Мука — важнейший продукт переработки зерна. Хле­бопекарную муку получают из пшеницы и ржи. Вид муки определяется той зерновой культурой, из которой она по­лучена. Муку получают также из смеси зерна различных культур.

Хлебопекарную муку получают в основном из мягких сортов пшеницы. Она характеризуется средним выходом, эластичной клейковиной, хорошей водопоглотительной и газообразующей способностью.

Сорт муки — показатель качества муки, который оп­ределяется ее выходом, т. е. массой муки, полученной из 100 кг зерна. Чем больше выход муки (%), тем ниже ее сорт.

В России с 1 января 2005 г. введен в действие новый стандарт (ГОСТ Р 52189-03) на пшеничную муку. Этот стандарт распространяется на пшеничную муку, выраба­тываемую из мягкой пшеницы или с добавлением к ней 20%  твердой пшеницы и предназначенную для производ­ства хлеба, булочных, мучных кондитерских и кулинар­ных изделий. В соответствии с этим стандартом пшенич­ную муку в зависимости от ее целевого назначения под­разделяют на пшеничную хлебопекарную и пшеничную общего назначения. В зависимости от ряда показателей (белизны или массовой доли золы и сырой клейковины, крупности помола) пшеничную хлебопекарную муку под­разделяют на сорта: экстра, высший, крупчатка, первый, второй и обойная (табл. 3.1). По аналогичным показате­лям пшеничную муку общего назначения подразделяют на типы: М 45-23; М 55-23; МК 55-23; М 75-23; МК 75-23; М 100-25; М 125-20; М 145-23, где буквой «М» обознача­ют муку из мягкой пшеницы, буквами «МК» — муку из мягкой пшеницы крупного помола. Первые цифры обо­значают наибольшую массовую долю золы в муке (% в пе­ресчете на сухое вещество), умноженную на 100, а вто­рые — наименьшую массовую долю сырой клейковины в ней (%).

Стандарт вводит показатель «белизна» муки взамен показателя «зольность» для тех предприятий, которые оснащены лабораторными приборами Р3-БПЛ для его оп­ределения.

Стандарт допускает обогащение пшеничной муки ви­таминами и/или минеральными веществами, а также хлебопекарными улучшителями. В этом случае к сорту муки соответственно добавляют: «витаминизированная», «обогащенная минеральными веществами», «обогащен­ная витаминно-минеральной смесью», «обогащенная су­хой клейковиной» и др. Кроме того, из зерна пшеницы в соответствии с ТУ 9293-003-00929605-02 получают муку «Столичная».

Химический состав пшеничной хлебопекарной муки.

В муке, как и в зерне, основными компонентами являются белки и углеводы. Они в основном определяют свойства теста и качество изделий. Химический состав муки обус­ловливает ее пищевую ценность и зависит от состава ис­ходного зерна и сорта муки (таблицы 3.2-3.4 цитируются по И. М. Скурихину и М. Н. Волгареву).

При помоле зерна, особенно сортовом, стремятся мак­симально удалить оболочки и зародыш, поэтому в муке содержится меньше клетчатки, минеральных веществ, жира, белка и больше крахмала, чем в зерне. Более высо­кие сорта муки получают из центральной части эндоспер­ма, поэтому в их состав входит больше крахмала, но мень­ше белков, липидов, минеральных солей, витаминов, со­держащихся в основном в периферийных частях зерна.

Белки играют важную роль в технологии хлеба. Со­держание белков в пшеничной муке может колебаться в широких пределах (10-26%) в зависимости от сорта пше­ницы и условий ее выращивания. Белковые вещества муки на 80% состоят из проламинов и глютелинов и на 20% — из альбуминов, глобулинов и протеидов. Проламины и глютелины различных злаков имеют специфический со­став и свойства.

Проламин пшеницы называется глиадином, а глюте- лин — глютенином. Соотношение глиадина и глютенина в пшеничной муке составляет 1,0: 1,21 (по данным Е. Д. Ка­закова, 2005). Примерно 2/3-3/4 белков зерна пшеницы и муки из нее представлено глиадиновой и глютениновой фракциями. Эти белки содержатся только в эндосперме, особенно в его краевых частях, поэтому в сортовой муке их больше, чем в обойной. Ценным специфическим свой­ством глиадина и глютенина является их способность при гидратации образовывать клейковину.

Сырая клейковина содержит 65-70% влаги и 30-35% сухих веществ. Основная часть сухих веществ клейкови­ны представлена белками, которые при гидратации набу­хая захватывают незначительную часть других веществ муки. От количества и качества клейковины зависят хлебо­пекарные свойства муки. Мука содержит в среднем 20-35% сырой клейковины. Качество клейковины характеризу­ется ее цветом, растяжимостью (способностью растяги­ваться на определенную длину) и эластичностью (способ­ностью почти полностью восстанавливать свою форму пос­ле растягивания). В ней содержание минеральных веществ выше, чем в муке.

При отмывании клейковины некоторые минеральные вещества в ней концентрируются, например, фосфор, маг­ний, сера. Особое место занимает калий, который отлича­ется повышенной прочностью связи с неклейковинными веществами зерна и при отмывании почти весь остается в зерновых остатках. Содержание железа, цинка и меди в клейковине значительно выше, чем в зерне. Например, в зерне пшеницы железа содержится 0,26%, в золе клейко­вины — 1,90%.

Большие различия в зольности отдельных частей зер­на используют для контроля выхода (по сортам) и каче­ства пшеничной муки. По массовой доле золы в пшенич­ной муке можно судить о количестве периферийных ча­стиц, перешедших из зерна.

К белковым веществам муки относятся ферменты. Это биологические катализаторы белковой природы, облада­ющие способностью ускорять течение различных биохими­ческих реакций в полуфабрикатах хлебопекарного произ­водства. Из большого числа ферментов, содержащихся в пшеничной муке, технологическое значение имеют протео­литические ферменты, действующие на белковые веще­ства; амилолитические (α- и β-амилазы), гидролизующие крахмал; липаза, катализирующая расщепление липидов; липоксигеназа, катализирующая окисление ненасыщенных связей в жирных кислотах и о-дифенолоксидаза, способ­ствующая образованию нежелательных меланинов.

