Жизнедеятельность микрофлоры при выпечке. Биохимические, коллоидные процессы при выпечке.

По мере прогревания ВТЗ при выпечке изменяется жизне­деятельность микроорганизмов.

Жизнедеятельность дрожжей активизируется при повыше­нии температуры до 35°С, повышая скорость брожения и газо­образования. При дальнейшем прогреве ВТЗ от 35°С до 50 °С эти процессы резко сокращаются.

Жизнедеятельность кислотообразующих бактерий изменяется в зависимости от их температурного оптимума. Нетермофильные ки­слотообразующие бактерии при повышении температуры до 35°С повышают свою жизнедеятельность и снижают при прогреве от 35°С до 50°С. Термофильные кислотообразующие бактерии при прогреве до 55°С форсируют свою жизнедеятельность, а при тем­пературе от 55°С до 70°С их жизнедеятельность замедляется и постепенно прекращается. Однако, прекращение жизнедеятельно­сти не является свидетельством отмирания клеток дрожжей и ки­слотообразующих бактерий, отдельные клетки дрожжей и кислотообразующих бактерий со­храняются в жизнеспособном состоянии

Это объясняется незначительным количеством свободной воды в мякише, а также очень кратковре­менным подъемом температуры его центральной части выше 90 °С. При прогревании слоев ВТЗ при­мерно до 60 °С жизнедеятельность в них дрожжей и нетермо­фильных кислотообразующих бактерий теста практически приос­танавливается. Термофильные МКБ типа бактерий L.delbruckii могут находиться в активном состоянии при более высоких температурах. Во внешних слоях после начала выпечки жизнь бродильной микрофлоры оста­навливается, а в центральной части необходимые оптимальные условия еще не достигнуты.

Коллоидные процессы в выпекаемой тестовой заготовке. Переход теста в мякиш при выпечке в значительной степени обусловливается коллоидными процессами, на ход которых су­щественное влияние оказывает изменение температуры.

Изменение температуры ВТЗ от 30°С и выше снижает спо­собность клейковины к набуханию. При повышении температуры до 60-70°С белковые вещества теста, в том числе и клейковина, денатурируются и свертываются, освобождая воду, поглощенную при набухании. Крахмал муки при повышении температуры уси­ливает свою способность к набуханию, особенно при температуре 40-60 °С. При повышении температуры до 60 °С интенсивно про­текает набухание периферийных слоев крахмальных зерен, кото­рые поглощают влагу, отдаваемую белками при денатурации. В этом же температурном интервале начинается и клейстеризация крахмала.

При температуре 50-70°С одновременно протекают процес­сы термической коагуляции белков и клейстеризации крахмала. При этом поглощенная белками теста часть воды переходит к клейстеризующемуся крахмалу.

Отмечено, что чем больше добавляется воды при замесе теста, тем сильнее происходит клейстеризация крах­мала при выпечке, растворимость крахмала ВТЗ повышается вследствие его деполимеризации в результате действия α-амилазы, а также перехода в раствор амилозы из клейстеризованных зерен крахмала.

Процессы коагуляции белков и деструкции крахмала резко изменяют реологические свойства теста ВТЗ, обусловливают пе­реход теста ВТЗ в состояние мякиша.

Переход теста ВТЗ в мякиш начинается с поверхностных ее слоев и по мере прогревания распространяется по направлению к центру. Для получения хлеба с сухим эластичным мякишем, необхо­димо обеспечить прогрев его до температуры 92-98 °С.

Биохимические процессы в выпекаемой тестовой заготовке. При повышении температуры центральных слоев ВТЗ от 30°С до 96°С процессы брожения, вызываемого дрожжами и кислотообразующими бактериями, постепенно прекращаются. Крахмал сначала проходит первые стадии клейстеризации, а за­тем гидролизуется. Гидролиз клейстеризованного крахмала, осу­ществляемый под действием содержащихся в зерне и муке α- и β-амилаз, протекает значительно быстрее, чем нативного. Гидролиз крахмала в ВТЗ из ржаной и пшеничной муки имеет некоторые отличия. В тесте из пшеничной сортовой муки, имеющем относительно низкую кислотность, амилазы инактивируются при более высоких температурах, чем в тесте из ржаной муки. Например β-амилаза полностью инактивируется примерно при температуре 82-84°С, а α -амилаза сохраняет активность до 97-98°С, т. е. в выпеченном хлебе.

В ржаном тесте, имеющем большую кислотность, инактива­ция амилаз при выпечке происходит при более низких темпера­турах. β-амилаза полностью инактивируется при 60 °С, а α-амилаза - при 71 °С. В процессе выпечки хлеба из муки, со­держащей а- и β-амилазу, в мякише хлеба накапливаются низко­молекулярные декстрины, придающие мякишу липкость и заминаемость. Это объясняется тем, что α-амилаза в процессе выпеч­ки инактивируется при наиболее высокой температуре, чем β-ами­лаза. После инактивацииβ-амилазы α-амилаза еще активна и гид­ролиз крахмала происходит с ее участием. При этом понижается водоудерживающая способность крахмала.

