Процессы, происходящие при созревании дрожжевого теста

Созревание теста - одна из самых продолжительных стадий приготовления изделий из дрожжевого теста. Она охватывает период с момента замеса теста до разделения его на куски. В производственной практике эту стадию называют брожением, однако это не полностью отражает суть явления, поскольку, кроме процессов сбраживания сахаров, происходит ряд сложных преобразований компонентов теста. Цель этой стадии - разрыхление теста, придание ему определенных структурно-механических свойств, необходимых для осуществления дальнейших операций, а также накопление веществ, обусловливающих вкус, аромат и цвет изделий.

Такие свойства тесто приобретает в результате протекания совокупности микробиологических, биохимических, физико-химических и коллоидных процессов, происходящих одновременно (рис. 11.17).

Микробиологические процессы связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов, специально добавляемых в тесто, и имеющихся в сырье. В первую очередь - это хлебопекарные дрожжи и молочнокислые бактерии, которые являются симбиотиками.

При участии этих микроорганизмов во время созревания теста происходят спиртовое и молочнокислое брожение.

Спиртовое брожение - это процесс сбраживания моносахаров (глюкозы, фруктозы) в отсутствии кислорода с образованием этанола и диоксида углерода, который осуществляется через ряд промежуточных ферментативных реакций. Мультиферментативний зимазный комплекс, выступающий катализатором брожения, включает в себя 12 ферментов.

Превращение глюкозы при спиртовом брожении происходит гликолитическим путем с образованием пировиноградной кислоты, которая в дальнейшем под действием пируватдекарбоксилазного комплекса и алкогольдегидрогеназы превращается в спирт и углекислый газ. Суммарное уравнение спиртового брожения имеет вид: Процессы, происходящие при созревании дрожжевого теста

Рис. 11.17 - Процессы, происходящие при созревании дрожжевого теста

Наряду с основными продуктами брожения, в незначительном количестве образуются вторичные (глицерин, уксусный альдегид, уксусная и янтарная кислоты) и побочные продукты (сивушные масла), которые не имеют строгого разграничения.

Именно образование углекислого газа определяет технологическую роль дрожжей как биологического разрыхлителя теста. Накапливаясь в тесте, пузырьки газа растягивают клейковинный каркас, способствуя увеличению объема теста, приданию ему пористой структуры. Кроме того, углекислый газ, растворяясь в жидкой фазе теста, образует угольную кислоту, что способствует повышению кислотности теста. Этиловый спирт участвует в формировании вкусо-ароматического букета готовых изделий из дрожжевого теста.

На интенсивность брожения теста влияют следущие факторы (табл. 11.8).

Факторы, влияющие на интенсивность брожения

Таблица 11.8

Факторы

Влияние на ход процесса

Количество и свойства дрожжей

Скорость брожения увеличивается при условии увеличения количества дрожжей и повышения их активности

Температура

При повышении температуры от 25 до 35 °С интенсивность брожения повышается в 2 раза. При 35 °С наблюдается наиболее высокая скорость брожения, а при 45...50 °С она снижается в связи с частичным отмиранием клеток

pH среды

Оптимальное значение pH среды для жизнедеятельности дрожжей 5,0...6,0. В процессе брожения происходит снижение pH теста до 4,0...5,0

Количество в среде азотсодержащих веществ, фосфорнокислых солей, витаминов, минеральных веществ и т. п.

Наличие этих веществ необходимо для осуществления обмена веществ дрожжей

Наличие соли, сахара, жира

Повышение содержания соли более 2%, сахара и жира - более 10% к массе муки тормозит газообразование в тесте

В случае доступа кислорода спиртовое брожение вытесняется дыханием - полным окислением углеводов до диоксида углерода и воды с выделением значительного количества энергии:

Такой тип энергетического обмена дрожжей в тесте в разной степени может наблюдаться в зависимости от условий замеса. Так, при интенсивном или длительном замесе в нем накапливается значительно большее количество кислорода, чем при обычном, при этом процесс дыхания дрожжей может быть более выраженным.

Размножение дрожжей в опаре и тесте происходит слабо. Установлено, что чем меньше в тесто вносится дрожжей, тем интенсивнее они размножаются. Так, в случае внесения 0,5% дрожжей к массе муки наблюдается интенсивное увеличение их биомассы, а в случае дозирования 2,0% дрожжей скорость размножения снижается втрое, и при дальнейшем повышении количества дрожжей этот процесс во время брожения полуфабрикатов практически не происходит.

