|
РЖАНАЯ МУКА И ПОЛУЧЕНИЕ ИЗ НЕЕ ХЛЕБА
1. Особенности ржаной муки
Ржаная мука по сравнению с пшеничной имеет ряд отличительных особенностей. Она содержит меньше белков на 10... 15%. Наиболее дефицитных для злаковых культур незаменимых аминокислот лизина и треонина в ржаной муке примерно в 1,5 раза больше, чем в пшеничной (первая цифра — в муке сеяной, вторая — в обдирной), % к общему содержанию белков: лизин — 3,30; 3,46, треонин — 2,54; 3,29. Ржаная мука
богата валином, лейцином, гистидином. Для белков ржаной муки характерна большая доля водо- и солерастворимых фракций, способных к неограниченному набуханию — до 50... 52% их общего содержания.
Ржаная мука содержит 80... 85% углеводов, они представлены крахмалом, сахарами, слизями, пентозанами и клетчаткой. Мелких крахмальных зерен в ржаной муке меньше, чем в пшеничной. Крахмал ржи начинает клейстеризоваться при температуре 52... 55 °С, т. е. при температуре более низкой, чем крахмал пшеницы (60... 67 °С). Из него получается вязкий, медленно стареющий клейстер. Это свойство в сочетании с общим высоким содержанием растворимых веществ обусловливает мягкую консистенцию и медленное черствение ржаного хлеба.
По сравнению с крахмалом пшеницы крахмальные зерна ржи, защищенные набухающими веществами (слизями и др.), менее подвержены механическим повреждениям при размоле. При использовании гладких вальцов наблюдаются незначительнее различия в повреждении крахмальных гранул в муке грубого и тонкого помола. Рифленые вальцы еще менее повреждают крахмал, чем гладкие.
До 80% всех сахаров приходится на долю сахарозы (4... 6% от массы муки), восстанавливающих сахаров немного (0,2... 0,4%). Характерная особенность ржаной муки — содержание рафинозы и водорастворимых полифруктозидов (левулезанов). Ржаная мука содержит 4,8... 9% пентозанов, из них водорастворимых— 1... 3% от массы муки. Повышенное содержание слизей в ржаной муке влияет на консистенцию ржаного теста, уменьшает его разжижение при брожении.
Клетчатки в ржаной муке примерно столько же, сколько и в пшеничной (0,4...2,1 %), в зависимости от сорта, хотя оболо-чечных частиц в ней содержится больше, чем в пшеничной (на-лример, в обойной — 20... 25%). Это объясняется меньшим содержанием клетчатки в оболочках и алейроновом слое зерна ржи. Клетчатка ржаной муки существенно не влияет на консистенцию хлеба, что, связано с особенностями состава и строения оболочечных частиц зерна ржи. При небольшом количестве жира (1 .2%) в ржаной муке по сравнению с пшеничной содержится больше непредельных жирных кислот, фосфолипидов, каротиноидов.
Ржаная мука богаче, чем пшеничная, рибофлавином, но значительно беднее ниацином. В обойной и обдирной муке содержатся витамины группы Е. При большем, чем в пшеничной муке, наличии витаминов группы Е и фосфолипидов жир ржаной муки отличается большой устойчивостью и медленнее прогоркает.
Кроме каротиноидов, в ржаной муке содержатся красящие вещества (флавоны, антоцианы), в муке из зеленозерной ржи — хлорофилл. К ценным особенностям ржаной муки относится повышенное содержание в ней йода и фтора. По сравнению с другими зерновыми культурами в ржаной муке содержится больше всего фтора, мг%: в сеяной 0,035... 0,052; обойной 0,085, в пшеничной — высшем сорте 0,011 .0,016; во II сорте 0,019 .0,034.
