Технологічна схема виготовлення хлібобулочних виробів

Виробництво хлібобулочних виробів можна розділити на такі етапи: зберігання і підготовка сировини до виробництва, приготування тіста, оброб­лення тіста, випікання тістових заготовок, охолодження і зберігання хліба. Кожен з цих етапів включає низку технологічних операцій, що забезпечують виготов­лення виробів. Послідовність і сутність основних технологічних операцій пред­ставлені на функціональній схемі хлібопекарського виробництва (рис. 1.3).

Зберігання і підготовка сировини до виробництва. Борошно зберігають у ємкостях (силосах) або мішках. Перед подачею на виробництво при не­обхідності окремі партії змішують для покращання хлібопекарських властивос­тей, просіюють через сита для відокремлення сторонніх домішок і пропускають через пристрій для видалення металомагнітних домішок.

Сіль зберігають у мішках або насипом в окремому приміщенні. Перед вико­ристанням її розчиняють у воді в солерозчиннику. На сучасних хлібозаводах сіль зберігають у вигляді насиченого розчину. Розчин фільтрують, відстоюють і пода­ють на виробництво.

Пресовані дріжджі зберігають у холодильнику. Перед використанням їх подрібнюють. У спеціальній дріжджемішалці готують суспензію дріжджів у теплій воді, яку використовують для приготування тіста.

Вода зберігається у баках холодної та гарячої води. Перед приготуванням тіста холодну і гарячу воду змішують у певній пропорції для доведення до не­обхідної температури.

Цукор зберігають у мішках. При підготовці до виробництва його розчиняють у воді та фільтрують.

Тверді жири зберігають у ящиках або бочках, рідкі — у ємкостях. Перед ви­користанням тверді жири розтоплюють і проціджують через сита певного розміру. Проціджують також рідкі жири й олії.

Яйця дезінфікують, розбивають і проціджують через сито.

Приготування тіста. Із підготовленої сировини за установленою рецепту­рою готують тісто. Пшеничне тісто готують в одну (безопарний спосіб) або у дві фази (опарний спосіб).

При безопарному способі тісто замішують зразу із всієї сировини. У місиль­ний апарат відповідно до рецептури дозується борошно, вода, дріжджова сус-

пензія, сіль, інша сировина і проводиться замішування до одержання однорідної маси. Приготовлене тісто певний час виброджує.

При опарному способі спочатку із частини борошна, води, усіх дріжджів го­тують опару. Після дозрівання до неї додають решту борошна І води, сіль, а та­кож іншу сировину і замішують тісто. Під час бродіння дріжджові клітини зброд­жують цукри борошна з утворенням спирту і диоксиду вуглецю, який розпушує тісто, воно збільшується в об'ємі, набуває необхідних фізичних властивостей, у ньому накопичуються ароматичні речовини.

Житні сорти хліба готують в основному двофазним способом. Спочатку го­тують закваску, потім на ній замішують тісто.

Оброблення тіста. Ця операція включає поділ тіста на шматки зазначеної маси, надання їм певної форми: кулястої — на тістоокруглювальних чи батоно-подібної — на тістозакатних машинах; вистоювання сформованих тістових заго­товок у спеціальних шафах. Під час вистоювання тістові заготовки розпушують­ся, збільшуються в об'ємі. Ця операція забезпечує хороший об'єм хліба, форму­вання структури пористості.

Випікання. Після вистоювання тістові заготовки випікають у хлібопекарсь­ких печах різної конструкції. Під час випікання унаслідок теплофізичних, мікробіологічних, біохімічних, колоїдних, хімічних процесів тістова заготовка пе­ретворюється на хліб із забарвленою скоринкою і духмяним ароматом.

Остигання і зберігання. Випечений хліб укладають в ящики або лотки, які розміщують на вагонетках або у контейнерах, при цьому відбраковують вироби, що не відповідають стандартам. Вагонетки з хлібом транспортують у хлібосхо­вища для остигання і реалізації.

На цей час більшість хлібозаводів не мають механізованих хлібосховищ. Всі виробничі операції, що пов'язані з укладанням хліба в лотки, на вагонетки або в контейнери, транспортуванням останніх у хлібосховища і завантаженням ви­робів у автомашину виконуються здебільшого вручну.

Більш широке уявлення про стадії виробництва, послідовність виробничих операцій, машинно-апаратурне оформлення технологічного процесу дає апара­турно-технологічна схема виготовлення хлібобулочних виробів на підприємстві (на прикладі батонів нарізних), рис. 1.4.

Як показано на схемі, борошно доставляється на виробництво борошново-зами. З борошновоза через приймальний щиток 1 у вигляді аерозолю по трубо­проводу 2 подається до силосів 3 для зберігання. Із силосів роторними живиль­никами 4 борошно направляється в циклон 5, з нього — на просіювач 6, після просіювання — у проміжний бункер 7, автоваги 8. Зважене борошно із бункера 9, розташованого під автовагами, шнековим живильником 10 подається у ви­робничі бункери 11. Фільтри 12 очищають транспортуюче повітря від борошня­ного пилу. Повітря для транспортування борошна компресором 23 подається в очисні апарати 24 і 26, апарат для стабілізації тиску (ресивер) 25, а з них через розподільник 26 — на виробництво.

Вода з міського водопроводу надходить до баків холодної 13 і гарячої 14 во­ди, з яких подається до водомірних бачків 22. Вода для живлення парового кот­ла 29 попередньо пропускається через апарати установки для хімводоочистки 30-32. Пара з парового котла підводиться до вистійної шафи і печі, а також по­дається до баку 14 для підігріву води. Для замішування опари у тістомісильну машину безперервної дії 34 подається борошно, дозуючою станцією 33 відміряється решта сировини зі збірних ємкостей. Із тістомісильної машини опа­ра лопатевим насосом 35 подається в ємкість для бродіння 36. Виброджена опара надходить у машину для замішування тіста 38, туди ж дозувальною станцією 37 подається вода, сіль та інші компоненти, передбачені рецептурою. Тісто виброджує в ємкості для бродіння 39 над тістоподільником 40. Із тісто-подільника у вигляді шматків певної маси тісто стрічковим транспортером 41 на­правляється в округлювач 42, а потім — у тістозакатну машину 43. Далі уклада­чем 44 тістові заготовки завантажуються в колиски вистійної шафи 45. Після ви­стоювання вони за допомогою пересадочного механізму 46 подаються на під конвеєрної печі 48, надрізаються циліндричним ножем 47 і надходять у пекарну камеру.

Випечені вироби транспортером направляються на хлібоукладальний агре­гат 49 і завантажуються у контейнери 50 для зберігання і транспортування у тор-гівельну мережу.

Загальна тривалість технологічного процесу виготовлення основних видів хлібобулочних виробів становить 8-10 год.

контрольні питання до розділу 1

1. Охарактеризуйте основні етапи розвитку хлібопекарської промисловості України.

2. Як реструктуризувалась хлібопекарська галузь промисловості України в ринкових умовах?

3. Які групи хлібних виробів розпізнають? За якими ознаками хлібні вироби ділять на групи?

4. Дайте загальну характеристику хлібних виробів за хімічним складом, хар­човою цінністю, показниками якості.

5. Назвіть основні технологічні стадії виготовлення хлібних виробів.

6. Які технологічні операції виконуються при підготовці до виробництва бо­рошна, води, солі та дріжджів?

7. Які технологічні операції проводяться при приготуванні тіста?

8. Які технологічні операції проводяться при обробленні тіста?

9. Які технологічні операції проводяться на етапі після випікання перед відправкою в торгівельну мережу?

Розділ 2

СИРОВИНА ХЛІБОПЕКАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА

Сировина, що використовується у хлібопекарському виробництві, поділяється на основну і додаткову.

До основної сировини належить пшеничне і житнє борошно, дріжджі хлібо­пекарські, сіль кухонна харчова, вода; до додаткової — сировина, що застосо­вується згідно з рецептурою для надання виробам відповідних органолептичних і фізико-хімічних властивостей: цукор, жир, молоко тощо. Всі види сировини по­винні відповідати вимогам стандартів і забезпечувати високу якість готових ви­робів.

