Методы определения хлебопекарного достоинства ржаной муки

Зерно ржи как по погодно-климатическим условиям области куль­тивирования, так и по своим свойствам чаще и легче подвергается про­растанию.

Прорастание зерна ржи, сопровождающееся значительной актива­цией его ферментов — протеиназы и особенно α-амилазы, чаще всего является причиной неполноценности и даже дефектности ржаной муки в хлебопекарном отношении. Тесто из такой муки в процессе брожения быстро и сильно разжижается. Хлеб имеет интенсивно окрашенную корку и липкий, легко заминающийся мякиш. Подовый хлеб очень рас­плывчат.

В результате активации ферментов прорастание зерна обусловли­вает и соответствующее увеличение автолитической активиости муки, получаемой из него.

Следует отметить, что активность ферментов и автолитическая ак­тивность зерна ржи, находящегося в условиях, благоприятных для про­растания, начинает заметно увеличиваться еще до появления па зерне видимого ростка.

В основе большинства методов установления хлебопекарных свойств ржаной муки лежит определение отдельных компонентов, обу­словливающих ее автолитическую активность.

Ряд методов имеет в основе определение действия ферментов ржа­ной муки или вытяжек из нее на «посторонний» муке субстрат, напри­мер на растворимый крахмал. В основе других методов лежит определе­ние действия ферментов ржаной муки в условиях, когда субстратом для их действия являются соответствующие составные вещества того же образца муки.

Мы отдаем предпочтение этим собственно автолитическим мето­дам. При этом мы исходим из того, что интенсивность ферментативных процессов при приготовлении теста при выпечке хлеба зависит не толь­ко от активности ферментов, но и от степени податливости их действию соответствующих субстратных веществ муки.

В связи с этим ниже мы рассмотрим лишь методы, предусматрива­ющие определение тех или иных изменений в смесях исследуемой муки и воды (суспензия или тесто). При этом мы ограничимся методами, наиболее широко применяемыми в производственных лабораториях мельниц и хлебозаводов.

Определение автолитической активности ржаной муки по ГОСТу 27495-87. Этот метод предусматривает определение автолитической активности муки по способности ее при прогреве водно-мучной суспен­зии накапливать то или иное количество водорастворимых веществ.

Определение автолитической активности муки этим методом состоит в следу­ющем. Суспензию из 1 г муки и 10 мл дистиллированной воды в фарфоровом тигле прогревают в кипящей водяной бане в течение 15 мин, затем разбавляют до установ­ленной степени дистиллированной водой. Охлажденный автолизат фильтруют и в фильтрате с помощью прецизионного рефрактометра определяют содержание сухих веществ, выражаемое в процентах на сухое вещество муки

Подробное описание этого определения содержится в соответствующих руководст­вах и лабораторном практикуме [27, работы 16 и 17].

Чем выше авюлитическая активность ржаной муки, определяемая по ГОСТу (АА_ГОСТ), тем соответственно выше содержание водораство­римых веществ, определенное данным методом.

Определение консистенции теста из ржаной муки и воды после
автолиза при температуре 35 °С. Чем выше автолитическая активность
ржаной муки, тем быстрее
и больше разжижается те­
сто из нее в процессе его
автолиза.

Исходя из этого была раз­работана методика определе­ния автолитической активно­сти ржаной муки по конси­стенции теста из нее заданной влажности после 60 мин авто­лиза при 35 °С. Численное значение К₆₀ теста определя­лось сначала на консистометре погружения МОСКИП, а за­тем на современных автомати­зированных пенетрометрах. Чем выше автолитическая ак­тивность муки, тем выше чи­сленное значение К_т теста.

Детали проведения определения изложены в лабораторном практику­ме [27, работа 18]. Определение хлебо­пекарного достоинства ржаной муки с помощью амилографа.Амилограф представляет собой рота­ционный вискозиметр, во время определения гра-

 

Рис. 10. Схема амилографа:

1— вращающийся сосуд; 2 — штифты диска системы, 3 — электронагревательные элементы; 4 — электропривод для вращения сосуда 1,5 — передача от электродвигателя 6, 6 — синхронный электродвигатель; 7 — перо самопишущего устройства, 8 — пружина, 9 — рукоятка стержня дая переме­щения контакта термометра 10 в исходное положение; 10 ~ контактный термометр

фически фиксирующий на лепте самопишущего прибо­ра изменения вязкости во­дно-мучной суспензии.