§ 2. Хлебопекарное достоинство ржаной муки
Показатели качества ржаного хлеба те же, что и пшеничного: вкус, аромат, форма, объем, окраска и состояние корки, разрыхленность мякиша, пористость, цвет мякиша, расплывае-мость подового хлеба. Количественно они изменяются в более узких пределах. Величина объема формового хлеба и структура его пористости в отличие от пшеничного играют второстепенную роль. Цвет муки и способность ее к потемнению при производстве ржаного хлеба несущественны. Их учитывают только при оценке качества сеяной муки.
Для ржаного хлеба, особенно из обойной и обдирной муки, характерны по сравнению с пшеничным меньший объем, темноокрашенные мякиш и корка, меньшая пористость и более липкий мякиш.
Если при оценке хлебопекарного достоинства пшеничной муки решающую роль отводят белково-протеиназному комплексу, то для ржаной муки наибольшее значение приобретает углеводно-амилазный комплекс. Ржаная мука отличается повышенным содержанием собственных сахаров, левулезанов, водорастворимых коллоидных полисахаридов — полифруктози-дов, более низкой температурой клейстеризации крахмала» большей его атакуемостью и наличием в муке даже из непроросшего зерна а-амилазы. Сахаро- и газообразующая способность ржаной муки никогда не вызывает заботы хлебопека (она всегда более чем достаточна).
В образовании вязких свойств ржаного теста большую роль играют набухание крахмала и гидратация слизей. Более низкая температура клейстеризации, большая атакуемость, высокая активность амилазного комплекса, в который входит даже в непроросшем зерне а-амилаза, создают благоприятные условия для гидролиза крахмала при брожении теста и выпечки ржаного хлеба, что составляет еще одну особенность хлебопекарного достоинства зерна ржи. В формировании физических свойств ржаного теста участвуют белковые вещества. Особенность белков ржаной муки заключается в том, что, несмотря на сходство с белками пшеницы, наличия глиадиновой и глютени-новой фракций, они способны к быстрому и интенсивному набуханию, пептизированию, переходу в состояние коллоидного раствора, не образуют упругопластичного структурного каркаса теста.
Активность протеиназ — заметный фактор реологических свойств ржаного теста, поскольку ферментативная дезагрегация белков повышает их способность переходить в водный раствор. Улучшающее влияние гидротермической обработки на проросшие зерна ржи и прогрев ржаной муки в основном следствие изменений белково-протеиназного комплекса. Все эти особенности ржаной муки составляют основу специфической деформационной характеристики теста — его высокую вязкость и резко пониженную величину упругой деформации.
У ржаного хлеба объем и структура мякиша в отличие от пшеничного колеблются в меньших пределах. Это обусловлено особенностями углеводно-амилазного и белково-протеиназного комплексов зерна ржи. По хлебопекарным достоинствам сорта нормально вызревшей ржи, полноценной не имеют заметных различий между собой.
§ 3. Производство ржаного хлеба
Отличительная особенность ржаного теста — его высокая кислотность. Кислотность готового выброженного теста из ржаной обойной муки доводят примерно до 12°. Повышенная кислотность, в частности содержание молочной кислоты, благоприятно влияет на физические свойства ржаного теста, способствует пептизации белков и одновременно набуханию части белков.
Повышенная кислотность тормозит действие а-амилазы при выпечке, сокращает период образования под ее влиянием декстринов, что предотвращает повышенную липкость и заминае-мость мякиша готового хлеба. Высокой кислотности достигают замешиванием ржаного теста на густых и жидких заквасках из муки, воды и старой порции закваски или теста. Они содержат дрожжи и молочнокислые бактерии, вызывающие брожение теста и образующие молочную и уксусную кислоты. Соотношение количества дрожжей и молочнокислых бактерий в ржаном тесте равно 1: 100.
Приготовление теста на густых заквасках при интенсивном кислотонакоплении придает хлебу специфический вкус и аромат. Таким хлебом питается население центральных и северных районов нашей страны. Хлеб на жидких заквасках при меньшей интенсивности кислотонакопления в тесте менее кислый и ароматный. Такой хлеб распространен в южных районах СССР.