В составе муки преобладают углеводы: моносахариды (пентозы, гексозы), олигосахариды: дисахариды (сахаро­за, мальтоза, мелибиоза), трисахариды (раффиноза); поли­сахариды (крахмал, клетчатка, пентозаны). Из моносаха­ридов наибольшее значение имеют гексозы — глюкоза и фруктоза. Чем ниже сорт муки, тем выше в ней содержа­ние сахаров. Они сбраживаются дрожжевыми клетками при брожении теста и участвуют в реакции меланоидино- образования при выпечке.

Крахмал — важнейший углевод, содержание которо­го может достигать 80% на СВ муки. Чем больше в муке крахмала, тем меньше в ней белков. Технологическое зна­чение крахмала в производстве хлеба очень велико: в про­цессе замеса теста основная часть добавленной воды удер­живается на поверхности крахмальных зерен (особенно механически поврежденных). В процессе брожения под действием фермента р-амилазы часть крахмала осахаривается, превращаясь в мальтозу, необходимую для жиз­недеятельности дрожжевых клеток после сбраживания ими собственных сахаров. При выпечке хлеба крахмал клейстеризуется, связывая большую часть влаги. В клей­стеризованном состоянии он обладает коллоидными свой­ствами и вместе с клейковиной определяет консистенцию теста-хлеба, обеспечивает формирование структуры хле­ба и образование мякиша. Температура клейстеризации пшеничного крахмала лежит в интервале 62-65°С.

Целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин относятся к пи­щевым волокнам, оказывающим влияние на пищевую цен­ность и качество хлеба. Они содержатся в отрубях, не усва­иваются организмом человека и в основном выполняют физиологические функции, выводя из организма тяжелые металлы и снижая энергетическую ценность хлеба.

Пищевые волокна вследствие капиллярно-пористой структуры хорошо впитывают влагу и повышают водопог­лотительную способность муки, особенно обойной. Во­дорастворимые пентозаны (слизи) — это коллоидные по­лисахариды, образующие при соединении с водой вязкие и клейкие растворы. В пшеничной муке их содержится 0,8-2,0%.

Липиды — это жиры и жироподобные вещества, игра­ющие важную роль в физиологических и биохимических процессах. Пшеничная мука в зависимости от сорта со­держит 1,08-2,15% жира. В состав липидов входят главным образом ненасыщенные высокомолекулярные жир­ные кислоты. В липидах содержатся жирорастворимые витамины (А, D, Е, K). При хранении муки жир окисля­ется, что может вызвать ее порчу (прогоркание).

К жироподобным веществам относятся фосфатиды (0,4­0,7%). Фосфатиды, в отличие от жиров, кроме глицерина и жирных кислот содержат фосфорную кислоту и азоти­стое основание.

В муке содержится ряд витаминов: тиамин (ВД, ри­бофлавин (B₂), пантотеновая кислота (B₅), пиридоксин (B₆), токоферол (Е), ниацин (РР) и др. (см. табл. 3.4).

Пигменты — красящие вещества муки, к которым от­носятся ксантофиллы, каротиноиды и хлорофиллы. Наи­большее значение имеют каротиноиды, окрашивающие частицы муки в желтый и оранжевый цвет и обладающие биологической активностью β-каротин).

Влага в муке влияет на стойкость ее при хранении. Влага, входящая в состав муки, является активным уча­стником всех биохимических и микробиологических про­цессов. Влажность. ниже которой биохимические процес­сы в муке резко ослабляются, а выше — начинают интен­сивно ускоряться, называют критической. При этом в муке появляется свободная влага, обеспечивающая интен­сификацию ферментативных процессов. Для всех видов и сортов муки критическая влажность составляет 15%. При влажности ниже 15,0% все процессы в муке протекают замедленно и поэтому качество муки сохраняется без из­менений. При влажности более 15,0% в муке значитель­но активизируется аэробная жизнедеятельность микроор­ганизмов и интенсифицируются биохимические процес­сы, что приводит к потере сухих веществ, самосогреванию и быстрому ухудшению качества муки.

Между влажностью муки и активностью ферментов существует тесная связь. Вода — обязательный участник ферментативных процессов. С повышением влажности муки активность ферментов возрастает. Форма и виды свя­зи влаги с сухими веществами муки оказывают влияние на процессы, протекающие в ней, на ее сохранность, ре­жимы переработки и пищевую ценность. Различают сво­бодную и связанную влагу.

Свободная влага отличается невысокой энергией свя­зи с компонентами муки и легко из нее удаляется. Нали­чие свободной влаги обусловливает значительную интен­сивность дыхания и биохимических процессов, которые делают муку нестойкой при хранении и приводят к ее бы­строй порче и ухудшению хлебопекарных свойств. Свя­занная влага характеризуется высокой энергией связи с компонентами муки. Она обусловливает стойкость муки при хранении.

Связанная влага имеет ряд особенностей. По сравне­нию с капельножидкой влагой у нее более низкая тем­пература замерзания (до -20°С и ниже), более низкая удельная теплоемкость [0,07 кДж/(кгК)], пониженная уп­ругость пара, большая теплота испарения, низкая способ­ность растворять твердые вещества.

Гигроскопическая влага сорбируется мукой из возду­ха; равновесная — это влага, содержание которой соответ­ствует данному сочетанию относительной влажности и температуры воздуха. На величину равновесной влажно­сти оказывает влияние температура: при одной и той же относительной влажности воздуха более высокой темпе­ратуре соответствует более низкая равновесная влажность муки, и наоборот, при снижении температуры равновес­ная влажность муки повышается.

Большая часть веществ, входящих в состав муки, спо­собна к ограниченному набуханию в воде. К ним относится основная часть белковых веществ, высокомолекулярные углеводы — крахмал, клетчатка, нерастворимые пентозаны и др. Не набухают в воде и не растворяются в ней гидрофобные вещества — липиды, жирорастворимые ви­тамины, в том числе каротиноиды, хлорофилл и др. Часть компонентов муки (сахара, свободные аминокислоты, аль­бумины, фосфаты, большинство левулезанов и др.) раство­ряется в воде. Вещества, способные к набуханию в воде, составляют в пшеничной муке высшего сорта 80%, при этом белки, набухая, поглощают до 250% воды, крах­мал — до 350, слизи — до 800%.

