На основании анализа литературы можно отметить многообразие способов интенсификации созревания теста. Проблема эта остается актуальной и до настоящего времени, так как наряду с исследованными аспектами требует уточнений ряд важных технологических процессов.
В технологической схеме производства дрожжевого полуфабриката брожение теста является одним из важнейших этапов. Именно при брожении обеспечиваются необходимые взаимодействия белков и углеводов, что в результате приводит к созданию определенной структуры теста, формированию цвета корки и вкуса и аромата хлебобулочных изделий.
Необходимо отметить, что на процессы созревания теста, его продолжительность значительное влияние оказывают прежде всего свойства муки. Качественный состав муки определяется компонентами, входящими в нее: крахмалом, белками, некрахмальными полисахаридами, сахарами, липидами, минеральными веществами, витаминами и ферментами. Хлебопекарные качества пшеничной муки определяются ее свойствами: газообразующей способностью, “силой”, способностью ее к потемнению в процессе приготовления из нее хлеба.
Существенное значение при брожении теста имеет такой показатель муки, как газообразующая способность. В процессе спиртового брожения теста сбраживаются содержащиеся в муке сахара. При этом молекула гексозы (глюкозы или фруктозы) зимазным комплексом дрожжевой клетки разлагается с образованием двух молекул спирта и двух молекул углекислого газа. По количеству выделившегося С02 судят об интенсивности брожения.
А. Б. Бакар, Е. И. Ведерникова, Г. П. Липецкая, В. Н. Ковбаса установили, что интенсивность газообразования в тесте, степень его разрыхленности при брожении, формирование изделий при расстойке, цвет и вкус готовой продукции определяются углеводно-амилазным комплексом муки (крахмал вместе с амилолитическими ферментами α- и β-амилазой).
Н. А. Ганзурова, А. Г. Канн, Л. О. Рауд, Н. И. Лисовенко считают, что α-амилаза (декстриногенная) действует на крахмал, расщепляя его на осколки (декстрины), в основном низкомолекулярные, и незначительное количество мальтозы. Фермент β-амилаза (мальтозогенная) действует на крахмал, гидролизуя 1,4-глюкановые связи в полисахаридах, последовательно отщепляя остатки мальтозы и высокомолекулярные декстрины от нередуцирующих концов цепей.
Эти ферменты имеют определенные температуры оптимума действия и инактивации. В пшеничной муке, как утверждают А. Г. Гинзбург, Л. Я. Ауэрман и И. И. Люшинская, оптимальной температурой действия α- и β-амилазы является 70-74 °С и 62-64 °С соответственно; температура инактивации (при pH 5,9) 97-98 °С и 82-84 °С соответственно.
Установлено, что небольшие концентрации α-амилазы благоприятно влияют на хлебопекарные свойства муки. Повышенное ее содержание (проросшее зерно) отрицательно сказывается на качестве хлеба, так как образовавшиеся в результате действия а-амилазы низкомолекулярные декстрины в отличие от крахмала плохо связывают влагу и мякиш получается непропеченный, липкий, заминающийся. Количество β-амилазы в муке более чем достаточное, поэтому сахарообразующая способность муки из нормального зерна обычно обусловливается не столько количеством р-амилазы, сколько доступностью и податливостью крахмала действию фермента (атакуемостью).
Р. Д. Поландова, А. С. Демидов, Л. И. Гусева, А. И. Образцова утверждают, что газообразующая способность муки зависит от содержания в ней собственных сахаров, сбраживаемых дрожжами. Высокоосахаренные ферментные мучные полуфабрикаты, как считают авторы, наиболее целесообразно использовать в хлебопечении.
Сахарообразующая способность муки определяется действием амилолитических ферментов на крахмал и зависит от следующих факторов: количества амилолитических ферментов в муке, размеров частичек муки и крахмальных зерен (зависит от крупности помола), состояния крахмальных зерен (оклейстеризованный крахмал, декстрины).
Степень ферментативного расщепления крахмала муки зависит в основном от размеров частиц муки, крахмальных зерен, степени их механического повреждения при размоле зерна. Чем меньше частицы муки, а также зерна крахмала и чем больше эти зерна разрушены, тем больше атакуемость их р-амилазой. Кроме того, следует учитывать состояние крахмальных полисахаридов, так как при действии β-амилазы на декстрины мальтозы образуется в 335 раз больше, чем при действии на крахмал. Крахмальный клейстер подвергается ферментативному гидролизу значительно быстрее. Это подтверждает практика тестоведения, где в технологии производства дрожжевого теста часть муки при приготовлении опары заваривается для оклей- стеризации крахмала.
