Зерно ржи в нашей стране перерабатывают в муку ржа­ную обойную, обдирную, сеяную и особую. По сравнению с пшеницей, в зерне ржи содержание эндосперма на 5-6% меньше. А так как сортовую муку получают из эндоспер­ма, то из зерна ржи ее выход несколько меньше, чем из пшеницы. Показатели качества ржаной муки приведены в таблице 3.6.

На долю муки ржаной обдирной (с зольностью по ГОСТ Р 52809-2007 не более 1,45% на СВ и размером частиц до 450 мкм) приходится 77%, обойной (с зольностью не бо­лее 2,00% на СВ и размером частиц до 670 мкм) — 20% и сеяной (с зольностью не более 0,75% на СВ и размером частиц до 250 мкм) — 3% от общего объема выработки ржаной муки. В ГОСТ Р 52809-2007 введены нормативы еще на один сорт ржаной муки — особая, в соответствии с которыми ее зольность не должна превышать 1,15% на СВ.

Кроме зольности разные сорта ржаной муки различа­ются по биохимическим показателям и функциональным свойствам: содержанию крахмала, белков, водораствори­мых веществ, вязкости, водопоглотительной способности, гранулометрическому составу, ферментативной актив­ности.

Химический состав ржаной муки различных сортов представлен в таблицах 3.7-3.9 (цит. по И. М. Скурихи- ну и М. Н. Волгареву).

Белки ржаной муки по составу и свойствам отличают­ся от белков пшеницы. Ржаная мука содержит около 30% белков от общего их содержания, растворимых в воде и растворах солей (альбумины и глобулины), и 50-52% про- ламинов и глютелинов, растворимых в 60-80%-ном вод­ном растворе этанола и щелочных растворах соответ­ственно.

Биологическая ценность белков ржи выше, чем пше­ницы: содержание лизина больше в среднем на 39%, ар­гинина — на 44, валина — на 11, треонина — на 17%; кроме того, на 30% больше железа, в 2 раза — калия, в 3 раза — магния. В ржаном зерне и, соответственно, в муке содержится больше жизненно важных витаминов B₁, B₂, B₆, РР и ненасыщенных жирных кислот.

Белки ржи не обладают достаточной способностью к образованию клейковины. Их способность к набуханию усиливается кислой средой, снижающей активность фер­ментов муки. Тесто из ржаной муки с достаточным со­держанием гидрофильных компонентов (гумми-веществ ржи — пентозанов или белков) при отсутствии избыточ­ной активности ферментов за счет оптимального подкис­ления обеспечивает получение хлеба хорошего качества с эластичным и упругим мякишем.

В ржаной муке содержание коллоидных полисахаридов-пентозанов может достигать 4,0%, из которых 40% водорастворимы (в пшеничной муке лишь 20-24%).

К пентозанам относят полисахариды, состоящие в ос­новном из сахаров-пентоз, преимущественно Д-ксилозы и L-арабинозы, а также Д-галактозы. Часть пентозанов способна при комнатной температуре набухать и раство­ряться в воде, точнее пептизироваться, образуя при этом очень вязкий слизеобразный раствор. Поэтому водораство­римые пентозаны муки часто называют слизями или сли­зистыми веществами. Слизи, способные к неограничен­ному набуханию, повышают водопоглотительную способ­ность муки и укрепляют консистенцию теста, образуя вязкие растворы. Они представляют собой смесь гетеро­полисахаридов с гликопротеинами, массовая доля и свой­ства которых варьируют в очень широких пределах.

Твердозерность зерна ржи и водопоглотительная спо­собность муки из этого зерна определяются крупностью помола и содержанием пентозанов. В придании вязких свойств ржаному тесту важную роль играют такие про­цессы, как набухание крахмала и гидратация слизей.

Ржаной крахмал легче, чем пшеничный, подвергает­ся гидролизу и клейстеризации. Температура клейстеризации ржаного крахмала 52-55°С.

Хлебопекарные свойства ржаной муки устанавливают­ся в основном по активности ее амилолитических фермен­тов. Амилолитический комплекс ржаной муки представ­лен двумя ферментами: β-амилазой (сахарогенамилазой) и α-амилазой (декстриногенамилазой), которые сущест­венно отличаются между собой по характеру действия на крахмал.