Качество хлебобулочных изделий зависит от хлебопе­карных свойств муки, которые в основном обеспечивают­ся газообразующей способностью, «силой» муки, наличи­ем активаторов и ингибиторов протеолиза. Газообразующая способность зависит от состояния углеводно-амилазного комплекса, а «сила» муки — от состояния белково-проте- иназного комплекса муки, белки, набухая, поглощают до 250% воды, крах­мал — до 350, слизи — до 800%.

Качество хлебобулочных изделий зависит от хлебопе­карных свойств муки, которые в основном обеспечивают­ся газообразующей способностью, «силой» муки, наличи­ем активаторов и ингибиторов протеолиза. Газообразующая способность зависит от состояния углеводно-амилазного комплекса, а «сила» муки — от состояния белково-проте- иназного комплекса муки.

Определенное влияние на качество хлеба оказывают цвет муки и способность ее к потемнению и крупность помола.

Данные о хлебопекарных свойствах перерабатываемой муки необходимы для организации и коррекции техноло­гического процесса производства хлебобулочных изделий. Поэтому, кроме показателей качества, нормируемых ГОСТ Р 52189-03, достоинство муки оценивают по ее хлебопе­карным свойствам (рис. 3.1).

Газообразующая способность муки. Это свойство обус­ловливается содержанием в муке собственных сахаров и ее сахарообразующей способностью. Под газообразующей способностью понимают объем диоксида углерода, обра­зующегося за 5 ч брожения теста, замешанного из 100 г муки влажностью 14%, 60 см³ воды и 10 г хлебопекарных прессованных дрожжей при температуре 30°С.

Собственные сахара муки (% на СВ): глюкоза — 0,01­0,05; фруктоза — 0,015-0,050; мальтоза — 0,005-0,050; сахароза— 0,10-0,55; раффиноза, мелибиоза и глюко- фруктозаны — 0,5-1,1. Общее их содержание в пшенич­ной муке колеблется в пределах 0,7-1,8%.

Сахарообразующая способность характеризуется мас­сой образовавшейся мальтозы из крахмала водно-мучной смеси, приготовленной из 10 г муки и 50 см³ воды, гидро­лизуемой амилолитическими ферментами муки в течение 1ч ее настаивания при 27°С.

Мальтоза практически обеспечивает углеводное пита­ние дрожжевым клеткам на весь период брожения. Если в тесте содержится сахароза, она также участвует в их жиз­недеятельности. Дисахара (мальтоза и сахароза) сбражи­ваются после предварительного гидролиза ферментами дрожжевой клетки: α-глюкозидазой и β-фруктофурано- зидазой соответственно. α-глюкозидаза гидролизует маль­тозу на две молекулы глюкозы:

β-фруктофуранозидаза гидролизует сахарозу на глю­козу и фруктозу:

Полученные в результате гидролиза моносахара бла­годаря ферментному зимазному комплексу дрожжевых клеток сбраживаются, образуя этанол и диоксид углерода с выделением теплоты.

От содержания сбраживаемых дрожжевыми клетка­ми сахаров зависит интенсивность процесса брожения пшеничных хлебопекарных полуфабрикатов. Их мини­мальное количество, необходимое на весь цикл приготов­ления хлеба, составляет около 6,0% от массы СВ в тесте. Часть этих сахаров сбраживается при брожении теста и в период расстойки, а другая часть участвует в образовании ароматических веществ и реакции меланоидинообразования в период выпечки.

Собственные сахара муки обеспечивают жизнедеятель­ность дрожжевых клеток в первые 60-90 мин брожения при общем цикле приготовления теста (опарный способ) 5-6 ч.

Дефицит сахаров покрывается мальтозой, образую­щейся при гидролизе крахмала β-амилазой муки. Масса накапливающейся мальтозы зависит от активности β-амилазы и физико-химических свойств зерен крахмала. Со­отношение амилозы и амилопектина в пшеничном крах­мале 25:75 соответственно. Оно практически не изменя­ется и не сказывается на сахарообразующей способности муки. Интенсивность гидролиза зависит в основном от размера крахмальных зерен и степени их механического повреждения при размоле зерна. Чем мельче частицы муки, тем больше разрушены зерна крахмала, на которые дей­ствует β-амилаза, и тем больше их атакуемость ферментом. Сахарообразующая способность пшеничной муки, получен­ной из зерна нормального качества, зависит главным обра­зом от податливости крахмала действию β-амилазы.

Крахмал (С₆Н₁₀О₅)_n — основной источник образования сахаров, состоит из глюкозидных остатков, составляющих амилозу и амилопектин.

β-амилаза, действуя на амилозу, гидролизует ее до маль­тозы (рис. 3.2). Этот процесс начинается с нередуцирую­щего конца крахмальной цепочки амилозы до полного превращения ее в мальтозу. Если молекула амилозы со­держит четное число глюкозидных остатков, то она рас­щепляется практически на 100%, если же нечетное — то конечным продуктом служит молекула мальтотриозы.

Амилопектин гидролизуется частично на прямоли­нейных участках разветвленной цепи с нередуцирующе­го конца с образованием мальтозы (см. рис. 3.2). В местах ветвления глюкозидные участки связаны α-1,6-глюко- зидными связями, которые β-амилазой не разрываются. Действие фермента прекращается около второго или тре­тьего глюкозидного остатка, примыкающего к а-1,6-глюкозидной связи. Таким образом, при действии β-амилазы на крахмал образуется мальтоза, некоторое количество глюкозы и непрогидролизованный р-амилодекстрин, со­держащий все без исключения α-1,6-связи.

Амилопектин расщепляется р-амилазой на 50%. В пше­ничном крахмале соотношение амилозы и амилопектина составляет 25 : 75. Эти составляющие крахмала осахари- ваются р-амилазой на 60%, а 40% остаются в виде конеч­ного β-амилодекстрина. У муки, полученной из пророс­шего зерна, в котором кроме β-амилазы в активном состо­янии содержится α-амилаза (декстриногенный фермент), сахарообразующая способность резко увеличивается.

