Улучшители окислительно-восстановительного действия
Целесообразность применения этих улучшителей определяется их характерным воздействием на свойства теста и качество хлеба. В зависимости от того, на какой показатель хлеба необходимо воздействовать, применяют тот или иной улучшитель. По механизму воздействия их разделяют на улучшители окислительного и восстановительного действия.
К улучшителям окислительного действия относятся бромат калия, йодат калия, аскорбиновая кислота, перекись кальция, ортофосфорная кислота в сочетании с карбамидом, модифицированные крахмалы.
Из улучшителей восстановительного действия могут применяться в хлебопекарной промышленности цистеин, тиосульфат натрия и пр.
Исследователи считают, что применение улучшителей окислительно-восстановительного действия в значительной мере изменяет соотношение дисульфидных связей и сульфгидрильных групп в тесте. При воздействии окислителей на сульфгидрильные группы образуются дисульфидные связи, что ведет к укреплению клейковины. Разрыв дисульфидных связей восстановителями ослабляет клейковину теста.
Н. П. Козьмина указывает на возможность воздействия окислителей на фракцию пентозанов, в результате чего происходит образование плотных гелей.
Улучшители окислительного действия повышают газоудерживающую способность теста, что обусловливает получение хлеба большего объема с более тонкой и равномерной пористостью.
Исследованиями Е. М. Виллхофта установлено, что повышение объема хлеба и улучшение структуры его мякиша способствует замедлению процесса черствения хлеба.
Следовательно, применение улучшителей, повышающих объем хлеба и улучшающих его структуру, способствует удлинению срока сохранения его свежести.
Бромат калия KBrO3 и йодат калия KJO3. Эти улучшители нашли применение в хлебопекарной промышленности соответственно в дозировках от 0,001 до 0,004 % и от 0,0004 до 0,0008 % к массе муки в тесте.
Действие бромата в тесте проявляется через 2—3 ч, а йодат действует сразу, вызывая заметное укрепление структуры теста.
Еще Ф. И. Заглодиной установлено, что бромат калия проявляет реакционную способность при подкислении среды и в присутствии дрожжей, а также в процессе выпечки хлеба; йодат калия отдает свой кислород в нейтральной среде. Это оказывает влияние на свойства теста. Действие бромата калия в процессе брожения незначительное, а йодат калия вызывает укрепление его структуры. Бромат калия не изменяет свойства клейковины, на крахмал же бромат калия оказывает влияние при его прогреве.
К Танака и др. с помощью сканирующего микроскопа установили, что наличие бромата калия усиливает клейстеризацию и набухание крахмальных зерен. Добавление бромата калия или йодата калия повышает газоудерживающую способность теста, в результате чего хлеб получается большего объема с. более тонкой и равномерной пористостью.
Мякиш хлеба с добавлением указанных улучшителей более светлый, нежный и эластичный. Такой хлеб более длительное время сохраняет свежесть.
Монойодуксусная кислота. Воздействует примерно так же, как бромат и йодат калия, но вводится в тесто в значительно меньшей дозировке (0,00075 % к массе муки) при получении такого же улучшающего эффекта, Йодуксусная кислота легко вступает во взаимодействие с белками, цистеином, глютатионом и образует алкилированные производные этих веществ:
В отличие от бромата калия монойодуксусная кислота несколько укрепляет клейковину и повышает эластичность теста.
Аскорбиновая кислота. Применение аскорбиновой кислоты повышает газоудерживающую способность теста. При этом возрастает объем хлеба и улучшается структура пористости мякиша.
Аскорбиновая кислота в процессе тестоприготовления окисляется и переходит в дегидроаскорбиновую кислоту, которая действует как улучшитель.
Использование спектромикрофлюориметрического метода позволило проследить за изменением количества аскорбиновой кислоты при замесе теста и в период его брожения. Внесение аскорбиновой кислоты в количестве 0,017 % к массе муки приводит к окислению 50 % ее после 3 мин замеса при 56 об/мин, а после 18 мин замеса она полностью окисляется в основном в дегидроаскорбиновую кислоту.
При повышении количества аскорбиновой кислоты в тесте до 0,04 % к массе муки окисление ее происходит в две фазы: вначале аскорбиновая кислота быстро окисляется независимо от скорости замеса, во второй фазе — степень окисления аскорбиновой кислоты снижается в зависимости от скорости замеса.
Считается, что на степень окисления оказывает влияние содержание кислорода в тесте.
Эффективность применения аскорбиновой кислоты более высокая при переработке муки со слабой клейковиной. В зависимости от качества муки дозировка ее составляет 0,005—0,01 % к массе муки. Ее широко применяют при выработке хлеба ускоренными способами. За рубежом ее применяют отдельно или в составе комплексных улучшителей.