Интенсивность брожения теста пропорциональна газообразующей способности пшеничной муки и является основополагающей при установлении продолжительности процесса, достижении необходимой пористости, разрыхленности и объема изделий, а также интенсивности окраски корки пшеничного хлеба. На формирование структуры теста влияет pH среды.
Выявлено, что снижение pH теста до 4,2 и повышение концентрации хлорида натрия до 2,5% значительно увеличивает объем хлеба и выход клейковины. Сочетание низких значений pH, введение хлорида натрия, а-цистеин-гидрохлорида и бромата калия в тесто без сахара, в муку с высокой активностью а-амилазы дают возможность получить качественный хлеб.
Одним из важнейших свойств муки, наряду с газообразующей способностью, является ее “сила”, т. е. способность муки образовать тесто. На “силу” муки оказывают влияние следующие факторы: содержание и свойства белковых веществ; содержание и активность протеолитических ферментов; присутствие активаторов и ингибиторов протеолиза; состояние углеводного комплекса (крахмала, водорастворимых пентозанов, слизей); содержание липидов. Белковые вещества, протеолитические ферменты, активаторы и ингибиторы протеолиза объединены понятием “белково-протеиназный комплекс” муки. Белковые вещества муки (по Осборну) в зависимости от способности растворяться в различных растворителях бывают: растворимые альбумины, глобулины, проламины (глиадин), глутелины (глутенин) и нерастворимые общие белки.
Известно, что уникальные реологические свойства теста обусловлены присутствием в муке клейковинного комплекса, которым обладает пшеница и который имеет ключевое значение как структурообразующий компонент.
Как утверждают М. А. Бабушкин, Н. Н. Бочарова, Е. И. Ведерникова и др., “клейковинные белки” — нерастворимые в воде фракции (глиадин и глутенин), или сырая клейковина, сочетают в себе структурно-механические свойства: глутенин — основа, а глиадин — ее склеивающее начало.
Ферменты, расщепляющие белковые вещества зерна злаков, изучены еще очень мало, несмотря на их большое значение в определении хлебопекарного качества муки. Протеолитические ферменты являются важнейшим компонентом белково-протеиназного комплекса. В начальной стадии протеолиза протеиназы воздействуют на третичную и четвертичную структуры белка, вызывая его дезагрегацию — образование пептонов и полипептидов. Затем ферменты расщепляют эти фрагменты белков по их пептидным связям. Упругость клейковины снижается, расплываемость увеличивается под действием протеиназ.
Л. Я. Ауэрманом и Г. М. Харчук установлено, что липиды обладают хорошо выраженной способностью к полимеризации и комплексообразованию. В процессе тестоведения действие липидов сводится к следующему: ненасыщенные жирные кислоты под влиянием кислорода воздуха и липоксигеназы окисляются до перекисей и гидроперекисей. Под действием каталазы перекиси разлагаются, образующийся свободный кислород окисляет -SH группы клейковины в — S=S- связях, что ее укрепляет. Наряду с белками липиды муки позволяют прогнозировать ее хлебопекарные свойства.
В формировании структурно-механических свойств теста и осуществлении гидролитических процессов в нем значительная роль принадлежит воде, содержащейся в муке и вносимой при замесе. При этом определяющим является состояние воды в тесте (свободное или связанное). Исследования свойств теста показали, что примерно 35% всего количества воды в нем находится в связанном состоянии, а свободная вода появляется при влажности водно-мучной суспензии свыше 24%. Г. П. Липецкой, Р. Д. Павлюк и Е. И. Ведерниковой установлено, что основными компонентами, связывающими влагу в тесте, являются крахмал, белки и пентозаны.
Активация ферментных систем муки и дрожжей зависит от влажности теста. Поэтому тесто с большим содержанием сдобы должно приготавливаться на опаре. Причем в жидкой опаре наблюдается почти полная дезагрегация белков клейковины, в то время как в густой опаре степень дезагрегации последней такая же, как в тесте.
Интенсивность процесса брожения теста зависит от ферментов, имеющихся в муке и вносимых в него по рецептуре. Исследуя роль воды в жизнедеятельности микроорганизмов, необходимо отметить, что чем больше воды содержит водно-мучная смесь (при норме внесения дрожжей 1% к массе муки), тем интенсивнее протекает размножение дрожжей. Прирост дрожжевых клеток при различном соотношении воды к массе муки за 4 часа брожения составляет: при 50% — 8%, при 100% — 32%, а при 200% — 43%.
