Коллоидные процессы, протекающие в тесте-хлебе при его выпечке

16.07.2015

Коллоидные процессы, протекающие в выпекаемом куске теста-хлеба при его прогревании, очень существенны, так как именно они, очевидно, и обусловливают переход теста в мякиш хлеба.
Изменение температуры теста резко влияет на ход коллоидных процессов, происходящих в нем. Клейковина теста, по данным работы Кульмана, имеет максимум набухаемости примерно при 30°. Дальнейшее повышение температуры ведет к снижению ее способности набухать. Примерно при 60° белковые вещества теста, его клейковина денатурируются (коагулируют), освобождая при этом воду, поглощенную при набухании.
Крахмал муки по мере повышения температуры набухает все более и более энергично. Особенно интенсивно начинает возрастать набухание при 40—60°. В этом же температурном интервале начинается и клейстеризация крахмала, сопровождающаяся набуханием его. Однако самый процесс клейстеризации очень сложен. Назаров на основании анализа существующих представлений о процессе клейстеризации и своих экспериментальных работ пришел к выводу, что нельзя отождествлять клейстеризацию с набуханием. Если бы клейстеризация крахмала ограничивалась только набуханием, то тепловой эффект процесса клейстеризации был бы положительным. Однако, как показали исследования теплового эффекта клейстеризации, проведенные Назаровым с помощью регистрирующего пирометра Курнакова, клейстеризация крахмала происходит с явно выраженным эндотермическим эффектом, который, по Назарову, объясняется затратой тепла на процесс разрушения внутренней мицеллярной структуры крахмального зерна, на процесс разделения более крупных мицеллярных агрегатов на отдельные составляющие их мицеллы или менее крупные группы мицелл. Это имеет следствием повышение осмотического давления внутри крахмального зерна, а вызываемый этим давлением интенсивный приток воды внутрь зерна приводит к разрыву оболочки крахмального зерна и полной его деструкции.
В 1939 г. были сделаны попытки подсчитать эндотермический эффект процесса клейстеризации, учитывая одновременно с затратами тепла на плавление кристаллической части зерна крахмала и на его деструкцию также и количество тепла, выделенного за счет процесса гидратации.
Чистый эндотермический эффект процесса клейстеризации 1 г сухого крахмала по этим подсчетам составляет 36,75 кал. Использовать эту цифру для подсчета эндотермического эффекта клейстеризации крахмала в хлебе при его выпечке не представляется возможным, так как в тесте мы не имеем того (примерно вдвое-втрое большего по сравнению с количеством крахмала) количества воды, которое необходимо для полной клейстеризации крахмала.
Рентгенографические исследования изменений крахмала хлеба в процессе его выпечки и черствения, проводившиеся Катцем, четко показывают, что крахмал, клейстеризованный в присутствии двойного и более количества воды, дает рентгеноспектр, типичный для аморфных веществ.
Крахмал же хлеба, клейстеризованный при ограниченном количестве воды, дает рентгеноспектр кристаллического состояния, хотя и отличный несколько от рентгеноспектра кристаллического состояния крахмала муки. Это было подтверждено и микроскопическим исследованием хлеба.
Изучение микроструктуры хлеба, проведенное в 1939 г. во ВНИИХП В.А. Николаевым и др. с использованием методов микрофотографии, также подтвердило, что зерна крахмала остаются в хлебе в полуоклейстеризованном состоянии, сохраняя частично свою кристаллическую структуру.
В температурном интервале 50—70° мы имеем, следовательно, одновременно протекающие процессы коагуляции белков и клейстеризации крахмала. Основная часть воды, впитанной белками теста при их набухании, переходит к клейстеризующемуся крахмалу.
He менее важным является то, что процессы клейстеризации крахмала и коагуляции белков обусловливают переход теста при выпечке в состояние мякиша хлеба, резко изменяя при этом физические свойства теста и как бы фиксируя ту структуру теста, которую оно имело к этому моменту.
Превращение теста в мякиш не происходит мгновенно во всей массе теста, а начинается с поверхностных слоев его и, по мере прогревания, углубляется все более и более по направлению к центру хлеба. Если мы в середине процесса выпечки вынем хлеб из печи и разрежем его, то увидим, что в центральной его части сохранится еще часть неизменившегося теста, окруженная слоем уже образовавшегося мякиша. Границей между мякишем и тестом будет изотермическая поверхность, соответствующая для пшеничного хлеба, как показала работа, проведенная в нашей лаборатории Шмелевой, примерно 69°.
Изменение физических свойств теста в температурном интервале 30—80° было изучено с помощью фаринографа и иллюстрируется на рис. 83 в виде кривой, характеризующей зависимость консистенции теста (выражаемой в условных единицах фаринографа) от его температуры.

Коллоидные процессы, протекающие в тесте-хлебе при его выпечке

Как видно из этого графика, консистенция теста по мере повышения температуры его сперва (в результате физических и ферментативных процессов) резко падает, достигая минимума около 57°. Дальнейшее нагревание в интервале 60—70° вызывает резкое изменение (повышение) консистенции теста вследствие клейстеризации крахмала и коагуляции белков, приводящих тесто в состояние мякиша.
He следует, однако, думать, что прогревание теста до 69° уже обеспечивает образование мякиша вполне нормального качества. Если мякиш при выпечке будет прогрет только до 69°, то он будет заминаться при легком надавливании и сыроват наощупь. Причина этого заключается в том. что клейстеризация крахмала (первая его стадия) в условиях недостаточного увлажнения, которые мы имеем в хлебе, завершается при значительно более высокой температуре (до 100°).
Исходя из этого, для получения хлеба с сухим и эластичным мякишем надо, чтобы мякиш хлеба (либо во время выпечки, либо, как мы покажем далее, после выемки хлеба из печи) был прогрет до температуры, обычно превышающей 90°.
Кульман, в своих работах, посвященных коллоидной характеристике процесса выпечки, показал, что гидрофильные свойства коллоидов теста-хлеба в процессе его выпечки резко изменяются по мере его прогревания.
Коллоидные процессы, протекающие в тесте-хлебе при его выпечке

На рис. 84 мы приводим графики, построенные по данным работы Кульмана, свидетельствующие о резком увеличении в процессе выпечки гидрофильности коллоидов хлеба. Резко возросла способность хлеба связывать воду, переходить в раствор и набухать.
Как и следовало ожидать, кривые изменения в процессе выпечки этих показателей очень близки как по конфигурации, так и по соотношению кривых для периферических и центральных слоев мякиша, к кривым прогревания мякиша. Это лишний раз подчеркивает, что именно прогревание теста является первопричиною всех происходящих в нем при выпечке изменений.