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 (рис. 3.12) при її прогріванні зі швидкістю 1,5 °С за хвилину від 25 °С до температури повної клейстеризації крохмалю. За одержаною амілограмою визначають максимальну в'язкість суспензії по висоті кривої (п.,^) -- це основний показник, а також температуру початку клейстеризації суспензії.
Пробні випікання 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 випікань за спеціальними методиками.
3. Інші види борошна
3.1 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 (ИДК -- 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.
В останні роки, завдяки розробкам Миронівського інституту пшениці, Інституту рослинництва (м. Харків), Селекційно-генетичного інституту (м. Одеса) та інших, з'явилось багато нових сортів тритікале, які за своїми біологічними властивостями поділяють на дві групи: сорти з переважно житнім фенотипом (ДДМ-8, АДМ-11, Амфідиплоїд 52 та ін.) і сорти з переважно пшеничним фенотипом (Миронівський амфідиплоїд 1, АДМ-4, АДМ-5 та ін.). За хлібопекарськими властивостями борошно із зерна тритікале першої групи близьке до житнього, другої групи -- до пшеничного.
3.2 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 виділяють зародок. Борошно тонкого помелу одержують із ендосперму, крупного -- із ендосперму і невеликої кількості периферійних частинок. Тонке кукурудзяне борошно має зольність не більше 0,9%, залишок на шовковому ситі № 23 не більше 2%, прохід через сито № 32 -- не менше ЗО%. Борошно кукурудзяне крупного помелу має зольність не вище 1,3%, залишок на металевому ситі № 56 має бути не більшим 2%.
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, а активність амілаз менша. Білки складають 8-11% від маси борошна. У білку кукурудзяного борошна найбільший вміст становлять проламіни (зеїн) -- 42% на CP 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.
3.3 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).
3.4 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.
3.5 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.
4. Зміни хлібопекарських властивостей борошна під час дозрівання і подальшого зберігання
Свіжезмелене борошно, має низькі хлібопекарські властивості та характеризується як слабке за силою. З часом у процесі зберігання його хлібопекарські властивості покращуються.
Розпізнають три періоди у зміні якості борошна під час зберігання: період дозрівання, під час якого якість борошна помітно покращується; період стабільної якості та період погіршення якості, а при надмірно тривалому зберіганні, особливо у несприятливих умовах, борошно псується, проявляється згіркнення, прокисання, злежування, пліснявіння.
4.1 Дозрівання борошна
Процес покращання хлібопекарських властивостей свіжезмеленого борошна під час зберігання характеризується терміном -- дозрівання борошна.
Борошно, що не дозріло, має слабку клейковину, низьку водопоглинальну здатність, підвищену активність ферментів, високу автолітичну активність. Особливо гострою є необхідність дозрівання свіжезмеленого борошна із зерна нового урожаю.
Причиною покращання хлібопекарських властивостей борошна при дозріванні є процеси, що відбуваються в ньому під впливом ферментів, кисню повітря, зміни вологості тощо.
Характер та інтенсивність цих процесів, залежать від сорту борошна, умов зберігання: температури, відносної вологості, освітлення, повітрообміну, терміну зберігання,
У процесі дозрівання змінюються вологість борошна, кислотність, колір, склад ліпідів, білків, вуглеводів, активність ферментів, відбуваються глибокі зміни у стані білково-протеїназного комплексу борошна, який визначає його силу.
Зразу після помелу відбувається перерозподіл вологи по всій масі борошна. При зберіганні вологість борошна змінюється. Вона може знижуватись або зростати залежно від вихідної вологості борошна і параметрів повітря у приміщенні.
Між відносною вологістю повітря і вологістю борошна встановлюється рівновага, тобто борошно набуває рівноважної вологості. При рівноважній вологості тиск парів у капілярах борошна дорівнює тискові парів у навколишньому повітрі. Чим вища відносна вологість повітря, тим більша рівноважна вологість борошна. Практично при зберіганні борошна у мішках або бункерах вологість борошна змінюється дуже повільно.
Основним результатом періоду дозрівання є покращання сили борошна. Доведено, що ці зміни тісно пов'язані зі змінами у ліпідному комплексі борошна.
Ліпіди борошна -- нестійкі сполуки, вони зазнають змін у результаті ферментативного гідролізу та окислення. При зберіганні тригліцериди (триаце-тилгліцерини) під дією ферменту ліпази гідролізуються з утворенням гліцерину (гліцеролу) і вільних жирних кислот.
Гідроліз відбувається по ефірному зв'язку з приєднанням води.
У жирних кислотах кількість подвійних зв'язків зменшується і накопичуються гідроксильні групи.
Вода, що бере участь у цій реакції, дисоціює на водень і гідроксил. Водень приєднується до кислотного залишку, а гідроксил -- до спиртового радикалу.
