Улучшители окислительного действия
Из этих улучшителей давно и широко применяемыми являются бромат (KBrO3) и йодат (KJO3) калия (дозировка от 0,001 до 0,003% к массе муки). Действие этих улучшителей общеизвестно.
Бромат и йодат калия отличаются один от другого как по величине применяемых оптимальных дозировок, так и по скорости воздействия.
Действие бромата калия на реологические свойства теста проявляется только через 2—3 ч. йодат калия реагирует с компонентами теста быстрее, различия между контролем и опытным образцом проявляются уже к моменту окончания замеса. В практике зарубежного хлебопечения йодат калия относят к быстродействующим окислителям. Эти различия в скорости воздействия на реологические свойства теста обусловлены, по-видимому, тем, что окислительное действие бромата калия осуществляется в кислой среде, тогда как йодат калия этого не требует.
В ряде исследований изучался процесс изменения добавленных в тесто бромата и йодата. Было установлено, что разложение бромата происходит очень медленно и заканчивается только в процессе выпечки, тогда как йодат калия отдает кислород полностью уже к моменту окончания замеса. Попытки установить закономерную связь между снижением содержания бромата и изменением реологических свойств теста, однако, оказались неудачными. Известно, что до последнего времени механизм воздействия окислителей, точнее йодата и бромата, объясняли образованием новых поперечных дисульфидных связей между белковыми цепями. В дальнейшем, однако, была принята гипотеза о том, что решающую роль в изменении реологических свойств теста под влиянием йодата и бромата играет окисление свободных сульфгидрильных групп, препятствующее обменной реакции дисульфидных поперечных связей. В настоящее время получены экспериментальные данные, свидетельствующие, что ни йодат, ни бромат калия, добавленные в тесто в концентрации, в 10 и в 100 раз превышающей максимально применяемые в практике хлебопечения, не влияют ка свойства клейковины.
Таким образом, опытами было установлено, что эти улучшители не влияют непосредственно на клейковинные белки. Представляет интерес вопрос о взаимодействии белково-углеводных комплексов пшеничной муки с окислителями. Водорастворимые пентозаны пшеничной муки способны под влиянием бромата и йодата калия образовывать прочные гели. Дальнейшие исследования показали, что этой способностью обладают не пентозаны как таковые, а гликопротеин, углеводным компонентом которого является арабиноксилан и, возможно, галактоарабан. Сопоставляя эти данные с данными об изменении реологических свойств теста под влиянием йодата и бромата (в том числе и повышении газоудерживающей способности) при отсутствии явных изменений клейковины, можно предположить, что в присутствии окислителей происходит желирование гликопротеинов; образование плотного студня укрепляет общую структуру теста, повышая его газоудерживающую способность и формоустойчивость.
Перекись ацетона
В США перекись ацетона широко применяется с 1961 г. под фирменным названием Кетокс как препарат, отбеливающий муку и ускоряющий ее созревание. Следует отметить, что в практике хлебопечения зарубежных стран каждый улучшитель, укрепляющий тесто и в какой-то степени осветляющий мякиш, обозначается как препарат, заменяющий длительную отлежку муки. Отсюда и термин «искусственное созревание», широко применяемый по отношению к обработке окислителями. Перекись ацетона представляет собой смесь мономера, ди- и тримера:
Перекись ацетона в чистом виде нестойка, поэтому для ее стабилизации полученный продукт сразу же нейтрализуют и разбавляют чистым крахмалом в соотношении 10% перекиси +90% наполнителя. Полученный препарат представляет собой порошок бледно-оранжевого цвета с запахом озона, раздражающий слизистые оболочки органов дыхания. В полученных таким образом препаратах содержится 10—12% активного кислорода.
В виде крахмального концентрата или при добавлении его в муку перекись ацетона долго сохраняет свою активность (не менее года), поэтому рекомендуется обрабатывать ею муку на мельнице.
При изучении влияния перекиси ацетона было установлено, что она сильно влияет на пшеничную клейковину. Такое же укрепляющее действие оказывает она и на тесто. Оптимальные дозы этого улучшителя для муки со слабой клейковиной лежат в пределах 0,01—0,03% крахмального концентрата к массе муки. При этом 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. Наряду с улучшением реологических свойств теста перекись ацетона также изменяет цвет мякиша хлеба; он становится значительно светлее. В процессе приготовления хлеба перекись ацетона полностью разрушается, а продукты распада улетучиваются при выпечке. Этот окислитель непосредственно воздействует на белковые вещества клейковины. При добавлении его в большом количестве происходит полная денатурация клейковины, которая перестает формировать связный студень, а при отмывании распадается на отдельные частицы, не слипающиеся друг с другом.