Таким образом, влияние количества воды в тесте на процессы, происходящие при замесе и брожении, очень велико и правильное регулирование ее содержания позволит интенсифицировать процесс брожения.
Решающую роль в процессе приготовления дрожжевого полуфабриката играют дрожжи. Технологическая роль хлебопекарных дрожжей в производстве хлеба и хлебобулочных изделий заключается в выделении С02, разрыхляющего тесто и придающего изделиям пористую структуру. Аэрирование среды стимулирует размножение дрожжей. Для питания дрожжей необходимы: азотистые вещества, углеводы, липиды, минеральные вещества, витамины и др.
Дрожжевые клетки лучше всего усваивают аммонийные соли, аминокислоты, ди- и трипептиды, гексозы (глюкозу, фруктозу, галактозу), дисахариды (сахарозу, мальтозу). Нативные белки клетками дрожжей не усваиваются, а нитраты и нитриты их отравляют. Дисахариды усваиваются клеткой только после гидролиза. Лактоза и полисахариды дрожжами не усваиваются.
Н. П. Козьмина, Г. П. Дудакова, Н. М. Семихатова, С. А. Коновалов и А. П. Шин утверждают, что гексозы переносятся в дрожжевую клетку за счет облегченной диффузии. Глюкоза сбраживается непосредственно, а фруктоза — после изомеризации ее в глюкозу ферментом дрожжей — фруктоизомеразой.
Сахароза превращается в глюкозу и фруктозу под действием β-фруктофуранозидазы (сахаразы, изомеразы), находящейся с внешней стороны цитоплазматической мембраны. Поэтому гидролиз ее происходит до поступления в дрожжевую клетку.
Ферменты сбраживают глюкозу и сахарозу. Мальтоза сбраживается в дрожжевых полуфабрикатах после глюкозы, фруктозы и сахарозы. Расщепление мальтозы на две молекулы глюкозы происходит под действием а-глюкозидазы. а-глюкозидаза находится в цитоплазме, поэтому дрожжевая клетка синтезирует фермент-переносчик мальтозы — мальтопермеазу, который осуществляет путем активного транспорта перемещение этого сахара в клетку, а-глюкозидаза и переносчик мальтозы являются адаптивными, потому что они формируются лишь после того, как будут сброжены глюкоза и сахароза и произойдет контакт дрожжевых клеток с мальтозой. Н. П. Козьмина отмечает, что растворы, содержащие моносахара и сахарозу, сбраживаются быстро, а растворы мальтозы — только спустя определенное время.
Эффективность действия дрожжей зависит от физикохимических показателей их качества: влажности, кислотности, осмочувствительности, подъемной силы, мальтозной и зимаз- ной активности, стойкости их при хранении. Е. В. Милорадова, Г. П. Дудакова, Н. В. Осташенкова, С. Е. Траубенберг, И. А. Попа- дич и Н. А. Незнанова считают, что перечисленные показатели не всегда дают возможность прогнозировать качество хлеба и хлебобулочных изделий, а следовательно, корректировать технологический процесс в заданном направлении.
Л. И. Воробьевой, Л. Я. Ауэрманом, Л. П. Пащенко, А. Г. Гинзбургом отмечено, что одним из важных показателей дрожжей являются их “биотехнологические свойства”, т. е. способность в мучных полуфабрикатах при созревании выделять продукты метаболизма, обусловливающие продолжительность процесса и формирование технологических свойств полуфабрикатов и качество хлеба.
Таким образом, установлена зависимость между подъемной силой дрожжей и газообразованием в тесте. При ухудшении качества дрожжей газообразование в тесте уменьшается, поэтому дозировку дрожжей с пониженной подъемной силой следует соответственно увеличивать. Количество вводимых в тесто дрожжей оказывает влияние на способ его приготовления и длительность процесса брожения.
В результате интенсивного протекания в тестовой заготовке биохимических, микробиологических, коллоидных и теплофизических процессов она переходит в состояние готового выпеченного хлеба, т. е. образуется эластичный, сухой на ощупь мякиш, накапливаются вкусовые и ароматические вещества, формируется характерная окраска корки.
В этой связи разработка новых рецептур изделий из дрожжевого теста должна вестись с учетом всех показателей качества используемого сырья и научно обоснованного их регулирования. Перспективным направлением в производстве дрожжевого теста является разработка способов его интенсификации и обогащения биологически активными веществами.