Следует отметить, что в условиях тестоприготовления интенсивное размножение хлебопекарных дрожжей не наблюдается в связи с достаточно длительным временем их генерирования, который составляет

3...6 час. Кроме того, влажность опары и теста не достаточны для активного протекания полного цикла их размножения.

Одновременно со спиртовым, в тесте в различной степени происходят и другие виды брожения. Наиболее заметно молочнокислое брожение, вызываемое гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями рода Lactobacillus, которые в тесто попадают с дрожжами, мукой, молочными продуктами.

В процессе гомоферментативного молочнокислого брожения (гликолиза) молекула глюкозы сбраживается с образованием двух молекул молочной кислоты по суммарному уравнению:

Протекание процесса гликолиза у молочнокислых бактерий, по сути, полностью совпадает со спиртовым брожением у дрожжей до образования пировиноградной кислоты, которая затем с помощью фермента лактатдегидрогеназы превращается в молочную кислоту.

Жизнедеятельность гетероферментативных молочнокислых бактерий приводит к накоплению ряда органических соединений: молочной, уксусной, муравьиной, янтарной, этилового спирта, углекислого газа, глицерина и т. д. В этом случае процесс превращения глюкозы происходит принципиально другим путем - пентозофосфатным.

Суммарное уравнение гетероферментативного молочнокислого брожения имеет вид:

При созревании дрожжевого теста на прессованных дрожжах рост кислотности на 2/3 обусловлен увеличением содержания молочной кислоты, а также накоплением значительного количества уксусной кислоты. На все остальные кислоты приходится менее 10%. Следует отметить, что наиболее желательным является накопление именно молочной кислоты. Поскольку она придает изделиям приятный вкус, а уксусная и другие кислоты ухудшают его. Кроме того молочная кислота подавляет жизнедеятельность ряда бактерий, вызывающих ухудшение качества теста (бактерий уксуснокислого, маслянокислого брожения и др.).

В пшеничном тесте оба типа молочнокислого брожения обеспечивают заданную кислотность полуфабрикатов, а также принимают участие совместно с дрожжами в разрыхлении теста.

В процессе созревания дрожжевого теста происходит увеличение общей и активной кислотности, что обусловлено рядом процессов, а именно:

  • - накоплением органических кислот в результате молочнокислого брожения;
  • - образованием кислых фосфатов в ходе ферментативного гидролиза фосфорорганических соединений;
  • - образованием угольной кислоты за счет растворения диоксида углерода в жидкой фазе теста.

Так, в течение брожения pH пшеничного теста меняется от 6,0 до 5,0. Прирост титруемой кислотности теста в зависимости от особенностей тестоприготовления составляет 1,0...2,5 °Н. На предприятиях именно по титруемой кислотности определяют степень созревания полуфабрикатов, и этот показатель регламентируется нормативной документацией.

Увеличение кислотности теста во время брожения имеет большое технологическое значение, поскольку приводит к ускорению процессов набухания и пептизации белковых веществ, замедлению амилолиза и протеолиза. Также накопление в тесте кислот и эфиров, образующихся при их участии, в значительной степени обусловливает вкус и запах выпеченных изделий.

Биохимические процессы тесно связаны с микробиологическими, коллоидными и физическими преобразованиями, протекающими в дрожжевом тесте. Суть биохимических процессов состоит в том, что под действием ферментов микроорганизмов, а также тех, что содержатся в муке, в тесте происходят ферментативные реакции (гидролитические, окислительно-восстановительные и др.).

Процессы спиртового и молочнокислого брожения, как отмечалось выше, представляют собой цепь сложных биохимических процессов, протекающих внутри микробиологических клеток. Под влиянием ферментов муки в тесте также активно происходит преобразование его компонентов, а именно, крахмала, некрахмальных полисахаридов, белков, липидов и др.

В процессе созревания теста преобладающим является гидролитическое расщепление (амилолиз) крахмала ферментом Р-амилазой с образованием мальтозы (5...6% к массе муки) и небольшого количества высокомолекулярных декстринов. Продукты амилолиза (глюкоза и мальтоза) потребляются бродильной микрофлорой.