Борошно

Види і сорти борошна

Вид борошна визначається родом зерна, з якого виготовлене це борош­но. Основними видами хлібопекарського борошна є пшеничне і житнє. Пше­ничного борошна виробляється більше, ніж житнього. Це пов'язане зі спе­цифікою районування вирощування пшениці та жита, а також обумовлено приємними смаковими якостями і високою харчовою цінністю виробів з пше­ничного борошна.

Пшеничне борошно. В Україні з пшениці виробляють хлібопекарське бо­рошно вищого, першого, другого сортів і обойне.

Пшеничне сортове борошно виробляють з м'якої пшениці або з доданням не більше 20 % твердої. Обойне борошно виробляють з м'якої пшениці.

Борошно вищого, першого і другого сортів виробляють при дво- і трисорто-вих помелах, а також при односортових помелах. При дво- і трисортових поме­лах одержують одночасно два або три сорти борошна, тоді як при односорто­вих — один певний сорт. При трисортовому помелі зерна із загальним виходом борошна 75 % відбирають борошна вищого сорту 10-30, першого — 50-40, дру­гого — 15-5 %. При двосортовому помелі одержують борошна першого сорту 50-60, другого — 25-15 %. При односортовому помелі вихід борошна першого сорту — 72, другого — 85, обойного — 96 %. Тип помелу і вихід борошна при по­мелі зерна обумовлюють сорт і хімічний склад борошна.

Борошно вищого сорту складається з тонкоподрібнених частинок ендос­перму, переважно його внутрішніх шарів. Воно майже не містить висівок і має білий колір зі слабким кремовим відтінком. Розмір частинок в основному 30-40 мкм.

Борошно першого сорту складається з тонко подрібнених частинок всього ^ендосперму і 2-3 % (від маси борошна) подрібнених оболонок і алейроновогошару. Частинки борошна менш однорідні за розміром, ніж у борошні вищого сорту. Крупність їх в основному 40-60 мкм. Колір борошна білий з жовтуватим відтінком порівняно з борошном вищого сорту. Воно містить менше крохмалю і більше білків, тому з цього борошна відмивається більше клейковини, ніж з бо­рошна вищого сорту.

Борошно другого сорту складається з частинок подрібненого ендосперму і 8-Ю % (від маси борошна) подрібнених периферійних частин зерна. Частинки борошна неоднорідні за розміром. Крупність їх — від ЗО до 200 мкм. Колір бо­рошна білий з жовтуватим або сіруватим відтінком з помітними частинками обо­лонок зерна. Це борошно темніше, ніж борошно першого сорту, що обумовлено значним вмістом периферійних частинок. Масова частка білків у ньому переви­щує їх вміст у борошні першого сорту, але вони утворюють значно менше клей­ковини.

Обойне борошно одержують при обойному односортовому помелі, подрібнюючи все зерно, тому воно містить як ендосперм, так і периферійні час­тини зерна. При його виробництві оболонки не відсіюють. Борошно більш круп­не, частинки неоднорідні за розміром. Крупність їх від ЗО до 600 мкм і більше. Колір борошна — білий з жовтуватим або сіруватим відтінком і добре помітними подрібненими оболонками. За хімічним складом воно близьке до хімічного скла­ду зерна.

Житнє борошно. Із зерна жита виробляють сіяне, обдирне і обойне бо­рошно.

Сіяне борошно формується в основному з ендосперму зерна жита. Масова частка оболонок у ньому складає 2-3 %. Колір борошна — білий з легким сірува­тим відтінком. Розмір частинок — до 200 мкм. Вихід його при односортовому помелі — 63 %.

Обдирне борошно складається з ендосперму і 12-15 % периферійних час­тин. Воно більш крупне, ніж сіяне, дещо темніше. Вихід його при односортовому помелі 87 %.

Обойне борошно виробляють при обойному односортовому помелі. Подрібнюють всі частини зерна. Борошно крупне, сірого кольору, з масовою ча­сткою оболонок 20-25 %. Вихід його 95 %.

Виробляється також обойне житньо-пшеничне борошно із суміші 60 % жита і 40 % пшениці та пшенично-житнє борошно з 70 % пшениці та ЗО % жита. Вихід цих сортів 95 і 96 % відповідно.

••'.'•:•:".!> -г

Вимоги до якості борошна

Якість борошна оцінюють такими показниками: колір, запах, смак, крупність помелу, вологість, зольність (білість), масова частка домішок, зараженість шкідниками хлібних злаків, масова частка клейковини та Ті якість, число падіння. Колір, крупність помелу, зольність (білість), масова частка клейковини норму­ються по кожному сорту борошна.

Показник «білість» введено замість показника «зольність».

Вимоги до якості різних сортів пшеничного і житнього борошна наведені в табл. 2.1: для пшеничного борошна — за ГСТУ 46.004-99, для житнього — за ГОСТ 7045-90, для житньо-пшеничного і пшенично-житнього — за ГОСТ 12183-66.

Колір борошна має бути характерним для кожного сорту. Більш темний колір порівняно з еталоном свідчить про більш низький сорт борошна. Причи­ною потемніння борошна може бути неякісне зерно або процеси, що викликають псування борошна під час зберігання. У лабораторіях колір визначають за показ­ником білості.

Смак доброякісного борошна трохи солодкуватий, без стороннього при­смаку. Гіркий присмак може бути наслідком недостатнього очищення зерна від домішок насіння різних трав або згіркнення жирів борошна. Явно солодкий смак свідчить про те, що борошно виготовлене з пророслого зерна; кислий присмак є ознакою несвіжості борошна. Не допускається хрусту на зубах, який вказує на недостатнє очищення зерна.

Запах має бути свіжий, слабко виражений. Не допускається затхлий, а та­кож пліснявий.

Крупність помелу пов'язана з хлібопекарськими властивостями борош­на — швидкістю його набухання, водопоглинальною здатністю тощо. Вона є ха­рактерною для кожного сорту борошна. Визначається шляхом просіювання бо­рошна на ситах певного розміру Нормується величиною сходу з верхнього сита (в %, не більше) і проходу через нижнє сито (%, не менше). Вищі сорти борошна мають дрібніші частинки, ніж більш низькі сорти. Крупні частинки повільно набу­хають, стримується інтенсивність ферментативних процесів у тісті. Борошно з дуже дрібними частинками утворює тісто з низькими фізичними властивостями, що негативно впливає на якість виробів.

Вологість як житнього, так і пшеничного борошна має бути не більшою за 15 %. Борошно з підвищеною вологістю швидко псується у процесі зберігання,має нижчу ніж сухе водопоглинальну здатність. Сухе борошно після стиснення його у долоні має розсипатися. Для районів Півночі та важкодоступних районів вологість борошна не повинна перевищувати 14,5 %.

Зольність (білість) характеризує сорт борошна. Величина зольності (білості) залежить від вмісту в борошні периферійних частинок зерна, які є ос­новними носіями мінеральних речовин і обумовлюють затемнення борошна. Борошно низьких сортів містить значну кількість периферійних частинок зерна, тому зольність його вища, а показник білості нижчий, ніж борошна високих сортів.

Масова частка металомагнітних домішок не повинна перевищувати 3 мг на 1000г борошна. Розмір окремих їх частинок повинен бути не більше 0,3, а ма­са крупинок руди чи шлаку — не більше 0,4 мг.

Масова частка домішок рослинного походження нормується у підготов­леному до помелу зерні. До цих домішок відносять: шкідливу домішку (сажка, ріжки, гірчак, в'язіль та інші); домішку зерен інших культур — жита, ячменю, а та­кож пророслих зерен. Масова частка шкідливої домішки має бути не більше 0,05, у тому числі гірчака або в'язелю (окремо або разом) — не більше 0,04, ку­колю — не більше 0,1 %. Домішки насіння геліотропу опушеноплідного, триходе-сми сивої, фузаріозних зерен не допускається. Домішка зерен жита, ячменю і пророслих зерен не повинна перевищувати 5 %, у тому числі пророслих зерен має бути не більше 3 %.

Зараженість борошна шкідниками хлібних запасів не допускається.

