Теория черствения хлеба

23.10.2014

Приведенные выше экспериментальные данные показывают, что существенную роль в черствении хлеба играет кристаллизация крахмала и изменение белковых веществ.
Ho существуют и другие объяснения процесса черствения хлеба.
М. И. Княгиничев рассматривает процесс черствения хлеба как изменение форм воды (связанной и свободной) при выпечке и храпении хлеба. Это обусловливается образованием микро- и макрополостей при выпечке хлеба. Он считает, что при выпечке хлеба усиливается диффузия воды в межмолекулярные пространства крахмала и белка; отдельные звенья молекул (глюкозные и аминокислотные остатки) приходят в движение, молекулы становятся гибкими, при этом образуются микро- и макрополости (рис. 5).

Теория черствения хлеба

Под действием повышенной температуры в хлебопекарной печи происходит коагуляция белков, образующих каркас, закрепляющий пористую структуру хлеба.
Стенки пор, состоящие из крахмала и белков, представляют собой набухшую систему, в которой одна часть молекул воды термодинамически связана, другая распределена в межмолекулярных пространствах денатурированного белка и набухшего, частично клейстеризованного крахмала. Эта система рассматривается как набухший, бесструктурный эластичный ступень. В процессе остывания и последующего хранения хлеба благодаря гибкости звеньев крахмала происходит сближение цепей и под действием межмолекулярных Ван-дер-Ваальсовых сил образуется механически прочная сетка. Образование сетки повышает механическую прочность структуры, что связано с черствением хлеба.
Высказывается вероятность, что вода в образовавшихся микронеплотностях является не свободной, а упорядоченной благодаря высокой полярности ее молекул и электростатическим силам поверхности микронеплотностей, стенки которых образованы молекулами крахмала и белка. В результате образуется единая структурная система молекул воды, крахмала и белка. При освежении хлеба нагреванием структура воды в микронеплотностях мякиша разрушается и цепи высокополимеров могут перейти в состояние, свойственное свежевыпеченному хлебу.
А. Г. Кульман процесс черствения хлеба связывает с изменением состояния геля амилозы и амилопектина.
Кульман считает, что хлеб, как вынужденно образующаяся лиофильная система, находится в термодинамически неустойчивом состоянии. При хранении хлеба в нем идут процессы, приближающие систему к равновесному состоянию хлеб черствеет. Процесс черствения хлеба идет по следующей схеме.
Свежевыпеченный хлеб представляет собой лиофильный, сильно гидратированный гель который является весьма лабильным. При остывании хлеба идет агрегационный процесс, имеющий характер коагуляционного структурообразования. Происходит сцепление но гидрофобным участкам. Образуется внутренняя структура, характерная для геля.
Процесс черствения хлеба представлен изменением геля амилозы и амилопектина. Гель амилозы находится в неустойчивом равновесии:
Теория черствения хлеба

Это равновесие при повышении температуры (выпечка хлеба) смещается вправо Во время охлаждения хлеба это равновесие смещается влево, что связано с процессом черствения хлеба.
Роль амилопектинового геля связана с разветвленной структурой частиц амилопектина, способствующей протеканию процесса синерезиса и приводящей к упрочнению мицеллярной структуры крахмала. Агрегация амилозы и амилопектина снижает осмотическое набухание крахмала.
А. Г. Кульман считает, что черствение хлеба возникает одновременно с остыванием его. Черствение хлеба особенно интенсивно протекает в первые часы хранения. Изменения, протекающие в хлебе за первые 18 ч, выражаются большими величинами, чем за последующие 4—5 сут и более.
Т. И. Шох рассматривает процесс черствения хлеба как обратимую агрегацию амилопектина.
Согласно теории Шoxa старение объясняется физическими изменениями разветвленных молекул амилопектина в разбухших зернах крахмала (рис. 6). В процессе, выпечки зерна крахмала набухают ограниченно из-за недостатка воды. При этом часть молекул амилозы переходит из зерен крахмала в окружающую водную среду, образуя в ней относительно концентрированный раствор. Поэтому в свежевыпеченном хлебе зерна набухшего крахмала находятся в плотном геле, образованном амилозой.
Теория черствения хлеба