Схема амилографа при­ведена на рис. 10.

Рис. 11. Схема амилограммы ржаной муки

В сосуд 1 амилографа вно­сится водно-мучная суспензия из 80 г исследуемой муки и 450 мл воды, которая при непрерывном

вращении сосуда прогревается от начальной температуры 25 °С с постоянной скоро­стью 1,5 °С в 1 мин. На ленте самописца перо 5 вычерчивает кривую, отражающую изменение вязкости прогреваемой суспензии. Лента самопишущего устройства амилографа разделена по длине линиями, являющимися масштабом времени (в ми­нутах), а по ширине — линиями, являющимися масштабом вязкости в пределах от 0 до 1000 условных единиц

На рис. 11 приведена примерная кривая изменения вязкости (ами-логамма), полученная при испытании ржаной муки на амилографе.

На амилограмме различают три части'

а — часть кривой, характеризующая изменение вязкости суспензии в период до начала процесса клейстеризации крахмала муки. За это время температура суспен­зии возрастает от 25 °С до температуры начала клейстеризации крахмала муки (для ржаной муки 52-55 °С) В течение этого времени в исследуемой водно-мучной сус­пензии происходят процессы, по-разному влияющие на ее вязкость: повышение тем­пературы суспензии и вызванное этим усиление дезагрегирующего и гидролитиче­ского действия ферментов муки снижают вязкость суспензии, а процессы набухания и пептизации коллоидных веществ муки, в первую очередь белков, слизей и части декстринов, увеличивают ее вязкость. Соотношение интенсивности этих двух групп процессов и определяет изменение кривой вязкости суспензии за этот период. Обычно преобладают факторы, снижающие вязкость суспензии, поэтому кривая амилограммы на этом участке характеризуется известным снижением вязкости;

б — часть кривой с момента начала клейстеризации крахмала муки до достиже­ния максимума вязкости суспензии. Этот участок кривой амилограммы характери­зуется быстрым нарастанием вязкости, вызываемым процессом клейстеризации крахмала, которая начинается с интенсивного набухания его зерен и вызванного этим постепенного разрушения их структуры. Водно-мучная суспензия в результате этого превращается во все более густую и вязкую клейстерообразную массу.

Дальнейшее нагревание крахмального клейстера, вызывающее полное разру­шение остатков набухших зерен крахмала, приводит к замедлению нарастания, а за­тем и к постепенному снижению вязкости суспензии.

Очень большое влияние на нарастание вязкости суспензии в период ее клей­стеризации оказывают амилолитические ферменты муки, в первую очередь более термостойкая α-амилаза, обладающая резко выраженным разжижающим действием на крахмальный клейстер. Чем выше автолитическая активность муки, особенно активность в ней α-амилазы, тем раньше и интенсивнее начнется разжижение клейстера и тем ниже будет максимум вязкости (η_мах) суспензии.

Чем выше численное значение η_мах суспензии, выражаемое в условных едини­цах прибора, тем ниже автолитическая активность муки;

в — участок кривой с момента достижения суспензией максимума вязкости, от­ражающий снижение вязкости суспензии в результате действия отмеченных выше факторов.

Поскольку показателем, определяющим хлебопекарное достоинство муки, яв­ляется значение η_мах, опыт обычно прекращают, как только выяснится, что кривая амилограммы уже перешла через точку, характеризующую максимум вязкости сус­пензии.

В ряде работ отечественных исследователей было показано, что для оценки хлебопекарных свойств ржаной муки можно с успехом при­менять определение изменения вязкости водно-мучной суспензии на амилографе и при определенной постоянной температуре (обычпо при 35 °С в течение 10 или 15 мин).

Определение числа падения по методу Хагберга-Пертена. Сущ­ность этого метода, разработанного в 1961 г., заключается в следующем.

Навеску в 7 г муки¹ (или тонко измельченного зерна) и 25 мл дистиллирован­ной воды (20 °С) смешивают 20-кратным встряхиванием вручную в стеклянной, строго калиброванной пробирке вискозиметрического устройства. Затем в пробир­ку вставляют пробку, через отверстие в которой пропущен стержень с кольцеобраз­ным смешивающим органом на нижнем конце. Стержень снабжен ограничителями его перемещения по вертикали и служит на первом этапе определения как смеситель прогреваемой суспензии, а на завершающем этапе — как тело погружения.