Производным аскорбиновой кислоты является D-изоаскорбинат натрия, эффективность действия которого выше по сравнению с аскорбиновой кислотой. Исследованиями установлено, что добавление D-изоаскорбината натрия в количестве 0,005 % улучшает качество хлеба, приготовленного на большой густой опаре из смеси товарной муки и 20 % муки из проросшего зерна пшеницы. Положительное действие D-изоаскорбината натрия при переработке пшеничной муки из проросшего зерна объясняется его способностью изменять температурный оптимум действия α-амилазы в сторону низких температур, в результате чего в меньшем количестве накапливаются декстрины при выпечке хлеба. Кроме того, находят применение L-аскорбиновая и D-изоаскорбиновая кислоты и сложные эфиры аскорбиновой и жирных кислот: лаурат, миристат, пальмитат, стеарат L аскорбиновой кислоты или стеарат D-изоаскорбиновой кислоты.
Азодикарбонамид. Это окислитель, при добавлении в тесто увеличивает его водопоглотительную способность и упрочняет его, улучшает свойства теста из свежесмолотой муки и сокращает длительность ее отлежки. При применении в дозировках 0,0002—0,0045 % к массе муки повышается объем хлеба.
Перекись кальция. Является энергичным окислителем, изменяет свойства клейковины, укрепляет ее структуру. Тесто при воздействии перекиси кальция упрочняется. Этот улучши-гель представляет собой порошок белого или кремового цвета, содержащий от 82 до 86 % CaO2. В воде он нерастворим. Дозировка его составляет: для муки высшего сорта 0,0025—0,005 % к массе, муки, а для муки II сорта 0,02—0,03 %.
Перекись кальция повышает водопоглотительную способность муки на 0,5—1,5%. Хорошие результаты получены при использовании перекиси кальция с молочной сывороткой, а также с препаратами амилолитических ферментов.
При применении перекиси кальция объем хлеба повышается, что способствует более длительному сроку сохранения его свежести. Наряду с улучшением структурно-механических свойств мякиша наблюдается его осветление вследствие обесцвечивания каротиноидных пигментов.
Производственные испытания, проведенные на московском хлебозаводе № 15, показали, что применение перекиси кальция позволяет повысить влажность теста и получить изделия хорошего качества.
Ортофосфорная кислота в сочетании с карбамидом. Этот улучшитель положительно влияет на состояние белка клейковины, улучшает качество хлеба и удлиняет срок сохранения его свежести. Этот продукт улучшает качество хлеба из муки со средними и пониженными хлебопекарными свойствами.
Добавление ортофосфорной кислоты и карбамида при выпечке хлеба из муки со слабой клейковиной позволяет повысить влажность теста до уровня заданной. Разработаны оптимальные дозировки улучшителей в зависимости от качества муки: для муки среднего качества ортофосфорной кислоты 0,05 и карбамида — 0,1 %, с короткорвущейся или слабой клейковиной ортофосфорной кислоты — 0,07—0,1% и карбамида — 0,15—0,2% к массе муки.
Цистеин. Это улучшитель восстановительного действия, позволяет регулировать реологические свойства теста при переработке муки с излишне крепкой короткорвущейся клейковиной и в сочетании с броматом калия — при переработке муки со средней клейковиной. Цистеин положительно влияет на крепкую клейковину, расслабляет ее, ускоряя созревание теста. Добавка бромата калия предотвращает излишнее ослабление теста и уменьшение его формоудерживающей способности. Ослабление клейковины, увеличение ее растяжимости при внесении цистеина объясняется изменением соотношения сульфгидрильных групп и —SS-связей в белках клейковины.
Действие цистеина усиливается, если его предварительно в течение 10—15 мин активировать в водно мучной суспензии влажностью 65—70 % при 30—35°С.
Данные, характеризующие влияние цистеина на свойства теста и качество хлеба, приведены в табл. 72.
Повышение качества хлеба при добавлении цистеина способствует лучшему сохранению хлеба в свежем виде.
Улучшает качество хлеба, особенно мелкоштучных булочных изделий, использование L-цистеина гидрохлорида и L-цистина. Однако незначительная передозировка L-цистеина гидрохлорида вызывает ухудшение свойств теста. L-цистин оказывает аналогичное с аскорбиновой кислотой действие, а передозировка практически не влияет на качество теста и хлеба.
Тиосульфат натрия. Установлено также, что восстанавливающим действием обладает тиосульфат натрия — ГОСТ 244—68 (гипосульфит). Этот продукт выпускается в виде кристаллического порошка белого цвета со слабым специфическим запахом, хорошо растворимого в воде. На применение этого препарата в хлебопечении имеется разрешение Министерства здравоохранения России.