Качество как ржаного, так и пшеничного хлеба опре­деляется его органолептическими (форма, поверхность, цвет, вкус, запах, пропеченность, промес и структура по­ристости мякиша) и физико-химическими (процент по­ристости, кислотность, влажность, формоустойчивость подового хлеба — Н : D) показателями. Но значение от­дельных показателей в оценке качества ржаного и пше­ничного хлеба различно, например, при оценке качества ржаного хлеба наибольшее значение имеют структурно­механические свойства мякиша — степень его липкости, заминаемость, влажность или сухость на ощупь.

Наиболее важные для пшеничного хлеба показатели — объем формового хлеба и структура его пористости — для изделий из ржаной муки разных партий не столь суще­ственны и поэтому при оценке хлебопекарных свойств ржаной муки не являются определяющими.

Основные хлебопекарные свойства ржаной муки при­ведены на рисунке 3.5.

Для сеяной и обдирной муки нормируется цвет.

Ржаной хлеб, особенно из обойной и обдирной муки, по сравнению с хлебом из пшеничной муки высшего и пер­вого сортов, имеет меньшие объем и пористость, более тем­ноокрашенные мякиш и корку, липкий мякиш. Эти от­личия обусловлены углеводно-амилазным и белково-про- теиназным комплексами ржаной муки.

Углеводно-амилазный комплекс. Ржаная мука по срав­нению с пшеничной содержит больше собственных сахаров и водорастворимых коллоидных полисахаридов — полифруктозидов, при гидролизе которых образуется фруктоза.

Температура клейстеризации ржаного крахмала на 5- 12°С ниже, чем пшеничного и, как указывалось ранее, он начинает клейстеризоваться при 52-55°С. Его атакуемость амилолитическими ферментами выше за счет того, что в ржа­ной муке кроме р-амилазы присутствует активная а-ами- лаза, так как погодные условия культивирования и убор­ки ржи всегда способствуют прорастанию ее зерен.

При прорастании зерна ржи значительно активируют­ся ее ферменты — протеиназы и а-амилаза. Наличие а-ами- лазы с высокой активностью является причиной ухуд­шения хлебопекарных свойств ржаной муки: тесто при брожении быстро и сильно разжижается; хлеб имеет ин­тенсивно окрашенную корку, липкий, заминающийся мякиш. Подовый хлеб имеет низкую формоустойчивость (Н: D). Это свидетельствует об увеличении автолитической активности муки. Кроме того, более низкая температура клейстеризации крахмала повышает его податливость ферментам в ржаном тесте, особенно в первый период вы­печки, когда р-амилаза еще не инактивирована, а α-амилаза находится в оптимальной зоне действия. После инак­тивации β-амилазы α-амилаза находится в активном со­стоянии. Несмотря на повышенную кислотность теста, в нем накапливается значительная часть непрогидролизо­ванных β-амилазой декстринов. Этим объясняется лип­кость мякиша ржаного хлеба, снижение его пористости и ухудшение вкуса. Значительный эффект снижения актив­ности действия α-амилазы достигается при применении заквасок повышенной кислотности, например концентри­рованных молочнокислых.

Действие амилаз на крахмал ржаной муки может при­вести к тому, что значительная его часть в процессе бро­жения и выпечки будет гидролизована. В результате крах­мал тестовой заготовки не сможет связать всю влагу, а наличие свободной влаги сделает мякиш хлеба влажным на ощупь.

К углеводно-амилазному комплексу ржаной муки от­носятся водорастворимые пентозаны — слизи, способные образовывать прочные студни. При одинаковом общем содержании пентозанов водорастворимых форм в ржаной муке в 2 раза больше, чем в пшеничной. Слизи влияют на консистенцию ржаного теста, уменьшая его разжижение при брожении за счет повышения вязкости.

Слизи ржаной муки отличаются от слизей пшеничной также по степени полимеризации и молекулярной массе. В ржаной муке степень полимеризации слизей в 4,5 раза выше, а их молекулярная масса больше в 2 раза. В слизях ржи доля разветвленной арабиноксилановой фракции зна­чительно выше, чем неразветвленной глюкозановой фрак­ции. Слизи ржаного зерна почти на 90% представлены пентозанами, состоящими из ксилозы, арабинозы и не­значительного количества галактозы. Вязкость их водных растворов более высокая, чем растворов слизей пшеницы той же концентрации.