Следует отметить, что перекись ацетона обладает способностью инактивировать протеолитические ферменты, вероятно, также вследствие денатурации белка. В табл. 198 приведены соответствующие данные, иллюстрирующие влияние этого вещества на расплываемость теста, в которое был добавлен высокоактивный препарат протеаз (панкреатин). При добавлении перекиси ацетона в количестве 0,05% к весу муки полностью устраняется процесс разжижения теста, вызванный протеолитическими ферментами. Очень эффективно действует перекись ацетона при добавлении ее к муке из зерна, поврежденного клопом-черепашкой.
Азодикарбонамид
Этот улучшитель имеет следующую структурную формулу:
и представляет собой порошкообразное вещество в смеси с крахмалом. Выпускаемое под названием Матурокс оно применяется в США для тех же целей, что и перекись ацетона. Этот улучшитель укрепляет структуру теста и повышает водопоглотительную способность. Оптимальное количество добавляемого улучшители от 0,0002 до 0,0045%к массе муки; причем, чем больше в муке отрубей, тем больше требуется окислителя. Азодикарбонамид начинает действовать сразу же после замеса теста. При добавлении оптимального количества улучшители заметно повышается объем хлеба, при больших дозах наблюдается переокисление теста, при котором снижается его газоудерживающая способность. Влияние азодикарбопамида на свойства клейковины не изучалось. Исследователи, занимавшиеся изучением данного вопроса, механизм действия этого улучшителя объясняют окислением сульфгидрильных групп и образованием дисульфидиых связей между цепями полипептидов.
Экспериментальные данные показывают резкое снижение количества свободных сульфгидрильных групп в тесте уже через 20 мин после замеса с окислителем. Какова роль этих групп в определении реологических свойств теста, установить трудно. К положительным свойствам азодикарбонамида относится его быстрый распад, уже через 45 мин после прибавления воды к муке его нельзя обнаружить даже самыми чувствительными методами.
Аскорбиновая кислота
Положительное влияние аскорбиновой кислоты на хлебопекарные свойства пшеничной муки известно уже давно, в последние годы, однако, интерес к этому улучшителю сильно возрос; по-видимому, причиной этого является то обстоятельство, что в ряде стран применение йодата и бромата калия считают нежелательным. Аскорбиновая же кислота представляет собой вещество, необходимое для организма человека, и поэтому желательно применять ее в качестве улучшителя хлебобулочных изделий. Проведенными ранее исследованиями установлено, что действие на тесто оказывает не сама аскорбиновая кислота, являющаяся энергичным восстановителем, а продукт ее окисления — дегидро-аскорбиновая кислота
Следовательно, положительное влияние аскорбиновой кислоты проявляется только в условиях, при которых происходит ее окисление. Это наблюдается при замесе теста в обычных условиях и в среде кислорода и очень незначительно при замесе в среде азота, что видно из экстенсограмм теста, представленных на рис. 132. При добавлении в тесто дегидроаскорбиновой кислоты положительное воздействие проявляется независимо от условий среды. Изоаскорбиновая кислота не оказывает никакого воздействия на свойства теста.
Ранее предполагалось, что в процессе окисления аскорбиновой кислоты и восстановления дегидроаскорбиновой важную роль играют соответствующие ферменты. В дальнейшем было установлено, что окисление аскорбиновой кислоты при замесе теста в обычных условиях, т. е. в присутствии кислорода воздуха, происходит очень быстро и добавление аскорбинатоксидазы не ускоряет этот процесс; по-видимому, в тесте уже находятся в достаточном количестве вещества, способствующие окислению. При исследовании были обнаружены в пшеничной муке только следы фермента, окисляющего аскорбиновую кислоту. При одновременном добавлении в тесто аскорбиновой кислоты и таких окислителей, как йодат, бромат и персульфат, усиливается технологический эффект первой, выражающийся в укреплении консистенции теста (рис. 133). Было предложено комбинировать эти два улучшителя с целью снижения расхода аскорбиновой кислоты.
Наличие редуктазы окисленного аскорбината в пшеничной муке было доказано рядом исследователей; этот фермент восстанавливает дегидроаскорбиновую кислоту в присутствии глютатиона в аскорбиновую кислоту. Относительная активность фермента различна в различных анатомических частях зерновки:
Этот фермент очень термолабилен и в зерне, подвергавшемся самосогреванию, его активность чрезвычайно мала.
Приведенные данные показывают, что в тесте имеется система, обеспечивающая процесс окисления l-аскорбиновой кислоты и восстановление дегидроаскорбиновой кислоты.