§ 4. Оценка технологического достоинства ржаной муки и качества ржаного хлеба
Для оценки хлебопекарных достоинств ржаной муки используют требования, приведенные в стандарте, и дополнительные методы.
Хлебопекарные достоинства ржаной муки в отличие от пшеничной зависят преимущественно от состояния ее углеводно-амилазного комплекса (особенно крахмала) и его изменений при брожении, расстойке и выпечке под влиянием амилолитиче-ских ферментов. Зерно ржи по своим свойствам часто подвергается прорастанию на корню, чему способствуют природно-климатические условия основных районов ее выращивания. Прорастание сопровождается значительной активацией ферментов зерна — протеиназы и особенно а-амилазы, что увеличивает автолитическую активность муки, получаемой из такого зерна, и представляет собой наиболее частую причину неполноценности ржаной муки. Из большого количества методов определения хлебопекарного достоинства ржаной муки наиболее часто применяют методы, оценивающие величину автолитической активности и отдельных ее компонентов.
Автолитическую активность ржаной муки (способность образовывать водорастворимые вещества при нагревании) определяют по автолитической пробе автолизом мучной болтушки с последующим определением количества водорастворимых веществ при помощи прецизионного рефрактометра. Ржаная обойная мука с количеством водорастворимых веществ до 55% на сухое вещество, ржаная обдирная, ржано-пшеничная и сеяная с содержанием водорастворимых веществ до 50% обладают нормальными хлебопекарными достоинствами. При больших количествах водорастворимых веществ хлебопекарные качества муки снижаются и ухудшаются по мере увеличения содержании этих веществ. Для быстрого (экспрессного) определения хлебопекарного достоинства ржаной муки применяют выпечку колобка из 50 г муки и 41 мл воды при температуре 230 °С в течение 20 мин. После охлаждения колобок оценивают органолептически по объему, внешнему виду, окраске поверхности, отсутствию или наличию разрывов и выплавов мякиша, цвету и состоянию мякиша; в колобке определяют количества водорастворимых веществ. Хорошие результаты дает амилограф (ротационный вискозиметр), графически фиксирующий на ленте самопишущего прибора изменение вязкости водно-мучной суспензии. Полученная кривая (амилограмма) позволяет определить максимальную вязкость болтушки по высоте подъема кривой (основной показатель) и температуру начала ее клей-стеризации.
Способ Хагберга — Пертена определения автолитических свойств ржаной муки по числу падения стандартизован в качестве метода изменения активности а-амилазы зерна и муки. Число падения определяют продолжительностью опускания (с) стандартизованного стержня в калиброванную пробирку, находящуюся в кипящей водяной бане и содержащую суспензию из муки и воды.
Пробные лабораторные выпечки для оценки качества ржаной муки в лабораториях мукомольных заводов и хлебозаводов не применяют из-за продолжительности в многофазности приготовления необходимых для этого заквасок, неустойчивости и различия их бродильной активности, а также трудности сохранения их в активном состоянии. Пробные выпечки из ржаной муки используют иногда в исследовательской работе. Качество ржаного хлеба, особенно из обойной и обдирной муки, значительно отличается от качества хлеба из пшеничной муки. Для него характерны меньший объем, более темноокрашенные мякиш и корка, меньший процент пор и относительно более липкий мякиш.
Контрольные вопросы. 1. В чем заключаются различия в химическом составе ржаной и пшеничной муки? 2. Каковы различия в составе и свойствах белков и клейковины ржаной и пшеничной муки? 3. Как влияет углеводне-амилазный комплекс ржаной муки на качество хлеба? 4. По каким показателям характеризуется технологическое достоинство ржаной муки? 5. В чем заключаются особенности производства ржаного теста? 6. По каким показателям оценивают качество ржаного хлеба?