Одним из существенных явлений, происходящих при выпеч­ке хлеба является повышение рас­творимости крахмала, обусловленное как его деполемиризацией в результате воздействия а-амилазы, так и переходом в раствор амилозы из клейстеризованных зерен крахмала. Изменения крах­мала муки, степень его деструкции, оказывают существенное влияние на свойства мякиша выпеченного хлеба, поэтому при производстве хлеба из ржаной муки для снижения температуры инактивацииа-амилазы тесто готовится повышенной кислотно­сти по сравнению с тестом из пшеничной муки. При производст­ве хлеба из пшеничной муки, смолотой из проросшего зерна, не­обходимо повышать кислотность теста.

Продукты гидролиза - декстрины и сахара - составляют ос­новную часть водорастворимых веществ мякиша хлеба. Некото­рое количество Сахаров расходуется на брожение в начале выпеч­ки. В процессе выпечки наряду с гидролизом крахмала происходит гид­ролиз ди- и трисахаридов.

Белково-протеиназный комплекс ВТЗ в процессе выпечки подвергается существенным изменениям. Белки подвергаются воздействию протеиназ и термической денатурации. ПротеолизВТЗ протекает до определенной степени ее прогрева и зависит от влажности полуфабриката и длительности прогрева.

Темпера­тура оптимума и инактивации ферментов также зависят от влаж­ности ВТЗ и скорости ее прогрева. Чем быстрее происходит про­грев, тем выше температура инактивации фермента.

При температуре более 70°С белки ВТЗ подвергаются тер­мической денатурации.

Атакуемость белков ВТЗ из пшеничной муки протеолитическим ферментом папаином по мере повышения температуры воз­растает. Атакуемость белков ВТЗ из пшеничной и ржаной обой­ной муки протеолитическими ферментами пепсином и трипсином возрастает при увеличении продолжительности выпечки.

При оценке качества выпеченного хлеба огромное значение имеет окраска его корки. При выпечке корка и поверхностные слои прогреваются очень быстро, при этом изменяется ее цвет. При температуре поверхности 100°С и выше поверхность ВТЗ начинает зарумяниваться, при температуре 130-180°С она изме­няется от светло-желтого до темно-коричневого. Дальнейшее по­вышение температуры приводит к обугливанию поверхности, а следовательно, - к браку. При таких условиях очень скоро инактивируются ферменты.

Основным процессом, в результате которого изменяется цвет поверхности ВТЗ, является реакция неферментативного потемнения. Это ре­акция окислит-восстановительного взаимодействия не­сброж восстанавливающих Сахаров с продуктами протеолиза белков (АКами и пептидами), известная под назва­нием реакция Майара. В процессе этой реакции образуются темноокрашенные меланоидины, а также вещества, обусловливаю­щие аромат выпеченного хлеба.

Процесс образования ароматообразующих веществ (в основ­ном карбонильных соединений) при выпечке имеет три периода. В первом периоде, когда температура поверхностных слоев ВТЗ изменяется от 20-30°С до 70-90°С, меланоидинообразование протекает медленно и происходит интенсивное испарение летучих карбонильных соединений. Испарение летучих карбо­нильных соединений в этом периоде происходит быстрее, чем их накопление, поэтому содержание их в поверхностных слоях ВТЗ снижается. Содержание веществ с высокой температурой кипе­ния (например, фурфурола) в тех же слоях остается постоянным. Во втором периоде выпечки, когда температура поверхност­ного слоя изменяется от 70-90 °С до 110-175 °С, реакция меланоидинообразования протекает интенсивно. Это способствует увели­чению образования летучих карбонильных соединений и интен­сивной окраски корки. Ускорению реакции меланоидинообразования способствует снижение влажности поверхностного слоя ВТЗ. В третьем периоде начинается снижение температуры по­верхности (корки) ВТЗ, которое продолжается до конца выпечки хлеба. В этот период продолжается реакция меланоидинообразования, интенсивно увеличивается содержание летучих карбо­нильных соединений в корке и усиливается ее окраска.

Интен­сификация прогрева ВТЗ и сокращения продолжительности вы­печки хлеба приводит к снижению ароматических веществ в хлебе, т. к. снижается интенсивность биохимических процессов, в результате которых образуются ароматические вещества. Активация процесса ароматообразования возможна при интенсивном теплообмене во втором периоде выпечки. Меланоидинообр-ие в мякише хлеба из ржаной муки, обусловливающее его буровато-коричневую окраску и приятный (хлебный) вкус и аромат, интенсивно протекает лишь при дли­тельной выпечке хлеба большой массы.

При выпечке ВТЗ изменяется содержание в белках хлеба от­дельных аминокислот. содержание свободных аминокислот в тесте по сравнению с содержанием их в муке, воз­растает; в мякише выпеченного хлеба - или незначительно сни­жается (аспаргиновая и глутаминовая кислоты), или несколько возрастает по сравнению с содержанием их в тесте.

Резко снижается содержание свободных аминокислот в кор­ке хлеба. Установлено, что чем выше содержание в тесте восста­навливающих Сахаров, тем больше снижается содержание в корке свободных аминокислот – за счет реакции меланоидинообразования.

При выпечке следует устанавливать такой режим, который обеспечивает наиболее ин­тенсивное меланоидинообразование, т.е. наилучшее качество хлеба. При приготовлении теста необходимо стремиться к тому, чтобы в ВТЗ накапливалось наибольшее количество сво­бодных аминокислот и восстанавливающих Сахаров.