В последние годы проведены исследования по технологии применения аскорбиновой кислоты как улучшителя хлебопекарных свойств муки. При сопоставлении аскорбиновой кислоты с брома-том калия было установлено, что по эффективности воздействия 8 мг % аскорбиновой кислоты эквивалентно 2—3 мг % бромата калия. Этот улучшитель влияет положительно не только на муку высших сортов (зольностью около 0,60%), но и на муку с более высоким содержанием оболочек. При оптимальной дозировке улучшителя, величина которой зависит от сорта и качества муки, общая сила муки повышается на 30—40%, сопротивление растяжению значительно повышается, а растяжимость уменьшается (рис. 134). Из слабой муки был получен хлеб удовлетворительного качества. При добавлении улучшителя к муке хорошего качества происходит переокисление, тесто становится малорастяжимым. Объем хлеба из слабой муки повышается на 20—40% при безопарном и на 10—20% при опарном тестоведении. В отличие от других улучшителей аскорбиновая кислота не влияет на качество мякиша хлеба.
В связи с внедрением скоростных методов приготовления хлеба было предложено для улучшения качества теста применять повышенные дозы аскорбиновой кислоты, также с очень высокими дозами бромата калия. В частности, ускоренный метод приготовления хлеба, применяемый в настоящее время в Австралии, предусматривает прибавление в тесто 0,01%. аскорбиновой кислоты и 0,003% бромата калия. В данном случае при сокращенном периоде брожения получается хлеб хорошего объема и с тонкой равномерной пористостью. Без добавления такого большого количества аскорбиновой кислоты при сокращенном процессе выработки хлеба хлеб получается неудовлетворительного качества.
Являясь эффективным улучшителем для муки слабой, среднего качества и нормальной, аскорбиновая кислота, однако, не может приостановить протеолитический распад белковых веществ муки из зерна, поврежденного клопом-черепашкой. Как показали исследования, аскорбиновая кислота может улучшить качество дефектной муки из зерна, поврежденного клопом-черепашкой, только при добавлении ее в количестве 0,5—1,0% к весу муки; использование таких больших доз дорогостоящего препарата практически нецелесообразно.
Представляют интерес, поэтому, данные о применении комплексного улучшителя, состоящего из персульфата аммония и аскорбиновой кислоты. Так, при добавлении 0,08персульфата аммония заметно улучшаются реологические свойства теста, но лучшие действия на тесто оказывает смесь персульфата и 0,02% аскорбиновой кислоты; одна аскорбиновая кислота в таком количестве не влияет на упругость и растяжимость теста (табл. 199). В данном случае имеет место резко выраженный синергизм во влияний персульфата аммония и аскорбиновой кислоты.
Механизм этого действия заключается, вероятно, в том, что персульфат быстро окисляет, аскорбиновую кислоту в дегидро-аскорбиновую.
Практически более целесообразно для улучшения качества зерна, поврежденного клопом-черепашкой, применять гидротермическую обработку для инактивации протеолитических ферментов. Этот метод, предложенный отечественными исследователями, был неоднократно испытан в различных модификациях. Эффективность одного из вариантов этого метода — кондиционирование зерна при 72° С — недавно была полностью подтверждена.
Перекись кальция
Вещества, содержащие кальций, в частности CaSО4, также были рекомендованы как улучшители, укрепляющие структуру те ста. Относительно недавно было установлено, что более эффективным улучшителем является перекись кальция. Действующим началом улучшителя являются не ионы кальция, а легко отдаваемый кислород.
В результате исследований была разработана технология применения перекиси кальция для улучшения муки со слабой клейковиной. Оптимальные дозировки этого улучшителя зависят как от сорта муки, так и от ее качества.
Оптимальное повышение объема хлеба из муки высшего сорта получается при добавлении 0,0025—0,005% препарата к массе муки; для муки II сорта максимальное увеличение объема отмечается при дозировке 0,02—0,03%, для муки I сорта оптимальная доза препарата 0,005—0,02%. Рекомендовано добавлять этот улучшитель в тесто, а не в опару. При добавлении перекиси кальция значительно повышается водопоглотительная способность муки (на 0,5—1,5%), формоустойчивость и объем хлеба. Перекись кальция рекомендуется применять при производстве подовых сортов хлеба (рис. 135). За рубежом перекись кальция применяется, по-видимому, в основном для повышения выхода теста и хлеба.
Перекись кальция получают по методу, разработанному лабораторией перекисных соединений Института неорганической химии АН России, и представляет собой порошок, содержащий не менее 85% CaCO2. Существенным преимуществом этого препарата является то, что его можно добавлять в муку заранее, и обогащенный таким образом продукт может храниться долгое время.
Наряду с повышением водопоглотительной способности и укреплением клейковины перекись кальция заметно понижает кислотность теста, вследствие того что при ее распаде образуется окись и затем гидрат окиси кальция, нейтрализующий кислые вещества.