Обзор улучшителей окислительного действия

КЛАССИФИКАЦИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ УЛУЧШИТЕЛЕЙ

ОБЗОР УЛУЧШИТЕЛЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ УЛУЧШИТЕЛЕЙ

Лекция 9 УЛУЧШИТЕЛИ ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ. УЛУЧШИТЕЛИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ.

УФА 2012

Лекция № 9 УЛУЧШИТЕЛИ ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ. УЛУЧШИТЕЛИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ.

Формирование сложного комплекса показателей, объединяющих понятие «качество хлеба», начинается в сфере сельского хозяйства, в системе заготовок, хранения и переработки зерна и завершается на хлебозаводе. Соответственно, в технологической цепи зерно-хлеб должна действовать комплексная система управления качеством, включающая применение эффективных агротехнических мероприятий, методов послеуборочной обработки зерна, технологий помола и стабилизации качества муки на мельницах и новых технологий, средств, методов на хлебозаводах.

Такая комплексная система стабилизации качества зерна и муки эффективно функционирует в США, Англии, Франции и других странах.

Показатели качества хлеба подразделяются на органолептические и физико-химические. К органолептическим показателям относятся внешний вид, цвет корки, состояние мякиша, вкус, запах и др. Физико-химические показатели включают объем хлеба, формоустойчивость подовых изделий, влажность, пористость, кислотность.

Показатели качества хлеба в значительной степени зависят от хлебопекарных свойств муки - состояния и степени изменения свойств белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплекса в процессе приготовления теста.

Учитывая, что на хлебопекарные предприятия России в отдельные периоды поступает мука с пониженными свойствами: пониженным содержанием клейковины, неудовлетворительным ее качеством - слабой или короткорвущейся клейковиной, пониженной или повышенной активностью ферментов и др., проблемой является выработка хлеба из такой муки.

Для улучшения качества хлеба из муки с пониженными свойствами на хлебозаводах используются различные методы и приемы, специально приготовленные полуфабрикаты, новые комплексные технологии, а также хлебопекарные улучшители, роль и значение которых возросло в последние годы.

В хлебопечении многих стран практикуется внесение в тесто ряда улучшителей (впервые упоминание о них было в 1911 г.) в небольших дозировках (от 200 мг до 1 кг на 100 кг муки) с целью улучшения качества хлеба - объема, формы, структуры и свойств мякиша, вкуса, запаха, снижения черствения при хранении и др.

К улучшителям хлеба окислительного действия относят­ся:

кислород, пероксид водорода, бромат калия, йодат калия, персуль­фат аммония; аскорбиновая кислота (окислительным действием обла­дает ее дегидроформа), диоксид хлора, пероксид ацетона, азодикарбонамид, пероксид карбамида, пероксид кальция, модифицированные крахмалы (МДК) и др. В этот перечень не включены оксиды азота, хлор, хлористый нитрозил, пероксид бензоила, применяемые только на мельницах при отбеливании муки. Из этого перечня улучшителей окислительного действия наиболее широкое практическое применение в хлебопечении нашей страны на­ходит аскорбиновая кислота (АК).

Следует отметить, что органы государственного санитарно-гигиенического надзора и соответствующие пищевые законодательства разных стран по-разному от­носятся к вопросу о допустимости применения перечисленных выше химических улучшителей окислительного действия. Во многих странах (в США и др.) большин­ство перечисленных выше соединений разрешено к применению в соответствующих дозировках в мукомольной и хлебопекарной промышленности. В других странах разрешено применение только отдельных указанных улучшителей, например аскор­биновой кислоты. В ряде стран запрещены любые химические методы обработки муки и любые химические соединения в качестве добавок при производстве хлеба.

2.1 Механизм действия улучшителей окислительного и восстановительного действия. По мнению многих специалистов, механизм действия улучшителей окислительного действия основан на образовании дополнительных -S=S- связей в клейковинных белковых цепях из сульфгидрильных групп -SH, то есть за счет действия окислителя соотношение -S=S- связей и -SH групп смещается в сторону увеличения -S=S- связей (рис. 1). Образование дополнительных дисульфидных связей приводит к упрочнению пространственной структуры белков клейковины, ее укреплению, увеличению газоудерживающей способности теста, объема хлеба, снижению расплываемости подовых изделий. Отмечается отбеливание мякиша хлеба.