Высокомолекулярные компоненты слизей дезагреги­руются специфическими ферментами (пентозаназами), активность которых существенно возрастает при прора­стании зерен ржи. Наличие в ржаных водорастворимых пентозанах разветвленной арабиноксилановой фракции, высокая степень их полимеризации способствуют образо­ванию комплексов слизей с белковыми веществами и крах­малом ржаного теста.

Технологическая роль слизей обусловлена их содержа­нием, степенью полимеризации и ферментативной дест­рукцией под действием соответствующих ферментов, на­пример ксиланазы.

Слизи существенно влияют на структурно-механиче­ские свойства ржаного теста, его газоудерживающую спо­собность, степень ферментативного гидролиза крахмала и белковых веществ, амилолиз крахмала в первый период выпечки тестовых заготовок, объем хлеба, характер по­ристости и структурно-механические свойства мякиша, скорость его черствения.

Белково-протеиназный комплекс. Белковые вещества ржаной муки имеют некоторое сходство с белковыми ве­ществами пшеничной муки.

Из ржаного теста с помощью специальных методик можно выделить проламиновую и глютелиновую белковые фракции. Аминокислотный состав ржаной муки близок к пшеничной. В ржаной муке более высокое содержание лизина, по которому отмечен значительный дефицит в пшеничной муке.

Первой отличительной особенностью белковых веществ ржи является способность к очень быстрому и интенсив­ному набуханию, при этом значительная их часть набу­хает неограниченно и пептизируется, переходя в вязкий коллоидный раствор. Пептизированная часть белковых веществ образует вязкую жидкую фазу, в которой диспер­гированы зерна крахмала, частицы ограниченно набух­шего белка, отруби, слизи и другие водорастворимые ком­поненты ржаной муки. Следовательно, структурно-ме­ханические свойства ржаного теста зависят от степени пептизации белковых веществ и образования коллоидно­го раствора. От степени пептизации белков зависит и ка­чество хлеба: чрезмерная или недостаточная пептизация белков приводит к получению изделий нестандартного качества.

Второй отличительной особенностью белковых веществ ржаной муки является отсутствие упруго-пластичного пространственного губчатого структурного каркаса теста, несмотря на наличие глиадина и глютенина. Слизи ржа­ной муки, неограниченно набухшие в воде при замесе те­ста, обволакивают конгломераты белков и препятствуют образованию клейковины. В связи с этим ржаное тесто характеризуется высокой вязкостью и резко пониженной величиной упругой деформации.

Отмыть клейковину из ржаной муки с помощью обыч­ных методов невозможно из-за образования комплексов белков ржи со слизями. Поэтому применяют специальные методы, например, метод Гесса (фракционирование по плотности в смеси бензола с хлороформом, центрифуги­рование с последующим высушиванием) позволяет полу­чить препарат так называемого «промежуточного» белка ржи. Из этого продукта с добавлением воды или 2%-ного раствора хлорида натрия замешивают тесто, из которого затем легко отмывается клейковина, очень близкая по свойствам к клейковине, отмываемой из «слабой» пше­ничной муки.

Отмечены отличия и в свойствах клейковинных бел­ков пшеницы и ржи. Спирторастворимые белки (глиади- ны) пшеницы и ржи различаются по растворимости, удель­ному вращению растворов и по химической структуре, а именно по расположению аминокислотных остатков в по­липептидных цепях, образующих молекулу белка.

На хлебопекарные свойства ржаной муки определен­ное влияние оказывает количество белковых веществ в ней. Высокое содержание последних отрицательно сказы­вается на показателях качества продукта: изделия имеют пониженный объем, недостаточно развитую и толстостен­ную пористость.

Белковые вещества ржаной муки легко гидролизуют­ся протеиназой. Максимальная активность протеиназы ржаной муки находится в зоне рН 4,0-5,0. Ферментатив­ная дезагрегация белков ржаного теста увеличивает сте­пень их пептизации и переход в состояние коллоидного раствора. Под действием протеиназы из белкового субстра­та высвобождаются амилазы, адсорбционно связанные с ними, поэтому атакуемость крахмала увеличивается, что отрицательно сказывается на реологических свойствах теста и качестве хлеба.

