УЛУЧШИТЕЛИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Окислительные процессы играют существенную роль в формировании свойств теста и качества хлеба.

В результате окислительного воздействия на компоненты муки, в основном белковые вещества (упрочнение и снижение их атакуемости), активаторы протеолиза, протеолитические ферменты, улучшаются реологические свойства теста, газо- и формоудерживающая способность, увеличивается объем хлеба, уменьшается расплываемость подовых изделий.

Проявляется влияние окислительного воздействия и на пентозаны («слизи») муки путем упрочнения структуры набухших слизей в жидкой фазе теста на снижение активности амилолитических ферментов ( -амилазы).

Существенна роль окислительных процессов при хранении муки после помола, обусловливающих ее «созревание», а также в формировании свойств теста при замесе, особенно при усиленной или интенсивной механической его обработке.

К улучшителям качества хлеба окислительного действия относятся: кислород, пероксид водорода, бромат калия, йодат калия, персульфат аммония; аскорбиновая кислота (окислительным действием обладает ее дегидроформа), диоксид хлора, пероксид ацетона, азодикарбонамид, пероксид карбамида, пероксид кальция модифицированный крахмал (крахмал, окисленный для хлебопечения) и др. В эту группу входят оксиды азота, хлор, хлористый нитрозил, пероксид бензоила, применяемые только на мельницах при отбеливании муки. В этот же перечень можно было бы включить и соевую необезжиренпую и термически необработанную муку, содержащую активную липоксигеназу, и препараты-улучшители, имеющие её в основе.

По мнению многих механизм действия улучшителей окислительного действия основан на образовании дополнительных -S=S- связей в клейковинных белковых цепях из сульфгидрильных групп -SH, то есть за счет действия окислителя соотношение -S=S- связей и -SH групп смещается в сторону увеличения -S=S- связей (рис.). Образование дополнительных дисульфидных связей приводит к упрочнению пространственной структуры белков клейковины, её укреплению, увеличению газоудерживающей способности теста, объёма хлеба, снижению расплываемости подовых изделий. Отмечается отбеливание мякиша хлеба.

Рисунок 23 - Механизм действия улучшителей окислительно-восстановительного действия

 

Кислород воздуха участвует в качестве окислителя в процессах созревания муки, в процессе замеса, образования и созревания теста. Для увеличения окислительной роли кислорода применяют внутризаводское пневматическое перемещение муки, что способствует ускорению созревания свежесмолотой муки и её посветлению. При этом применение подогретого воздуха повышает этот эффект.

Окислительный эффект кислорода воздуха, механически захваченного тестом при замесе, усиливается с увеличением длительности и интенсивности механической обработки.

Показано, что окислительное воздействие, улучшающее реологические свойства теста, может быть усилено, если замес теста производить в атмосфере кислорода.

Пероксид водорода (Н₂О₂) — активный окислитель, используемый для улучшения качества пшеничного хлеба.

Бромат калия (КВгО₃, калий бромноватокислый) - мелкокристаллический порошок белого цвета, используется при приготовлении теста в количестве 0, 001-0, 003% от массы муки.

Образует при восстановлении КВг.

Применение бромата калия в хлебопечении запрещено в ряде стран (Япония, Англия, Австралия и др.), в т.ч. в России с 1997 г.

Тем не менее, следует остановиться на его применении, учитывая, наибольшую технологическую эффективность и необходимость поиска альтернативных окислителей.

Ещё с 1930-х годов практиковалось добавление бромата калия в муку в сухом порошкообразном состоянии на мельницах. Бромат калия вносится в основном при замесе теста в виде водного раствора. Дозировка улучшителя зависит от сорта пшеничной муки, свойств клейковины и интенсивности механических воздействий на тесто и повышается при более высоком выходе муки, слабой клейковине и значительной интенсивности механической обработки.

Для образования необходимой структуры теста требуются различные уровни окисления в зависимости от способа его приготовления: дозировки бромата калия при ускоренном способе приготовления в 3, 5-5 раз выше, чем при опарном.

При применении бромата калия повышается газоудерживающая способность теста, его формоустойчивость, значительно увеличиваются объем хлеба (на 10-40 %), пористость, улучшаются свойства мякиша, его цвет (более светлый).

При дозировке бромата калия выше оптимальной качество хлеба резко снижается вследствие избыточного упрочнения свойств теста.