Кількість і якість клейковини, що відмивається з пшеничного борошна, є основними показниками його якості. У свій час згідно ГОСТ 26574-85 на борош­но хлібопекарське, що діяв на всій території колишнього СРСР, масова частка клейковини мала бути в борошні вищого сорту — 28,1 сорту — ЗО, II сорту — 25 і обойному — 20 %. Проте на заготівельні підприємства України в останні роки у зв'язку з погодними та іншими несприятливими умовами надходила пшениця із масовою часткою клейковини в середньому 20-22,2 %. З такого зерна виготови­ти борошно у відповідності до вимог ГОСТ 26574-85 практично неможливо. Тому в Україні розроблений галузевий стандарт ГСТУ 46.004-99 «Борошно пшенич­не», який впроваджений з 1999 р. Вимоги до якості борошна, передбачені в ГСТУ, за всіма показниками відповідають тим, які були в ГОСТ 26574-85, за ви­нятком масової частки клейковини. Цей показник встановлено для борошна ви­щого сорту — 24, І сорту — 25, II сорту — 21 і обойного борошна — 18 %. Цим стандартом передбачено, що у борошні вищого сорту, яке буде використовува­тись для виготовлення макаронних виробів, масова частка клейковини має бути не менше 25 %.

Якість клейковини характеризується кольором, розтяжністю, еластичністю, пружністю. За якістю, залежно від цих показників, клейковину поділяють на три групи (табл. 2.2). Борошно, що містить клейковину третьої групи, в хлібопе­карському виробництві не повинне використовуватись.

Важливим показником, який не зазначений у нормативно-технічній доку­ментації, але має велике значення у хлібопеченні, є кислотність борошна. Вона характеризує сорт і свіжість борошна, впливає на смак і запах хліба.

Кисла реакція борошна обумовлюється кислими фосфатами і вільними жирними кислотами, карбоксильними групами білкових сполук. Органічних кислот (таких, як молочна, оцтова, щавлева тощо) у борошні незначна кількість.

Кислі фосфати: КН₂РО₄, Са(Н₂Р0₄)₂, Мд(Н₂Р0₄)₂, — утворюються внаслідок гідролізу фосфорорганічних сполук, а жирні кислоти — у процесі гідролізу жирів. У борошні високих виходів: пшеничному II сорту і обойному, житньому обдирно­му і обойному цих сполук міститься більше, ніж у борошні низьких виходів, тому кислотність їх вища.

Кислотність борошна залежить також від тривалості та умов його зберіган­ня. В умовах, що сприяють ферментативному гідролізу полімерів борошна, інтенсифікації окислювальних процесів, кислотність борошна підвищується.

У практиці хлібопечення кислотність борошна характеризується показни­ком — загальна кислотність, що відображає вміст у ньому кислот і кисло реагу­ючих речовин.

Борошно нормальної якості має нижчезазначені орієнтовні норми кислот­ності (у градусах):

Пшеничне

вищого сорту —3,0 першого сорту —3,5 другого сорту —4,5 обойне —5,0

Житнє

сіяне —4,0 обдирне -5,0 обойне -5,5

Активна кислотність борошна характеризується показником рН і знаходить­ся у межах 5,8—6,3.

Хімічний склад борошна

Хімічний склад борошна знаходиться у прямій залежності від хімічного скла­ду зерна. У той же час хімічний склад зерна залежить від його селекційних особ­ливостей, агротехнічних, кліматичних і ґрунтових умов вирощування. Середній хімічний склад борошна за видами і сортами наведено у табл. 2.3.

Як свідчать дані таблиці, чим вищий сорт борошна, тим більша в ньому ма­сова частка крохмалю. Масова частка білків, жирів, мінеральних речовин, пенто­занів і вітамінів збільшується зі зниженням сорту борошна і найбільше цих спо­лук міститься в обойному борошні. Це пояснюється тим, що у процесі виготов­лення борошна різних сортів до його складу надходять анатомічні частинки зер­на у різному співвідношенні.

Вуглеводи. Основну частину борошна становлять полісахариди (крох­маль, клітковина, геміцелюлози, пентозани). У незначній кількості містяться моносахариди (глюкоза, фруктоза, пентози) і олігосахариди (сахароза, маль­тоза, рафіноза). Встановлено також наявність мелібіози та глюкофруктозану (левозину). Найважливіші вуглеводи, що містяться у борошні, представлені на рис. 2.1.

Олігосахариди складаються із 2-5 моносахаридів.

Дисахарид сахароза складається із залишків глюкози і фруктози, з'єднаних глюкозидним зв'язком, а дисахарид мальтоза — із залишків глюкози.

Трисахарид рафіноза (С₁₈Н₃₂0₁₆) являє собою з'єднання сахарози із залиш­ком галактози. Під дією ферменту (3-фруктофуранозидази від рафінози відщеп­люється фруктоза, а під дією а-галактозидази рафіноза розщеплюється з утво­ренням галактози і сахарози.

З точки зору харчової цінності вуглеводи борошна поділяються на такі, що засвоюються організмом (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, крохмаль, декстрини) і такі, що не засвоюються (целюлоза, геміцелюлоза, пентозани). Вуглеводи е важливим джерелом енергії. 100 г вуглеводів, що засвоюються, забезпечують 375 ккал тепла або1570Дж.

У пшеничному сортовому борошні моно- і олігосахаридів міститься від 0,7 до 1,8 % на сухі речовини. Серед них: глюкози 0,01-0,05; фруктози — 0,015-0,05; мальтози 0,005-0,05; сахарози 0,1-0,55, решта — рафіноза і глюко-фруктозан. У борошні з пророслого зерна масова частка мальтози зростає.

Житнє борошно містить значно більше цукрів, ніж пшеничне, а саме — від 4,5 до 6,5 % на сухі речовини, залежно від сорту борошна. До 80 % всіх цукрів житнього борошна приходиться на долю сахарози. Оскільки цукри у зернівці концентруються в ендоспермі та зародку, то найбільше їх міститься у борошні низьких помелів.

Глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза борошна служать енергетичним ма­теріалом для дріжджів під час бродіння тіста.

Пентози борошна не зброджуються дріжджами. В складі пентозанів вони відіграють певну роль у водопоглинальній властивості борошна, беруть участь у реакції меланоїдиноутворення підчас випікання хліба.

Крохмаль є основною складовою борошна. У пшеничному борошні масова частка крохмалю становить 56-70, у житньому — 55-65 % залежно від сорту. Оскільки весь крохмаль знаходиться в ендоспермі зерна, сортове борошно містить його більше, ніж обойне. У борошні крохмаль знаходиться у вигляді різних за розміром (від 0,002 до 0,17 мкм) крохмальних зерен сферичної, овальної чи неправильної форми. Поряд з цілими зернами є частина зерен, уш­коджених підчас помелу (рис. 2.2).

Крохмальні зерна мають кристалічну листковану структуру, окремі кристали згруповуються у тонкі мікрокристали.

Крохмаль — неоднорідна речовина, до його складу входять два полісахари­ди — амілоза і амілопектин. У крохмальних зернах знайдені також високомолеку-

лярні жирні кислоти (0,6 %) і мінеральні речовини (0,2-0,7 %). Відносна густина крохмалю біля 1,5. Співвідношення амілози і амілопектину в крохмалі становить 1:(3-3,5).

Оболонка крохмального зерна побудована з аміло­пектину, а в середині зерна знаходиться амілоза. У пше­ничному крохмалі міститься в середньому 25 % амілози і 75 % амілопектину. Амілоза

та амінопектин складаються із залишків глюкози (С6Н10О₅), але мають різну хімічну будову. Молекула амілози складається з кількох паралельних довгих не-розгалужених спіралеподібних ланцюжків, у яких глюкозні залишки сполучені між собою а-1,4 глюкозидними зв'язками, тобто кисневий місток зв'язує між собою перший і четвертий вуглецеві атоми сусідніх залишків глюкози.

Молекулярна маса амілози може коливатись від 20 тис. до 1 млн. Амілоза розчиняється у теплій воді, утворюючи розчини з невеликою в'язкістю, з йодом дає синє забарвлення. Водопоглинальна здатність амілози м'якої пшениці — 83-84 %.