Среди технологических факторов, влияющих на интенсивность амилолиза, важнейшими являются:

  • - наличие амилолитических ферментов и их активность;
  • - состояние и податливость крахмала к амилолизу;
  • - влажность, pH, температура и продолжительность брожения теста.

Чем активнее амилолитические ферменты, тем интенсивнее происходит гидролиз крахмала. В муке с повышенной автолитичной активностью наряду с Р-амилазой активна а-амилаза, вследствие чего идет быстрый гидролиз крахмала с образованием водорастворимых веществ, в том числе низкомолекулярных декстринов. Следует отметить, что в такой муке, как правило, активны и протеолитические ферменты, и о-дифенолоксидаза. Тесто из такой муки быстро разжижается, становится липким, выпеченные изделия имеют неэластичный, темный, как бы непропеченный мякиш с неравномерной крупной пористостью. Поэтому в случае использования муки с повышенной автолитичной активностью следует принимать меры, которые тормозят скорость ферментативных процессов, в том числе амилолиз.

Состояние крахмала и его податливость к действию амилаз также существенно влияют на интенсивность процесса. Это зависит в основном от размеров частиц крахмальных зерен и степени их механического повреждения при помоле зерна, а также от степени клейстеризации при заваривании части муки.

Продукты амилолиза, непрерывно образуются в процессе созревания теста и расстойки тестовых заготовок, расходуются на осуществление спиртового и молочнокислого брожения, а также при выпечке в реакциях меланоидинообразования и карамелизации сахаров.

При созревании дрожжевого теста происходит также ферментативное расщепление некрахмальных полисахаридов под влиянием цитологических ферментов. Гемицеллюлозы и слизи муки гидролизуются гемицеллюлазами (P-D-глюканазами, (3-ксиланазами и Р-глюкозида- зами). Гексозаны ф-глюканы) легко расщепляются этими ферментами с образованием глюкозы и низкомолекулярных соединений, а пентозаны, гидролизуясь, образуют отдельные пентозы (арабинозу, ксилозу) и низкомолекулярные водорастворимые пентозаны. Последние способствуют образованию более развитого клейковинного каркаса, увеличению влагопоглотительной способности и улучшению реологических свойств теста.

При участии протеиназ происходит протеолиз белков, который сопровождается расщеплением молекул по пептидным связям и незначительным накоплением аминокислот, пептидов, амидов. Степень этих изменений зависит от следующих факторов:

  • - активности протеолитических ферментов;
  • - количества глютатиона в муке и дрожжах;
  • -значения активной кислотности и окислительно-восстановительного потенциала теста;
  • - параметров технологического процесса (температуры, влажности и т. п.).

Чем активнее протеолитические ферменты муки, тем глубже протекает протеолиз белков. Глютатион дрожжей в восстановленной форме способен активировать действие протеиназ муки. Его количество в прессованных дрожжах увеличивается, например, при хранении, особенно в неблагоприятных условиях. Причем решающим фактором является не общее содержание глютатиона в дрожжевой клетке, а количество, которое она выделяет в тесто.

Восстанавливающие условия тестовой системы влияют на все элементы белково-протеиназного комплекса муки, так как при этом активизируются протеиназы, восстанавливаются сульфгидрильные связи активаторов протеолиза и белков. Следствием этого является повышение атакуемое™ белков протеиназами.

Изменения параметров процесса созревания, таких, как повышение температуры, увеличение влажности теста или опары, также существенно углубляют протеолитические процессы.

Протеолиз способствует изменению пространственной структуры клейковинных белков, приводит к ее раслаблению, большему набуханию белков и даже частичной пептизации и переходу в растворимое состояние. Такие изменения положительно отражаются на структурномеханических свойствах клейковины и теста из сильной муки. В этом случае незначительная степень протеолиза желательна, поскольку приводит к образованию достаточно упругого и эластичного теста, имеющего оптимальные свойства для получения изделий высокого качества. И, наоборот, при чрезмерно интенсивном протеолизе, который присущ тесту из слабой муки, происходит глубокая дезагрегации белков, приводящая к их неограниченному набуханию и пептизации. Вследствие этого ухудшается консистенция теста, оно становится излишне расплывающимся, а готовые изделия имеют недостаточный объем и плохую формоустойчивость.

Продукты расщепления белков и углеводов участвуют в образовании цвета и вкуса выпеченных изделий.