Розпад тригліцеридів протікає послідовно, з утворенням проміжних продуктів реакції моно- і дигліцеридів.
Глибина ферментативного гідролізу характеризується вмістом вільних жирних кислот, тобто величиною кислотного числа жиру.
Кислотне число визначається за кількістю мг КОН, необхідного для нейтралізації цих кислот в 1 г жиру.
При підвищеній вологості ліпаза активна навіть при температурі, нижчій за 0 °С, вона інактивується при 80 °С.
Гідролітичного розпаду зазнають також фосфоліпіди з утворенням гліцеридів, жирних кислот, фосфорної кислоти і азотистої основи. Накопичені жирні кислоти під дією ліпоксигенази окислюються з утворенням пероксидів і гідропероксидів. Продуктами їх розкладу є такі речовини, як вода, С03, CO, мурашина і оцтова кислоти, альдегіди, кетони тощо, які надають борошну неприємного смаку і запаху, відбувається згіркнення борошна.
Швидкість окислення у значній мірі залежить від наявності кисню. Механізм реакції окислення пояснює перекисна теорія Баха -- Енглера і теорія ланцюгових реакцій Н.Н.Семенова. Згідно перешеної теорії, проміжними продуктами окислення є пероксиди різних типів: насичені -- при окисленні насичених жирних кислот; ненасичені або циклічні -- при окисленні ненасичених жирних кислот.
Кисень при контакті з ненасиченими жирними кислотами приєднується за місцем подвійного зв'язку з утворенням циклічного пероксиду. Так, при окисленні олеїнової кислоти утворюється циклічний пероксид цієї кислоти:
Після розщеплення тригліцеридів ліпазою і накопиченням вільних жирних кислот активізується дія ліпоксигенази. Цей фермент особливо енергійно окислює саме вільні, а не зв'язані в тригліцеридах жирні кислоти, з утворенням гідро-пероксидів:
При зберіганні борошна реакції окислення жирів інтенсифікуються у часі. Це добре пояснюється теорією ланцюгових реакцій Н.Н.Семенова. За цією теорією, окислення пов'язане з розвитком ланцюгової реакції через вільні радикали, що мають вільні валентності та підвищену реакційну здатність.
При утворенні пероксидів і гідропероксидів з'являються початкові вільні радикали. Вони можуть утворюватися внаслідок розриву найслабшого із ковалентних зв'язків. Ці радикали переходять у стійкий валентно-насичений стан, утворюючи при цьому нові продукти окислення та інші вільні радикали. Останні, маючи вільну валентність, як і попередні, утворюють нові сполуки і нові вільні радикали, тобто постійно збуджується ланцюгова реакція:
Чим більше накопичується пероксидів і гідропероксидів, тим більше збуджується нових ланцюгів окислення, тим активніше йде процес окислення, накопичуються продукти окислення: карбонільні (альдегіди, гліцероальдегіди) і карбоксилвміщуючі сполуки (мурашина, оцтова та інші кислоти), що погіршують смак і аромат. Згіркнення жирів під дією ферментів ліпази і ліпоксигенази відбувається приблизно за такою схемою, рис. 3.13. Швидкість реакції прискорюється під дією світла, температури, кисню, іонізуючого опромінювання. Реакція уповільнюється у присутності інгібіторів окислення (антиокислювачів). Природними антиокислювачами є токофероли, каротиноїди, фосфатиди та інші речовини.
При тривалому зберіганні в несприятливих умовах накопичується значна кількість продуктів розкладу жирів, борошно гіркне.
У пшеничному борошні міститься 1,4-2,3% ліпідів. З цієї кількості 65% становлять вільні ліпіди. Саме у вільних ліпідах з перших днів зберігання відбуваються гідролітичні та окислювальні процеси. Зв'язані ліпіди починають змінюватись тільки після 40 діб зберігання.
Сортове борошно містить менше жиру, ніж обойне, але гіркне швидше. Причиною цього є наявність у обойному борошні токоферолів, що мають властивості антиоксидантів.
При дозріванні борошна саме ненасичені жирні кислоти у першу чергу окислюються і утворюють сполуки -- пероксиди, гідропероксиди жирних кислот, що мають велику окислювальну активність. Ці сполуки окислюють пігменти борошна, внаслідок чого воно світлішає, а також компоненти білково-протеїназного комплексу. Під дією перекисних сполук і кисню повітря зазнають змін третинна і четвертинна структури білкових молекул.
В молекулах білку сульфгідрильні групи -- SH окислюються з утворенням додаткових дисульфідних зв'язків. Структура білкової молекули ущільнюється, знижується податливість білків до дії протеїназ.
