Химический состав муки.

 

Углеводы: В муке содержатся разнообразные углеводы: простые сахара или моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза); дисахариды (сахароза, мальтоза); крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пентозаны.

Крахмал - важнейший углевод муки, содержится в виде зерен размером от 0,002 до 0,15 мм. Размер и форма крахмальных зерен различны для муки различных сортов и видов. Состоит крахмальное зерно из амилозы, образующей внутреннюю часть зерна, и амилопектина, составляющего его наружную часть. Амилоза отличается от амилопектина меньшей молекулярной массой и более простым строением молекулы. Молекула амилозы состоит из 300- 8000 глюкозных остатков, образующих прямые цепи. Молекула амилопектина имеет разветвленное строение и содержит до 6000 глюкозных остатков. В горячей воде амилопектин набухает, а амилоза растворяется.

В процессе приготовления хлеба крахмал выполняет следующие функции:

- является источником сбраживаемых углеводов в тесте, подвергаясь гидролизу под действием амилолитических ферментов (α- и β- амилаз);

- поглощает воду при замесе, участвует в формировании теста;

- клейстеризуется при выпечке, поглощая воду и участвуя в формировании мякиша хлеба;

- является ответственным за черствение хлеба при его хранении (подвергается старению).

Процесс набухания крахмальных зерен в горячей воде называется клейстеризацией. При этом крахмальные зерна увеличиваются в объеме, становятся более рыхлыми и легко поддаются действию амилолитических ферментов. Пшеничный крахмал клейстеризуется при температуре 62-65˚C, ржаной – 50-55˚C.

Состояние крахмала муки влияет на свойства теста и качество хлеба. Крупность и целостность крахмальных зерен влияет на консистенцию теса, его водопоглотительную способность и содержание в ней сахаров. Мелкие и поврежденные зерна крахмала способны больше связывать влаги в тесте, легко поддаются действию ферментов в процессе приготовления теста, чем плотные и крупные зерна.

Целлюлозу, гемицеллюлозу, пентозаны относят в группе пищевых волокон. Пищевые волокна содержатся в основном в периферийных частях зерна и поэтому их больше всего в муке низших сортов. Пищевые волокна не усваиваются организмом человека, поэтому они снижают энергетическую ценность муки и хлеба, повышая при этом пищевую ценность муки и хлеба, т.к. они ускоряют работу кишечника, нормализуют липидный и углеводный обмен в организме, способствуют выделению тяжелых металлов.

Пентозаны муки могут быть растворимыми и нерастворимыми в воде.

Часть пентозанов муки легко способны легко набухать и растворяться в воде (пептизироваться), образуя очень вязкий слизеобразный раствор. Поэтому водорастворимые пентоназы муки часто называют слизями. Именно слизи оказывают набольшее влияние на реологические свойства теста. Из общего количества пентозанов пшеничной муки лишь 20-24% являются водорастворимыми. В ржаной муке водорастворимых пентозанов больше (40%). Пентозаны, нерастворимые в воде, в тесте интенсивно набухают, связывая значительное количество воды.

Белки – это органические высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. В молекуле белка аминокислоты соединены между собой пептидными связями.

В состав белков пшеничной муки и ржаной муки входят белки простые (протеины), состоящие только из остатков аминокислот, и сложные (протеиды). Сложные белки могут включать ионы металлов, пигменты, образовывать комплексы с липидами

Содержание белковых веществ в пшеничной и ржаной муке колеблется от 9 до 26% в зависимости от сорта зерна и условий его выращивания. Для белков характерны следующие физико – химические свойства: растворимость, способность к набуханию, к денатурации и гидролизу.

По растворимости белки разделяют на альбумины – растворимы в воде, проламины – растворимы в спирте, глютелины – растворимы в слабых щелочах и глобулины – растворимы в солевых растворах.

Белки пшеничной и ржаной муки представлены в основном проламинами(глиодин) и глютелинами (глютенин).

Глиадин и глютенин в воде нерастворимы и поэтому при отмывании клейковины являются основными её компонентами. В связи с этим их называют клейковинными белками. Эти белки находятся в эндосперме зерна и поэтому их больше содержится в муке высших сортов. Альбумины и глобулин содержатся в белке зародыша и алейронового слоя зерна, поэтому их больше содержится в муке низших сортов.

Количество клейковины колеблется в широких пределах (15-50%от массы муки). Чем больше белков содержится в муке и чем сильнее их способность к набуханию, чем больше получается клейковины. Качество клейковины характеризуется цветом, эластичностью(способностью восстанавливать свою форму после растягивания), растяжимостью(способность растягиваться на определенную длину) и упругостью(способность оказывать сопротивление при деформации).

Необходимая денатурация (изменение естественной структуры белка) происходит под действием некоторых реагентов или при нагревании свыше 60˚C. Денатурированный белок теряет способность к растворимости и набуханию. Начальную стадию денатурации белков иногда специально вызывают при сушке и горячем кондиционировании зерна, чтобы несколько укрепить слабую клейковину. Значительная денатурация портит хлебопекарные свойства белковых веществ(клейковина становится неэластичной и короткорвущейся). Во время выпечки хлеба белки денатурируются полностью, свернувшийся белок образует при этом прочный каркас, закрепляющий форму изделия.