В дрожжевом тесте во время его созревания происходит также гидролитическое расщепление липидов, катализируемое липазами. Под влиянием этих ферментов жиры муки гидролизуются с образованием глицерина и свободных жирных кислот.

Комплекс окислительно-восстановительных реакций, происходящих во время созревания теста, катализируется ферментами муки: липоксигеназой, каталазой, пероксидазой, о-дифенолоксидазой, аскорбинатоксидазой и другими.

Важное место в окислительно-восстановительных превращениях отводится процессам окисления ненасыщенных жирных кислот муки под влиянием липоксигеназы с образованием перекисей и гидроперекисей, которые принимают участие в разрушении каротиноидных пигментов, окислении сульфгидрильных групп протеиназ, глютатиона и остатков цистеина в полипептидных цепях самого белка. При интенсивной аэрации теста при замесе процессы окисления ненасыщенных жирных кислот липидов муки протекают заметнее. Влияние этого фермента на свойства теста достаточно существенно, поскольку образующиеся перекисные соединения укрепляют клейковину, улучшают структурномеханические свойства теста, оно несколько отбеливается.

Под действием аскорбинатоксидазы происходит превращение аскорбиновой кислоты, которая первоначально находится в восстанов- леной форме, в дегидро-Ь-аскорбиновую кислоту, которая обладает выраженной окислительной способностью. Аскорбиновая кислота, добавляемая в тесто как улучшитель, также подвергается влиянию этого фермента.

Фермент о-дифенолоксидаза катализирует окисление аминокислоты тирозина с образованием темноокрашенного меланина, который обусловливает потемнения теста и мякиша изделий. Интенсивность протекания этой реакции зависит от содержания тирозина в муке, поскольку фермент в ней находится всегда в достаточном количестве. Мука высоких выходов, а также мука из морозобойного зерна, проросшего или зерна, пораженного клопом-черепашкой, по этой причине имеет большую склонность к потемнению.

Обобщенная модель биохимических превращений, протекающих в дрожжевом тесте под действием ферментов муки и дрожжей, представлена на рис. 11.18.

Следует также учитывать, что pH и температура теста существенно влияют на действие ферментов, поэтому, именно регулируя эти технологические параметры, можно управлять ходом ферментативных преобразований при созревании теста.

Коллоидные и физико-химические процессы, начинающиеся на стадии замеса теста, продолжаются и во время его созревания. Это, в основном, те, что связанны с набуханием биополимеров муки - крахмала, слизей и белков.

Обобщенная модель биохимических превращений в тесте под действием ферментов муки и дрожжей

Рис. 11.18 - Обобщенная модель биохимических превращений в тесте под действием ферментов муки и дрожжей

Во время созревания теста увеличивается связывание воды крахмалом и некрахмальными полисахаридами (целлюлозой, гемицеллюлозами). Зерна крахмала набухают и увеличиваются в размерах. Также несколько набухают целлюлоза и нерастворимые гемицеллюлозы, а слизи растворяются. Это способствует повышению вязкости теста.

В зависимости от свойств муки происходит ограниченное или неограниченное набухание белков. В муке с сильной клейковиной почти до конца брожения происходит ограниченное набухание, при этом свойства теста улучшаются. В муке со слабой клейковиной наблюдается неограниченное набухание белков, тесто разжижается, поэтому продолжительность брожения теста из такой муки должна быть сокращена. Повышение температуры теста (от 25 до 35 °С) влияет на скорость процессов набухания и пептизации биополимеров муки.

Механическое воздействие на тесто (обминки) во время созревания способствует ускорению набухания белков. Поэтому обминки теста из сильной муки улучшают его реологические свойства, а из слабой муки - ухудшают.

Под влиянием кислот, накапливающихся в тесте, клейковинные белки пептизируються, повышая количество водорастворимых азотистых веществ. Это изменяет реологические свойства клейковины, а именно - снижается ее упругость и увеличивается растяжимость. Именно совокупность описанных превращений белков обеспечивает необходимую формо- и газоудерживающую способность теста.

Таким образом, сложный комплекс микробиологических, биохимических, коллоидных и физико-химических процессов при созревании теста обусловливает его свойства, необходимые для осуществления последующих стадий технологического процесса - формовки изделий, их расстойки и выпечки.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >