Хлібопекарські властивості житнього борошна

Порівняно з пшеничним житній хліб має менший об'єм, темніше забарвлен­ня, менше відношення висоти до діаметру (формостійкість). При визначенні йо­го споживацьких якостей найважливіше значення мають структурно-механічні властивості м'якушки — ступінь її липкості, заминаємість, вологість чи сухість на дотик. Ці відмінності в якості житнього хліба обумовлені особливостями хімічно­го складу і хлібопекарських властивостей житнього борошна.

Житнє борошно при вологості 14 %, залежно від сорту, містить, %: 7,0-11,0 — білкових речовин, 70-77 — вуглеводів, 1,1-2,1 — жирів, 0,6-1,6 — мінеральних речовин. Вуглеводи цього виду борошна представлені крохмалем, цукрами, розчинними (слизями) і нерозчинними пентозанами і клітковиною.

Розмір зерен житнього крохмалю коливається від 14 до 50 мкм. На відміну від зерен пшеничного крохмалю, вони захищені набухаючими речовинами (сли­зями тощо), внаслідок чого мало пошкоджуються під час помелу борошна. Біополімери крохмалю амілоза і амілопектин складають приблизно відповідно 23 і 77 %. Крохмаль жита клейстеризується при температурі 55-57, тоді як пше­ничний — при 62-65 °С, і утворює більш в'язкий, повільніше старіючий клей­стер.

Вміст власних цукрів у житньому борошні становить 4,5-7 % на СР. Це в ос­новному сахароза (4-6 % від маси борошна) решта — 0,2-0,4 % — редукуючі цу­кри: глюкоза, фруктоза, мальтоза.

Поряд з крохмалем і цукрами у житньому борошні містяться так звані гумі ре­човини, що являють собою високомолекулярні вуглеводи, які складаються на 90 % із пентозанів, а також левулезани. Пентозанів у житньому борошні 4,2-8,6 % на СР, із них водорозчинних — 30-40 %. Левулезани — водорозчинні сполуки, що являють собою поліфруктозиди. їх елементарною частиною є залишок фрукто­зи (левулези). Розчинні пентозани і левулезани — гідрофільні сполуки, об'єм яких при гідратації збільшується в декілька разів, що позитивно впливає на кон­систенцію житнього тіста.

У складі житнього борошна 0,6-2,1 % на СР клітковини. На відміну від клітко­вини пшениці, вона, в силу особливостей своєї будови, адсорбує значно менше води і практично не впливає на консистенцію тіста.

Білки житнього борошна на 50-56 % складаються з водо- і солерозчинних. Вони містять 32-36 % альбумінів і 18-20 % глобулінів, решта — глютенін і гліадин. Білкові речовини житнього борошна швидко набухають, зв'язують знач-

ну кількість води. Значна частина їх здатна до необмеженого набухання і пепти-зації, внаслідок чого утворюється в'язкий колоїдний розчин.

Порівняно з пшеничним борошном у житньому міститься більше ненасиче-них жирних кислот: лінолевої, олеїнової, ліноленової, а також фосфоліпідів і ка­ротиноїдів. Частина ліпідів зв'язана з білками (ліпопротеїди), частина з вуглево­дами (гліколіпіди). Зв'язані ліпіди складають більше ЗО % від усіх ліпідів житньо­го борошна.

На відміну від пшеничного борошна, у житньому в активному стані поряд з В-амілазою міститься а-амілаза. Це є підґрунтям для глибшого розщеплення крохмалю і накопичення в тісті низькомолекулярних декстринів і мальтози. Оп­тимум дії сс-амілази — рН 5,6-6,3, температура 58-65 °С; а-амілаза інакти-вується при 85-97 °С в залежності від рН тіста. Оптимальні умови дії В-аміла-зи — рН 4,5-4,8, температура 49-54 °С. р-амілаза інактивується при 70-85 °С в залежності від рН. р-амілаза більш кислотолабільна, а а-амілаза більш термо­лабільна. У пророслому зерні жита активність а-амілази значно більша порівня­но з її активністю у нормальному зерні.

Протеїнази житнього борошна активні при рН 4-5. Внаслідок дії на білки протеїназ у тісті накопичуються продукти їх гідролізу, збільшується вміст водо­розчинних речовин, тісто розріджується. Під дією целюлітичних ферментів (пен-тозаназ) гідролізуються пентозани борошна, зменшується в'язкість утворених ними внаслідок набухання колоїдних розчинів. Так, як і протеїнази пшеничного борошна, кислі протеїнази житнього здатні активуватися відновниками, що містять сульфгідрильні групи, та інактивуватись окислювачами.