Зерно — живая биологическая система, чутко реагирующая на внешние условия. Имея сложный химический состав, зерно находится в состоянии постоянных изменений, в нем происходит непрерывный биологический обмен веществ (метаболизм) как внутри самого зерна, так и окружающей средой. В обмен веществ вовлекается весь сложный химический состав зерна, что в конечном счете определяет его технологическое достоинство и пищевую ценность. Динамическое изменение массы и состава зерна проявляет себя с момента высева семян в поле, в период роста и развития злакового растения, при его созревании, уборке, транспортировании, хранении и переработке.
Существуют три фактора, от которых зависит состояние зерна, его качество и технологические особенности. Первый фактор— генетический, заложенный в биологической природе зерна, передаваемый по наследству и заложенный в его клетках и тканях. Второй фактор — внешние условия, при которых злаковое растение растет и развивается, а затем хранится и перерабатывается: здесь учитываются производственные условия и оборудование, материальная основа хранения — различные типы хранилищ и переработки — промышленные предприятия (мукомольные заводы, хлебозаводы, макаронные фабрики и т. д.). Третий фактор — совокупность воздействий, оказываемых человеком на зерно на всех этапах его роста, развития, хранения, транспортирования и переработки (агротехнические, механические, физико-химические, биологические).
Интенсивная технология, применяемая в производстве зерна, улучшает условия его развития и созревания, приближает их к оптимальным, улучшает качество зерна.
В основе всех изменений зерна, его составных частей, отдельных тканей лежат разнообразные и сложные биохимические процессы, нашедшие отражение в данном учебнике по биохимии зерна и продуктов его переработки.
С момента государственных заготовок зерна ответственность за его сохранность, переработку и рациональное использование ложится на работников предприятий Министерства хлебопродуктов (элеваторов, мукомольных и комбикормовых заводов, хлебозаводов и др.).
Инженеры-технологи, механики и экономисты только тогда могут обеспечить необходимый производственный уровень на всех этих предприятиях, когда они будут вооружены прочными знаниями о процессах, происходящих в зерне, изучат биохимию зерна и продуктов его переработки. Эти знания составной частью входят в подготовку руководителей и инженерно-технических работников системы хлебопродуктов. Без этих знаний невозможно получение высокого производственного эффекта в хранении и переработке зерна — предотвращение снижения качества и порчи зерна, поступающего в распоряжение государства, получение максимальных выходов и хорошего качества готовой продукции (муки, хлеба, крупы, комбикормов и др.),. ликвидация потерь зерна.
В последние годы биохимия зерна, а также практика его хранения и переработки пополнились новыми достижениями. Получены данные о нуклеиновых кислотах, играющих такую же важную роль в жизненных процессах, как белки, в том числе в генетическом механизме. При все более возрастающем применении минеральных удобрений и пестицидов в результате нарушений, допускаемых при их использовании, в зерне накапливаются токсические вещества, в том числе тяжелые металлы (кадмий, свинец, мышьяк и др.). Разрабатываются меры для их удаления при переработке зерна. Выявлено существенное влияние на процессы обмена веществ пищевых волокон — клетчатки и других веществ. Установлено, что наибольший эффект достигается при включении в суточный рацион человека пшеничных отрубей (оболочечных частиц зерна).
Мукомольные заводы приступили к массовому производству пищевых пшеничных отрубей. Выделяемый при переработке пшеницы в муку зародыш, богатый биологически полноценными белками, витаминами и минеральными веществами, до сих пор направлялся в корма для животных. В последнее время мукомольные заводы начали выработку пшеничных зародышей, применяемых также для биологического обогащения пшеничного хлеба. Возникла задача расширенного изучения химического состава пищевых пшеничных отрубей и зародыша, а также их изменения при их хранении. В биологических процессах злаковых растений активное участие принимают фенольные соединения. За последнее десятилетие выявлены ранее неизвестные данные об этом классе соединений, содержащихся в большом количестве (3...4 и до 10%) в зерне.
Содержание и качество клейковины является наиболее информативной мерой хлебопекарного достоинства зерна и муки пшеницы. Клейковина известна свыше 200 лет. Однако до сих пор не раскрыты до конца ее уникальные свойства, благодаря которым пшеница является единственной культурой, дающей хлеб с присущими только ей отличными качественными признаками. Нет удовлетворительного экспресс-метода (механизированного) выделения клейковины из зерна и муки.
