Биохимические процессы

 

Под воздействием амилолитических ферментов муки (β-амилазы пшеничной муки и α- и β-амилазы ржаной) на частично деполимеризованный крахмал муки происходит накопление мальтозы, потребляемой в процессе брожения дрожжами (при приго-товлении теста с незначительным добавлением сахара-песка по рецептуре или без него) и, другими видами микроорганизмов. B случае, если единственным источником сахаров для процесса брожения является мальтоза, образующаяся при гидролизе крахмала, интенсификации этого процесса способствует добавление препаратов c активной α - амилазой (бeлый неферментированный солод, амилолитические ферментные препараты).

 

В процессе брожении определенную роль играют высокомолекулярные пентозаны муки, гидролизуемые соответствyющими ферментами с накоплением пентоз.

 

В процессе брожения полуфабрикатов происходит увеличение общей кислотности и концентрации водородных ионов, обусловленное рядом биохимических процессов, протекающих в полуфабрикатах при участии развивающейся в них микрофлоры и под воздействием фepмeнтoв сырья на его структурные компoнeнты:

 

— накопление органических кислот (уксусной, молочной, муравьиной, яблочной, масляной, янтарной, винной, лимонной и других), что является следствием наряду со спиртовым, гомо- и гетероферментативного молочнокислого брожения;

 

 ферментативный гидролиз фосфорорганических соединений c выделением кислых фосфатов;

 

 растворение диоксида углерода в жидкой фазе теста c образованием угольной кислоты.

 

Молочная, уксусная и другие кислоты влияют на состояние и структуру белков в тесте, способствуя их набуханию и пептизации, увеличению гидрофильности, изменению активности ферментов.

 

Ход биохимических и микробиологических процессов при брожении теста в значительной степени определяется величиной концентрации водородных ионов в среде по сравнению с суммарным содержанием в ней кислореагирyющих продуктов. Обобщая экспериментальные данные, можно привести диапазoны изменения рН полуфабрикатов: безопарное тесто в начале брожения характеризуется показателем рН 5,8-6,0; безопарное тесто после брожения в течение 4-x часов – 5,3-5,5; опара из пшеничной муки I сорта в конце брожения – 5,7; тесто на опаре в начале брожения –

 

5,56-5,50.

 

При брожении полуфабрикатов значительным изменениям подвергается их белковая фракция, степень изменения которой зависит от многих факторов: активности протеолитических ферментов, активной кислотности полуфабрикатов, окислительно--

 

восстановительного потенциала полуфабрикатов, количества выделяемого микроорганизмами глютатиона, способного в восстановленной форме активировать протеиназы муки, наличия определенных компонентов рецептуры, воздействующих на процесс протеолиза, параметров технологического процесса, концентрации среды.

 

Под воздействием протеолитических ферментов происходит протеолиз белкoвых компонентов пшеничного теста, при котором преобладают процессы дезагрегирующего действия, изменяющие четвертичную и третичную структуру белка c образованием незначительного количества продуктов глубокого распада белка. Увеличение активной кислотности полуфабрикатов в процессе брожения повышает на6ухаемость и растворимость клейковинных белков, в первую очередь глиадина, и увеличивает ак-

 

10

 

тивность ферментов муки.

 

Определенная степень протеолиза играет существенную роль для формирования оптимальных реологических свойств теста при его разделке. Это связано c накоплением аминокислот, являющихся пластическим материалом для бродильной микрофлоры, a также важнейшими компонентами реакции меланоидиноо6разования при выпечке хлеба, фoрмирующей вкус и аромат готовых изделий. Чрезмерный протеoлиз белковых веществ приводит к существенному изменению их стрyктyры, неограниченному набуханию, пептизации, переходу в жидкую фазу теста, что обусловливает уменьшение стабильности, консистенции, упругости теста, увеличение его разжижения, ухудшение качества готовых изделий.

 

Использование приемов и способов регулирования степени протеолиза в зависимости от состояния белковых веществ в муке и свойств образуемой ими клейковины является основой для получения оптимaльных реологических свойств теста, его водопоглотительной способности, соотношения свободной и связанной влаги, газоудерживающей способности тестовых заготовок на последней стадии брожения теста — при расстойке, что обеспечит наилучшее качество хлеба.

 

Комплекс окислительно-восстановительных реакций происходит на различных стадиях технологического процесса приготовления хлеба при участии ферментов, обнаруженных в зерне пшенице: протеиндисульфидредуктазы, глютатионредуктазы, липоксигеназы, каталазы, пероксидазы, полифенолоксидазы, аскорбатоксидазы, алкогольдегидрогеназы и других.