При хранении хлеба гели амилозы постепенно упрочняются, сжимаются, так как происходит нарастание числа и прочности контактов между частицами во времени. В этих концентрированных системах молекулы амилопектина также имеют тенденцию к ассоциации, ведущей к повышению жесткости всей системы. Нагревание черствого хлеба до 50—60 °C приводит к дезагрегации амилопектина и возвращению исходных свойств мякиша
Для выявления роли амилопектина в процессе черствения хлеба его добавляли к муке. Установлено, что процесс, черствения хлеба при этом ускоряется.
В обзоре В. Книгтли дан анализ ряда работ по исследованию процесса черствения хлеба, в результате чего автор приходит к заключению, что черствение хлеба связано с изменениями в амилопектине.
Нельзя исключить также роль амилозы в процессе черствения хлеба. Рядом исследователей установлено, что при хранении хлеба свойства амилозы изменяются.
Исследованиями показано, что в процессе хранения хлеба снижается растворимость амилозы крахмала мякиша. Растворимость амилозы наблюдали по ее способности связывать под.
Работой МТИПП установлено, что при хранении крахмальных гелей снижается общее количество амилозы, переходящей в раствор.
Кроме того, в исследованиях по применению ПАВ и жиров для замедления черствения хлеба установлено, что они образуют комплексы с амилозой, препятствующие переходу амилозы из крахмальных зерен наружу и задерживающие образование прочного студня.
С. Эрландер связывает процесс черствения хлеба с агрегацией амилозы и амилопектина. Он считает, что замедлению черствения хлеба способствует образование комплексов между крахмальными полисахаридами и липидами или белковыми веществами. При этом указывается на возможность образования водородных связей аминогрупп белка с гидроксильными группами крахмальных полисахаридов. Придается значение также гидроксильным группам спиртов, образующихся в процессе сбраживания теста, которые дают комплексы с амилозой и амилопектином, замедляя процесс черствения хлеба. Замедление старения упакованного хлеба объясняется уменьшением степени улетучивания спиртов. Большое значение придается содержанию белковых веществ в муке. Показано, что с повышением их содержания замедляется процесс черствения мякиша хлеба. Исходя из возможности образования комплексов объясняется снижение старения хлеба при применении поверхностно-активных веществ.
В. Сибенвирт объясняет процесс черствения хлеба образованием межмолекулярных сил, из которых большое значение имеют водородные связи. Из межмолекулярных сил водородные связи характеризуются более высоким значением энергии, чем Ван-дер-Ваальсовы связи и силы связи между диполями. При черствении хлеба водородные связи образуются в амилозе и амилопектине. При старении образование водородных связей снижает растворимость амилозы, что приводит к упрочнению структуры мякиша хлеба. Автор отводит амилозе решающую роль в процессе старения хлеба. Амилопектин с помощью водородных связей образует сетчатую структуру (рис. 7).
Теория черствения хлеба

В результате образования сетчатых структур возникают прочные и упругие связи. Ограничение процесса образования сетчатых молекул способствует сохранению свежести мякиша в течение более продолжительного времени.
Наличие воды в системе способствует образованию сетчатых структур вследствие возникновения водородных связей. Опытным путем установлено, что замена воды неполярным растворителем давала возможность сохранить структуру мякиша, так как это препятствовало образованию водородных связей.
Для снижения возможности образования водородных связей проведены опыты по частичной блокировке гидроксильных групп молекул глюкозы путем присоединения альдегидных групп или мочевины, что замедляет процесс старения хлеба.
Вследствие ассоциации молекул и образования поперечных связей наступает состояние упорядоченности молекул, что ведет к образованию кристаллических структур.
При старении хлеба происходит дегидратация амилозы и амилопектина. Одной из возможностей снижения дегидратации является применение эмульгаторов, которые должны препятствовать или замедлять выделение воды из разбухших зерен крахмала и препятствовать образованию межмолекулярных водородных связей путем обволакивания молекулы крахмала.
Рассмотрение материалов по исследованию процесса черствения хлеба еще раз подтверждает, что он связан с глубокими изменениями в крахмале, который играет ведущую роль в черствении хлеба.
Из фракций крахмала большее значение по сравнению с амилозой придается изменениям в амилопектине. Однако, по-видимому, более правильно процесс черствения хлеба связывать с агрегацией как амилозы, так и амилопектина.
Исследования Виллхофта и других дают довольно наглядное представление об изменениях наряду с крахмалом и белковых веществ.
Хлеб после выпечки можно представить в виде единой структурной системы молекул крахмала, белка и воды, которая при его хранении изменяется.
Эти исследования показывают, что черствение хлеба является сложным процессом и для его раскрытия требуются дальнейшие углубленные исследования.
На основе анализа данных о механизме черствения хлеба можно считать, что для замедления этого процесса при хранении хлеба необходимо применять методы и приемы, сдерживающие изменения в крахмале и белковых веществах и уменьшающие потерю воды.
Замедлению черствения хлеба способствует внесение в процессе приготовления теста веществ, образующих комплексы с крахмалом и препятствующих структурообразованию (студнеобразованию крахмальных цепей и воды), замораживание хлеба в связи с потерей кинетической подвижности его составных частей и осуществление других мер, направленных на уменьшение изменений в хлебе при его хранении.