Бромат калия увеличивает продолжительность расстойки теста (на 10-40 %).

Бромат калия в тесте действует через 2—3 ч после его внесения в тесто, т.е. при понижении рН. При нагревании в процессе выпечки происходит его превращение в бромистый калий.

Следует отметить повышение эффективности действия бромата калия при приготовлении хлебобулочных изделий, содержащих в рецептуре сахар и жир, при этом наибольший эффект достигается при внесении жира в тесто в виде эмульсии с фосфатидным концентратом, лецитином или неионогенными ПАВ (моно-, диглицериды жирных кислот, эфиры сахарозы и др.).

Йодаты калия и кальция. Йодноватокислый калий - КJО₃ и кальций – Са(JОз)₂ отличаются от бромата калия тем, что они действуют очень быстро и к концу замеса теста не обнаруживаются.

Имеются сведения о том, что йодаты участвуют в реакции окисления также во время разделки теста и в начальном периоде расстойки.

Йодат кальция по сравнению с йодатом калия сохраняет активность в тесте в течение длительного периода. Тесто с йодатом кальция более стойкое к механической обработке и более «сильное» в процессе расстойки.

Йодаты калия и кальция используются в количестве 0, 0001-0, 0004% от массы муки, в отечественном хлебопекарном производстве применяются в составе комплексных улучшителей.

Персульфат аммония. Персульфат аммония (NH₄)₂S₂O₈ используется в количестве 0, 01-0, 02% от массы муки. Персульфат аммония сочетает в себе окислительное действие, улучшающее реологические свойства теста, со способностью несколько стимулировать газообразование в тесте. Как источник дополнительного азотистого питания для дрожжевых клеток увеличивает газообразование в тесте за счет повышения их бродильной активности, и, в конечном итоге, улучшает качество хлеба (объём, свойства мякиша и др.) и формоустойчивость подовых изделий.

Аскорбиновая кислота широко используется как улучшитель в хлебопечении и является пищевой добавкой (витамин С), безукоризненной с точки зрения гигиены питания. Улучшающее действие аскорбиновой кислоты в тесте впервые было отмечено в 1935 г. X. Иоргенсеном.

Аскорбиновая кислота (АК) является восстановителем, в тесте превращается в дегидро-L-аскорбиновую кислоту (ДГ-АК), которая действует, как окислитель по схеме, приведенной на рис.

Рисунок 24- Механизм действия аскорбиновой кислоты

Г-SH - восстановленный глютатион; Г-SS-Г - окисленный глютатион; АК -аскорбиновая кислота; ДГ-АК - дегидроаскорбиновая кислота; белок — клейковинные белки в тесте

Окисление аскорбиновой кислоты в дегидро-L-аскорбиновую кислоту происходит в присутствии кислорода воздуха (или пероксидов) под действием фермента аскорбатоксидазы, активной в муке по схеме. Имеются данные об аскорбатоксидазе, активной в дрожжах.

L-аскорбиновая кислота Дегидро-L –аскорбиновая кислота

 

Образовавшаяся дегидро-L-аскорбиновая кислота и является тем окислителем, с которым связано улучшающее действие внесенной в тесто аскорбиновой кислоты.

Дегидро-L-аскорбиновая кислота далее восстанавливается и снова превращается в аскорбиновую кислоту, в результате, вероятно, сопряженного окисления сульфгидрильных групп белково-протеиназного комплекса муки (Г-SH) и реакции, катализируемой ферментом дегидроаскорбатредуктазой.

Таким образом, АК и ДГ-АК образуют в тесте окислительно-восстановительную рециркулирующую систему продолжительного времени действия.

При восстановлении ДГ-АК в аскорбиновую кислоту образуются дисульфидные связи (-S=S-), в результате чего инактивируется протеиназа муки (и, возможно, её активаторы (глютатион)), происходит упрочнение структуры белка вследствие «сшивания» дисульфидными связями. При этом улучшаются структурно-механические свойства теста, его газо- и формоудерживающая способность, в результате чего увеличивается объём хлеба и уменьшается расплываемость подовых его сортов.

Имеются данные по снижению способности муки к потемнению в процессе приготовления хлеба при применении АК в результате инактивации фермента полифенолоксидазы (тирозиназы) в муке.