Для улучшения качества хлеба зерно с низкими хлебопекарными достоинствами смешивают с зерном лучшего качества (сильной). В этой связи возникает необходимость оценить смесительную ценность зерна пшеницы разного качества. Предполагается, что смесительная ценность зерна есть его способность, обусловленная биологическим и физическим комплексом партии зерна, прежде всего белка с его уникальными свойствами, взаимодействовать с разнокачественным зерном других партий и давать при определенных их количественных соотношениях зерновую смесь заданного технологического достоинства. Остается нерешенным вопрос, каким образом происходит это взаимодействие, каков его механизм. Только установив такой механизм, можно будет, зная химический состав зерна, регулировать процесс смешивания разнокачественных партий зерна с точно намечаемыми оптимальными результатами.
Качество зерна зависит от большого числа признаков (химических, физических и др.) — не менее 100. Зависимости между показателями качества зерна из-за большого числа факторов колеблются в значительных пределах (при коэффициентах корреляции от 0,1 до 0,9).
Выявление закономерностей варьирования признаков качества и их взаимной обусловленности — задача исключительной важности. Ее решение позволит найти математические выражения взаимообусловленности, которые станут основой однозначной оценки технологического качества зерна при помощи ЭВМ.
Еще одно направление совершенствования биохимического исследования зерна заключается в том, чтобы, опираясь на достижения других отраслей науки (физики, оптики, электроники, молекулярной биологии и т. д.), изыскать методы экспресс-определений, в том числе с привлечением автоматизированных средств, содержания и состава важнейших веществ зерна — белков, различных углеводов (прежде всего сахаров и клетчатки), липидов (жира), витаминов, минеральных веществ (в том числе токсичных).
Необходимо стремиться к тому, чтобы ускоренные автоматизированные системы оценки химического состава зерна, промежуточных и конечных продуктов его переработки можно было включить в общую технологическую схему и тем самым создать предпосылки перехода к мукомольному заводу-автомату.
Велики успехи биохимии зерна. Еще более грандиозны ее будущие достижения, которых она обязательно добьется в тесном содружестве с другими интенсивно развивающимися отраслями науки.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Анисимов А. А., Леонтьева А. Н., Александрова И. Ф. и др„ Основы биохимии. — М.: «Высшая школа», 1986.
Буслович С. Ю., Дубенецкая М. М. Химические вещества и качество продуктов. — Минск: «Ураджай», 1986.
Казаков Е. Д. Хлеб: место и роль в питании человека: Журнал «Известия вузов, пищевая технология», № 5, 1987.
Казаков Е. Д., Кретович В. Л. Биохимия дефектного зерна и пути его использования. — М.: Наука, 1979.
Качество зерна пшеницы Казахстана. Под редакцией Т. Б. Дарканбаева — Алма-Ата: «Кайнар», 1984.
Козьмина Н. П. Биохимия хлебопечения. — М.: Пищевая промышленность, 1979.
Конарев В. Г. Белки пшеницы. М.: «Колос», 1980.
Кретович В. Л. Биохимия зерна. М.: «Наука», 1981.
Кретович В. Л. Биохимия растений. — М.: «Высшая школа», 1986.
Кретович В. Л. Введение в энзимологию. — М.: «Наука», 1986.
Мартьянова А. И., Кравцова Б. Е., Васюсина Т. В. и др. — Оценка технологических свойств товарных партий пшеницы. — М.: «Агропром-издат», 1986.
Пугачев А. Н. Повреждение зерна на корню. М.: Колос, 1976.
Рядчиков В. Г. Улучшение зерновых хлебов и их оценка. — М.: Колос, 1978.
Торжинская А. Р., Яковенко В. А. Технохимический контроль хлебопродуктов. М.: Агропромиздат, 1986.
|