Молекула амілопектину дуже розгалужена. В основі її структури лежать ок­ремі ланцюжки із залишків глюкози, які в точках розгалуження сполучені між со­бою а-1,6 глюкозидним зв'язком, тобто кисневим містком між першим вуглеце­вим атомом крайнього залишку глюкози одного ланцюжка і шостим вуглецевим атомом одного із глюкозних залишків другого ланцюжка.

Схема будови молекули амілози і амілопектину показана нарис. 2.3.

а-1,6 глюкозидні зв'язки станов­лять 6,7 % усіх зв'язків у молекулі аміло­пектину. Амілопектин складається із 6000-40000 глюкозидних залишків. Йо­го молекулярна маса — від 1 до 10 млн.

Амілопектин у гарячій воді набухає, утворюючи в'язкий клейстер, розчи­няється лише під тиском, з йодом дає червоно-фіолетове забарвлення. Сам крохмаль з розчином йоду дає синє за­барвлення. Ця властивість використо­вується при перевірці повноти відми­вання його від клейковини. Крохмаль у холодній воді тільки набухає. При цьому

він поглинає води ЗО % до своєї маси. Внаслідок набухання діаметр зерна крох­малю збільшується на 10 %, а об'єм — приблизно на ЗО %. Здатність крохмалю поглинати воду в значній мірі залежить від ступеню механічного ушкодження зе­рен у процесі помелу. Цілі зерна крохмалю адсорбують 0,3 г води на 1 г, а ушко­джені — 2-3 г і більше.

Порівняно з крохмалем пшеничного борошна крохмаль житнього борошна має значно більшу гідрофільність. Швидкість зв'язування крохмалем води зрос­тає з підвищенням температури.

При підвищенні температури до 55-70 °С крохмаль швидко набухає, по­глинає велику кількість води, крохмальні зерна збільшуються в об'ємі, втрача­ють форму, утворюється в'язкий клейстер. Пшеничний крохмаль повністю клейстеризується при співвідношенні крохмалю і води 1:10. При недостатній кількості води крохмальні зерна клейстеризуються лише частково, з поверхні зерна. Така клейстеризація крохмалю спостерігається у процесі випікання хліба.

Температура клейстеризації для різних крохмалів різна. За даними різних авторів пшеничний крохмаль клейстеризується при температурі 62-65, житній — 55-57, кукурудзяний — 66-70 °С. На температуру і швидкість клейсте­ризації крохмалю впливають цукор, сіль, жири та інші інгредієнти. Цукор і сіль за­тримують набухання крохмалю і підвищують температуру клейстеризації. Жир знижує температуру клейстеризації.

Утворений крохмалем клейстер з часом старіє. Спостерігається явище си­нерезису. Клейстеризовані крохмальні зерна віддають воду, зменшуються в об'ємі, відбувається процес їх переходу з аморфного стану до початково-крис­талічного, тобто ретроградація крохмалю.

Клейстер житнього крохмалю старіє повільніше, ніж пшеничного.

Молекула крохмалю деполімеризується під дією амілаз — а- і ()-амілази. Обидва ферменти каталізують тільки розщеплення а-1,4-глюкозидних зв'язків, але в їх дії є суттєва різниця. Під дією а-амілази глюкозидні зв'язки в амілозі та амілопектині крохмалю розриваються без певного порядку. Молекула крохмалю розпадається з утворенням низькомолекулярних декстринів і мальтози. При цьому спостерігається розрідження крохмальних розчинів, зменшення їх в'яз­кості.(3-амілаза послідовно відщеплює мальтозу нередукуючих кінців ланцюжків. Утворюються високомолекулярні декстрини і мальтоза, тобто під дією цих фер­ментів відбувається декстринізація крохмалю — розщеплення його молекули на декстрини різної молекулярної маси і мальтозу.

Гідроліз крохмалю відбувається ступенево. Спочатку утворюються аміло­декстрини, які забарвлюються розчином йоду в фіолетово-синій колір. Потім з'являються еритродекстрини. Вони при взаємодії з розчином йоду дають чер­воно-буре забарвлення. Ще пізніше утворюються ахродекстрини і мальтодекст-рини, які не забарвлюються йодом, і мальтоза.

При кислотному гідролізі крохмалю при певних умовах продуктом гідролізу є глюкоза

Крохмаль відіграє велику роль у технології хліба. Від складу і стану його зе­рен залежить водопоглинальна здатність тіста. Продукти ферментативного гідролізу крохмалю є джерелом поживних речовин, що забезпечують процес бродіння. Він бере участь у структуроутворенні тіста і хліба.

Здатність крохмалю клейстеризуватися при підвищеній температурі, зв'язуючи при цьому значну кількість води, забезпечує утворення сухої еластич­ної м'якушки хліба. Здатність крохмалю до ретроградації є основною причиною черствіння хліба.

Клітковина. Клітковина або целюлоза складається із залишків (З-О-глю-копіраноз, з'єднаних р-глюкозидним зв'язком, утворює структурну основу обо­лонок рослинних клітин. Міститься в оболонках зерна і стінках клітин алейроно­вого шару. У зерні пшениці та житаїї масова частка складає 1,7...2,5 %. Виходя­чи з того, що клітковина знаходиться у периферійних частинках зерна, її досить багато у обойному борошні. Так, у пшеничному обойному борошні міститься 1,6-1,9 % клітковини, у житньому обойному — до 2,0, тоді як у борошні вищого сорту біля 0,2, а другого сорту — 0,8 % на СР.

Клітковина не засвоюється організмом людини — у травному тракті людини не виробляються ферменти, що її розщеплюють. У тісті та хлібі вона бере участь у створенні їх структури.

Геміцелюлози — це гетерополісахариди, які нарівні з целюлозою входять до складу клітинних стінок оболонок і ендосперму зернівок. Основною складовою геміцелюлози є пентози. У зерні пшениці та жита міститься від 8 до 10 % геміце­люлоз. Пшеничне і житнє борошно, залежно від сорту, містить різну кількість геміцелюлоз. У висівках сортового помелу їх масова частка складає 40 %.

Геміцелюлози, як і клітковина, не засвоюються організмом людини. Ці полісахариди підсилюють перистальтику кишечнику, виводять із організму холе­стерин, важкі метали та інші шкідливі речовини.

Пентозани — це полісахариди, що складаються в основному з пентоз — ксилози і арабінози. Вони містять також залишки гексоз. Хроматографією пре­паратів пентозанів встановлено, що в їх молекулі міститься зв'язаний з вугле­водними ланцюжками білок.

Пшеничне борошно містить пентозанів від 2,1 % у вищому сорті до 6,5 % у обойному. В житньому сіяному борошні їх масова частка складає 4,2, а обойно­му — 8,6 % на сухі речовини борошна.

Пентозани діляться на розчинні та нерозчинні. Розчинні пентозани часто нази­вають слизями або гумі. У пшеничному борошні масова частка водорозчинних пен­тозанів становить 20-24, а у житньому — біля 40 % від загальної маси пентозанів.

Молекули пентозанів мають високополімерний характер, містять велику кількість гідроксильних груп. Водорозчинні пентозани мають підвищену здатність до гідратації, сильно виражені колоїдні властивості, здатність до гелеутворення.

Біля половини водорозчинних пентозанів є глікопротеїдами. Саме ця фракція водорозчинних пентозанів утворює в'язкі розчини, які під дією окислю­вачів переходять у щільний гель. Оптимальним для утворення пентозанами драглів є рН 5,0-4,0. Слизі зерна жита швидко набухають у воді й утворюють в'язкі розчини. В'язкість цих розчинів у багато разів вища в'язкості розчину же­латину тієї ж концентрації.

У ендоспермі зерна слизів майже у 2 рази менше, ніж у його периферійній частині, але в'язкість слизів ендосперму у 50 разів більша, ніж слизів, що містяться у периферійних частинах зерна. Розчинні пентозани поглинають воду у співвідношенні 1:15, нерозчинні — добре набухають у воді, поглинають воду в кількості, що перевищує їх масу в 10 разів.

Пентозани відіграють значну роль у формуванні структурно-механічних вла­стивостей житнього тіста. Дріжджами вони не зброджуються, організмом люди­ни не засвоюються.