Показано, что при выпечке происходит разрушение аскорбиновой кислоты: 27-31% её конвертировалось в СО₂, остальное количество в различные кислоты и другие компоненты (2, 3 - дикетогалоновая кислота, L-треоновая кислота, L-ксилозон и др.).

Аскорбиновая кислота либо вносится в сухом виде в муку на мельницах, либо добавляется при приготовлении теста на хлебозаводах.

На стабильность аскорбиновой кислоты влияют кислород воздуха, температура, свет, тяжелые металлы (медь, железо), рН.

Аскорбиновая кислота используется в дозировках от 0, 001% до 0, 02% в зависимости от исходного качества муки (большая эффективность для муки со слабой клейковиной) и способа приготовления теста: в длительных (традиционных) технологиях применяется 0, 002-0, 02%, в ускоренных способах и на основе замороженных полуфабрикатов - 0, 001-0, 005% от массы муки.

Действие АК повышается при её применении совместно с броматом калия, йодатом калия или кальция (в странах, где разрешены эти окислители), а также совместно с ферментным препаратом глюкозооксидазы или ферментативно-активной (липоксигеназной) соевой мукой.

Аскорбиновая кислота отличается от других окислителей практическим отсутствием отрицательного влияния на качество хлеба добавок, превышающих величину оптимальной дозировки.

Пероксид ацетона СзН₆(ООН)₂ получают действием пероксида водорода на ацетон. В чистом виде нестоек, поэтому его смешивают с крахмалом (10% пероксида + 90% крахмала). В дозировке 0, 002-0, 004% от массы муки этот активный окислитель вызывает отбеливание муки (в результате действия на красящие пигменты муки) и ускорение её созревания (в результате окислительного воздействия на Г—SH-компоненты белково-протеиназного комплекса муки) при хранении после помола, улучшает структурно-механические свойства теста и качество хлеба, особенно из муки со слабой клейковиной. В процессе брожения полностью разлагается, а продукты распада улетучиваются при выпечке От добавки пероксида ацетона увеличивается объём хлеба, улучшается разрыхленность и структура мякиша хлеба, становящегося более светлым, и повышается формоустойчивость подовых изделий. Препарат применяется в основном в США.

Азодикарбонамид (АДА) широко используется в США. Являясь активным окислителем, он образует при восстановлении гидразодикарбонамид (бимочевину).

При использовании АДА (до 0, 005% от массы муки) повышается водопоглотительная способность, улучшаются (укрепляются) свойства теста, качество хлеба (объём, структура мякиша, формоустойчивость), особенно из свежесмолотой муки. Добавки к муке азодикарбонамида в отличие от перекиси ацетона практически не влияют на цвет муки

Действие АДА проявляется в основном при замесе теста и в начальном периоде его брожения. Через 45 минут в тесте АДА не обнаруживается. Наибольшая эффективность проявляется в ускоренных способах приготовления теста. В этих технологиях используется, в основном, смесь АДА и аскорбиновой кислоты, при этом АДА способствует окислению аскорбиновой кислоты в дегидро-L-аскорбиновую кислоту, которая далее улучшает свойства теста и качество хлеба.

Сочетание 0, 002-0, 003% АДА и соответственно 0, 004-0, 006% к массе муки бромата калия целесообразно при применении современных непрерывно-поточных интенсивно механически воздействующих тестоприготовительных установок.

Пероксид кальция применяется в основном в хлебопечении США, на отдельных предприятиях России для повышения водопоглотительной способности муки, улучшения физических свойств теста, увеличения газоудерживающей способности, повышения качества хлеба.

Пероксид кальция представляет собой порошок белого или кремового цвета, содержащий 82-86% СаО₂, в воде не растворим. В сухом состоянии устойчив, при хранении в течение 1-3 лет снижение содержания активного кислорода и пероксида кальция было незначительным.

В тесте пероксид кальция разлагается, при этом выделяется кислород и образуется оксид кальция, который далее подвергается превращению.

Дозировки пероксида кальция (до 50 мг/кг муки) зависят от исходных свойств клейковины и сорта муки: для муки с более высоким содержанием отрубистых частиц, а также со слабой клейковиной требуются большие дозировки этого улучшителя.

Считается, что пероксиды реагируют с глютатионом, поэтому они используются в технологиях на основе замороженных полуфабрикатов.

