Главная
АИ #5 (135)
Статьи журнала АИ #5 (135)
Влияние поврежденности крахмальных гранул и бактериальной альфа-амилазы на хлебо...

Влияние поврежденности крахмальных гранул и бактериальной альфа-амилазы на хлебопекарные показатели муки

Рубрика

Пищевая промышленность

Ключевые слова

поврежденность крахмальных гранул
альфа-амилаза
мука
хлебопекарные показатели
водопоглотительная способность

Аннотация статьи

В статье изучено влияние поврежденности крахмальных гранул и альфа-амилазы на хлебопекарные показатели муки. Раскрыто определение «поврежденность крахмальных гранул». Рассмотрено исследование, которое посвящено изучению влияния поврежденности крахмала на ВПС (водопоглотительная способность) муки и податливости влияния бактериальной альфа-амилазе.

Текст статьи

Извлечение мучных ингредиентов из пшеницы в процессе переработки не обходится без вредных последствий. Высокоскоростные валки и механическое разрушение зерен пшеницы приводят к некоторому повреждению гранул крахмала. Хотя процедуры измельчения рассчитаны на максимальное извлечение крахмала и минимальное включение отрубей, они неизменно приводят к небольшому, но значительному повреждению крахмала. Независимо от того, какой тип измельчения используется, повреждается от 5 до 12% гранул крахмала. Это, в свою очередь, изменяет характеристики муки при замесе теста и выпечке хлеба.

Крахмал является основной формой хранения углеводов в растениях и наиболее важным источником углеводов в питании человека. Молекула крахмала представляет собой полисахарид, собранный из простого сахара глюкозы; химически крахмал состоит из двух разных молекул, амилозы и амилопектина.

Что такое поврежденный крахмал? Это гранула крахмала, которая дробится на кусочки. Он не только увеличивает водопоглощение и влияет на реологию теста, но и увеличивает поступление пищи в дрожжи и повышает их восприимчивость к грибковой альфа-амилазе. Крахмал составляет 67-68% цельнозерновой пшеницы и от 78 до 82% муки, получаемой в результате помола. Полукристаллическая структура гранул крахмала в зерновом ядре может быть повреждена механическими операциями, в частности процессом измельчения. Поврежденный крахмал важен при выпечке хлеба: он поглощает в 4 раза больше своего веса в воде по сравнению с 0,4 для нативного крахмала.

Поврежденные крахмальные гранулы также подвергаются преимущественному воздействию специфических ферментов (α и β-амилаз). Некоторые из этих ферментов не способны атаковать неповрежденные гранулы из-за защитного покрытия на гранулах. Термин “Поврежденный крахмал” является несколько неправильным, поскольку слово “поврежденный” имеет негативный оттенок, подразумевающий что-то, чего следует избегать.

Поврежденный крахмал увеличивает водопоглощение и обеспечивает дополнительное питание для дрожжей. Его высокий уровень может привести к липкому тесту, которое образует слабую боковую стенку и липкий мякиш (при наличии достаточного количества амилолитических ферментов). Уровень повреждения крахмала напрямую влияет на водопоглощение и свойства муки при замесе теста и имеет технологическое значение. Он поглощает в 2-4 раза больше воды, чем обычные гранулы крахмала. Липкое тесто, высокое водопоглощение, более длительное время расстойки хлеба – это лишь некоторые из последствий повреждения крахмала. Разрушенные гранулы крахмала подвержены ферментативному разложению по сравнению с нативными крахмалами.

Влияние на качество хлеба. На самом деле, разрушенный крахмал должен быть оптимизирован, поскольку он оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на качество хлеба. Увеличение количества такого крахмала увеличивает влагоудерживающую способность муки; однако слишком большое количество приводит к липкому тесту, сильной расстойке и нежелательному подрумяниванию коржа. Оптимальное значение варьируется в зависимости от использования муки и в значительной степени зависит от содержания белка в муке, активности альфа-амилазы и типа хлеба, который будет приготовлен из такой муки. Большинство хлебобулочных изделий по всему миру имеют спецификации с точки зрения качества и функциональности используемой муки, и поврежденность крахмала является одной из таких спецификаций. Мука с высоким содержанием разрушенного крахмала не может использоваться для тех же целей, что и мука с низким его содержанием [1].

