Среди пищевых добавок особое место занимают технологи­ческие добавки, которые являются “вторичными прямыми пи­щевыми добавками, разрешенными к потреблению человеком”. Ассортимент таких добавок чрезвычайно разнообразен как по своей природе, так и по назначению.

Целесообразность и эффективность использования пище­вых добавок в качестве улучшителей муки и хлеба определяются хлебопекарными свойствами муки, особенностями технологи­ческого процесса, рецептурой, способами приготовления хлеба. Спектр применения пищевых добавок, а также комплексных пищевых добавок в хлебопечении очень широк.

Благодаря комбинации различных компонентов улучши- тели имеют широкий спектр воздействия на качество хлеба: влияют на бродильную активность теста, повышают его газо- и влагоудерживающую способность, увеличивают эластичность мякиша. Улучшители хлеба нивелируют отдельные отклонения в качестве исходного сырья и технологическом процессе приго­товления хлеба, а также способствуют замедлению черствения хлеба и увеличению продолжительности его хранения. Наиболее распространенные хлебопекарные улучшители приведены в табл. 2.2.

По функциональному назначению улучшители, применяе­мые в хлебопечении, классифицируют на группы (рис. 2.1).

В зависимости от химического состава эти добавки подраз­деляют:

• на улучшители окислительного действия;
• улучшители восстановительного действия;
• поверхностно-активные вещества;
• эмульгаторы;
• ферментные препараты;
• вещества для отбеливания муки; комплексные улучшители.

Улучшители окислительного действия

Это наиболее многочисленная группа улучшителей. К типичным окислителям, применяемым в хлебопекарной промышленности, относятся броматы, йодаты калия, азоди­карбонамид, пербораты, перекись кальция, персульфаты, аскорбиновая кислота, кислород и др. Изучению механизма действия улучшителей окислительного действия посвяще­ны работы Я. Л. Ауэрмана, Р. Д. Поландовой, В. И. Дробот, W. Arnold, Л. И. Пучковой, И. В. Матвеевой, Б. Л. Кульмбах, L. Charles, S. Davids и др.

Особенностью улучшителей окислительного действия является их способность изменять состояние белково-про- теиназного комплекса муки, влиять на ее белковые вещества (упрочнение и снижение атакуемости белка протеолитиче­скими ферментами муки вследствие образования дисульфид­ных связей путем окисления смежных сульфигидрильных групп), на активаторы протеолиза (инактивация окислением сульфигидрильных групп) и на протеиназу (превращение в неактивную форму окислением сульфигидрильных групп). В результате этих процессов повышается “сила” муки, улуч­шаются структурно-механические свойства теста, газо- и формоудерживающая способности теста, увеличивается объем и уменьшается расплываемость подовых изделий. При при­менении улучшителей окислительного действия наблюдается эффект отбеливания мякиша мучных изделий в результате окисления и обесцвечивания пигментов муки.

Оптимальные дозы внесения улучшителей окислительного действия составляют (% массы муки): йодата калия 0,0004­0,0008, азодикарбонамида 0,002-0,003, персульфата аммония 0,01-0,02; пероксида ацетона 0,002-0,004, аскорбиновой кислоты 0,001-0,02.

Бромат калия (КВг0₃) представляет собой мелкокристал­лический порошок белого цвета, растворимый в воде.

Бромат калия применяется в низких концентрациях — 0,001-003% (1-3 г на 100 кг муки) в зависимости от свойств муки и параметров замеса теста.

Бромат калия является медленно действующим окисли­телем. Это связывают с тем, что его окислительное действие ускоряется по мере повышения кислотности теста.

Йодат калия — быстродействующий окислитель. В связи с этим в США в качестве улучшителей окислительного действия часто применяют смесь бромата и йодата калия при соотношении 4:1. Использование йодата калия в России и странах Западной Европы, за исключением Германии, не разрешено.

В отличие от бромата калия персульфат аммония (NH₄)₂SO_s сочетает в себе окислительное действие, улучшающее струк­турно-механические свойства теста, и способность несколько стимулировать газообразование в тесте. Последнее связано с тем, что это соединение является дополнительным источником азотистого питания для дрожжевых клеток, повышающим их бродильную активность в тесте. Добавки персульфата аммония в количестве 0,01—0,02 % к массе муки вызывают увеличение объема мучных изделий, улучшение структурно-механических свойств мякиша и повышение формоудерживающей способности подовых изделий.

Как отмечалось выше, в качестве улучшителя окислитель­ного действия в хлебопекарной промышленности используется перекись кальция. Перекись кальция улучшает физические свойства теста, увеличивает его газоудерживающую способ­ность, повышает качество мучных изделий. В отличие от бромата и йодата калия перекись кальция уменьшает кислотность муч­ных изделий. Оптимальная дозировка этого улучшителя зависит от сорта муки и ее силы. Наибольший эффект от добавления препарата получается при безопарном способе приготовления теста. При двухфазных способах приготовления теста препарат целесообразно добавлять в тесто. В связи с тем, что перекись кальция нерастворима в воде, одним из возможных способов ее введения является непосредственное добавление препарата к муке. Предельно допустимое количество перекиси кальция составляет 20 мг/кг муки.

Аскорбиновая кислота (витамин С) является пищевой до­бавкой, безукоризненной с точки зрения физиологии и гигиены питания. Ее применение в хлебопекарной промышленности разрешено соответствующими органами медицинского надзора и пищевым законодательством многих стран, в которых запре­щено использование для этой цели любых других химических улучшителей.

В монографии И. Матвеевой и И. Белянской подчеркива­ется, что действие аскорбиновой кислоты на тесто, так же как и дозировка, зависит от типа муки, ее качества. Улучшающее действие аскорбиновой кислоты в большей степени проявляется при использовании муки с низкими и средними хлебопекарными качествами.

При внесении в тесто отдельных улучшителей-окислите- лей отмечается значительное повышение водопоглотительной способности теста; в него необходимо добавлять на 0,5—1,5% воды больше, чем обычно, в противном случае тесто будет иметь очень крепкую консистенцию, пониженную газоудерживающую способность. Аскорбиновая кислота применяется в дозировках (% к массе муки) в зависимости от ее хлебопекарных свойств и способа приготовления теста: в длительных (традиционных технологиях) — 0,002—0,02, в ускоренных способах и на основе замороженных полуфабрикатов — 0,001-0,005.

В последние годы активно развивается направление ис­пользования в качестве улучшителей окислительного действия ферментных препаратов. В ряде стран для улучшения качества мучных изделий применяются продукты или препараты, имею­щие высокую липоксигеназную активность.

К группе улучшителей окислительного действия относят­ся анионактивные поверхностно-активные вещества (ПАВ). В последнее время в хлебопекарной промышленности они на­ходят все более широкое применение как высокоэффективные стабилизаторы теста. Наибольшее распространение получили производные молочной кислоты и эфиры моноглицеридов с ор­ганическими кислотами.

Исследования показали, что поверхностно-активные веще­ства анионного типа способны осаждать и денатурировать белки, инактивировать ферменты. Предполагается, что эти вещества соединяются с белками в результате действия электростати­ческих сил. Образование этих комплексов и их стабилизация происходят вследствие специфического сродства, возникаю­щего из сил Ван-дер-Ваальса между неполярными группами связанных ионов поверхностно-активных веществ, вследствие чего происходят существенные изменения свойств белковых веществ пшеничной муки.

При добавлении их в тесто из “средней” и “слабой” муки в количестве от 0,5 до 1,5% тесто становится более устойчивым при замесе, медленнее формируется, сильно повышается упругость клейковины и снижается ее растяжимость.

Таким образом, анионактивные ПАВ дают положительный эффект в случае переработки “слабой” муки. При добавлении этих веществ повышается формоустойчивость теста, расплываемость подового хлеба резко снижается, значительно увели­чивается удельный объем, улучшаются структура пористости и структурно-механические свойства мякиша, хлеб длительное время сохраняется в свежем состоянии.

Представляет интерес рассмотрение вопроса о влиянии кислых полисахаридов, относящихся к группе анионактивных ПАВ, на качество хлебобулочных изделий.

Имеются сведения о том, что использование полисахаридов морских водорослей в производстве мучных изделий основано на взаимодействии их с белками. Р. Селиваном было отмечено, что при взаимодействии каррагенина и фурцелларана проис­ходит укрепление клейковины, прекращается распад ее под действием протеолитических ферментов. Влияние этих поли­сахаридов аналогично влиянию на клейковину анионактивных, поверхностно-активных веществ и, вероятно, основано на том же механизме.

Дальнейшее изучение влияния полисахаридов морских водорослей: агара, агароида, альгината натрия, каррагенина, фурцелларана на свойства “слабой” клейковины и теста было проведено Н. П. Козьминой и В. И. Барановой.