Исследования по применению пероксида кальция отечественного производства показали эффективное применение пероксида кальция в сочетании с аскорбиновой кислотой: удельный объём хлеба увеличился до 30%, мякиш был более эластичный, «нежный», пористость мелкая, равномерная, сжимаемость мякиша увеличивалась до 50%.

При использовании молочной сыворотки с пероксидом кальция отмечалось повышение усвояемости кальция в хлебе.

 

Реагенты окислительного действия, применяемые для отбеливания, ускорения созревания и повышения силы пшеничной муки и для улучшения качества хлеба, с точки зрения их отбеливающего и усиливающего действия можно разделить на 3 группы:

1) реагенты преимущественно отбеливающего действия: оксиды азота, пероксид бензоила;

2) реагенты преимущественно усиливающего действия: йодат калия, персульфаты, аскорбиновая кислота, азодикарбонамид, окисленные модифицированные крахмалы;

3) реагенты, сочетающие отбеливающее и усиливающее действия: кислород, пероксид хлора, пероксид ацетона.

 

 

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ КРАХМАЛ (МДК)

МДК получают путём окисления кукурузного крахмала различными реагентами (гипохлоритом кальция, перманганатом калия и др.). Его целесообразно использовать при выработке изделий из пшеничной, в первую очередь сортовой, муки.

Особенностью процесса окисления крахмала является низкий расход окислителей и создание условий, при которых активно протекает взаимодействие крахмала с реагентами. Установлено, что на качество хлеба существенное влияние оказывает содержание в окисленном крахмале карбоксильных и карбонильных групп.

МДК используется в количестве 0, 3-1, 0% от массы муки в зависимости от качества клейковины и сорта муки. Применение МДК повышает гидрофильные свойства муки, улучшает реологические свойства теста и качество хлеба - повышается объём хлеба (на 10-14%), улучшается структура пористости, мякиш становится более эластичным, наблюдается его осветление. При переработке муки с повышенной автолитической активностью мякиш хлеба с МДК становится более эластичным и сухим на ощупь. Хлеб, приготовленный с МДК, сохраняет свежесть более продолжительное время. Сушки и баранки получаются более румяными, улучшается их хрупкость и набухаемость.

МДК вводят в виде водной суспензии или заварки в опару или тесто.

Установлена эффективность комбинированного применения МДК и молочной сыворотки при выработке хлебобулочных изделий.

Одним из видов МДК являются н абухающие крахмалы, получаемые их влаготермической обработкой или другими способами. Они представляют собой порошкообразный в значительной степени клейстеризованный крахмал. Внесение их в тесто вызывает тот же эффект, что и заварки из части муки, аналогично влияя на свойства теста и процессы, происходящие в нём, а также на качество хлеба и продление периода его свежести.

Целесообразно при переработки муки с пониженным содержанием клейковины применять набухающий кукурузный крахмал, экструзионный крахмал и экструдированные дроблёные зёрна кукурузы. При этом отмечается улучшение упруго-эластичных свойств клейковины и увеличение вязкости теста, что способствует увеличению объёмного выхода формового хлеба.

Специалистами Санкт-Петербургского филиала ГосНИИХП разработана новая пищевая добавка для приготовления заварных сортов хлеба – сухая заварка (набухшая мука), которая вырабатывается путём гидротермической обработки муки для клейстеризации крахмала. Мука набухающая характеризуется повышенной способностью к набуханию в воде и осахариванию в полуфабрикатах при добавлении ржаной муки, солода, Амилоризина П10Х.

Сорта хлеба с сухой заваркой имеют приятный кисловато-сладкий вкус, выраженный аромат, свойственный заварным сортам, и медленнее черствеют.

При использовании набухающей муки ускоряется технология приготовления теста в 2-3 раза, освобождаются производственные площади, что способствует увеличению объёма выработки заварных сортов хлеба.

В последние годы, особенно за рубежом, в пищевой промышленности широко используют смеси модифицированных крахмалов и полисахаридов иного происхождения (агаров, карагинанов, камедей). При клейстеризации крахмала наблюдается взаимодействие полисахаридов, что позволяет получить клейстер с определённой структурой и свойствами.

Применение в хлебопечении продуктов ферментного гидролиза крахмала также может быть одним из способов повышения качества хлеба и замедления его черствения.