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. Є.Д. Казаков, проаналізувавши дані різних авторів, наводить такий середній склад клейковини зерна пшениці. Масова частка білків становить 83,5%, у тому числі утворюючих клейковину -- 79,5, із них: гліадину -- 43,5, глютеніну -- 36,0%, решта -- альбуміни і глобуліни. Масова частка ліпідів становить 7; крохмалю -- 6, цукрів -- 1,3, клітковини -- 1,3%. Зольність клейковини -- 0,9%.
Крохмаль і клітковина у клейковині є механічними домішками, що важко відмиваються.
Цукри і ліпіди можуть міститись у формі адсорбованих комплексів або у вигляді сполук (гліколіпідів, ліпопротеїдів).
Клейковина має ферментативну активність. Вона містить амілолігичні та протеолітичні ферменти, дифенолоксидази, каталази.
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 утворюють каркас у вигляді сітки. Міцність його обумовлена водневими, дисульфідними, іонними та іншими різними за силою зв'язками, що утворюють білкову глобулу з різною за щільністю упаковкою поліпептидних ланцюгів. Після ковалентних зв'язків найбільше значення в укріпленні клейковини мають водневі. Це було доведено шляхом дейтерування клейковини. У разі, коли тісто замішували на важкій воді (99,7Х% D20), клейковина укріплювалась внаслідок збільшення енергії водневих зв'язків при заміщенні атомів водню дейтерієм.
Кількість і міцність дисульфідних, водневих та інших зв'язків у макромолекулах білків тіста з часом змінюється. Окремі зв'язки розриваються, утворюються нові. Це обумовлює зміну реологічних властивостей тіста у процесі бродіння, змінюється його пружність, еластичність, в'язкість. Основна роль у цих процесах належить протеолітичним ферментам, а також активаторам та інгібіторам протеолізу.
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.
Як сильну, так і слабку клейковину утворюють білкові комплекси з різною просторовою структурою, з'єднані між собою неоднаково міцно. Структурно-механічні властивості клейковини обумовлюються агрегатним станом її білків. Слабка клейковина має меншу щільність упаковки білків, ніж сильна. У слабкої клейковини порушена структура білкових молекул на третьому і четвертому рівнях організації. Вона містить менше ковалентних, дисульфідних зв'язків, що призводить до рихлості білкових агрегатів.
Реологічні властивості клейковини тіста обумовлені гліадиновою і глютеніноеою 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 поліпеп-тидні ланцюги скомпоновані у молекули внутрішньомолекулярними дисульфідними містками. У глютеніні окремі поліпептидні ланцюги, що скомпоновані у молекули внутрішньо-молекулярними дисульфідними містками. Дисульфідні зв'язки зв'язані такими ж містками між собою (рис. 3). гліадину (а) і глютеніну (б)
1.2 Газоутворювальна здатність борошна
Газоутворювальна здатність характеризує спроможність борошна забезпечити цукрами процеси бродіння тіста, вистоювання тістових заготовок і забарвлення скоринки хліба.
Газоутворювальна здатність борошна обумовлена станом його вуглеводно-амілазного комплексу.
У дріжджовому тісті внаслідок зброджування дріжджами цукрів борошна утворюються етиловий спирт і диоксид вуглецю:
С6Н,А -> 2СОг + 2 СгН5ОН +117 ккал
Диоксид вуглецю розпушує тісто, обумовлює пористість м'якушки хліба. Спирт частково звітрюється, 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 газоутворювальної здатності прийнято вважати кількість кубічних сантиметрів диоксиду вуглецю, що виділився за 5 год бродіння тіста із 100 гборошна вологістю 14%, 60 мл води і 10 гдріжджів при температурі ЗО °С. Борошно вищого і першого сорту нормальної якості має газоутворювальну здатність 1300-1600 см СО2.
Газоутворювальна 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 підчас визрівання тіста і вистоювання тістових заготовок, а частина (2-3% від маси CP 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 газоутворювальною здатністю називали «міцним на жар».
Фактори, що формують газоутворювальну здатність борошна. Газоутворювальна 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 (і-амілази, тобто від цукроутворювальної здатності борошна.
Фактори, що впливають на газоутворювальнчу здатність борошна, наведені на рис. 8.
Наочно уявлення про кінетику газоутворення дає графік, наведений на рис. 9. На ньому чітко відображено перехід дріжджів після зброджування власних цукрів борошна на зброджування мальтози, а також показано сумарне виділення С02 в часі.
Під цукроутворювальною здатністю борошна розуміють здатність приготовленої з цього борошна водно-борошняної суспензії 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 годину настоювання при 27 °С.
Пшеничне борошно вищого і першого сортів нормальної якості має цукрово-творюючу здатність 275-300 мг мальтози на 10 г борошна. Цукроутворююча здатність, менша за 180-200 мг мальтози на 10 г борошна, вважається низькою.
Цукроутворювальна 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 р-амілаза. Оскільки в результаті гідролітичного розкладу крохмалю борошна під дією р-амілази в тісті накопичується мальтоза і високомолекулярні декстрини, р-амілазу називають ще цукроутво-рювальним ферментом. Мальтоза, що утворилася в тісті з крохмалю борошна, і є основним цукром, що забезпечує процес бродіння і виділення диоксиду вуглецю.
Зважаючи на те, що в пшеничному борошні р-амілаза міститься в достатній кількості, можна зробити висновок, що його цукроутворювальна здатність залежить в основному від податливості крохмалю амілолізу.