Пробирку помещают в вертикальном положении в кипящую водяную баню и одновременно включают секундомер. Точно через 5 с начинают перемешивание сус­пензии поднятием и опусканием вручную стержня-смесителя. Подъем и опускание его должны длиться 1 с. Точно через 60 с с момента помещения пробирки в кипящую баню стержень поднимают до отказа вверх и отпускают для свободного «падения». Когда стержень опустится до соприкосновения верхнего ограничителя с поверхно­стью пробки, секундомер останавливают

Общее количество отсчитанных секунд (60 с прогрева + количество секунд на свободное погружение стержня) принимается за величину числа падения (сокра­щенно — ЧП). Чем выше автолитическая активность муки, тем меньше величина ЧП.

Определение ЧП по Хагбергу-Пертену в 1968 г. было стандартизо­вано Международным обществом химии зерна (стандарт № 107) в каче­стве метода измерения активности α-амилазы зерна и муки.

Однако, исходя из описанного выше принципа этого определения, ЧП является показателем не активности α-амилазы зерна или муки, а суммарной автолитической их активности.

Наряду с α-амилазой в разжижении прогреваемой водно-мучной суспензии существенную роль играют и другие гидролитические и дез-

¹При резко повышенной автолитической активности зерна или муки ее навеска увели-

чивается до 9 г

агрегирующие ферменты, в частности протеииазы, активность которых также возрастает при прорастании зерна.

В настоящее время для определения ЧП производятся также и ав­томатизированные приборы.

Определение консистенции водно-мучной массы, клейстеризо-ванной электроконтактным прогревом. В МТИППе был разработай также метод определения автолитическои активности ржаной муки по численному значению показателя К_эк, характеризующего определяе­мую на пенетрометре консистенцию водно-мучной массы, предварите­льно клейстеризованной электроконтактным прогревом до 75 °С¹.

Определение заключается в следующем. Водно-мучная масса готовится с влажностью, постоянной для каждого сорта муки (для обойной муки 70%, обдир­ной 69 и сеяной 68%), при комнатной температуре.

Электроконтактный прогрев водно-мучной массы осуществляется на создан­ном для этого автоматизированном приборе в прямоугольном продолговатом сосуде из неэлектропроводного материала, разделенном поперечными перегородками из этого же материала на три отделения. Вдоль двух противоположных внутренних поверхностей длинных боковых стенок этого сосуда вставлены пластины — электроды. Все три отделения сосуда заполняются водно-мучной массой. В одно из отделений опускается конец контактного термометра установки. После подключе­ния электродов сосуда в электрическую цепь водно-мучная смесь равномерно во всей ее массе прогревается и примерно через одну минуту достигает заданной тем­пературы (75 °С), после чего электрическая цепь нагрева автоматически разры­вается. После этого сосуд с клейстеризованной водно-мучной массой переносится на подъемный столик пенетрометра, на котором и производится последовательно в двух отделениях сосуда определение К_зк — глубины погружения в прогретую массу в течение 5 с тела погружения конической формы при общей массе системы погру­жения 50 г.

Чем выше автолитическая активность ржаной муки, тем больше численное значение К_эк, выражаемое в единицах прибора.

Другие методы определения автолитическои активности ржаной муки. Для определения хлебопекарной способности ржаной муки был разработай и ряд других автолитических методов.

Так, в ряде стран для этой цели определяют сахарообразующую способность (мальтозное число) ржаной муки. В основе этого лежит определение количества ма­льтозы, образовавшейся в водно-мучной суспензии за 1 ч ее автолиза при 27 °С (см. описанное выше определение сахарообразующей способности пшеничной муки).

Фреде² предложил определять автолитическую активность прогретой ВМС по растекаемости определенной ее порции на поверхности стеклянной пластины, под которую подложен лист с 15 концентрическими окружностями с равномерно возра­стающими величинами диаметра.

¹ А. С. 159691 (СССР). – Б. И., 1964, № 1.

² Frede L. Einfache Methods zur Ermittlung.

²

ВМС выливается над центром наи­меньшей окружности. Чем выше автоли-тическая активность муки, тем больше будет диаметр окружности, до которой за заданный период времени растечется определенная порция прогретой ВМС.

