають за допомогою приладу амілографа. Амілограф – це ротаційний віскозиметр. Під час визначення на стрічці самописця графічно фіксуються у вигляді кривої зміни в’язкості водно-борошняної суспензії при її прогріванні до температури повної клейстеризації крохмалю. За одержаною амілограмою визначають максимальну в’язкість суспензії по висоті кривої (η max) – це основний показник, що характеризує активність амілаз, а також температуру початку клейстеризації суспензії. Пробні випічки для визначення хлібопекарських властивостей житнього борошна у хлібопекарських лабораторіях не проводяться через труднощі приготування і підтримування стабільної якості заквасок, на яких виготовляють житній хліб. У дослідницькій роботі практикується проведення пробних випічок за спеціальними методиками.
Інші види борошна
Борошно тритікале. Тритікале – це штучно створена зернова
культура, яку отримали схрещенням пшениці (Triticum) і жита (Secale). Це пшенично-житній амфідиплоїд. Цей амфідиплоїд має високу урожайність, високий вміст білків, стійкість до низьких температур і захворювань. Завдяки цьому тритікале здатне суттєво вдосконалити всю структуру зернової маси України, особливо зон Лісостепу та Полісся.
За вмістом білку вітчизняні сорти тритікале багатші пшениці на 1-1,5 % (за деякими даними – на 9,5), жита – на 3-4 %. Зерно тритікале містить 14-16 % білків, тоді як його батьківські форми – 10-12 %.
Проламіни і глютеліни тритікале утворюють клейковини більше, ніж проламіни і глютеліни пшениці, але вона слабша, ніж клейковина пшениці (ІДК – 103-108 од.), має вищу гідратаційну здатність.
Крохмаль тритікале клейстеризується при температурі 56,5 °С. Борошно має високу автолітичну активність. Із зерна тритікале виробляють такі сорти борошна: перший, другий і обойне.
Згідно нормативної документації, вміст клейковини має бути, %: у борошні першого сорту не менше 18, другого і обойного – 16. Зольність борошна першого сорту не повинна перевищувати 0,75; другого – 1 ,50; обойного – 2,0 %. За хлібопекарськими властивостями воно поступається пшеничному.
Борошно кукурудзяне. Борошно кукурудзяне використовують у виробництві деяких національних виробів, харчоконцентратів, а також як додаток при виробництві хліба з пшеничного або житнього борошна. Кукурудзяне борошно виробляють з виходом 70 і 85 % одно- і двосортовим помелом.
При помелі зерна кукурудзи відділяють зародок. У кукурудзяному борошні нормується вміст жиру. У борошні тонкого помелу допускається вміст 2,5 % жиру, а крупного – 3 %. Основною складовою цього борошна є крохмаль (76-84 %), який має високу атакуємість амілолітичними ферментами. Тому газоутворювальна здатність кукурудзяного борошна більша, ніж пшеничного однакового виходу, але активність амілаз менша. Білки складають 8-11 % від маси борошна. У білку кукурудзяного борошна найбільший вміст становлять проламіни (зеїн) – 42 % на СР білків, глютеліни – 21 ,3 %. Вони мають слабку водопоглинальну здатність, не утворюють клейковину, тобто хлібопекарські властивості цього борошна низькі. За найбільш дефіцитними амінокислотами (лізин, триптофан, метіонін) білки кукурудзи поступаються білкам пшениці.
Вівсяне борошно. У хлібопеченні вівсяне борошно використовують частіше для виробництва печива. Для збагачення хліба харчовими волокнами, незамінними амінокислотами використовують зерна вівса. У білках вівса лізину міститься удвічі більше, ніж у білках пшениці. З вівса виробляють борошно дієтичне вівсяне. В його складі білків – 13; жирів – 6,8; крохмалю – 67,6; золи – 1,8 %. Борошно порівняно з пшеничним і житнім містить майже у два рази більше калію, магнію, фосфору. У білках вівса превалюють глютеліни (авенін).
Ячмінне борошно. Ячмінне борошно використовують для виготовлення хліба, перепічок у районах, де інші злаки не культивують. Це північні або високогірні райони. Зерно ячменю містить у середньому 16 % білків, з яких 60 % – проламіни (гордеїн) і глютеліни. З ячмінного борошна у теплій воді можна відмити клейковину, за якістю вона – короткорвана, нееластична, її гідратаційна здатність низька (90-160 %), має сірий колір. Хліб з ячмінного борошна низької якості, він швидко черствіє. Додавання 10 % цього борошна до пшеничного другого сорту незначно впливає на якість хліба.
За сумою незамінних амінокислот білок ячменю повноцінніший, ніж білок пшениці. У ньому міститься більше лізину на 47 і треоніну на 31 %. У ячмінному борошні міститься, %: білків – 10,0; жирів – 1,6; крохмалю – 55,1; золи – 1 ,4.
Соєве борошно. Із сої виробляють дезодороване борошно повножирне, напівзнежирене і знежирене. Дезодорування (пропарювання) проводять з метою видалення пахучих речовин, а також речовин, що надають сої гіркого смаку. Залежно від крупності помелу, вмісту клітковини, кольору кожен із видів соєвого борошна виробляється вищого або І сорту. Повножирне соєве борошно виробляють із зерен сої, що мають світле забарвлення. Одержують борошно кремового кольору. У цьому борошні вміст білків складає 38,5, жирів – 20,2; цукрів – 9; клітковини – 2,6; крохмалю – 16; золи – 4,7 %.
Напівзнежирене борошно виробляють із макухи після виділення олії методом пресування. Це борошно жовтого або світло-коричневого кольору, містить, %: 6,3 – жиру, 45,6 – білків, 20,7 крохмалю, 5,2 – золи. Знежирене борошно виготовляють із шроту (після видалення олії з насіння сої екстрактивним методом). Колір його світло-жовтий або сірий. Вміст, %: жиру – 1, білків – 48,9, крохмалю – 21, золи – 5,3.
Соєве борошно використовують у хлібопекарській промисловості як добавку, що поліпшує харчову цінність виробів. Насіння сої характеризується підвищеним вмістом лізину – до 6 % від маси білків.