Одним з найбільш розповсюджених пентозанів є арабаноксилан, який міститься у ендоспермі пшениці та жита.

Пектинові речовини — високомолекулярні полісахариди, основним струк­турним компонентом яких є галактуронова кислота. Вони входять до складу клітинних стінок разом з целюлозою, геміцелюлозою і лігніном. Це нерозчинні пектини (протопектини). Розчинні пектини містяться у клітковинному соку. В бо­рошні масова частка пектинових речовин дуже мала.

Важливою властивістю пектинів є здатність до набухання і комплексоутво-рення.

Азотисті речовини борошна. Азотисті речовини борошна представлені білками і небілковими речовинами (рис. 2.4). Основну частину азотистих речо­вин складають білки.

Білки або протеїни (грецьке рrоtоs — перший, головний) є високомолеку-лярними високополімерними органічними сполуками, що складаються із за­лишків амінокислот, сполучених пептидними зв'язками у точно визначеному по­рядку. Відомо більше 200 амінокислот, але до складу білків входять лише 20.

Молекулярна маса білків коли­вається від 6000 до 1 млн. і більше. Так, є дані, одержані методом седиментації, що білок пшениці гліадин має молекулярну масу 24-28 тис, а глютенін — 41-56 тис.

Складна молекула білку утво­рюється завдяки хімічним зв'язкам різної міцності — ковалентним, водне­вим, іонним, гідрофобної взаємодії, рис. 2.5. Найміцнішими є ковалентні зв'язки. До них відносять пептидні, ди-сульфідні та складно-ефірні.

Пептидними зв'язками (—CO— NH—) сполучені між собою залишки амінокислот.

Дисульфідні містки (—S—S—) утворюються між молекулами цистеїну різних поліпептидних ланцюгів або двома молекулами цистеїну одного ланцюга внаслідок відщеплення атомів водню від сульфгідрильних груп (—SH)

Інші види зв'язку порівняно з ковалентними слабкі, але завдяки своїй бага-точисельності вони відіграють важливу роль у будові молекули та її стійкості.

Водневий зв'язок виникає між ковалентне зв'язаним атомом водню, що має позитивний заряд, і від'ємне зарядженими атомами кисню, азоту сусідніх час­тин молекули або сусідніх молекул і служить «містком» між ними. Енергія вод­невих зв'язків лежить у межах 1,5-7ккал/моль, в той час як енергія ковалент­них зв'язків складає 50-120 ккал/моль. Енергія зв'язку — це кількість енергії, яку необхідно витратити, щоб забезпечити розрив зв'язків між двома атомами.

Важливе місце посідає іонний зв'язок (сольовий). Цей зв'язок обумов­люється силою електростатичного притягання між протилежно зарядженими іонами. Він міцніший, ніж водневий.

Зв'язок гідрофобної взаємодії виникає лише між неполярними радикалами (залишками) деяких амінокислот тільки у водному середовищі.

Певне значення у будові молекули білку відіграють і дуже слабкі сили міжмо­лекулярного притягання.

У будові молекули білків розпізнають первинну, вторинну, третинну і четвер­тинну структуру, що характеризують різні рівні організації білкової молекули, рис. 2.6.

Склад і послідовність розміщення амінокислот у поліпептидному ланцюгу характеризують його первинну структуру. Вона виникає завдяки пептидним зв'язкам між а-карбоксильною й а-аміно- групами.

Вторинна структура білків визначається формою ланцюгів амінокислот. Ланцюги у молекулі глобулярних білків, до яких належать І білки злакових, розміщені у вигляді спіралі, витки якої з'єднані водневими зв'язками. Саме на­явність цих зв'язків і обумовлює закрученість поліпептидного ланцюга у спіраль.

Третинна структура характеризує просторову конфігурацію білкової моле-

кули. Завдяки хімічним зв'язкам, що виникають між окремими активними група­ми у поліпептидному ланцюгу, він укладається, упаковується певним чином, і білкова молекула набуває специфічної форми.

За формою молекула білків зернових наближається до шару або еліпсоїду.

Четвертинна структура білків утворюється, коли кілька субодиниць, що ма­ють свою специфічну третинну структуру, об'єднуються за допомогою слабких нековалентних зв'язків.

Класифікація білків. За складністю будови білки ділять на протеїни і про­теїди.

Протеїни — це прості білки, у процесі гідролізу вони утворюють тільки амінокислоти. Протеїди являють собою сполуку простого білка з якоюсь речо­виною небілкової природи, підчас гідролізу окрім амінокислот дають інші сполу­ки (глюкозу, фосфорну кислоту тощо). У зернах злакових містяться в основному прості білки, протеїдів є незначна кількість.

На основі класичної роботи американського вченого Т. Осборна (1907 р.) протеїни розподіляють на чотири групи залежно від розчинності: альбуміни, гло­буліни, проламіни, глютеліни.

Альбуміни — прості білки, розчинні у воді, мають відносно невелику молеку­лярну масу. Представником їх є лейкозин пшениці, жита, ячменю. Це повноцінні білки, вони містять усі незамінні амінокислоти.

Глобуліни — білки, розчинні у слабких розчинах нейтральних солей (3-5%-ний розчин NaCI, KCI тощо), містяться в зерні всіх злакових культур, як і аль­буміни, є повноцінними білками.

Масова частка альбумінів і глобулінів у борошні становить 15-20% загаль­ної маси білків.

Проламіни — білки, розчинні у 60-80%-ному етиловому спирті. До найбільш вивчених білків цієї групи належать гліадини пшениці та жита, гордеїн ячменю, зеїн кукурудзи. З біологічної точки зору вони не досить повноцінні, бо мають не­значний вміст лізину, іноді триптофану.

Глютеліни — білки, розчинні у слабких розчинах лугів (0,2-2,0%). До них на­лежать глютенін пшениці та жита. У харчовому відношенні ці білки, як і про­ламіни, мають низьку біологічну цінність.

Такий розподіл протеїнів на фракції умовний. На цей час відомо, що кожна з цих фракцій є гетерогенною і складається з декількох білків. Протеїни пшениці мають такий середній фракційний склад, у %: альбуміни — 6,2; глобуліни — 12,6; проламіни — 35,6; глютеліни — 28,2; нерозчинна фракція — 8,7.

Із протеїдів борошна найбільше значення мають: ліпопротеїди — сполуки білків з ліпідами; фосфоліпіди — сполуки, у яких білки зв'язані з фосфорною кис­лотою ефірним зв'язком; глікопротеїди — сполуки білків з вуглеводами та їх похідними; нуклеопротеїди — сполуки білків з нуклеїновими кислотами.

Вміст білків у зерні та борошні. Масова частка білків у пшеничному бо­рошні становить 10,3-12,5 %, житньому — 6,9-10,7 % і залежить від вмісту їх у зерні, з якого воно виготовлене. Масову частку білків у борошні можна встано­вити, визначивши в ньому масову частку азоту і помноживши ЇЇ на коефіцієнт 5,67.

Накопичення білків у зерні залежить від таких факторів, як його сорт, склад ґрунтів, кліматичні умови, агротехніка вирощування тощо. Пшениця, що виро­щується на півдні, накопичує більше білків, ніж вирощена в північних районах. Білки у зернівці розподілені нерівномірно. Якщо розглядати кожну із частин зер­на, то найбільше білків містить зародок, менше їх в алейроновому шарі й най­менше в ендоспермі. Розподіл білків між морфологічними частинами зерна, % на СР, показане на рис. 2.7.

У зародку містяться в ос­новному альбуміни, в алей­роновому шарі — глобуліни й альбуміни, в ендоспермі — проламіни і глютеліни. Цим пояснюється різна масова частка білкових речовин за сортами борошна.

Якщо оцінювати аміно­кислотний склад білків бо­рошна, то у ньому містяться всі вісім незамінних аміно­кислот, але амінокислотний

склад білків борошна не збалансований за масовою часткою лізину, треоніну, триптофану та метіоніну.

Білки житнього борошна порівняно з пшеничним містять більше незамінних амінокислот і особливо лізину.