Сравнительная оценка отде­льных автолитических методов определения хлебопекарного до­стоинства ржаной муки. Описан­ные выше автолитические методы можно разделить на две группы.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Добавка муки Об-ПЗ,% Рис. 12.Влияние добавления к муке Об-Р муки О6-П2 на изменение показателей 1 - К60, 2 - Кэк, 3 - ЧП; 4 - ААГОСт; 5 - ηмах

К первой группе можно отнес­ти методы, предусматривающие прогрев водно-мучной смеси (сус­пензии или теста) до температуры, значительно превышающей тем­пературу начала клейстеризации ржаного крахмала (-55 °С). Клей-стеризовапный крахмал, как уже отмечалось, гидролизуется амилазами во много раз легче и быстрее, чем иеклейстеризоваипый. Поэтому при применении таких методов создаются оптимальные в отношении ата-куемости крахмала и температуры условия для его амилолиза в резуль­тате автолитического действия. По температурному режиму эти усло­вия приближаются к тем, которые наблюдаются в выпекаемой тестовой заготовке.

Такие методы можно условно именовать горячими методами.

К числу показателей автолитичеекой активности ржаной муки, определяемых горячими методами, можно отнести: АА_ГОСТ, η_мах -ами-лограммы, ЧП и К_эк.

Ко второй группе — холодных методов — относятся те, при приме­нении которых температура водно-мучной смеси существенно ниже температуры клейстеризации крахмала.

Из рассмотренных нами методов к холодным можно отнести: определение К₆₀ теста после автолиза при 35 °С; определение сахарообразующей способности (мальтозиого числа) муки (27 °С); определение газообразующей способности теста (30 °С) и определение расплываемости (О₁₈о) шарика теста (30 °С).

На рис. 12 приведен график, показывающий характер изменения отдельных показателей автолитичеекой активности (К₆₀, К_эк, ЧП,

ААгост и η_мах - амилограммы) У обойной муки из нормального зерна (Об-Н), из зерна, которое проращивалось 3 сут (Об-ПЗ), и в смесях муки Об-Н с 15, 25 и 50% муки Об-ПЗ.

¹ Метод Фреде для определения автолитичеекой активности был модифицирован ЛО ВНИИХП

Чтобы исключить несопоставимость численных значений и размерностей от­дельных показателей, на оси ординат графика отложены относительные величины изменения (Δ) определявшихся показателей, выраженные в процентах к численно­му значению показателя у муки Об-Н За 100% принята разность значений данного показателя у муки Об-ПЗ и Об-Н.

Если бы численные значения показателей изменялись строго пропорциональ­но проценту добавляемой муки из проросшего зерна (Об-ПЗ), то значения Δ этих по­казателей должны были бы располагаться на прямой, нанесенной на графике тонкой линией

Рассмотрение 1рафика на рис. 12 позволяет отметить следующее.

1. Изменение численных значений показателя, определяемого
холодным методом, строго пропорционально количеству в смеси муки
из проросшего зерна. Значения ΔК₆₀ лежат почти непосредственно на
линии их расчетных значений.

2. Численные значения всех показателей, определявшиеся го­рячими методами (η_мах, АА_ГОСТ, К_эк и ЧП), изменяются очень резко при малых добавках муки из нроросшего зерна. При увеличении количества добавляемой муки из проросшего зерна численные значения этих пока­зателей продолжают изменяться, но в значительно меньшей степени, чем при малых добавках. Это связано, очевидно, с тем, что оптимальные для амилолиза температурные условия и повышенная атакуемость суб­страта приводят к автолизу его основной части уже при относительно малых добавках муки из проросшего зерна.

Отмеченная особенность горячих методов наиболее резко прояв­ляется в изменении величин η_мах -амилограммы и АА_ГОСТ муки. В отно­сительно меньшей степени это относится к показателям ЧП и К_эк

3. Из изложенного выше следует, что горячие методы определения хлебопекарных свойств ржапой муки особенно целесообразно
применять для оценки муки из зерна с небольшим содержанием незна­
чительно проросших зерен.

Для характеристики свойств муки из зерна с большей степенью пророслости и значительным содержанием проросших зерен предпоч­тительнее холодные методы, например определение К₆₀ теста.

На рис 13 и 14 приведены графики изменения численных значений показате­лей К₆₀ теста и η_мах -амилограмм при добавках к муке из непроросшего зерна одних и тех же количеств (3, 5, 10, 15 и 20%) муки из зерна различной степени пророслости (06-Ш, Об-П3и0б-П5).