Ими было установлено, что действие указанных поли­сахаридов на свойства клейковины пшеничной муки не­одинаково. В наибольшей степени укрепляют клейковину и тесто, улучшают качество хлеба каррагенин и фурцелларан, несколько меньшее влияние оказывают альгинат натрия и агароид. С повышением концентрации полисахаридов их положительный эффект на качество клейковины и теста увеличивается. В этих исследованиях была отмечена также взаимосвязь между укрепляющим действием полисахари­дов и их антиадгезинным эффектом. Добавка каррагенина понижает липкость теста из дефектной муки, и оно обретает нормальные качества.

При производстве пирожных и кексов можно добавлять от 0,05 до 0,1% альгината натрия от массы муки, входящей в рецептуру, что улучшает структуру, способствует сохранению и равномерному распределению влаги в готовых изделиях. В настоящее время в производстве мучных кондитерских и хле­бобулочных изделий используется пектин, который замедляет черствение и улучшает качество хлеба из “слабой” пшеничной муки, смолотой из зерна, пораженного клопом-черепашкой, по объемному выходу, формоустойчивости, состоянию пористости, сжимаемости мякиша. В работе О. В. Яковлевой показано, что внесение свекловичного пектина в тесто в количестве 0,1 —0,5% к массе муки при приготовлении хлеба из пшеничной муки улуч­шает качество хлеба; объемный выход увеличивается на 6-10%, сжимаемость — на 8-23%.

На состояние клейковины теста оказывают влияние сахара, соли, органические кислоты, жесткость воды и др. факторы.

Изучение влияния минеральных кислот на свойства клейко­вины показало, что обработка клейковины слабыми растворами соляной кислоты (например, 0,1н) значительно улучшает ее свойства. Так, слабая клейковина, отмытая из теста, замешен­ного на водопроводной воде, после непродолжительной отлежки расплывается, в то время как клейковина из теста, замешенного на растворе 0,1н соляной кислоты, по эластичности и упругости может быть охарактеризована как средняя.

Аналогичное действие оказывают и органические кислоты: лимонная, уксусная, молочная, винная, яблочная, янтарная и др.

Исследованиями Л. Казанской с сотрудниками установле­но положительное влияние органических ди- и трикарбоновых кислот — янтарной, фумаровой, лимонной, винной — на физи­ческие свойства теста и качество хлеба из пшеничной сортовой муки. Отмечено, что при воздействии на клейковину кислот более высокой концентрации снижается ее гидратационная способность, что сопровождается изменением структурно-меха­нических свойств клейковины: она делается темной, крошливой, теряет способность растягиваться.

Поваренная соль в концентрациях 1-1,5 % в жидкой фазе повышает гидратацию клейковинных белков муки в тесте и в связи с этим ослабляет физические свойства клейковины. Более высокие концентрации соли вызывают дегидратацию и уплот­нение клейковины, улучшение ее физических свойств.

На набухшие белки клейковинного каркаса в тесте сахар действует дегидратируюгце. Установлено, что дисахариды ока­зывают более заметное дегидратирующее действие на свойства клейковины теста, чем моносахариды.

В ряде работ изучено влияние аминокислот на реологиче­ские свойства клейковины. Установлено, что основные аминокис­лоты ослабляют клейковину. Так, гистидин и аргинин снижают сопротивление к растяжению на 40%, лизин, метионин — на 17%. Кислые аминокислоты повышают сопротивление растяжению, т. е. укрепляют клейковину: аспарагиновая кислота — на 40%, глутаминовая кислота — на 30%. Амфотерные аминокислоты укрепляют клейковину, причем укрепляющий эффект зависит от концентрации аминокислоты. Так, при концентрации глицина 7,5% укрепление клейковины составляет 67%. Аминокислоты с большой гидрофобной цепью (триптофан, фенилаланин) дейст­вуют незначительно. Вероятно, вследствие плохой растворимо­сти они повышают консистенцию клейковины на 10%.

Дозировки улучшителей окислительного действия зависят от качества муки, рецептуры, способа и режимов приготовления теста.

Вещества для отбеливания муки. Эти вещества являются сильными окислителями, в связи с чем обработка ими муки про­изводится на хлебопекарных предприятиях непосредственно перед использованием.

Отбеливатели хранят отдельно от муки и других продук­тов питания, и добавление их должно производиться строго по инструкции.

Гипосульфит натрия служит источником сернистого ан­гидрида, поэтому гигиенические требования на его применение аналогичны требованиям на сернистый ангидрид.

Бромноватокислый калий (Е924а) при введении в неболь­шом количестве в муку увеличивает пористость и эластичность мякиша, делает его более белым. В процессе выпечки бромат калия превращается в бромид, который безвреден для организ­ма человека. 