У житньому борошні в активному стані знаходиться фермент із класу окси-доредуктаз — поліфенолоксидаза, що каталізує окислення амінокислоти тиро­зину киснем повітря з утворенням меланінів. Останні затемнюють м'якушку хліба. Присутні також ліпоксигеназа та інші ферменти.

Як було відмічено у попередньому розділі, фізичні властивості пшеничного борошна формуються в основному його білками.

Білки житнього борошна, на відміну від білків пшеничного, не утворюють клейковинного каркасу. Довгий час вважалося, що вони не здатні утворювати клейковину. Справа в тому, що у звичайних умовах клейковина жита не відми­вається, її можна відмити у слабких розчинах солей або органічних кислот. Лише в 1945 році Голенкову В.Ф. вдалося із житнього борошна відмити клейковину. Вихід сирої клейковини становить 5-10 %. Гліадин і глютенін жита утворюють дуже слабку за силою, рихлу, мало розтяжну або дуже розтяжну клейковину світло-сірого кольору. Гідратаційна здатність її становить 220-310 %, роз­тяжність 3-5 см, іноді більше 25 см.

На цей час вважається, що білки утворюють з пентозанами водорозчинні комплекси, які заважають формуванню клейковини. Поряд з цим, водорозчинні білки взаємодіють з вуглеводами, утворюючи глікопротеїди, що також негатив­но впливає на процес утворення клейковини.

Завдяки підвищеній гідратаційній здатності білки житнього борошна інтенсивно набухають, більша частина їх набухає необмежене, пептизується і переходить у в'язкий колоїдний розчин. Значну роль у пептизації житніх білків відіграють ферменти протеїнази, оптимум дії яких відповідає значенням рН 4,0-5,5, тобто у межах кислотності житнього тіста. Внаслідок їх дії поглиб­люється процес дегідратації білків і перехід продуктів їх гідролізу у водний розчин.Отже, роль білково-протеїназного комплексу в формуванні структурно-ме­ханічних властивостей борошна зводиться до утворення в'язкого колоїдного розчину, що підвищує консистенцію тіста, надає йому пластичності.

Вуглеводно-амілазний комплекс житнього борошна також має свої особли­вості.

У житньому борошні великий вміст власних цукрів (4,5-7,0 %), якими у значній мірі забезпечується сумарна кількість цукрів, необхідних для техно­логічного процесу. Полісахариди крохмалю амілоза та амілопектин легше піддаються гідролітичному розщепленню амілолітичними ферментами. Під дією а-амілази у тісті накопичуються низькомолекулярні декстрини, які швидко розщеплюються В-амілазою до мальтози. Поряд з цим мальтоза накопичується також внаслідок гідролітичного розкладу крохмалю під дією В-амілази на висо-комолекулярні декстрини і мальтозу. Значна частина мальтози утворюється під час випікання внаслідок порівняно низької температури клейстеризації крохмалю і більшої податливості клейстеризованого крохмалю дії амілаз. Тому внаслідок наявності великої кількості власних цукрів, значного накопичення мальтози під дією амілаз газоутворювальна здатність житнього борошна більш ніж достатня. Сумарний вміст цукрів повністю забезпечує процеси дозрівання тіста, вистою­вання тістових заготовок, а також меланоїдиноутворення.

Поряд з цим висока активність складових вуглеводно-амілазного комплек­су житнього борошна у процесі випікання сприяє утворенню вологої на дотик, дещо липкої м'якушки хліба.

Уже в перший період випікання крохмаль житнього борошна клейстери-зується (55-57 °С). Ця температура близька до оптимальної, при якій В-амілаза активно гідролізує крохмаль до мальтози і високомолекулярних декстринів. У процесі подальшого прогрівання тіста при температурі 65 °С наступає оптимум активності а-амілази, яка крохмаль і накопичені високомолекулярні декстрини гідролізує до низькомолекулярних декстринів і мальтози. Ці обставини можуть призвести до того, що в процесі випікання під дією ферментів значна частина крохмалю буде гідролізована і внаслідок високої гідрофільності низькомолеку­лярних декстринів, що утворилися, м'якушка хліба стане липкою. Можуть з'яви­тися й інші дефекти житнього хліба — надмірно темна скоринка, тріщини на по­верхні, відшарування скоринки від м'якушки. Але найзначнішою вадою є погіршення структурно-механічних властивостей м'якушки. Саме тому при оцінці хлібопекарських властивостей житнього борошна першочергове значен­ня надається вуглеводно-амілазному комплексу, як такому, що формує основ­ний показник якості житнього хліба — фізичні властивості його м'якушки.