Одним из важных показателей помола является гранулометрический состав, характеризующий распределение в продукте крупинок муки по крупности. Размер частиц муки, как и их относительная однородность по размеру, имеют важное значение для всех этапов технологического процесса, определяя параметры рабочих органов и режимы работы технологического оборудования.

Дисперсность продуктов помола тесно взаимосвязана с физическими характеристиками мучных смесей и реологическими свойствами полуфабрикатов хлебопекарного производства [2]. Прежде всего, от размеров частиц и их однородности зависит скорость протекания в тесте биохимических и коллоидных процессов и, как следствие этого, качество и выход хлеба [3].

Известно, что лучшими хлебопекарными свойствами обладает мука, дисперсный состав которой характеризуется фракцией 80–120 мкм в количестве не менее 60 % [4].

Количеству разрушенного крахмала в муке уделяется особое внимание, по степени его разрушения определяют оптимальный режим работы размольного отделения. Поврежденность крахмальных гранул зависит как от зерна, так и от технологического процесса на мельницах. Зерно можно разделить на мягкозерное и твердозерное. Твердое зерно дает больше разрушенных крахмальных гранул.

Поврежденный крахмал очень важен для хлебопекарного производства. С одной стороны, наличие его в муке способствует увеличению водопоглотительной способности и влияет на реологические свойства теста, а также увеличивает запасы питательных веществ, необходимых для дрожжей, повышает восприимчивость муки к альфа-амилазе. С другой стороны, поврежденные гранулы крахмала более подвержены ферментативному расщеплению с образованием декстринов и избытка сахаров, что существенно влияет на протекание биохимических процессов приготовления теста и последующей выпечки хлеба. Нормой содержания поврежденного крахмала в пшеничной муке с зольностью 0,55 % во всем мире является 5 – 9 %. Для муки с более высокой зольностью (более 0,65 %) допускается незначительное увеличение этого показателя [5].

Рассмотрим исследование, которое посвящено изучению влияния поврежденности крахмала на ВПС (водопоглотительная способность) муки и податливости влияния бактериальной альфа-амилазе. Количество и объем поврежденного крахмала в муке контролируется при помощи анализатора Y41 (Турция). Работа прибора основана на амперометрическом анализе поврежденного крахмала в образцах муки.

Для исследования взяли помольную партию зерна с физико-химическими характеристиками, указанными в таблице 1.

Таблица 1

Физико-химические характеристики помольной партии зерна

Показатель

Значение

Стекловидность, %

65

Твердость, ед. приб. Perten SKCS 4100 

70

Содержание сырой клейковины, %

26

Общая деформация клейковины, ед. приб. ИДК

75

Число падения, с

380

Натура, г

820

Содержание влаги, %

12

На начальном этапе исследования зазоров между вальцами 1-3 размольных систем был установлен 0,3мм, а далее на втором этапе его уменьшили до 0,03мм. Эти системы дают больше всего крахмала.

Результаты определения реологических свойств теста из муки высшего сорта были получены на Фаринографе – АТ и приведены в таблице 2.

Таблица 2

Реологические свойства теста из муки высшего сорта

Показатель

Мука высшего сорта

Зазор 0,3мм

Зазор 0,03мм

Продолжительность замеса теста (В), мин

2,7

2,4

Стабильность теста (С), мин

14,5

13,9

Эластичность теста (D), мм

54

52

Разжижение теста (Е), ед.фар.

28

33

Водопоглотительная способность (ВПС),%

60,0

62,0

Результаты определения физико-химических свойств муки высшего сорта указаны в таблице 3.

Таблица 3

Физико-химические свойства муки высшего сорта

Показатель

Мука высшего сорта

Зазор 0,3мм

Зазор 0,03мм

Влажность,%

13

13

Кислотность, град.