Рассмотрение этих графиков показывает, что одинаковые добавки муки из зер­на разной степени пророслости приводят к получению смеси с совершенно различ­ными хлебопекарными свойствами. Так, добавление 5% муки 06-П1, Об-ПЗ и 06-П5 приводило к получению смеси со значениями К₆₀, соответственно равными 92,134 и 253 ед. прибора, и значениями η_мах, равными 298, 144 и 85 ед. прибора.

Была исследована взаимозависимость между численными значе­ниями отдельных показателей автолитической активности ржаной

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Содержание в пробе муки из проросшего зерна, %

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Содержание в пробе муки из проросшего зерна, %

Рис. 13. Изменение численных значений Рис. 14. Изменение численных значений
К_м при добавлении к муке Об-Н муки: т)_т„-амилограмм при добавлении к муке

1 - Об- П1, 2 - Об- ПЗ, 3 - Об- П5 Об- Н муки

1-О6Ш.2- Об-ПЗ, 3 - О6-П5

обойной и сеяной муки, полученной из нормального непроросшего зер­на, и смесей ее с добавками до 10% муки из зерна ржи, проращивавшего­ся в течение 1 и 3 сут. В этих образцах и смесях муки определялись чис­ленные значения показателей: А_гост, η_мах, ЧП, К_эк, К₆₀. Были определе­ны значения коэффициента корреляции (г) между численными значениями отдельных этих показателей, приводимые в табл. 6.

Величины г, приведенные в табл. 6, позволяют отметить, что в пре­делах автолитической активности, которая может быть у муки из зерна ржи с содержанием до 10% проросших зерен, все сопоставляемые пока­затели практически одинаковой достоверностью отражают это свойст­во муки.

Таблица 6

 

Сопоставляемые показатели	rx, y
X	У	Мука сеяная		Мука обойная
Кэк	ηмах	-0,931 ±0,053		-0,991 ±0,0067
Кэк	К60	0,978 + 0,0175		0,922 ±0,0321
Кэк	ААГ0СТ	0,902 ±0,076		0,982 ±0,0135
Кэк	ЧП	-0,943 ±0,0221		-0,986 ± 0,0098
ААГОСТ	ЧП	-0,968 ± 0,0246		-0,945 ±0,041
К60	ηмах	-0,944 ± 0,043		-0,865 ± 0,0963
К60	ААГОст	0,992 + 0,0065		0,879 ± 0,089
К60	ЧП	-0,941 ±0,0462		-0,934 ± 0,0054

В лабораториях хлебозаводов предпочтительно определение К₆₀ ржаной муки на пенетрометре, так как этот прибор может быть исполь­зован и для ряда других определений (Н_сж клейковины, К₆₀ пшеничного теста, сжимаемость, пластичность и упругие свойства мякиша хлеба).

В лабораториях, имеющих прецизионные рефрактометры, может определяться АА_ГОСТ ржаной муки.

Для характеристики же автолитической активности зерна ржи предпочтительнее определение числа падения па приборе Хагберга-Пертена при измельчении зерна на специальной мелышчке, входя­щей в комплект прибора.

В настоящее время разработаны автоматизированные приборы для определения ЧП: «Амилотест» (МГУПП), ПЧП (ВНИИЗ). Показатель ЧП включен в стандарты ряда стран, в том числе в РФ — ГОСТ 7045 на ржаную муку.

Пробные выпечки из ржаной муки. Лабораторные пробные вы­печки из ржаной муки применяются в исследовательских работах, свя­занных с оценкой хлебопекарного достоинства зерна отдельных сортов ржи и ржаной муки. Для этой цели разработан ряд методик проведения лабораторных пробных выпечек из ржаной муки различных сортов (различного выхода).

Многие из этих методик предусматривают использование заквасок, приготов­ленных на исследуемой муке, в качестве препарата бродильной микрофлоры. Дли­тельность и многофазность выделения этих заквасок, неустойчивая и неодинаковая бродильная активность их и трудность сохранения заквасок в активном состоянии делают проведение лабораторных пробных выпечек этим методом практически ма­лонадежным.

В последние годы при исследовании хлебопекарных свойств ржа­ной муки типа производимой у нас в стране сеяной муки все чаще при­меняют пробные выпечки с приготовлением теста не на заквасках, а па дрожжах, с добавлением пищевой молочной, а в отдельных методиках и уксусной и лимонной кислоты. Приготовление теста производится в одну или две фазы.

Пробные выпечки из ржаной муки в производственных лаборато­риях нашей хлебопекарной промышленности не производятся, а хлебо­пекарные свойства данной муки оцениваются по показателям ее авто­литической активности.