Рис. 1. Механизм действия улучшителей окислительно-восстановительного действия

Переходим к рассмотрению отдельных улучшителей окислитель­ного действия.

2.2 Кислород. Кислород воздуха независимо от нашего желания уча­ствует в качестве окислителя в процессах созревания муки, в процессе замеса, образования и созревания теста. В ряде случаев, однако, преду­сматриваются мероприятия, которые могут увеличить окислительную роль кислорода воздуха в этих процессах. Так, внутризаводское пнев­матическое перемещение муки па мельницах и хлебозаводах способст­вует ускорению созревания свежесмолотой муки и в некоторой степени ее посветлению. При этом применение подогретого воздуха повышает этот эффект.

Кислород воздуха, механически вовлекаемого в виде микропу­зырьков в массу теста при замесе, также участвует в происходящих в нем окислительных процессах. Чем длительнее и интенсивнее меха­ническая обработка теста при его замесе, тем больше в нем пузырьков воздуха и тем они мельче. Поэтому соответственно больше и окисли­тельный эффект воздуха, захваченного тестом.

В многочисленных исследовательских работах было показано, что окислительное воздействие, улучшающее реологические свойства тес­та, может быть значительно усилено, если замес теста производить в ат­мосфере кислорода или воздуха, обогащенного кислородом. Проведе­ние замеса пшеничного теста в атмосфере воздуха, искусственно обога­щенного кислородом, предлагалось рядом авторов и для практического применения в хлебопекарной промышленности.

2.3 Бромат и йодат калия. Бромат калия КВгО₃ (калий бромниоватокислый) образует при восстановлении КВr.

Йодат калия — KJО₃ (калий йодноватокислый) при восстановле­нии образует соответственно KJ.

Следует отметить, что в ряде стран практиковалось еще с 1930-х го­дов добавление бромата калия в муку на мельницах. При этом улучшитель в сухом порошкообразном состоянии соответствующим микродо­затором вносится в поток готовой муки и равномерно в ней распределя­ется.

Однако в большинстве случаев и бромат и йодат калия вносятся в тесто при его приготовлении в виде водного раствора.

Дозировки этих улучшителей связаны с сортом (выходом) пше­ничной муки, ее хлебопекарными свойствами (в первую очередь с си­лой муки) и интенсивностью механических воздействий на тесто. Чем выше выход муки, чем она слабее и чем интенсивнее механическая об­работка теста, тем выше их дозировка.

При порционном приготовлении пшеничного теста обычным опарным или безопарным способом бромат калия добавляется, как правило, в количестве от 0,001 до 0,004%, а йодат калия в количестве от 0,0004 до 0,0008% к массе муки в тесте. Несмотря настоль незначительные дозировки этих улучшителей, они при оптимальной дозировке дают резкое увеличение объема хлеба (на 10-40%), повышение пористости и улучшение структуры и структурно-механических свойств мякиша. Мякиш становится более светлым, а корка более румяной. Расплываемость подовых изделии значительно снижается.

Бромат калия увеличивает продолжительность расстойки теста.

Бромат калия в тесте действует через 2-3 ч после его внесения в тесто, т. е. при понижении рН. При нагревании в процессе выпечки происходит его превращение в бромистый калий.

Следует подчеркнуть, что дозировки бромата или йодата калия выше оптимальных для данной партии муки, способа и режима приго­товления теста не только не улучшают, по заметно ухудшают качество хлеба. Хлеб получается резко пониженного объема с плотным, плохо разрыхленным мякишем, с характерной бугристостью корки и трещи­нами и подрывами на ней. Цвет такой корки вследствие торможения протеолиза заметно бледнее обычного. Снижение объема хлеба являет­ся, очевидно, следствием чрезмерного для данного теста окислительно­го воздействия, при котором избыточное упрочнение структуры клейковинного каркаса теста вызывает резкое снижение способности клейковинных пленок растягиваться при увеличении объема газовых пузырьков теста. В результате этого снижается газоудерживающая спо­собность теста и степень разрыхления его при расстойке и в начальном периоде выпечки.