Податливість крохмалю амілолізу залежить від крупності борошна, стану крохмальних зерен, ступеню їх ушкодження, теплової денатурації (клейстеризації). У пшеничному борошні містяться різні за розміром крохмальні зерна. У борошні нормальної якості вміст дрібних і середніх за величиною зерен (до 15 мкм) складає близько 7,0%. Дрібні за розміром частинки борошна, ушкоджені зерна крохмалю у своїй масі мають більшу питому поверхню, тому вони у більшій мірі піддаються дії р-амілази, ніж крупні та неушкоджені зерна. Тому чим дрібніші частинки борошна, чим більш ушкоджені зерна крохмалю, тим більша атакуємість їх р-амілазою. Є дані, що атакуємість дрібної фракції крохмалю р-амілазою у 5 разів, а розтертої в ступці -- у 16 разів вища, ніж крупної фракції.
Найбільш податливим амілолізу є клейстеризований крохмаль. Його атакуємість р-амілазою перевищує атакуємість нативного крохмалю більше, ніж у 350 разів.
При наявності в тісті р-амілази і а-амілази (борошно з пророслого зерна) цукроутворювальна здатність борошна значно зростає. Це пояснюється тим, що під дією а-амілази з крохмалю поряд з мальтозою утворюються низькомолекулярні декстрини, які р-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, газоутворювальна здатність пшеничного борошна залежить від вмісту власних цукрів, але в більшій мірі обумовлена його цукроутворювальною 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 мела-ноїдиноутворення, що забезпечує необхідне забарвлення скоринки хліба.
Роль газоутворювальноі' здатності у технологічному процесі. Газоутворювальна здатність борошна має велике значення при виготовленні хлібних виробів, до рецептури яких не входить цукор. Величина показника газоутворювальноі здатності дає можливість передбачити інтенсивність бродіння тіста, збільшення його об'єму, хід вистоювання, об'єм хліба, розпущеність 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.
При недостатній газоутворювальній здатності борошна спостерігається низька інтенсивність бродіння, погана розпущеність тіста, у вистойці тістові заготовки не набирають необхідного об'єму, випечений з такого борошна хліб має малий об'єм, низьку пористість, бліду скоринку.
Для визначення газоутворювальноі здатності борошна застосовують прилади, робота яких базується на вимірюванні об'єму газу, що виділяється у процесі бродіння тіста при постійних температурі та тиску, -- волюмометричним способом, або приладах, які вимірюють тиск газу при постійному об'ємі -- манометричним способом. У країнах СНД найбільш поширеним є прилад АГ, яким вимірюють об'єм С02, що виділяється за певний час бродіння.
1.3 Колір борошна і здатність його до потемніння у технологічному процесі
Колір борошна обумовлює колір м'якушки хліба, тобто впливає на його споживацьку 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 окислюються 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 окислення 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.
Заданими колишнього ВНДІХП, у пшеничному борошні II сорту міститься від 1,3 до 1,7 мг вільного тирозину на 100 г борошна. По мірі збільшення його кількості збільшується схильність борошна до потемніння.
Підвищену здатність до потемніння має борошно з пророслого, самозігріто-го, ушкодженого клопом-черепашкою зерна.
1.4 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.
Чим вищий сорт борошна, тим дрібніші його частинки. Так, для борошна пшеничного І сорту залишок на ситі № 35 має бути не більше 2%, а прохід крізь сито № 38 -- не менше 80%, тоді як для обойного борошна залишок на ситі № 067 -- 2%, а прохід крізь сито № 38 -- 35%. Але ці норми крупності не відображають дійсного співвідношення частинок різного розміру та їх якості в межах одного сорту.
У процесі подрібнення зерна пшениці при руйнуванні клітин ендосперму утворюються різні за розміром фракції: дрібні частинки, які складаються з дрібних і пошкоджених зерен крохмалю, проміжного білка; крупніші -- це більш крупні зерна крохмалю, окремі фрагменти клітин ендосперму і ще більші частинки, що є комплексами клітин, частини оболонок {рис. 10). Так, основними компонентами пшеничного борошна є вільні крохмальні зерна величиною від 1 до 50 мкм, частинки проміжного білку від 1 до 12 мкм, окремі клітини та агрегати клітин ендосперму величиною від 40 до 150 мкм, частинки оболонок розміром від 40 до 240 мкм.
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, тип подрібнюючих машин. Від цих факторів у значній мірі залежить вміст пошкоджених крохмальних зерен.
Борошно з м'якої пшениці має менші розміри частинок, ніж борошно з твердих і скловидних пшениць. За даними І.Т. Мерко, збільшення механічного ушкодження крохмальних зерен борошна з середньо і низько скловидної пшениці з 5 до 15 і з 4,2 до 12,4% відповідно позитивно впливає на його хлібопекарські властивості та якість хліба.
У звичайному хлібопекарському борошні вищого і І сортів приблизно половина частинок має розміри менші 40-50 мкм, а решта -- в межах від 40-50 до 190-240 мкм. У пшеничному обойному борошні біля 67% частинок мають розмір більший 200 мкм, а 15% -- більший 600 мкм.
Є тісний зв'язок крупності помелу з хімічним складом борошна і, отже, з його хлібопекарськими властивостями.
Зі ступенем подрібнення зерна (крупністю борошна) пов'язана сумарна питома поверхня одиниці маси борошна. Так, заданими Н.П. Козьміної, 1 г борошна вищого сорту має питому поверхню 3082, першого сорту -- 2881, другого сорту -- 2511 см,
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 газоутворювальна 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 водо-поглинальної 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 газоутворювальну 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.
1.5 Автолітична активність борошна
При замішуванні та бродінні тіста, підчас 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» («авго» -- само, «лізис» -- розчинність). Основну роль у накопиченні водорозчинних речовин відіграє а-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.