Фізико-хімічні властивості білків. Білки борошна мають значну гідра­таційну здатність. Вона обумовлена гідрофільними групами, розміщеними на поверхні білкової глобули (—CO—NH—, —NH₂, —СООН). Білки борошна, на відміну від крохмалю, зв'язують воду осмотичне, тобто міцніше. Під час гідра­тації навколо кожної молекули білка утворюються водні оболонки, що склада­ються з орієнтованих певним чином у просторі молекул води. У тісті білки утри­мують 2-3-кратну кількість води по відношенню до своєї маси. Внаслідок цього молекули білків збільшуються в об'ємі. Деякі білки здатні набухати необмежене і утворювати колоїдні розчини.

Білки пшеничного борошна гліадин і глютенін поглинають воду, набухають, злипаються і утворюють пружну, еластичну масу — сиру клейковину, її гідра­таційна здатність, тобто кількість води, поглинутої відносно сухої маси білку, складає 170-250 %. Оптимальна температура для набухання білків — ЗО °С. Клейковина, що утворюється у процесі змішування борошна з водою, формує структуру тіста. Вона є важливим фактором хлібопекарських властивостей пше­ничного борошна.

Вперше клейковину виділив із пшеничного тіста шляхом відмивання від крохмалю і висівок італійський вчений Бекарі в 1745 році.

У житньому борошні масова частка білків дещо нижча, ніж у пшеничному. Співвідношення гліадину і глютеніну коливається у тих же межах, що у пшенич­ному борошні, але клейковину вони не утворюють. Цьому перешкоджає на­явність у житньому борошні значної кількості пентозанів. За даними Н.П.Козьми-ної, в разі, коли у борошні масова частка пентозанів становить 2,6 % до маси білків, клейковина не відмивається. Білки житнього борошна швидко набухають у воді. Частина їх здатна набухати необмежене (пептизуватись), переходити у колоїдний розчин, що обумовлює його в'язкість.

Важливою властивістю білків борошна є денатурація. За певних умов змінюється внутрішня будова поліпептидних ланцюгів білків. У їх молекулі роз­риваються деякі зв'язки, за винятком ковалентних, змінюється вторинна, тре­тинна та четвертинна структура і білки переходять в інший якісний стан, втрача­ють гідрофільні та набувають гідрофобні властивості. Із розчинних стають не­розчинними, втрачають біологічну активність. При цьому хімічний склад їх зали­шається незмінним. Білки денатурують внаслідок дії високої температури, ульт­рафіолетового опромінювання, дії сильних кислот, солей важких металів, деяких інших факторів.

Термічна денатурація характерна для білків зерна під час його сушіння при підвищеному температурному режимі. Більшість білків зерна денатурує при температурі 60-70 °С. У зерні пшениці це явище помітне уже при 50 °С. Внаслідок термічної денатурації білки борошна, виготовленого з такого зерна, утворюють клейковину дуже низької якості, або клейковина зовсім не відмиється, знижується ферментативна активність борошна.

Денатурація білків, що відбувається у процесі випікання тістових заготовок, обумовлює перетворення тіста у хліб. Денатурація білків спостерігається й у процесі зберігання виробів: білки старіють, їх структура ущільнюється, зни­жується здатність до набухання, розчинності, гідролізу. Це явище спос­терігається при черствінні хліба.

Під дією кислот і протеолітичних ферментів білки борошна здатні гідролізува­тись з утворенням полі- та дипептидів і амінокислот. Ферменти, що гідролізують білки, належать до групи гідролаз. Це протеази, а саме: протеїназа і пептидаза.

Встановлено, що під дією протеїназ білок повністю не розщеплюється, а пере­творюється в сполуки, що не осаджуються трихлороцтовою кислотою. Такими спо­луками є поліпептиди. Збільшення вмісту амінокислот при цьому майже не спос­терігається, тобто розщеплюється зовсім незначна кількість пептидних зв'язків.

Припускається, що під дією протеїназ молекули білків не гідролізуються, а лише дезагрегуються, переходять у більш розчинний стан.

Білки борошна, як й інші білки, є амфотерними сполуками, тобто мають вла­стивості кислоти і лугу. Це є наслідком наявності у складі їх молекули кислотної (—СООН) і лужної (—МН₂) груп. Внаслідок амфотерності вони надають буфер-них властивостей об'єктам із борошна. Тобто, в цих об'єктах різним значенням титрованої кислотності може відповідати одне й те саме значення рН.

Небілкові азотисті речовини борошна. До небілкових азотистих речовин належать вільні амінокислоти, дипептиди, поліпептиди, альбумози і пептони, що утворюються у процесі гідролітичного розщеплення білкових речовин, а також аміди кислот, солі азотної та азотистої кислот тощо.

У зерні міститься 1 -3 % небілкових речовин, вони зосереджені в основному в алейроновому шарі та зародку, їх масова частка зростає при проростанні, са­мозігріванні зерна, а також у недозрілому зерні. Масова частка небілкових азо­тистих речовин у борошні залежить від виду і сорту борошна, якості зерна, з яко­го воно виготовлене. Найбільше їх в обойних сортах борошна.

Небілкові азотисті речовини беруть участь у процесах, що відбуваються при зберіганні борошна та його переробці. Так, потемніння борошна в процесі при­готування хліба обумовлюється ферментативним окисленням амінокислоти ти­розину. Вони є продуктами живлення для мікрофлори тіста. При випіканні хліба карбонільні групи редукуючих цукрів взаємодіють з амінокислотами, пептидами або білками в реакції меланоїдиноутворенні.

Ліпіди борошна (італійське lipos — жир). Під цією назвою об'єднана група ор­ганічних сполук, нерозчинних у воді, розчинних у неполярних органічних розчинни­ках, таких як бензин, толуол. В основі будови цих сполук лежать жирні кислоти.

У пшеничному борошні залежно від сорту ліпідів міститься 1,4-2,3, у житнь­ому-1,6-2,7%.

Розпізнають прості ліпіди та складні. До простих ліпідів відносяться похідні ви­щих жирних кислот і спиртів: ацилгліцерини, воски та деякі інші сполуки. На відміну від простих, до складних ліпідів входять ефіри залишків жирних кислот і спиртів із заміщеними групами. Складні ліпіди містять окрім вуглецю, кисню і водню також фосфор, азот, іноді сірку. Це — фосфоліпіди, сульфоліпіди, гліколіпіди.

У борошні частина ліпідів знаходиться у вільному стані, частина зв'язана з білками (ліпопротеїди) і вуглеводами (гліколіпіди). Зв'язані ліпіди складають ЗО % усіх ліпідів. Встановлено, що зв'язані з білками ліпіди впливають на структуру і фізичні властивості білкового комплексу тіста. Зв'язані ліпіди — це структурні ліпіди зерна і борошна. Вільні ліпіди — це запасні ліпіди. Найрозповсюдженішою групою простих ліпідів є ацилгліцерини (або гліцериди), їх називають жирами чи оліями.

Жири. За хімічною природою жири — це в основному суміш складних ефірів триатомного спирту гліцерину і високомолекулярних жирних кислот (триа-цилгліцеринів), але в незначній кількості присутні також ди- і моноацилгліцери-ни. Жири становлять 63-65 % всіх ліпідів зерна і борошна. У зерні жири містять­ся в основному у алейроновому шарі та зародку. Тому борошно високих виходів містить більше жиру, ніж низьких. У пшеничному і житньому борошні різних сортів міститься 0,9-2,1 % жиру.

Молекула жиру побудована таким чином:

де R₁, R₂, R₃ — радикали жирних кислот. Вони можуть бути однакові або різні.

До складу триацилгліцеринів борошна входять насичені жирні кислоти (пальмітинова, стеаринова), а також ненасичені: олеїнова, лінолева і лінолено­ва. У борошні на долю ненасичених жирних кислот припадає 70-85 %. У зв'язку з цим жир борошна має рідку консистенцію.

Формули основних жирних кислот, що містяться у борошні, такі:

пальмітинова кислота СН₃-(СН₂),₄-СООН

стеаринова кислота СН₃-(СН₂)₁₆-СООН

олеїнова кислота СН₃(СН₂),-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

лінолева кислота СН₃(СН₂)₄-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

ліноленова кислота СН₃-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Поліненасичені жирні кислоти, особливо лінолеву, вважають незамінними для організму людини.