Хлебопекарные свойства ржаной муки обусловлены углеводно-амилазным и белково-протеиназным комплек­сами, цветом и способностью ее к потемнению, крупно­стью частиц (см. рис. 3.5). Учитывая наличие в ржаной муке весьма активных протеолитических ферментов и α-амилазы, их действие контролируется по накоплению водорастворимых продуктов гидролиза. В связи с этим ос­новным критерием оценки хлебопекарных достоинств ржаной муки является автолитическая активность, кото­рая свидетельствует об интенсивности биотехнологиче­ских процессов при приготовлении теста и выпечке тесто­вых заготовок.

Под автолитической активностью понимают способ­ность муки к образованию водорастворимых веществ в результате действия ферментов при прогревании водно­мучной смеси (ГОСТ 27495-87) или по числу падения (ГОСТ 30498-97 и ISО 3093-2009).

Водорастворимые вещества, образовавшиеся под дей­ствием ферментов при прогревании водно-мучной суспен­зии, состоят из продуктов гидролиза крахмала, белков и других сложных веществ муки.

Автолитическая активность ржаной обойной муки счи­тается нормальной, если образуется до 55% водораство­римых веществ (для ржаной обдирной муки — 50%). Вы­сокая автолитическая активность муки свидетельствует о ее низких хлебопекарных свойствах. Автолитические про­цессы протекают под действием различных ферментов, основными из которых являются α- и β-амилазы, протеа­зы и пентозаназы (рис. 3.6).

Метод определения автолитической активности ржа­ной муки по «числу падения» основан на изменении вяз­кости водно-мучной суспензии при прогревании ее на ки­пящей бане в течение 60 с. Для нормальной ржаной обой­ной муки число падения должно быть не менее 105 с, ржаной обдирной — не менее 140 с (ГОСТ Р 52809-2007).

Автолитическую активность ржаной муки определя­ют с помощью амилографа — ротационного вискозимет­ра, графически фиксирующего на ленту самопишущего прибора изменения вязкости при прогреве водно-мучной суспензии (рис. 3.7).

Кривая на участке а (рис. 3.7) характеризует измене­ние вязкости суспензии в период ее прогрева с 25°С до на­чала процесса клейстеризации крахмала ржаной муки (52°С). Повышение температуры интенсифицирует дей­ствие гидролаз муки и, следовательно, повышает дезагре­гацию нерастворимых компонентов муки. В результате вязкость суспензии снижается, но сопровождающие гид­ролиз процессы набухания и пептизации белковых ве­ществ, слизей, декстринов увеличивают ее. В этих конку­рентных процессах преобладают факторы, снижающие вяз­кость водно-мучной суспензии. Кривая на участке б (рис. 3.7) характеризует процесс с момента начала клейстеризации крахмала муки до достижения максимума вязкости суспензии, вызванного процессом клейстеризации — ин­тенсивным набуханием крахмальных зерен и постепен­ным разрушением их структуры. Эти изменения превра­щают водно-мучную суспензию в густую и вязкую массу. Кривая в (рис. 3.7) свидетельствует о быстром снижении вязкости суспензии в результате увеличения температу­ры и, как следствие, повышения активности действия фер­ментов.

Об автолитической активности судят по значению η_max: чем оно выше, тем лучше хлебопекарные свойства ржа­ной муки.

Цвет муки и способность ее к потемнению. Хлеб из ржаной муки имеет темный мякиш, особенно при пере­работке ржаной обойной муки. Это вызвано тем, что она содержит периферические частицы зерна ржи, в которых локализуется фермент о-дифенолоксидаза.

Хлеб из сеяной и обдирной ржаной муки имеет срав­нительно светлый мякиш, поэтому этот показатель нор­мируется. Цвет ржаной муки определяют так же, как и пшеничной.

Крупность частиц. Размеры частиц ржаной муки — важный показатель ее хлебопекарного достоинства. Осо­бое внимание уделяют крупности частиц ржаной обойной муки.

Крупность частиц определяют по той же методике, что и для пшеничной муки. Согласно ГОСТ Р 52809-2007 для ржаной сеяной муки остаток на сите № 27 составля­ет не более 2%; проход через сито № 38 — не менее 90%; для обдирной — остаток на сите № 045 составляет не бо­лее 2%; проход через сито № 38 — не менее 60%; для обой­ной — остаток на сите № 067 составляет не более 2%; про­ход через сито № 38 — не менее 30%; для особой — оста­ток на сите № 21 составляет не более 2%; проход через сито № 38 — не менее 75% (табл. 3.6).