Для муки со средней по качеству клейковиной дозировка гипосульфита составляет 1—2 г на 100 кг муки, для муки со слабой клейковиной — 0,5—1 г, сильной клейковиной — 3—4 г. Его применение улучшает реологические свойства теста и качество хлебобулочных изделий, что способствует лучшему сохранению свежести этих изделий.
В Англии при производстве хлеба чорлейвудским способом в настоящее время применяют бромат калия, аскорбиновую кислоту, азодикарбонамид и L-цистеин. Показана большая эффективность использования смеси окислителей — бромата калия и аскорбиновой кислоты, медленно действующих. На первых стадиях приготовления теста предлагается использовать азодикарбонамид, являющийся быстродействующим улучшителем.
Окисленные крахмалы — диальдегидиый и модифицированный. Диальдегидный крахмал (ДАК) получают окислением натурального крахмала йодной кислотой или ее солями. Это приводит к образованию в крахмале альдегидных групп, которые обусловливают повышение его реакционной способности. Предполагается. что действие этого улучшителя связано с образованием поперечных связей альдегидных групп крахмала с молекулой белка. Эффективность улучшающего действия крахмала зависит от степени его окисления. Наиболее эффективны образцы крахмала с более высокой степенью окисления, что можно видеть из табл. 73.
При использовании муки со слабой клейковиной значительно повышается формоустойчивость теста и Н/D подового хлеба по отношению к контрольному.
Использование низкоокисленного диальдегидного крахмала (10% окисленности) дает положительные результаты при выпечке хлеба из проросшего зерна: улучшаются физические свойства мякиша и повышается Н/D подового хлеба. Наиболее эффективным является совместное добавление диальдегидного крахмала и молочной кислоты.
Модифицированные крахмалы в промышленности получают путем окисления крахмалов броматом калия, перманганатом калия, гипохлоритом кальция и другими окислителями. При низкой степени окисления крахмалы полностью сохраняют пищевую ценность и безвредны. При окислении крахмала происходит деструкция полисахарида и окисление его спиртовых и альдегидных групп, что значительно повышает реакционную способность крахмала.
ВНИИХПом совместно с ВНИИ крахмалопродуктов исследованы различные виды модифицированных крахмалов с целью применения их как улучшителей качества хлеба и сохранения его свежести.
Способ приготовления теста с модифицированным крахмалом, защищенный авторским свидетельством № 484853 с приоритетом от 29 января 1974 г. (ВНИИХП и ВНИИК), широко используется в хлебопекарной промышленности. Модифицированный крахмал вырабатывается по способу, защищенному авторским свидетельством № 584832 с приоритетом от 26 декабря 1974 г. Экономический эффект от применения окисленного крахмала — 0,7 руб. на 1 т хлеба.
Модифицированные крахмалы используют в виде водной суспензии или в предварительно клейстеризованном виде.
Внесение модифицированного крахмала способствует большей разрыхленности опары, улучшается ее газообразующая и газоудерживающая способность. Тесто имеет лучшие структурно-механические свойства, хорошо разделывается машинами.
Применение крахмалов, окисленных перманганатом калия, броматом калия и гипохлоритом кальция, в количестве 0,3—0,5 % к массе муки улучшает качество хлеба. При этом увеличивается его удельный объем, повышается формоустойчивость, улучшается структура пористости мякиша и наблюдается некоторое его осветление. Использование окисленных крахмалов усиливает процесс изменения белков клейковины при брожении теста, что способствует улучшению структурно-механических свойств теста.
Внесение в тесто окисленного крахмала снижает его окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), в связи с чем окислительно-восстановительные реакции в этом тесте проходят интенсивнее.
При окислении крахмала образуются функциональные группы — карбонильные (=СО) и карбоксильные (—СООН).
Проведенными исследованиями подтверждено, что действие модифицированного крахмала на качество хлеба зависит как от оптимального содержания групп =CO и —СООН, так и от их соотношения.
Применение окисленных крахмалов удлиняет срок сохранения свежести хлеба на 3—6 ч.
Анализ хлеба с добавлением крахмалов, окисленных перманганатом калия, броматом калия и гипохлоритом кальция, показывает, что в процессе хранения этого хлеба сжимаемость и упругость его мякиша повышаются по сравнению с контрольным образцом.
Так, при добавлении крахмала, окисленного перманганатом калия, сжимаемость мякиша увеличивается на 72 % по сравнению с контролем, окисленного броматом — на 33 %, гипохлоритом — на 59 %.