Жири розкладаються в результаті ферментативного гідролізу під дією фер­менту ліпази на гліцерин і жирні кислоти. Вони здатні до згіркнення (окислення) під дією ферменту ліпоксигенази, світла, повітря і води.

У результаті ферментативного розкладу жирів борошна підвищується його кислотність. За цим показником можна оцінити свіжість борошна.

Воски — являють собою ефіри високомолекулярних одноосновних жирних кислот і одноатомних високомолекулярних спиртів. У борошно потрапляють з уламками зерна, які вони вкривають тонким шаром. Масова частка їх у зерні ду­же мала.

Складні ліпіди (ліпоїди). До основних складних ліпідів борошна належать фосфоліпіди (фосфатиди) і гліколіпіди. Фосфатиди є похідними ацилгліцеролів (складних ефірів гліцерину і жирних кислот), у яких одна із жирних кислот заміщена фосфорною кислотою з приєднаною до неї азотистою основою або

іншою сполукою.

де R, і R₂ — залишки жирних кислот; R₃ — залишок азотистої основи або іншої сполуки.

У випадку, коли R₃ є залишком холіну, фосфатид зветься лецитином.

У зерні пшениці та жита міститься 0,3-0,6 % фосфатидів, у зародку пше­ниці — 1,6 %. Це в основному лецитин. Фосфатиди разом з білками утворюють ліпопротеїдні комплекси. Під дією ферменту триацилгліцерол — ліпази від фос­фатидів відщеплюються жирні кислоти, а під дією гліцерофосфатази — фосфор­на кислота. Продукти гідролізу фосфатидів впливають на кислотність борошна.

Фосфоліпіди мають гідрофільні та гідрофобні властивості, тобто вони є по­верхнево-активними речовинами, мають властивість емульгаторів. Гідрофільні властивості обумовлені наявністю в їх складі фосфатної групи, а гідрофобні — жирних кислот. Вони є гідрофільними колоїдами, набрякають у воді й завдяки цьому сприятливо впливають на хлібопекарські властивості пшеничного борош-на. Основними гліколіпідами борошна є моногалактозилгліцериди і дигалакто-зилгліцериди.

У зерні та борошні з нього супутниками ліпідів є жиророзчинні речовини. Це пігменти, жиророзчинні вітаміни, стерини та деякі інші речовини.

Стерини з білками утворюють складні комплекси, беруть участь у побудові біологічних мембран. У зерні пшениці стеринів міститься 0,03-0,07 %. Основни­ми стеринами пшениці є B-ситостерини.

Представником стеринів є також ергостерол, з якого під дією УФ-променів утворюється вітамін D.

Пігменти борошна. Борошно містить пігменти, що утворились у зерні під час його вирощування, а також при зберіганні та переробці. Пігментами зерна є каротиноїди, хлорофіл і флавоноїди. У результаті окисно-відновних процесів, що відбуваються при зберіганні та переробленні зерна, утворюються меланіни і ме-ланоїдини.

Жиророзчинні пігменти каротиноїди і хлорофіл за хімічною природою є не-насиченими вуглеводнями, тому вони легко окислюються і переходять у без­барвні сполуки, борошно внаслідок цього білішає. Колір каротиноїдів борош­на — жовтий або оранжевий, хлорофілу — зелений. У борошні містяться такі ка­ротиноїди, як каротин, цеаксантин і криптоксантин, ксантофіл.

Каротини мають провітамінні властивості. В організмі людини вони пере­творюються у вітамін А.

Серед каротиноїдів найбільше вивчений каротин С₄₀Н₅₆. Він існує у трьох мо­дифікаціях (а,р і у). Найбільшу провітамінну активність має B-каротин. В ор­ганізмі людини він утворює дві молекули вітаміну А, тоді як інші модифікації ка­ротину — тільки одну. Каротиноїди впливають на якість борошна, вони надають йому приємного кремового кольору.

Флавоноїди мають жовте забарвлення — це пігменти оболонок.

Колір різних сортів борошна обумовлюється кольором пігментів, що містяться в різних морфологічних частинах зерна.

Ліпіди і розчинні в них супутні речовини, що екстрагуються із борошна ор­ганічними розчинниками, називають сирим жиром, його приблизний склад по­казаний на рис. 2.8.

У процесі приготування хлібних виробів змінюється склад і властивості ліпідів. При зберіганні борошна відбуваються фізико-хімічні та біохімічні проце-

си, пов'язані з окисленням ліпідів. У тісті вони утворюють комплекси з білками, вуглеводами, іншими компонентами борошна, впливають на реологічні власти­вості тіста та якість хліба.

Мінеральні речовини борошна. Сполуки, які залишаються в золі борошна після спалювання, називають мінеральними. Загальну їх кількість називають си­рою золою. У складі золи мінеральні речовини знаходяться у вигляді нелетких оксидів: Р₂O₅, К₂O, CaO, MgO. Чим вищий сорт борошна, тим менше в ньому міститься мінеральних речовин. Масова частка золи є показником сорту і вихо­ду борошна. За зольністю можна судити про вміст периферійних часток зерна у борошні.

Основну масу мінеральних речовин становлять макроелементи. Це — кальцій, фосфор, натрій, калій, магній, сірка, хлор. У загальній кількості міне­ральних речовин борошна макроелементи складають 99,9 %. Макроелементи об'єднують елементи, масова частка яких складає від десятих до сотих долі про­цента. Більша частина їх — це сполуки фосфору (50 %), калію (ЗО %), магнію і кальцію (15 %).

У борошні кальцій знаходиться у вигляді сполук фосфорно- і щавлевокислих солей, сполук з білками, жирними кислотами тощо. Кальцій каталізує активність ферменту а-амілази.

Фосфор міститься у вигляді фосфатидів і різних органічних сполук. Найбільша частина фосфору борошна представлена фосфором фітину. Фітин — це калій-кальцій-магнієва сіль інозитрофосфорної кислоти. Він міститься у алейроновому шарі зерна і оболонках, у ендоспермі його майже немає. У обой-ному борошні фосфор фітину складає (% на СР) 1,1-1,3, борошні II сорту — 0,02-0,05. У житньому борошні фітинового фосфору набагато більше, ніж у пше­ничному.

Під дією ферменту фітази від інозитфосфорної кислоти відщеплюються за­лишки фосфорної кислоти, яка активно впливає на величину кислотності борош­на. Фітаза також розщеплює фітинову кислоту і цим самим поліпшує засвоєння організмом людини кальцію, що міститься у борошні.

З точки зору гігієни харчування у борошні співвідношення кальцію і фосфо­ру, а також кальцію і магнію неоптимальне і складає 1:2,5 і 1:1,7, тоді як опти­мальне 1:1,5 і 1:0,6 відповідно. Надмірний вміст фосфору затримує засвоєння кальцію.

Поряд з макроелементами у борошні є елементи, масова частка яких ста­новить тисячні та стотисячні частки процента від його маси (10 ³-10 ⁵). Це мікроелементи: залізо, йод, мідь, фтор, цинк, кобальт, марганець, молібден та інші. Основна роль макро- і мікроелементів полягає у підвищенні активності ферментів, що каталізують біохімічні процеси, у тому числі у дріжджовій клітині під час бродіння. У харчуванні людини борошно є важливим джерелом надхо­дження мінеральних елементів, таких як: фосфор, кальцій, калій, магній, залізо.

Масова частка окремих мікроелементів підлягає гігієнічному контролю і об­межується стандартами на борошно. Міді має бути не більше 10; свинцю — 0,5; кадмію — 0,1; миш'яку — 0,2; ртуті — 0,02; цинку — 50,0 мг/кг.

Вітаміни борошна. Вітаміни є низькомолекулярними біологічно активними сполуками органічної природи, які у малих дозах необхідні для життєвих про­цесів. Вони відіграють важливу роль як у життєдіяльності людини, так і в життєвих процесах мікроорганізмів, рослин.Вітаміни не є матеріалом для біосинтезу або джерелом енергії, вони відігра­ють роль біологічних каталізаторів хімічних реакцій у живому організмі. Найбільш вивчені вітаміни ділять на водорозчинні — С, PR В₁, В₂, В₃, В₆, В₉, В₁₂, біотин (Н), холін і жиророзчинні — A, D, Е, К.