 

Важное место в окислительно-восстановительных превращениях отводится вопросу окисления липидов муки, исследования которых обобщены в ряде монографий. Наличие в зерне злаковых фермента липазы, осуществляющей гидролиз триглицеридов c образованием глицерина и свободных жирных кислот и липоксигеназы, катализирующей окиcление ненасыщенных жирных кислот молекулярным кислородом воздуха в гидропероксиды с промежуточным образованием реакционно-способных радикалов, имеет большое значение для технологии хлебопекарного производства. Процессы окисления ненасыщенных жирных кислот протекают по следующей схеме: молекулы кислорода присоединяются к свободным углеводородным радикалам, образующимся отщеплением атома водорода от углеводородного радикала жирных кислот. При окислении непредельных жирных кислот действию кислорода подвергается метиленовая группа, находящаяся c двойной связью: при этом получаются свобoдные перекисные радикалы, при взаимодействии которых c углеводородными радикалами других молекул глицеридов образуются более стабильные вещества — гидропероксиды и возникают новые свободные радикалы. Гидропероксиды также могут распадаться c образованием вторичных спиртовых групп

 

и воды. Наряду с этим при реакциях окисления и дегидратации гидропероксидов могут

образовыватьсяциклическиепероксиды,распадающиесянадва

 

альдегида, низкомолекулярные жирные кислоты, малостойкие кетокислоты, при распаде которых образуются двуокись углерода и метилкетон. Эти процессы достаточно сложные и характеризуются разнообразием продуктов реакций, в результате которых образуются пероксиды, гидpопероксиды, альдегиды, кетоны и жирные кислоты более низкой молекулярной массы, чем входящие в состав исходных триглицеридов. Пероксиды и гидропероксиды участвуют в разрушении каротиноидных пигментов, окислении сульфгидрильных групп протеиназы, глютатиона и остатков цистеина в полипептидных цепочках самого белка. Гидропероксиды окисляют также имеющуюся в муке тиоктовую кислоту, превращая ее в моноокисную форму, которая

 

11

 

затем окисляет -SН-группы белков и глютатиона муки и теста. Наличие в муке собственных липидoв, содержащих ненасыщенные жирные кислоты, a также сопряженное действие ферментов липазы и липоксигеназы является одним из факторов воздействия на структурные компоненты муки, изменяющим свойства теста и качест-во хлеба.

 

Окислительно-восстановительные реакции, катализируемые ферментами пероксидазой и каталазой, связаны с окислением ненасыщенных жирных кислот, способствующих действию липоксигеназы за счет разрушения ее ингибитора – перекиси водорода.

 

Важную роль в протекании окислительно-восстановительных процессов играют превращения аскорбиновой кислоты под действием аскорбатоксидазы и дегидроаскорбатредуктазы. Аскорбиновая кислота, добавленная в тесто в качестве средства улучшения его свойств и качества хлеба, подвергается последовательному действию этих ферментов, за счет чего она превращается в дегидро-L-аскорбиновую

 

кислоту, обладающую окислительными свойствами. Фермент дегидроаскорбатредуктаза в присутствии -SН-содержащих компонентов бeлково-протеиназного комплекса муки в тесте катализирует восстановление дегидро-L-аскорбиновой кислоты в аскорбиновую кислоту, в результате чего происходит окислительная инактивация протеиназы и ее активаторов (например, глютатиона) и улучшение стpуктyры белка.

 

Фермент полифенолоксидаза катализирует окисление аминокислоты тирозина муки c образованием темноокрашенных меланинов, от количества которых зависит потемнение теста и мякиша хлеба. Выявлена тесная корреляционная связь между ак-тивностью полифенолоксидазы муки и цветом мякиша хлеба, выработанного из него. Содержание свободного тирозина и активность полифенолоксидазы существенно больше в ржаной муке по сравнению c пшеничной, чем и обусловлен темный цвет мякиша

 

C активностью фермента связывают окисление сложных эфиров и образование гелей.

 

B зерне пшеницы обнаружены дегидрогеназы (глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа, 6-фосфорглюконатдегидрогеназа, малатдегидрогеназа), технологическое значение которых до конца не выяcнено.

 

Обобщая функциональную роль ферментов муки и другого сырья в тесте, можно заключить, что их взаимосвязь и взаимодействие определяют сложный комплекс процессов, обусловливающих модификацию стpуктурных компонентов сырья и полуфабрикатов на различных стадиях технологического процесса, что позволяет управлять ходом процесса и формировать определенные физико-химические и органолептические показатели качества готовых изделий.