Установлено экспертами ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, что допустимой дозой бромида для обработки муки, потребляемой человеком, является 20 мг, а условно допустимой для специальных целей, например для некоторых сортов биск­витов, 20^—75 мг/кг массы тела. В нашей стране бромат калия разрешен для отбеливания муки в концентрации до 40 мг/кг.

Во многих странах широко используются в качестве отбе­ливателей муки диоксид хлора, оксиды азота, пероксиды бен­зоата и ацетона и другие соединения, являющиеся активными окислителями.

Диоксид хлора токсического действия на организм не оказы­вает, но активно разрушает токоферолы (витамин Е). Таким же свойством обладают бензоаты. Треххлористый азот вызывал в эксперименте на животных приступы моторного (двигательного) возбуждения.

В связи с тем что отбеливатели прежде всего влияют на ка­чество муки и могут быть причиной снижения ее пищевой ценно­сти, допустимое суточное потребление для этой группы веществ заменено на допустимую концентрацию в продукте — муке.

Улучшители восстановительного действия

Для изменения реологических свойств теста из муки пше­ничной сортовой с излишне крепкой или короткорвущейся клейковиной применяются улучшители восстановительного действия, которые несколько расслабляют клейковину. Качество мучных изделий при этом улучшается: увеличивается объем хлеба, мякиш становится более эластичным, разрыхленным, на поверхности изделий отсутствуют подрывы и трещины, харак­терные для хлеба из такой муки.

Функциональной особенностью улучшителей восстанови­тельного действия является способность расслабления и струк­туризации клейковины муки за счет смещения соотношения —S=S^— связей и —SH групп в сторону увеличения — SH групп, что приводит к улучшению структурно-механических свойств теста из муки. Образование дисульфидных связей упрочняет внутримолекулярную структуру белка, делая ее более плотной и жесткой, разрыв дисульфидных связей вызывает расслабление глобулы белка, делая ее рыхлой и подвижной. Качество хлеба при этом улучшается: увеличивается объемный выход хлеба, мякиш становится более эластичным, разрыхленным. На поверх­ности изделий отсутствуют подрывы и трещины, характерные для хлеба из такой муки.

К группе улучшителей восстановительного действия от­носятся такие активаторы протеолиза, как цистеин, глутатион, тиосульфат натрия, ферментные препараты протеолитического действия, деструктурированная сухая пшеничная клейковина.

Технологический режим приготовления опары и теста, а также параметры расстойки тестовых заготовок при применении данной группы улучшителей зависят от свойств муки, рецепту­ры изделий и др. Необходимо отметить, что Л. Я. Ауэрманом ус­тановлено наличие в зерне и муке пшеницы цистеин-редуктазы и глутатион-редуктазы, являющихся дисульфидредуктазами.

Наличие этих ферментных систем в муке, безусловно, долж­но оказать значительное влияние как на внутреннюю структуру клейковинных белков муки, так и на ферментативную актив­ность, а также на физические свойства клейковины и теста.

Тиосульфат натрия (гипосульфит) применяют для измене­ния реологических свойств теста из муки пшеничной сортовой с излишне крепкой или короткорвущейся клейковиной. Возрас­тает выход хлеба, улучшается качество мякиша. Тиосульфат натрия вносят в количестве 0,001-0,002% от массы муки в за­висимости от качества муки, вида булочных изделий, способов выпечки хлеба. Если мука с малорастяжимой клейковиной и повышенной автолитической активностью, рекомендуется одновременно применять тиосульфат натрия и улучшители окислительного действия. При опарном способе приготовления теста тиосульфат натрия вносят в опару.

Глутатион содержится в зерне, муке и в значительном коли­честве в дрожжах. В настоящее время разработаны улучшители качества хлеба на основе глутатиона. Промышленность выпускает препараты восстанавливающего действия: Dorel 8374 — экстракт дрожжей, Dorel 6395 — автолизат дрожжей, CYS — различные виды деструктурированной клейковины. Оптимальные дозировки CYS 0,1-0,3%, Dorel 8374 и 6395-0,02-0,1% массы муки. Приме­нение препаратов Dorel позволяет увеличить растяжимость и эластичность теста, а также увеличить объем хлеба благодаря их воздействию на белки клейковины пшеничной муки.

Использование улучшителей восстановительного действия целесообразно при производстве пресного, слоеного дрожжевого и бездрожжевого теста, мучных кондитерских изделий (кре­керов, затяжного печенья, галет). Их внесение стабилизирует свойства тестовых полуфабрикатов, многократно подвергаемых прокатке и отлежке, сокращает процесс производства за счет периода отлежки, снижая упругость теста, улучшает органо­лептические свойства готовых изделий.