3

3

Количество сырой клейковины, %

29

29

Общая деформация клейковины, ед. приб. ИДК

65

65

Число падения, с

410

420

Белизна, усл. ед. приб. БЛИК-3

55

55

Степень разрушения крахмальных гранул, %

3,68

9,32

Из таблицы 2 видно, что уменьшение зазора между вальцами 1-3 размольных систем приводит к увеличению ВПС муки высшего сорта на 2% за счет дополнительной поврежденности крахмальных гранул (таблица 3). Из таблицы 3 видно, что также незначительно выросло число падения. Это связано с изменением грануляции и разрушенностью крахмальных гранул муки. Считается, что у муки с числом падения выше 400с отсутствуют собственные амилазы, соответственно, для того чтобы получить хлеб хорошего качества необходимо добавлять альфа-амилазу [6].

Также приведены результаты исследования влияния бактериальной альфа-амилаза (стандартная активность 120±6 Е/г) на качество, усушку, упек формового и подового хлеба из пшеничной муки высшего сорта с разной степенью разрушения крахмальных гранул.

Тесто готовили традиционным безопарным способом [7]. Рецептура изделий указана в таблице 4. Воду добавляли по расчету, исходя из влажности теста 43,5% в первых двух образцах, полученных при зазоре между вальцами 0,3мм, тогда как в третьем и четвертом образцах, полученных при зазоре между вальцами 0,03мм воду прибавили на 2% в соответствие с возросшим водопоглощением муки, чтобы добиться теста той же консистенции. В результате проведения пробных лабораторных выпечек были установлены оптимальные дозировки альфа-амилазы: 10ppm для второго образца и 7ppm для четвертого.

Таблица 4

Рецептура изделий

Наименование сырья

Значение показателя для образцов муки

Образец 1 (Зазор 0,3мм)

Образец 2 (Зазор 0,3мм)

Образец 3 (Зазор 0,03мм)

Образец 4 (Зазор 0,03мм)

Мука пшеничная высший сорт

100

100

100

100

Альфа-амилаза

0

0,00001

0

0,000007

Дрожжи прессованные

2,5

2,5

2,5

2,5

Соль поваренная пищевая

1,5

1,5

1,5

1,5

Вода

51,8

51,8

53,8

53,8

Следующим этапом проведения исследования было изучение влияния бактериальной альфа-амилазы на качество готовых изделий. Органолептические показатели готовых изделий имеют наибольшую значимость при оценке качества. В связи с этим проводили профильный дегустационный анализ хлеба, полученного в результате пробной лабораторной выпечки [8].
В таблице 5 представлены результаты оценки качества хлеба из разных образцов муки высшего сорта.

Таблица 5

Показатели качества хлеба

Наименование сырья

Значение показателя для образцов муки

Образец 1

Образец 2

Образец 3

Образец 4

Внешний вид

4

5

5

5

Цвет корки

3

5

4

5

Пористость

4

5

5

5

Цвет мякиша

4

4

4

4

Эластичность

4

5

5

5

Аромат

4

5

5

5

Вкус

4

5

5

5

Разжёвываемость

4

5

4

5

Образец 1 - мука с зазором 0,3мм без добавок;

Образец 2 - мука с зазором 0,3мм + 10ppm альфа-амилазы;

Образец 3 - мука с зазором 0,03мм без добавок;

Образец 4 - мука с зазором 0,03мм+ 7ppm альфа-амилазы.

Из таблицы 5 видно, что внесение альфа-амилазы способствует улучшению внешнего вида, цвета корки и вкуса изделий, причем образец 4 с большей степенью поврежденности крахмальных гранул давал цвет корки такой же как образец 2, несмотря на снижение дозировки альфа-амилазы. Затем было изучено влияние фермента на величину упека.

Таблица 6

Влияние альфа-амилазы на упек хлеба из пшеничной муки, %

Вид хлеба

Значение показателя для образцов муки

1

2

3

4

Подовый

5

3,9

5,7

5,1

Формовой

4,2

3,4

4,9

4,3

Данные, приведенные в таблице 6, свидетельствуют о том, что бактериальная альфа-амилаза снижает упек, образуя из крахмала декстрины, которые лучше удерживают влагу.

В рамках данного исследования также было изучено влияние бактериальной альфа-амилазы на величину усушки хлеба.