У борошні містяться у різній кількості 8 водорозчинних вітамінів: тіамін (В₁), рибофлавін (В₂), ніацин (РР), піридоксин (В₆), біотин (Н), аскорбінова кислота (С), пантотенова кислота (В₃), інозит. Найбільша частка від загальної кількості вітамінів борошна належить вітамінам В₁, В₂ і PP.

Оскільки вітаміни концентруються в зародку і алейроновому шарі, вміст їх у борошні тим вищий, чим більший вихід борошна.

У борошні здебільшого низьких сортів міститься також дуже незначна кількість жиророзчинних вітамінів. Це провітаміни А — а, B і у-каротини; похідні стеринів — вітаміни групи D, які в організмі регулюють обмін кальцію і фосфору; вітаміни групи Е або токофероли. На токофероли багатий зародок зерна, вони є сильними антиоксидантами. Вміст їх в обойному борошні забезпечує більш три­валий термін зберігання цього борошна порівняно з сортовим.

Ферменти борошна. Ферменти (від латинського ferveo — броджу) — ор­ганічні каталізатори біохімічних процесів. Біохімічні процеси, що протікають у борошні при його зберіганні, під час приготування тіста, при випіканні хліба, відбуваються за участю ферментів борошна і дріжджів.

Для ферментів характерна строго специфічна дія на певний субстрат, тобто певний вид сировини (сполуки певного складу і певної структури).

Активність дії ферментів залежить від умов реакції та перш за все від кон­центрації субстрату, температури і рН середовища. При температурі та рН ви­щих або нижчих за оптимальні активність ферментів знижується. Дія ферментів повністю припиняється при температурі, близькій до 0, а також при температурі денатурації білків.

Активність ферментів залежить також від присутності специфічних актива­торів і неспецифічних або специфічних інгібіторів. Вона підвищується в присут­ності іонів Na, К, Са, Mg, Fe, речовин з групою —SH та ін.

Інгібіторами ферментів є танін, солі важких металів, трихлороцтова кислота.

За здатністю діяти у клітині або поза нею ферменти діляться на ендофер-менти (внутріклітинні) і екзоферменти (такі, що виділяються клітиною за її межі).

За діючою з 1961 року Міжнародною номенклатурою усі ферменти поділені на шість класів. В основу класифікації ферментів покладено тип реакції, яку во­ни каталізують.

Оксиредуктази — ферменти, що каталізують біологічні окисно-відновні ре­акції, наприклад процес бродіння. До цього класу належать глюкооксидаза, ліпоксигеназа, каталаза, тирозиназа.

Трансферази або ферменти переносу. Ці ферменти каталізують реакції, при яких певні хімічні угрупування відщеплюються від однієї сполуки і переносяться до іншої, утворюючи нову сполуку.

Гідролази — ферменти, що каталізують реакції розщеплення речовин з приєднанням води. Поряд з іншими, до цього класу відносяться і ферменти, що гідролізують вуглеводи, білки, жири борошна.

Це амілази, [5-фруктофуранозидаза (сахараза, інвертаза), а-глюкозидаза (мальтаза), протеази, ліпаза та інші.

Ліази — ферменти, що каталізують реакції розриву хімічних зв'язків між ато­мами вуглецю, вуглецю і кисню, вуглецю і азоту. До ліаз відносяться карбоксила-

за, альдолаза тощо. У тісті піруватдекарбоксилаза відщеплює диоксид вуглецю від піровиноградної кислоти, що утворюється як проміжний продукт при ана­еробному бродінні.

Ізомерази — ферменти, що каталізують реакції перетворення органічних сполук з одного ізомеру в інший.

Лігази або синтетази — ферменти, що каталізують реакції синтезу.

Ферменти складають мізерну частку від маси борошна. Тому їх кількість не виражається в процентах, їх присутність виявляється по наявності перетворень речовин, що каталізуються ферментами.

Масова частка ферментів у борошні обумовлюється масовою часткою їх у зерні. Ферментативна активність зерна залежить від умов його вирощування, зберігання, режимів переробки. Підвищена активність ферментів у зерні, а зна­чить і в борошні з цього зерна, спостерігається, якщо зерно не дозріло, пророс­ло, було ушкоджене клопом-черепашкою або приморожене.

Активність ферментів зерна значно знижується при жорстких режимах його сушіння. Оскільки у зерні ферменти зосереджені здебільшого в зародку і алейро­новому шарі, сортове борошно містить менше ферментів, ніж обойне. Під час зберігання борошна ферментативні процеси у ньому протікають досить мляво. Тільки при підвищенні вологості борошна більше 14,5 % вони дещо активізуються.

У процесі змішування борошна з водою ферментативні реакції швидко ак­тивізуються. У технології хлібних виробів особливо важливу роль відіграють гідролітичні та окисно-відновні ферменти борошна.

В ході технологічного процесу під дією гідролаз високополімерні сполуки борошна розкладаються на більш прості речовини, накопичуються водорозчинні сполуки, формуються певні реологічні властивості тіста.

Речовини, що утворюються в результаті дії ферментів, особливо декстрини, цукри, відіграють важливу роль у формуванні структури хліба, його запаху і смаку.

Активність дії гідролітичних ферментів борошна обумовлює накопичення в тісті та хлібі певної кількості водорозчинних речовин і характеризується терміном — автолітична активність борошна. Якщо борошно має підвищену або низьку автолітичну активність, хліб може мати різні дефекти.

Амілази борошна. Амілази каталізують гідроліз крохмалю борошна. Розпізнають три амілази: а-амілазу, р-амілазу і глюкоамілазу. Остання міститься в хлібопекарських дріжджах. Вважається, що а-амілаза є лише у пшеничному борошні, виготовленому з пророслого зерна. Житнє борошно, як із пророслого, так і з нормальної якості зерна, містить у значній кількості активну а-амілазу.

р-амілаза знайдена у пророслих зернах хлібних злаків і в зернах нормальної якості. Вона міститься у всіх сортах пшеничного і житнього борошна.

У борошні а і р-амілази знаходяться у зв'язаному з білками стані й під час протеолізу відщеплюються.

Ферментативний гідроліз крохмалю під дією а- і р-амілаз відбувається внаслідок розриву глюкозидних зв'язків амілози та амілопектину і приєднання по місцю їх розриву молекули води.

Як а-амілаза, так і (3-амілаза каталізують лише розщеплення а-1,4-глюко-зидних зв'язків і не можуть гідролізувати а-1,6-глюкозидних зв'язки. Проте вони відрізняються між собою за характером дії на амілозу і амілопектин та оп­тимальними параметрами активності. Для а-амілази характерне неупорядко-ване розщеплення амілози і амілопектину, тоді як для р-амілази — ступеневе, рис. 2.9.

При дії а-амілази на амілозу й мак­ромолекула спочатку розпадається на декстрини середнього розміру зі ступе­нем полімеризації 6-Ю (а-декстрин), які в подальшому розщеплюються на низькомолекулярні декстрини і мальто­зу. При дії а-амілази на амілозу може відбутися також відрив одного, двох або трьох глюкозних залишків. Таким чином, а-амілаза здатна повністю пе­ретворити амілозу в мальтозу, маль-тотріозу і невелику кількість глюкози.

При дії а-амілази на амілопектин крохмалю утворюється мальтоза і низькомолекулярні декстрини з 5-8

глюкозидними зв'язками, які в подальшому а-амілазою не розщеплюються до мальтози. Це обумовлено тим, що фермент не діє на а-1,6 глюкозидні зв'язки у місцях розгалуження макромолекул амілопектину. Тому в результаті дії а-амілази на амілозу і амілопектин утворюються низькомолекулярні декстрини, мальтоза, невелика кількість мальтотріози і глюкози.

р-амілаза послідовно відщеплює від амілози і амілопектину ланки мальтози. Лінійна макромолекула амілози р-амілазою повністю гідролізується до мальтози. Але якщо у ланцюгу, що атакуєтьс