Под действием протеолитических ферментов сложная структура белковой молекулы упрощается, уменьшается её способность к набуханию, увеличивается растворимость белков.

Белки ржаной муки по составу и свойствам отличаются от белков пшеницы. Около половины ржаных белков растворимы в воде или в растворах солее. Белки ржаной муки имеют большую пищевую ценность, чем пшеничные(содержат много незаменимых аминокислот), однако технологические свойства из значительно ниже.

Белковые вещества ржи клейковину не образуют. В ржаном тесте большая часть белков находится в виде вязкого раствора, поэтому ржаное тесто лишено упругости и эластичности, свойственных пшеничному тесту.

Жиры являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. В состав жиров муки входят главным образом жирные ненасыщенные кислоты(олеиновая, линоленовая).Содержание жира в разных сортах муки 0,8-2,0%.чем ниже сорт муки, чем выше содержание жира.

К жироподобным веществам относятся фосфолипиды, пигменты и некоторые витамины.

Фосфолипиды имеют сходное с жирами строение, но, кроме глицерина и жирных кислот, содержат ещё фосфорную кислоту и азотистые вещества.

Красящие вещества муки (пигменты) состоят из хлорофилла и каротиноидов. Хлорофилл, содержащийся в оболочках, - вещество зеленого цвета, каротиноиды имеют желтую и оранжевую окраску. При окислении каротиноидные пигменты обесцвечиваются. Это свойство проявляется при хранении муки, которая светлеет в результате окисления кислородом воздуха каротиноидных пигментов.

Ферменты – вещества белковой природы, способные катализировать (ускорять) различные реакции. Действие ферментов специфично. Каждый фермент катализирует только определенное вещество.

Все ферменты чувствительны к температуре и реакции среды. Для каждого фермента существует значение температуры и кислотности среды, при которой он наиболее активен. При определенных значения температуры и кислотности фермент разрушается. Нагревание до 70-80˚C разрушает почти все ферменты, они свертываются и теряют каталитические свойства. Некоторые из них активируют ферменты (активаторы), другие – снижают их активность (ингибиторы).

Ферменты активны только в растворе, поэтому при хранении сухого зерна и муки их действие почти не проявляется. После замеса полуфабрикатов многие ферменты начинают катализировать реакции разложения сложных веществ на простые. Активность, с которой происходит разложение сложных нерастворимых веществ муки на более простые водорастворимые вещества под действием ее собственных ферментов, называется автолитической активностью.

Амилолитические ферменты (амилазы). Амилолитические ферменты (α - и β- амилазы) действуют на крахмал. α- амилаза превращает крахмал главным образом в декстрины, образуя небольшое количество мальтозы. β- амилаза действует на крахмал и декстрины, образуя значительное количество мальтозы. При совместном действии обеих амилаз крахмал гидролизуется почти полностью, т.к. декстрины осахариваются сравнительно легко.

Чувствительность амилаз к условиям среды различна. α - амилаза более чувствительна к кислой среде и менее чувствительна к температуре по сравнению с β- амилазой.

Технологическое значение амилаз различно. β- амилаза, осахаривая крахмал, содержащийся в тесте, способствует накоплению сахаров, необходимых для спиртового брожения в тесте, а α – амилаза, превращая крахмал в декстрины, ухудшает качество хлебных изделий. По сравнению с крахмалом декстрины плохо набухают в воде. Мякиш с большим содержанием декстринов становится липким и влажным даже при нормальной влажности теста.

Протеолитические ферменты (протеиназы). Протеолитические ферменты действуют на белки и продукты их гидролиза. В зерне и муке всегда содержатся протеиназы, активность которых обычно невысока. Считают, что зерновые протеиназы не разрушают полностью белковую молекулу, но изменяет ее сложную структуру, отчего меняются свойства белка и теста. Значительно активны протеиназы зерна проросшего, несозревшего и особенно зерна, пораженного клопом – черепашкой. Повышена активность протеиназ ухудшается качество клейковины, лишает ее эластичности, упругости и способности к набуханию. Умеренное действие протеиназ на белки необходимо для «созревания» теста. Клейковина становится более пластичной, что улучшает структуру пористости и повышает объем хлеба.

Зерновые протеиназы наиболее активны в слабокислой среде при температуре 45-47˚C. Активность протеиназ значительно снижается в присутствии окислителей, Активность протеиназ значительно увеличивается в присутствии восстановителей.

Липаза всегда содержится в муке, она катализирует расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты. Липаза имеет большое значение при хранении муки, т.к. увеличение кислотности муки при хранении связано главным образом с действием фермента.

Липоксигеназа окисляет жирные ненасыщенные кислоты муки в присутствии кислорода до пероксидов (перекисей), которые способствуют увеличению силы муки при хранении.

Полифенолоксидаза окисляет фенолы и хиноны, которые, конденсируясь, превращаются в меланины. Цвет образовавшихся меланинов зависит от их молекулярной массы. Чем крупнее молекула, тем темнее окраска. По мере увеличения молекулярной массы цвет меняется от розового до черного. Меланины вызывают потемнение теста и мякиша хлеба при переработке некоторых партий муки.