Інтенсивність процесу автолізу залежить від активності ферментів і податливості субстрату.
Поширеними методами визначення автолітичної активності є метод автолітичної проби і метод експрес-випічки. За цими методами автолітична активність борошна оцінюється за кількістю водорозчинних речовин, що утворюються при температурах, близьких до температурних умов випікання хліба, які визначають за допомогою прецизійного рефрактометру.
Виражають автолітичну активність кількістю водорозчинних речовин у процентах на сухі речовини борошна. У пшеничному борошні в разі нормального вмісту клейковини середньої та хорошої якості після 15 хв автолізу водно-борошняної суспензії на водяній бані автолітична активність має бути не більше (% на CP): вищого сорту -- 29,1 і II сорту -- ЗО. Вищу автолітичну активність має борошно з пророслого або недозрілого зерна, в якому міститься активна а-амілаза. При звичайному веденні технологічного процесу хліб з такого борошна може мати липку, з пустотами м'якушку внаслідок зниженої здатності низькомолекулярних декстринів поглинати воду.
Останнім часом у практику хлібопечення України впроваджується метод визначення на спеціальному приладі (рис. 11) числа падіння (показник в'язкості), який запропонований шведським вченим Хагбергом і широко застосовується за кордоном. Цей показник характеризує активність а-амілази за ступенем розрідження клейстеризованої у киплячій водяній бані водно-борошняної суспензії.
Для його визначення застосовується спеціальний прилад, на якому визначають тривалість падіння штоку у клейстеризованій водно-борошняній суспензії. Ця тривалість залежить від в'язкості суспензії.
Згідно нормативної документації на борошно, пшеничне число падіння має бути: для сортового пшеничного борошна не менше 160 с, обойного -- 105 с.
1.6 Водопоглинальна здатність борошна
Під час змішування з водою борошно поглинає певну кількість води. Властивість борошна зв'язувати воду характеризується поняттям водопоглинальна здатність (ВПЗ).
За показник водопоглинальної здатності прийнято вважати кількість води, яку спроможне поглинути борошно під час утворення тіста нормальної консистенції, тобто достатньо пружного, не липкого. Цей показник виражається у процентах до маси борошна.
Визначається ВПЗ за формулою
де х -- ВПЗ; GB -- маса води, поглинутої підчас замішування тіста; Gm -- маса тіста, що утворилась.
Кількість води, яку здатне поглинути борошно, пов'язана з його хімічним складом, вмістом у борошні полімерів, здатних до набухання -- білків, крохмалю, пентозанів, клітковини, їх станом, з величиною площі поверхні адсорбування вологи. Тому ВПЗ борошна залежить від сорту борошна, ступеню його дозрівання, вологості, крупності частинок. Тонко подрібнене борошно із одного і того ж зерна однакового виходу має вищу водопоглинальну здатність, ніж крупне борошно внаслідок більшої площі загальної поверхні частинок.
Середня водопоглинальна здатність пшеничного борошна вищого сорту -- 50, першого сорту -- 52, другого сорту -- 56, обойного -- 60% до маси борошна.
Більша ВПЗ борошна низьких сортів пов'язана із вмістом у ньому значної кількості оболонкових частинок і пентозанів, які здатні зв'язувати більше води, ніж крохмальні зерна.
Борошно, що пройшло нормальне відлежування після помелу, тобто в якому відбулися процеси дозрівання, зв'язує води на 5-10% більше, ніж свіжезмелене.
Низьку ВПЗ має борошно, змелене із зерна пророслого, ушкодженого клопом-черепашкою або висушеного при високих температурах. У такому борошні порушені природні структури полімерів, внаслідок чого знизилась їх здатність зв'язувати воду. Тобто ВПЗ залежить від сили борошна.
Водопоглинальна здатність залежить від виду борошна. Пшеничне обойне борошно має вищу ВПЗ, ніж житнє такого ж виходу внаслідок більшого вмісту в ньому білкових речовин і вищої їх гідратаційної здатності. Чим нижча вологість борошна, тим більше воно поглинає води. Так, пшеничне борошно І сорту з вологістю 12% здатне поглинути 71,5, а борошно з вологістю 14% -- 66% води до маси борошна. Тому при визначенні кількості води на замішування тіста береться до уваги вологість борошна.
Надмірно сухе борошно має низьку вологопоглинальну здатність. Тому при розрахунку рецептур, якщо фактична вологість борошна менша за 12%, її прирівнюють до 12%.
Водопоглинальна здатність має велике технологічне значення, вона впливає на вихід тіста і хліба. Недодання 1 л води на 100 кг борошна знижує вихід хліба приблизно на 1,0%.
Найбільш об'єктивно ВПЗ борошна можна визначити за допомогою валориграфа або фаринографа.
1.7 Оцінка якості пшеничного борошна за пробним випіканням
Комплексну характеристику хлібопекарських властивостей борошна одержують шляхом проведення пробного випікання. Згідно зі стандартом на проведення пробної випічки тісто готують безопарним способом. Якість випеченого хліба визначають через 4 год після випікання. Оцінюють правильність форми хліба, формостійкість (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 nop, 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. Зведені показники хлібопекарських властивостей сортового пшеничного борошна нормальної якості показані в табл.3.1.
1.8 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 газоутримуючу 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 відлежуванні різко погіршується її якість. Тісто має низьку формоутримуючу здатність. Хліб з такого борошна має розпливчату форму, низький об'єм і пористість, нееластичну м'якушку,
Борошно з морозобійного 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 перед денатураційних змін, тому клейковини відмивається мало, вона короткорвана. Газоутворювальна здатність такого борошна достатня, але скоринка хліба бліда через обмаль продуктів гідролізу білків, необхідних для реакції меланої диноутворення. 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.
2. 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.
Житнє борошно при вологості 14%, залежно від сорту, містить,%: 7,0-11,0 -- білкових речовин, 70-77 -- вуглеводів, 1,1-2,1 -- жирів, 0,6-1,6 -- 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. Біополімери крохмалю амілоза і амілопектин складають приблизно відповідно 23 і 77%. Крохмаль жита клейстеризується при температурі 55-57, тоді як пшеничний -- при 62-65 "С, і утворює більш в'язкий, повільніше старіючий клейстер.
Вміст власних цукрів у житньому борошні становить 4,5-7% на CP. 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 являють собою високомолекулярні вуглеводи, які складаються на 90% із пентозанів, а також левулезани. Пентозанів у житньому борошні 4,2-8,6% на CP, із них водорозчинних -- 30-40%. Левулезани -- водорозчинні сполуки, що являють собою поліфруктозиди. 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% на CP 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. Вони містять 32-36% альбумінів і 18-20% глобулінів, решта -- глютенін і гліадин. 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). Зв'язані ліпіди складають більше ЗО% від усіх ліпідів житнього борошна.
На відміну від пшеничного борошна, у житньому в активному стані поряд з р-амілазою міститься а-амілаза. Це є підґрунтям для глибшого розщеплення крохмалю і накопичення в тісті низькомолекулярних декстринів і мальтози. Оптимум дії а-амілази -- рН 5,6-6,3, температура 58-65 °С; а-амілаза інактивується при 85-97 °С в залежності від рН тіста. Оптимальні умови дії р-амілази - рН 4,5-4,8, температура 49-54 °С, р-амілаза інактивується при 70-85 °С в залежності від рН. р-амілаза більш кислотолабільна, а а-амілаза більш термолабільна. У пророслому зерні жита активність а-амілази значно більша порівняно з її активністю у нормальному зерні.
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. Під дією целюлітичних ферментів (пен-тозаназ) гідролізуються пентозани борошна, зменшується в'язкість утворених ними внаслідок набухання колоїдних розчинів. Так, як і протеїнази пшеничного борошна, кислі протеїнази житнього здатні активуватися відновниками, що містять сульфгідрильні групи, та інактивуватись окислювачами.
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 та інші ферменти.
Як було відмічено у попередньому розділі, фізичні властивості пшеничного борошна формуються в основному його білками.
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. Лише в 1945 році Голенкову В.Ф. вдалося із житнього борошна відмити клейковину. Вихід сирої клейковини становить 5-10%. Гліадин і глютенін жита утворюють дуже слабку за силою, рихлу, мало розтяжну або дуже розтяжну клейковину світло-сірого кольору. Гідратаційна здатність її становить 220-310%, розтяжність 3-5 см, іноді більше 25 см.
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 дегідратації білків і перехід продуктів іх гідролізу у водний розчин.
Отже, роль білково-протеїназного комплексу в формуванні структурно-механічних властивостей борошна зводиться до утворення в'язкого колоїдного розчину, що підвищує консистенцію тіста, надає йому пластичності.
Вуглеводно-амілазний комплекс житнього борошна також має свої особливості.
У житньому борошні великий вміст власних цукрів (4,5-7,0%), якими у значній мірі забезпечується сумарна кількість цукрів, необхідних для технологічного процесу. Полісахариди крохмалю амілоза та амілопектин легше піддаються гідролітичному розщепленню амілолітичними ферментами. Під дією а-амілази у тісті накопичуються низькомолекулярні декстрини, які швидко розщеплюються р-амілазою до мальтози. Поряд з цим мальтоза накопичується також внаслідок гідролітичного розкладу крохмалю під дією р-амілази на високомолекулярні декстрини і мальтозу. Значна частина мальтози утворюється під час випікання внаслідок порівняно низької температури клейстеризації крохмалю і більшої податливості клейстеризованого крохмалю дії амілаз. Тому внаслідок наявності великої кількості власних цукрів, значного накопичення мальтози під дією амілаз газоутворювальна здатність житнього борошна більш ніж достатня. Сумарний вміст цукрів повністю забезпечує процеси дозрівання тіста, вистоювання тістових заготовок, а також меланоїдиноутворення.
Поряд з цим висока активність складових вуглееодно-амілазного комплексу житнього борошна 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 р-амілаза активно гідролізує крохмаль до мальтози і високомолекулярних декстринів. У процесі подальшого прогрівання тіста при температурі 65 °С наступає оптимум активності а-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. Можуть з'явитися й інші дефекти житнього хліба -- надмірно темна скоринка, тріщини на поверхні, відшарування скоринки від м'якушки. Але найзначнішою вадою є погіршення структурно-механічних властивостей м'якушки. Саме тому при оцінці хлібопекарських властивостей житнього борошна першочергове значення надається вуглеводно-амілазному комплексу, як такому, що формує основний показник якості житнього хліба -- фізичні властивості його м'якушки.
З метою зниження активності а-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. Пентозани житнього борошна зв'язують значну частину води, в середньому 1:8. Нерозчинні пентозани набухають, водорозчинні утворюють в'язкі розчини (слизі). Загалом пентозани зв'язують до 28% всієї води тіста. Наявність у житніх пентозанів розгалуженої арабаноксиланової фракції обумовлює утворення ними з білками і вуглеводами комплексів, що підвищують в'язкість колоїдних розчинів тіста, впливають на його консистенцію, газо- і формоутримуючу здатність.
Вважається, що утворені комплекси затримують дезагрегацію клейстеризованого крохмалю.
Технологічні властивості пентозанів та їх вплив на хлібопекарські характеристики борошна залежать від ступеню полімеризації (молекулярної маси) і дезагрегації ферментами у процесі приготування тіста і випікання.
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 формоутримувальну здатності житнього тіста, забезпечують його об'єм і формостійкість.
Житнє борошно має велику схильність до потемніння у процесі приготування хліба. Але ця властивість має значення лише для житнього сіяного борошна. М'якушка хліба з обдирного і обойного борошна завжди темнозабарвлена. Причиною цього є значний вміст у цих сортах борошна амінокислоти тирозину і ферменту тирозинази, що призводить до утворення меланінів.
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 CP) має бути не більше: обойного -- 55, обдирного, сіяного, житньо-пшеничного -- 50. При визначенні автолітичної активності за експрес випічкою визначають масову частку водорозчинних речовин у м'якушці (% на CP). Одночасно характеризують колобок хліба, одержаного за експрес-випічкою. Колобок із нормального житнього борошна має правильну форму, без підривів, достатньо суху м'якушку. Вміст водорозчинних речовин -- не більше 23-28%. Колобок із борошна з низькими хлібопекарськими властивостями має плоску нижню, дещо зарум'янену верхню скоринку, липку, темну м'якушку. Вміст водорозчинних речовин становить більше 28% на CP.