З метою зниження активності а-амілази технологією приготування житньо­го хліба передбачається вища кислотність тіста.

Вуглеводи житнього борошна, а саме — набухлі зерна крохмалю і гідратовані пентозани відіграють значну роль у формуванні в'язких властивостей житнього тіста. Пентозани житнього борошна зв'язують значну частину води, в середньому 1:8. Нерозчинні пентозани набухають, водорозчинні утворюють в'язкі розчини (слизі). Загалом пентозани зв'язують до 28 % всієї води тіста. Наявність у житніх пентозанів розгалуженої арабаноксиланової фракції обумовлює утворення ними з білками і вуглеводами комплексів, що підвищують в'язкість колоїдних розчинів тіста, впливають на його консистенцію, газо- і формоутримуючу здатність.

Вважається, що утворені комплекси затримують дезагрегацію клейстери­зованого крохмалю.

Технологічні властивості пентозанів та їх вплив на хлібопекарські характери­стики борошна залежать від ступеню полімеризації (молекулярної маси) і дезаг-регації ферментами у процесі приготування тіста і випікання.

Характер хлібопекарських властивостей житнього борошна в значній мірі залежить від крупності борошна. Вважається, що зі збільшенням виходу і змен­шенням розміру частинок борошна підвищується активність його ферментів і, в першу чергу, амілолітичних, а також атакуємість біополімерів ферментами.

Таким чином, внаслідок глибокої гідратації та пептизації білків, гідратації пентозанів, дезагрегації й набухання крохмальних зерен формуються спе­цифічні фізичні властивості житнього тіста, а саме — висока в'язкість і плас­тичність при відсутності еластичності й пружності. Ці властивості визначають підвищену вологість, газо- і формоутримувальну здатності житнього тіста, за­безпечують його об'єм і формостійкість.

Житнє борошно має велику схильність до потемніння у процесі приготуван­ня хліба. Але ця властивість має значення лише для житнього сіяного борошна. М'якушка хліба з обдирного і обойного борошна завжди темнозабарвлена. При­чиною цього є значний вміст у цих сортах борошна амінокислоти тирозину і фер­менту тирозинази, що призводить до утворення меланінів.

Оскільки в силу особливостей вуглеводно-амілазного і білково-протеїназного комплексів житнього борошна в ньому у ході технологічного процесу накопичується значна кількість водорозчинних речовин, що значно впливають на якість хліба, хлібо­пекарські властивості житнього борошна оцінюють за величиною автолітичної актив­ності. Автолітичну активність визначають за водно-борошняною суспензією або за експрес-випічкою колобка. Автолітична активність борошна за автолітичною пробою (% на СР) має бути не більше: обойного — 55, обдирного, сіяного, житньо-пшенично­го — 50. При визначенні автолітичної активності за експрес випічкою визначають ма­сову частку водорозчинних речовин у м'якушці (% на СР). Одночасно характеризують колобок хліба, одержаного за експрес-випічкою. Колобок із нормального житнього борошна має правильну форму, без підривів, достатньо суху м'якушку. Вміст водо­розчинних речовин — не більше 23-28 %. Колобок із борошна з низькими хлібопе­карськими властивостями має плоску нижню, дещо зарум'янену верхню скоринку, липку, темну м'якушку. Вміст водорозчинних речовин становить більше 28 % на СР

Нормативною документацією на житнє борошно передбачається визначен­ня амілолітичної активності за «числом падіння». За ГОСТ 7045-90 «Мука ржа-

ная» число падіння має бути не менше: для борошна сіяного — 160, обдирного — 150, обойно­го— 105с.

У дослідницькій практиці ав-толітичну активність житнього борошна визначають за допомо­гою приладу амілографа. Аміло-граф — це ротаційний віскози­метр. Під час визначення на стрічці самописця графічно фіксуються у вигляді кривої зміни в'язкості водно-борошняної сус­пензії (рис. 3.12) при її прогріванні зі швидкістю 1,5 °С за

хвилину від 25 °С до температури повної клейстеризації крохмалю. За одержаною амілограмою визначають максимальну в'язкість суспензії по висоті кривої (n_max) — це основний показник, а також температуру початку клейстеризації суспензії.

Пробні випікання для визначення хлібопекарських властивостей житнього борошна у хлібопекарських лабораторіях не проводяться через труднощі приго­тування і підтримування стабільної якості заквасок, на яких виготовляють житній хліб. У дослідницькій роботі практикується проведення пробних випікань за спеціальними методиками.