Таблица 7

Влияние альфа-амилазы на усушку хлеба из пшеничной муки через 3 часа, %

Вид хлеба

Значение показателя для образцов муки

1

2

3

4

Подовый

3,4

2,5

3,6

3,3

Формовой

3,5

2,6

3,7

3,4

 

Из представленных в таблице 7 экспериментальных данных видно, что у образцов хлеба, приготовленных из пшеничной муки высшего сорта с внесением ферментного препарата, величина усушки снижалась, по сравнению с контрольным образцом. 

Стоит также рассмотреть суммарную потерю влаги подового хлеба от упека и усушки. У хлеба из муки образца 1 (мука с зазором 0,3мм без добавок) суммарная потеря влаги составила 8,4%. У хлеба из муки образца 4 (мука с зазором 0,03мм + 7ppm альфа-амилазы) суммарная потеря влаги составила 9,3%, при том что, изначально в тесто было добавлено воды на 2% больше. Таким образом больше половины воды, внесенной дополнительно в тесто, сохранилось в готовом хлебе (1,1%).

В результате проведенных исследований было установлено, что бактериальная альфа-амилаза положительно влияет на органолептические показатели качества хлеба и на снижение величин упека и усушки хлеба, произведенного в том числе из муки с повышенной степенью поврежденности крахмальных гранул.

В заключение хотелось бы отметить, что для получения хлеба хорошего качества должен соблюдаться баланс между количеством воды, используемой при замесе, содержанием белка в муке, количеством поврежденного крахмала и активности амилазы. Эти значения также различаются при разных способах выпечки хлеба. При быстром производстве хлеба с коротким временем выдержки влияние поврежденного крахмала на субстрат минимально, но при длительном процессе ферментации эффект является существенным. Уровень поврежденного крахмала менее важен в цельнозерновом хлебе, чем в белом хлебе. За исключением некоторых видов печенья и тортов, при приготовлении последнего предпочтительна пшеница с низким содержанием поврежденного крахмала.

Список литературы

  1. Mahmoud Riad: The Effect of Damaged Starch On the Quality of Baked Good [Электронный ресурс] // Publication Miller Magazine, 2017. Режим доступа к ресурсу: https://millermagazine.com/blog/the-effect-of-damaged-starch-on-the-quality-of-baked-good-2398
  2. Кузьмина С.С., Козубаева Л.А. Реологическое поведение теста из смеси пшеничной и ореховой муки // Ползуновский вестник. 2022. No1. С.7-14. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2022.01.001.
  3. Кузьмина С.С., Козубаева Л.А., Протопопов Д.Н. Влияние механоактивации на технологические свойства муки // Ползуновский вестник. 2017. No2. С. 41-44.
  4. Панкратов Г.Н. Гранулометрический состав продуктов размола // Хлебопродукты. 2015. No5. С. 46-498
  5. Петриченко В.В., Путилина С. А., Strubbe B. Вся правда о свежести // Хлебопродукты. 2021. No1. С. 22-25.
  6. Грачёва, И.М. Технология ферментных препаратов / И.М. Грачёва, А.Ю. Кривова. – М.: Элевар, 2000. –512с.
  7. Пучкова, Л.И. Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного производства. – 4-е изд., перераб, и доп. / Л.И. Пучкова – С.-Пб.: ГИОРД,2004. –264с.
  8. Родина, Т.Г. Дегустационный анализ пищевых продуктов / Т.Г. Родина, Г.А. Вкус. – М.: КолосС, 1994. – 192с.

Поделиться

1759

Русляков В. А. Влияние поврежденности крахмальных гранул и бактериальной альфа-амилазы на хлебопекарные показатели муки // Актуальные исследования. 2023. №5 (135). С. 39-44. URL: https://apni.ru/article/5537-vliyanie-povrezhdennosti-krakhmalnikh-granul

Обнаружили грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики)? Напишите письмо в редакцию журнала: info@apni.ru
Актуальные исследования

#50 (232)

Прием материалов

7 декабря - 13 декабря

осталось 6 дней

Размещение PDF-версии журнала

18 декабря

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

31 декабря