β-амилаза является экзоферментом, расщепляющим α-1,4-глюкозидные связи в молекуле крахмала (рис. 3.3). Она слабо действует на нативный крахмал. Это свидетель­ствует о сложном процессе образования комплекса «β-амилаза — крахмал» и превращения его в продукты реакции. При действии р-амилазы на декстрины массовая доля об­разовавшейся мальтозы в 335 раз превышает ее количе­ство по сравнению с гидролизом нативного крахмала.

α-амилаза действует на а-1,4-связи амилопектина ха­отично, беспорядочно, с отщеплением 6-8 глюкозидных остатков, называемых нормальными а-декстринами, и не­большого количества мальтозы и глюкозы. Непрогидроли­зованный остаток составляет 5,8% и состоит из конечных декстринов, содержащих в основном α-1,6-глюкозидные связи. Расщепление а-1,4-глюкозидных связей в амилозе носит случайный характер и подчиняется закону стати­ческого распределения продуктов реакции (рис. 3.4).

Максимальное осахаривание крахмала (до 94,2%) про­исходит при одновременном действии а- и р-амилаз в ин­тервале рН 5,0-6,0. В нормальной муке р-амилаза гидроли­зует крахмал слабо, отщепляя по 2 глюкозидных остатка с нередуцирующих концов глюкозидных цепей крахма­ла. а-амилаза гидролизует крахмал на низкомолекуляр­ные декстрины, что существенно увеличивает число то­чек приложения для действия β-амилазы, гидролизующей декстрины в мальтозу. Мука из проросшего зерна имеет резко повышенную сахарообразующую способность за счет активной α-амилазы.

В нормальной пшеничной муке в результате связыва­ния α-амилазы с белками и дубильными веществами про­исходит блокирование ее активности. Поэтому сахарооб­разующая способность нормальной пшеничной муки обус­ловлена действием β-амилазы на ее крахмал, а из муки проросшего зерна — предопределена содержанием и ак­тивностью α-амилазы.

По своим физико-химическим свойствам α- и β-амилазы существенно различаются отношением к рН среды и температуре. а-амилаза более чувствительна к снижению активной кислотности, а β-амилаза — к повышению тем­пературы. Температурный оптимум α-амилазы выше, чем р-амилазы, и она инактивируется при более высокой тем­пературе.

В процессе брожения теста, приготовленного из муки, полученной из проросшего зерна, в нем накапливаются декстрины, придающие мякишу хлеба липкость, недоста­точную эластичность, заминаемость, низкую пористость и неприятный вкус. Поскольку а-амилаза чувствительна к повышению кислотности и резко снижает при этом свою активность, тесто из муки, полученной из проросшего зер­на, замешивают на жидких дрожжах или на высококис­лотных заквасках. Такой прием обеспечивает снижение рН полуфабриката в начале брожения и накопление в те­сте повышенного количества молочной кислоты. Метабо­лизм молочнокислых гомоферментативных бактерий со­провождается сбраживанием глюкозы с образованием мо­лочной кислоты:

Молочная кислота ингибирует α-амилазу, поэтому до­ля декстринов в полуфабрикате резко снижается.

В тесте из пшеничной муки первого сорта (рН 5,9), при­готовленном на хлебопекарных прессованных дрожжах, β-амилаза наиболее активна при 62-64°С, а α-амилаза — при 70-74°С. Полная инактивация β-амилазы происходит при 82-84°С, а α-амилаза сохраняет некоторую активность даже при 97-98°С. При активной кислотности теста рН 4,3 и температуре 71°С α-амилаза полностью инактивируется.

Для пшеничной муки первого и высшего сортов норма газообразующей способности за 5 ч брожения теста состав­ляет 1300-1600 см³ СО₂ (средняя газообразующая способ­ность).

При объеме выделившегося СО₂ менее 1300 см³ мука обладает низкой газообразующей способностью; при объеме СО₂ более 1600 см³ — высокой. При низкой газо­образующей способности муки изделие будет иметь блед­ноокрашенную корку, плотный непропеченный мякиш, низкую пористость, слабый аромат и пресный вкус; при высокой — яркоокрашенную корку, заминающийся и лип­кий мякиш, солодовые вкус и запах.

От газообразующей способности муки зависят длитель­ность и интенсивность процесса брожения дрожжевого пшеничного теста, окраска корки, вкус и аромат изделий, их объем и пористость.

При низкой газообразующей способности пшеничной муки высшего и первого сортов изделия, в рецептуру ко­торых не входит сахар, в период расстойки и выпечки бу­дут иметь пониженный объем, бледноокрашенную корку, плохо разрыхленный мякиш с невыраженным ароматом, так как будет сказываться дефицит восстанавливающих сахаров, которые не могут обеспечить реакцию меланои- динообразования.

В пшеничной муке второго сорта и обойной газообра­зующая способность всегда достаточная, так как амило­литический ферментный комплекс в такой муке представ­лен активными как α-, так и β-амилазами за счет содер­жания в ней частиц алейронового слоя и оболочечных частиц, в которых в основном локализуются ферменты.

Хлеб из хлебопекарной пшеничной муки будет иметь цвет корки от светло-желтого до коричневого, если мас­совая доля сахаров в тесте к моменту выпечки составляет 2-3% на СВ.

Для определения газообразующей способности исполь­зуются приборы, измеряющие объем выделяющегося из теста диоксида углерода или давление, создаваемое этим газом. Объем диоксида углерода определяется на приборе

Яго-Островского, АГ-1М, ферментометре фирмы Brabender или «Реоферментометре F3», а давление — с помощью прибора «Пресуметр».

Прибор «Реоферментометр F3» совместим с компью­тером, все данные можно переводить в формат программы Excel. В памяти прибора может храниться до восьми про­токолов, в которых пользователь закладывает продолжи­тельность эксперимента и его температуру, а также для отчетности указывает массу куска теста, продолжитель­ность его замеса и т. д. Кроме газообразующей способности хлебопекарной пшеничной муки с помощью «Реоферментометра F3» определяется газоудерживающая способность теста, зимазная и мальтазная активность хлебопекарных дрожжей, скорость изменения объема образующегося ди­оксида углерода, оптимальная продолжительность бро­жения теста и окончательной расстойки тестовых заго­товок.

Сила муки. Под силой пшеничной муки понимают ее способность образовывать тесто с определенными реоло­гическими свойствами: упругостью, эластичностью, пла­стичностью, вязкостью и степенью разжижения. По силе муку делят на сильную, среднюю и слабую.

Сильная мука при замесе теста поглощает воды боль­ше расчетного количества и дает тесто нормальной конси­стенции и влажности. Такое тесто имеет хорошую газо­удерживающую способность, легко обрабатывается на ма­шинах, «сухое» на ощупь, сохраняет форму в процессе расстойки и в первый период выпечки. Очень сильная мука дает малый объем изделий, поэтому ее перерабаты­вают в смеси со слабой.

Слабая мука обладает низкой водопоглотительной способностью, поэтому количество воды, необходимое на замес теста, полученное расчетным путем, необходимо уменьшать. В процессе замеса и брожения тесто из такой муки имеет низкие реологические характеристики, оно разжижается, мажется, дает продукцию небольшого объе­ма, сильно расплывчатую, с низким соотношением высо­ты к диаметру (Н : D). Газо- и формоудерживающая спо­собности теста из такой муки недостаточные, мякиш хле­ба плохо разрыхлен, неэластичен, имеет неравномерную пористость.

Сила муки зависит от исходного состояния белков и степени их протеолиза в процессе созревания зерна и муки. Она обусловлена в основном состоянием ее белково-протеиназного комплекса.

В белково-протеиназный комплекс муки входят бел­ковые вещества, протеолитические ферменты, активато­ры или ингибиторы протеолиза.

Белковые вещества муки (глиадин и глютенин), нера­створимые в воде и солевых растворах, в присутствии воды при замесе и брожении теста способны интенсивно набу­хать, образуя связную, упругую, пластичную, способную к растяжению массу — клейковину.

Одним из главных факторов, характеризующих силу пшеничной муки, является свойство клейковины. Для получения хлеба высокого качества клейковина должна быть эластичной, упругой, со средней растяжимостью (I и II классов). Массовая доля и качество клейковины зави­сят от сортовых особенностей зерна, условий его произра­стания, режима сушки и кондиционирования, продолжи­тельности и условий хранения.

Гидрофильность (способность связывать воду) клейко­вины достигает максимума при 30±2°С. Содержание воды в сырой клейковине колеблется от 150 до 250% к массе сухих веществ. Сухое вещество клейковины на 90% со­стоит из белка, а 10% представлены углеводами, липида­ми, минеральными веществами, ферментами и витамина­ми. В химическое соединение с клейковинными белками вступают сахара и липиды, остальные вещества лишь ад­сорбируются ими. Гидрофильность клейковинных белков зависит от плотности и прочности «упаковки» их третич­ной и четвертичной структуры, обусловленных наличием водородных, ковалентных и иных связей, нативным со­отношением SH-групп и дисульфидных -S-S-связей. При преимущественном наличии -S-S-связей структура клей­ковинных белков плотнее и прочнее, поэтому доля погло­щенной и связанной воды внутри структуры меньше, а сила клейковины больше.

Белки зерна пшеницы и пшеничной муки способны адсорбировать некоторые ферменты — β-амилазу, протеиназу, каталазу, о-дифенолоксидазу и поэтому могут об­ладать каталитической активностью.

Клейковинные белки сосредоточены в эндосперме пше­ницы, в связи с этим в пшеничной муке высшего и перво­го сортов их доля выше (28 и 30% соответственно), чем в муке второго сорта и обойной (25 и 20% соответственно).

Влагоемкость и гидрофильность белков зависят от на­личия гидрофильных групп, расположенных на поверх­ности белковой глобулы и притягивающих к себе диполь­ные молекулы воды. К таким группам относят пептидную связь (-СО-NH-) — связывает одну молекулу воды, амин­ную группу (-NH₂) — три молекулы воды, карбоксильную группу (-СООН) — четыре молекулы воды, гидроксиль­ную группу (-ОН) — три молекулы воды, карбонильную группу (-СО) — две молекулы воды и т. д.

Молекулы воды вблизи поверхности белковой моле­кулы строго ориентированы, а по мере удаления от нее их расположение становится все более беспорядочным.

Водная оболочка вокруг белковой молекулы препят­ствует коагуляции белка, повышает устойчивость белко­вых систем.

Гидрофильные свойства белков имеют большое значе­ние при выработке хлебобулочных изделий и являются одним из важных признаков, характеризующих «силу» муки.

Протеолитические ферменты (протеазы) — фермен­ты, катализирующие реакции гидролиза белка и полипеп­тидов по пептидной связи -СО-NH-, при этом конечным продуктом гидролиза являются аминокислоты:

где R и R' — остатки аминокислот, ди- или полипептидов.

Протеазы разделяют на пептидазы и протеиназы. Пер­вые катализируют гидролитическое расщепление поли­пептидов и дипептидов, вторые могут осуществлять гид­ролиз пептидных связей в белках и в пептидах.

Протеиназы пшеничной муки принадлежат к фермен­там типа папаиназ. Оптимум их действия находится в зоне рН 4,0-5,5 и температуры 45±2°С. В зависимости от усло­вий среды эти параметры могут меняться. В муке, смоло­той из нормального зерна, протеиназы обладают слабой, но достаточной ферментативной активностью, удовлетво­ряющей требованиям технологического процесса. При прорастании зерна активность этого фермента резко воз­растает, увеличиваясь за 8 сут в 40 раз, что обусловлено превращением зимогена — неактивной формы фермента в активный фермент под влиянием активатора протеоли­за глутатиона, содержащегося в зародыше. Протеолити­ческие ферменты проросшего пшеничного зерна содержат протеиназу с оптимумом действия в зоне рН 5,1.

Протеиназы пшеничной муки гидролизуют белки с образованием пептонов, полипептидов и свободных ами­нокислот. При этом разрушается четвертичная и частич­но третичная структура белков.

Белки муки, полученной из различных сортов пшени­цы, резко различающихся по физическим свойствам клей­ковины, а следовательно, и по хлебопекарным свойствам, расщепляются ферментами с разной скоростью. Скорость расщепления белка протеолитическими ферментами за­висит от наличия в белке сульфгидрильных, аминных и оксигрупп. Наиболее характерной особенностью протеиназ, как и ряда других протеолитических ферментов ра­стительного происхождения, является то, что они акти­вируются сульфгидрильными соединениями, содержащи­ми SH-группу. Среди них необходимо выделить цистеин и восстановленный глутатион. Глутатион — трипептид, состоящий из остатков гликокола, цистеина и глутами­новой кислоты:

Он содержится во всех клетках живых организмов (растительных, животных, микроорганизмов). Особенно много его в зародыше пшеничного зерна. Чрезвычайно важно то, что глутатион в технологии хлеба является силь­ным восстановителем и очень легко окисляется, аналогич­но цистеину.

При окислении SH-групп у двух молекул восстанов­ленного глутатиона отнимаются два водорода (2Н+) и об­разуется межмолекулярная дисульфидная -S-S-связь, свидетельствующая об образовании окисленного -S-S-глутатиона:

Кроме глутатиона SH-группы содержатся и в белках, в том числе в белках ферментов (в частности, в протеиназах). В протеиназах имеется равновесная система, состоя­щая из восстановленного и окисленного ферментов (Ф). Эта система способна к смещению в сторону преоблада­ния дисульфидных связей при действии на нее окислите­лей (окисленный фермент). При действии на систему ве­ществ, обладающих восстановительными свойствами, про­исходит смещение равновесия в сторону SH-групп за счет присоединения иона водорода:

Гидролитически активной является восстановленная форма.

При окислении протеиназ происходит снижение или полное ингибирование их гидролитической активности.

Дипептидаза катализирует гидролитическое расщеп­ление дипептидов на свободные аминокислоты:

Протеолитические ферменты всегда содержатся в зер­не пшеницы и пшеничной муке, однако протеолиз в тесте из муки разных партий протекает различно. Податливость белков воздействию ферментов зависит от вида и сорта пшеницы, климатических условий ее произрастания, ре­жимов сушки и кондиционирования зерна, продолжитель­ности и условий его хранения и др. Каждый из этих фак­торов влияет на структуру белковой макромолекулы и на ее атакуемость.

К ингибиторам протеолитических ферментов пшенич­ной муки относятся вещества окислительного действия и прежде всего кислород (O₂).

Особенно заметно его окислительное воздействие на белково-протеиназный комплекс при аэрации муки воз­духом. Кроме кислорода ингибирующее действие на про- теиназы оказывают следующие соединения: аскорбиновая кислота, пероксид водорода (H₂O₂), пероксид кальция (Са0₂), азодикарбонамид ( H₂N-C-N-N-C-NH₂), персуль­фат аммония [(NH₄)₂S₂O₈)] и др. К естественным ингиби­торам протеолиза белковых веществ, обладающим боль­шой окислительной активностью, относятся пероксиды и гидропероксиды, которые образуются при действии фер­мента липоксигеназы муки на ненасыщенные жирные кислоты липидов.

При действии окислителей на SH-группы последние окисляются с образованием дисульфидных -S-S-связей, которые упрочняют внутримолекулярную структуру бел­ка, делают ее более упругой и жесткой. Чем больше поляр­ных связей, в частности дисульфидных, между витками и складками белковой глобулы, тем плотнее структура бел­ка и тем выше сила пшеничной муки. Дисульфидные свя­зи могут соединять между собой отдельные пептидные цепи подобно тому, как они соединяют две полипептид­ные цепочки в молекуле окисленного глутатиона. Разрыв -S-S-связей при наличии восстановителей ослабляет струк­туру глобулы белка, делая ее более рыхлой, подвижной. Активаторы и ингибиторы протеолиза действуют на со­ставляющие белково-протеиназного комплекса, меняя нативное соотношение (-SH): (-S-S-) в белковых веще­ствах и ферментах протеиназах.

К естественным актива­торам протеолиза относится трипептид глутатион, содер­жащийся в муке, дрожжах и тесте. На силу пшеничной муки оказывают влияние также другие компоненты муки и отдельные факторы.

В зерне пшеницы и муке кроме указанных ферментов содержатся цистинредуктаза и глутатионредуктаза, кото­рые являются дисульфидредуктазами. Их наличие в муке также оказывает влияние на число -SH-групп в белках и, как следствие, на ферментативную атакуемость белковых веществ, их структуру и физические свойства. Фермент липоксигеназа содержится в зерне и муке. Он катализи­рует окисление кислородом воздуха полиненасыщенных высокомолекулярных жирных кислот — линолевой, ли- ноленовой, арахидоновой и образуемых ими сложных эфи­ров. В результате возникают гидропероксиды этих кислот, обладающие сильным окислительным действием:

Определенная роль в придании белкам сильной пше­ницы компактной, прочной структуры и специфических реологических свойств принадлежит ферментам катала­зе, пероксидазе и аскорбинатоксидазе.

Будучи сильными окислителями, они окисляют новые молекулы жирных кислот, а также каротиноиды, ксан­тофиллы, хлорофилл, аскорбиновую кислоту, аминокис­лоты.

Фермент каталаза локализуется во внешних частях зерна пшеницы. Она катализирует реакции, в которых участвует пероксид водорода, распадающийся на воду и молекулярный кислород, ингибируется фторидами и относится к гидропероксидазам. Выступает в качестве регу­лятора процессов окисления.

Пероксидаза катализирует окисление с помощью пе­роксида водорода или органических пероксидов. Вместе с Н₂О₂ она образует комплексное соединение, способное действовать как акцептор водорода, окисляя фенолы, ами­ны, аскорбиновую кислоту и другие гетероциклические соединения, например, полифенолы преобразуются в со­ответствующие хиноны и воду.

Примером реакции, катализируемой о-дифенолокси- дазой, служит окисление пирокатехина в хинон:

Система о-дифенолоксидазы (о-дифенол: О₂-оксидоредуктаза), полифенолов и соответствующих хинонов окис­ляет аскорбиновую кислоту в дегидроаскорбиновую, ко­торая является окислителем SН-групп.

При действии фермента аскорбинатоксидазы на L-ас­корбиновую кислоту образуется ее окисленная форма — дегидроаскорбиновая кислота:

При рН 6,0 происходит разрушение дегидроаскорби­новой кислоты, а при рН 4,6 — необратимо утрачивается активность фермента аскорбинатоксидазы.

На структуру белковых веществ муки оказывают вли­яние и гликопротеиды — соединения белка с восстанав­ливающими сахарами. За счет образования в третичной и четвертичной структурах белка дополнительных связей-мостиков, гликопротеиды упрочняют глобулу белкового вещества.

Липопротеиды — соединения липидов с белками так­же упрочняют клейковину.

Крахмал, α- и β-амилазы. Наличие крахмала в муке, его состояние и свойства, наличие и активность α- и β-амилаз оказывают определенное влияние на «силу» пшенич­ной муки.

Чем больше в зерне и муке крахмала, тем меньше бел­ковых веществ и тем «слабее» мука.

Значительное влияние на силу пшеничной муки ока­зывает степень измельчения крахмальных зерен. Чем мель­че зерна крахмала, тем больше их удельная поверхность и масса воды, которая будет ими адсорбционно связываться при образовании теста нормальной консистенции. Чрез­мерно измельченные зерна крахмала быстрее гидролизуют­ся, поэтому тесто будет разжижаться.

При использовании проросшего зерна протеолитиче­ские ферменты способствуют высвобождению связанной с белками а-амилазы. В результате ее действия на крах­мал накапливаются продукты гидролиза — декстрины, вызывающие разжижение теста: высокомолекулярные — амилодекстрины, окрашивающиеся раствором йода в фи­олетово-синий цвет, среднемолекулярные — эритродекст­рины, окрашивающиеся йодом в красно-бурый цвет, низ­комолекулярные — ахроодекстрины и мальтодекстрины не дают реакции с йодом.

Пентозаны — высокомолекулярные полисахариды, которые состоят в основном из сахаров-пентоз, преиму­щественно D-ксилозы и L-арабинозы, а также галактозы.

Содержание пентозанов в пшеничной муке зависит от ее выхода при помоле. Чем больше выход муки, тем выше в ней содержание пентозанов. Около 24% пентозанов пше­ничной муки являются водорастворимыми. Они влияют на физические свойства теста, значительно повышая его вязкость.

Нерастворимые в воде пентозаны способны к интен­сивному набуханию в воде, связывая свободную влагу. Слизи снижают атакуемость крахмала амилазами муки и скорость его клейстеризации.

Липиды. Для жирнокислотного состава липидов зер­на пшеницы и пшеничной муки характерно наличие по­линенасыщенных жирных кислот, представленных в ос­новном линолевой кислотой и небольшим количеством линоленовой. Их доля от общего содержания жирных кис­лот в пшеничной хлебопекарной муке высшего сорта со­ставляет 67,1%, в обойной — 61,7%.

В пшеничной муке содержится липоевая (тиоктовая) кислота (витамин N), представляющая собой циклический дисульфид с карбоксильной группой в боковой цепи. Она может существовать в восстановленной и окисленной формах:

В зависимости от формы липоевая кислота оказывает расслабляющее или укрепляющее действие на силу пше­ничной муки.

Определенное влияние на силу пшеничной муки мо­гут оказывать гликолипиды, в частности, галактозилдиацетилглицерол:

Последние гидрофильными связями соединяются с глиадиновой фракцией клейковины, а гидрофобными — с глютениновой фракцией. Образующийся комплекс «глиадин — гликолипид — глютенин» обусловливает газоудер­живающую способность теста.

Определенная роль в стабилизации свойств белка от­водится фосфатидам. Основную часть фосфатидов зерна и муки составляет лизитин — вещество, состоящее из остат­ков глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты и холина — фосфатидилхолина. Меньшую часть фосфати­дов составляют другие фосфолипиды — фосфатидная кис­лота, фосфатидилсерин, фосфатидилинозит, лизофосфатидилхолин и др.

При замесе теста происходит связывание фосфолипи­дов путем образования липопротеидных комплексов или соединений с белками муки, особенно с глютениновой фракцией. Этим объясняются специфические структурно-механические свойства, присущие клейковине пше­ничной муки.

Липаза, липоксигеназа и другие ферменты. Липаза вызывает гидролиз части триглицеридов с образованием глицерина и свободных жирных кислот, в том числе и по­линенасыщенных. Липоксигеназа (линолеат : О₂-оксидо- редуктаза) катализирует окисление цис-форм ненасыщен­ных жирных кислот (линолевой, линоленовой и арахидоновой) молекулярным кислородом воздуха, превращая их в пероксиды.

Гидропероксиды в результате дегидрирования водо­родного атома от а-метиленовой группы и миграции об­разуются из промежуточных свободных радикалов, полу­ченных в двойных связях. Наряду с гидропероксидами в процессе окисления липоксигеназой образуются высшие оксикислоты, оксикислоты с эпоксигруппой и триоксикислоты, которые являются активными окислителями. При этом липоксигеназа действует на двойные связи как свободных ненасыщенных жирных кислот, так и связан­ных, когда они входят в состав триглицеридов — жиров. Активность липоксигеназы максимальна при температу­ре 30-40°С и рН 5,0-5,5.

Образующиеся при действии липоксигеназы на нена­сыщенные жирные кислоты муки пероксиды окисляют SH-группы протеолитических ферментов, трипептида глу­татиона и остатков аминокислоты цистеина в полипептид­ных цепочках белковых глобул. В результате упрочняют­ся и уплотняются третичная и четвертичная структуры белков и снижается степень их гидролиза протеиназами. Окисление SH-групп этих ферментов и активатора проте­олиза глутатиона муки также снижает интенсивность про­теолиза.

Пероксиды окисляют и другие компоненты муки — углеводы, витамины и ряд аминокислот (аланин, гликол и лейцин). Такое действие вызвано превращением пер­оксидов в пероксид-радикалы — весьма реакционноспо­собные реагенты. Особенно интенсивно переход перокси­дов в пероксид-радикалы протекает в присутствии ионов металлов. Активность липоксигеназы зависит от наличия в реакционной среде активаторов — полипептидов, поверх­ностно-активных веществ, нейтральных солей (NaCl, CaCl₂) и ионов Ca²+. В результате действия продуктов окис­ления жира белок упрочняется, его структура делается более жесткой и атакуемость протеиназой снижается.

Активность липоксигеназы пшеничной муки — один из показателей ее хлебопекарных свойств, так как физиче­ские свойства теста и объемный выход хлеба четко корре­лируют с активностью липоксигеназы.

Сила муки влияет на газоудерживающую способность теста и в комплексе с газообразующей способностью опре­деляет объем хлеба, величину и структуру пористости мякиша. Хлеб из очень сильной муки имеет пониженный объем из-за резко повышенного сопротивления клейко­винного каркаса теста растяжению под давлением увели­чивающихся в объеме пузырьков СО₂. Ход технологиче­ского процесса регулируют путем усиленной механиче­ской обработки теста; повышения температуры процесса; увеличения массовой доли воды или добавления фермент­ных препаратов, обеспечивающих регулируемый протео­лиз клейковинных белков в тесте; смешивания «сильной» муки со «слабой» или средней.

При выработке подового хлеба весьма важна его фор­моудерживающая способность, обусловливающая степень расплываемости при расстойке, а в изделии — отношение высоты к диаметру (Н: D).

При переработке слабой муки рекомендуется смешивать ее с мукой со средней или сильной клейковиной, приме­нять улучшители, оказывающие окислительный эффект, снижать температуру хлебопекарных полуфабрикатов на 2-4°С и их влажность на 1-2%, повышать температуру в первый период выпечки.

При определении силы пшеничной муки предусматри­вается определение массы и качества клейковины, реоло­гических свойств теста из исследуемой муки, набухаемо- сти муки в растворе органических кислот, делают пробные выпечки и т. д. Силу пшеничной муки оценивают в соот­ветствии с ГОСТ 27839-88 по массовой доле клейковины, отмытой из теста, и ее качеству (упруго-эластичным свой­ствам). Определение содержания сырой клейковины прово­дят по ГОСТ 28796-90, ISO 21415-1-2006, ISO 21415-2-2006, определение содержания сухой клейковины — по ГОСТ 28797-90, ISO 21415-3-2006, ISO 21415-4-2006. Реологиче­ские свойства теста определяют на альвеографе Chopin (ISO 27971-2008), на валориграфе или фаринографе Brabender, по изменению упругой деформации клейковины на прибо­рах ИДК (ИДК-1, ИДК-2). Классификация клейковины пшеничной муки, свойства которой в соответствии с ГОСТ 27839-88 определяют на ИДК, приведена в таблице 3.5.

Для характеристики силы пшеничной муки может быть использован седиментационный метод, учитывающий уве­личение объема частиц муки, набухающих в водных ра­створах молочной, уксусной или других органических кислот. Чем больше в зерне или муке белков и клейкови­ны и чем лучше клейковина по своим структурно-меха­ническим свойствам, тем больше объем частиц муки. Ме­тод может быть использован только для муки с зольностью не выше 0,6%; для муки второго сорта и обойной он не­применим.

Существуют и другие способы определения силы пше­ничной муки, изложенные в специальных руководствах.

Цвет муки и способность ее к потемнению. Цвет сор­товой пшеничной муки определяет цвет мякиша изделия и зависит от соотношения в муке частиц эндосперма, обо­лочек зерна, а также от цветности самого эндосперма.

В оболочечных частицах зерна содержится зеленый пиг­мент — хлорофилл, желтые пигменты — каротин и ксан­тофилл.

В некоторых случаях светлая мука дает хлеб с темным мякишем, что обусловлено повышенной активностью фер­мента муки — о-дифенолоксидазы и достаточным содер­жанием свободной аминокислоты — тирозина (α-амино- β-гидроксифенилпропионовая кислота).

о-дифенолоксидаза относится к классу оксидоредук­таз, действующих на о-дифенолы, а также на полифено­лы, дубильные вещества, монофенолы (в частности, на тирозин), для которых активатором водорода служит молекулярный кислород. о-дифенолоксидаза окисляет ти­розин по следующему уравнению:

Дальнейшее окисление хинонов и полимеризация про­дуктов окисления приводят к образованию темноокрашен­ных веществ — меланинов. Меланины — фенольные по­лимеры, строение которых до конца не выяснено. Так как меланины окрашены в черный или коричнево-черный цвет, то они и вызывают потемнение мякиша хлеба. При оценке хлебопекарных свойств пшеничной муки опреде­ляют ее цвет и способность к потемнению в процессе пере­работки. Повышенная способность к потемнению отмече­на у муки, смолотой из проросшего зерна и/или повреж­денного клопом-черепашкой.

Цвет муки определяют органолептически по «сухой» и/или «мокрой» пробе путем сравнения с эталоном муки исследуемого сорта (ГОСТ 27558-87) или по показателю белизны, полученному с помощью фотоэлектроколоримет­ра Р3-БПЛ и др., основанных на измерении отражатель­ной способности муки (ГОСТ 26361-84).

Крупность частиц. Одним из определяющих хлебопе­карных свойств муки, от которого зависит пищевая цен­ность изделия, его выход и показатели качества является крупность частиц.

В муке пшеничной высшего и первого сортов более 50% частиц имеют размеры менее 45 мкм, а остальные — от 45 до 190 мкм; в муке второго сорта и обойной — около 67% частиц имеют размеры более 200 мкм, 15% — около 60 мкм, остальные менее 60 мкм.

Размеры частиц муки зависят от стекловидности зерна пшеницы: у муки из мягких сортов пшеницы частицы не­сколько меньше, чем у муки из твердых сортов. Чем выше степень измельчения (в пределах требований нормативной документации), тем больше поврежденных зерен крахма­ла, тем больше поверхность контакта для действия фермен­тов на компоненты муки, тем интенсивнее протекают био­химические процессы, повышается число реактивно-до­ступных сульфгидрильных SH-групп белковых веществ, увеличивается водопоглотительная способность муки. Ак­тивность ферментов муки практически не изменяется.

Недостаточное или чрезмерное измельчение муки ухуд­шает ее хлебопекарные свойства, так как хлеб из такой муки имеет недостаточный объем, грубую толстостенную пористость; у хлеба из муки с чрезмерно крупными части­цами верхняя корка бледно окрашена, а из муки с чрез­мерно измельченными частицами — интенсивно окраше­на, мякиш часто темноокрашенный, подовый хлеб рас­плывчатый.

Крупность частиц определяют в соответствии с ГОСТ 27560-87 на лабораторном рассеве с частотой колебаний 3,00-3,33 с¹ и комплектом сит из шелковой или синте­тической ткани по ГОСТ 4403-91 и из проволочных сеток (ТУ 14-4-1374-86) № 045 и № 067.