Накопичення у борошні активних продуктів гідролізу і окислення ліпідів зумовлює утворення ліпопротеїдів -- продуктів взаємодії білків з цими сполуками. Збільшення вмісту ліпопротеїдів сприяє покращанню еластичності білків клейковини.
Ущільнення молекули білків унаслідок окислювальних процесів, зменшення активності ферментів і активаторів протеолізу, утворення додаткової кількості ліпопротеїдів обумовлюють зменшення у борошні вмісту сирої клейковини (вміст сухої клейковини залишається без змін), покращання її пружності та еластичності, зменшення розтяжності. Особливо покращується якість клейковини слабкого за силою борошна. Через 1,5-2 місяці зберігання воно набуває властивостей середнього за силою, рис. 14.
При дуже інтенсивному гідролізі жирів, значному накопиченню пероксидів клейковина борошна значно укріплюється і може стати крихкою. Це спостерігається в борошні, що надмірно довго зберігалося і почало псуватись.
Окислювально-відновні процеси, що обумовлюють дозрівання борошна, тобто покращання його хлібопекарських властивостей, і в першу чергу сили борошна, активно відбуваються протягом перших 7-30 діб після помелу, потім протікають дуже мляво. Настає період відносно стабільних хлібопекарських властивостей борошна.
При підвищенні відносної вологості та температури наявність кисню прискорює дозрівання борошна внаслідок сприятливіших умов для окислювально-відновних процесів. За даними Н.П.Козьміної, найшвидше дозріває борошно при відносній вологості 80%, значно повільніше -- при більш низькій вологості, а при <р = 40% -- дуже слабко. В умовах більш високої вологості активніше протікає і процес гідролізу жирів (рис. 3.15). На швидкість дозрівання значно впливає наявність кисню. У безкисневій зоні укріплення клейковини відбувається дуже повільно.
Тому аерація борошна сприяє прискоренню його дозрівання, особливо підігрітим повітрям.
Заданими Є.Д.Казакова, аерація борошна повітрям при 25 "С протягом 6 год при питомих витратах повітря 2-3 м3/т борошна є оптимальними умовами для прискорення його дозрівання. Окислювально-відновні процеси у борошні активізуються при прогріванні його інфрачервоним опроміненням, обробці газоподібними сполуками окислювальної дії (двоокис хлору, окисли азоту, озон).
Вуглеводно-амілазний комплекс при дозріванні та подальшому зберіганні борошна не зазнає суттєвих змін, які б помітно позначились на якості хліба. Спостерігається, що внаслідок окислювальних процесів, які відбуваються в цей час у борошні, дещо ущільнюється міцела крохмалю, підвищується температура клейстеризації, знижується податливість його до дії ферментів. Це призводить до незначного зменшення цукро- і газоутворювальної здатності борошна. Вміст у борошні власних цукрів не змінюється.
На силу борошна впливає вміст у ньому пентозанів. У період дозрівання у борошні спостерігається полімеризація водорозчинних пентозанів. Це обумовлює підвищення в'язкості їх розчинів, а, значить, і покращання фізичних властивостей тіста, тобто сили борошна.
Процеси, що відбуваються у борошні під час зберігання, супроводжуються підвищенням кислотності борошна.
У результаті біохімічних процесів при зберіганні накопичуються кислі продукти. Це вільні жирні кислоти - продукти ферментативного гідролізу жирів; кислі фосфати -- продукти взаємодії вільних жирних кислот і лужних фосфатів; продукти життєдіяльності мікроорганізмів. Велику роль у підвищенні кислотності борошна відіграє фермент фітаза, який відщеплює фосфорну кислоту від фітину (інозитфосфорної кислоти). Оптимальними умовами для дії фітази є рН 5,5. Але основна роль у підвищенні кислотності належить жирним кислотам.
За величиною кислотності судять про свіжість борошна. При оцінці цього показника визначають загальну кислотність борошняної суспензії.
Кислотність борошна залежить від його виду і сорту. Вищу кислотність мають житні сорти і сорти борошна високих виходів.
Наростання титрованної кислотності найбільш інтенсивно відбувається у перші 15-20 діб після помелу і становить долі градусу кислотності.
У процесі дозрівання і нормального зберігання колір борошна дещо світлішає. Причиною цього є окислення пігментів борошна: каротиноїдів, ксантофілів, хлорофілів. Ці речовини є ненасиченими сполуками і під дією пероксидів окислюються та знебарвлюються. Цей процес протікає дуже повільно, він активується при аерації борошна внаслідок насичення його киснем повітря. Але при певних умовах, а саме: при зберіганні борошна, що має підвищену вологість, за умови вмісту в ньому значної кількості амінокислоти тирозину може спостерігатись потемніння борошна. Цей процес частіше спостерігається при зберігання борошна із пророслого, морозобойного, недозрілого або ушкодженого клопом-черепашкою зерна.