В настоящее время применение в качестве улучшителя бромата калия в хлебопечении запрещено в ряде стран (Япония, Англия, Австралия и др.), в т. ч. в России с 1997 г.

Еще в 1939 г. было убедительно показано, что при усиленной меха­нической обработке теста резко повышается оптимальная величина до­бавок бромата калия, особенно если замес теста производился в атмо­сфере не воздуха, а инертного газа (азота).

Применяя бромат калия при обычных способах приготовления те­ста, следует иметь в виду, что его добавки, улучшающие реологические свойства теста, вызывают необходимость довольно существенного (на 10-40%) удлинения процесса окончательной расстойки. Без этого не будет достигнут максимальный эффект улучшения качества хлеба.

Можно еще отметить, что улучшающий качество хлеба эффект до­бавки бромата калия выше у сортов хлеба, в рецептуру которых входит жир и сахар. Максимальный эффект достигается, когда добавка брома­та калия совмещается с внесением жира в тесто в виде эмульсии, приго­товленной с применением фосфатидного концентрата или другого неиногенного ПАВ.

Бромат калия является относительно медленно действующим окислителем (что связывают с тем, что его окислительное действие ускоряется по мере повышения кислотности теста), а йодат калия — от­носительно быстро действующим окислителем. В связи с этим в США в качестве улучшителя окислительного действия часто применяют смесь бромата и йодата калия в соотношении 4:1.

2.4 Персульфат аммония. (NH₄)₂S₂O₈. Применение добавок персульфатов в каче­стве улучшителей, вносимых в муку или тесто, было запатентовано еще в 1911 г.

Соль, бесцветные кристаллы. В присутствии влаги медленно разлагается с выделением кислорода, содержащего озон. Хорошо растворим в воде (65 г в 100 г H₂O при 20°С). При температуре выше 120°С разлагается на сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, SO₂ и O₂. Сильный окислитель. В промышленности А. п. получают анодным окислением насыщенного раствора (NH₄)₂SO₄ при температуре ниже 30°С. Применяют как инициатор в процессах полимеризации, как средство для отбеливания и дезинфицирования, в фотографии, аналитической химии и др.

В 1920-30-е годы в хлебопечении европейских стран находил известное при­менение в качестве улучшителя персульфат аммония — (NH₄)₂S₂0₈. Этот улучши-тель добавлялся в тесто обычно в количестве от 0,01 до 0,02% к массе муки. В отли­чие от бромата и йодата калия персульфат аммония сочетает в себе окислительное действие, улучшающее реологические свойства теста, со способностью несколько стимулировать газообразование в тесте. Последнее связано с тем, что это соедине­ние, как аммонийная соль, является дополнительным источником азотистого пита­ния для дрожжевых клеток, повышающим их бродильную активность в тесте.

Добавки персульфата аммония также вызывают увеличение объе­ма хлеба и разрыхленности его мякиша и снижение расплываемости по­довых изделий.

2.5 Аскорбиновая кислота. Аскорбиновая кислота (витамин С) явля­ется добавкой в хлеб или другие пищевые продукты, безукоризненной с точки зрения физиологии и гигиены питания. Поэтому ее применение в хлебопечении разрешено в странах, в которых запреще­но применение для этой цели любых других химических улучшителей. Применение витамина С в хлебопечении началось много лет назад с патента Великобритании 1936 года. Витамин С широко применяется как окислитель, и во многих случаях (например, в странах ЕС) это единственный окислитель, разрешенный к применению в хлебобулочных изделиях.

С точки зрения своей химической природы аскорбиновая кислота (витамин С) — это восстанови­тель (иногда ее называют антиоксидантом), но при замешивании теста она легко превращается в дегидроаскорбиновую кислоту (ДАК) в присутствии кислорода и фермента аскорбинатоксидазы (рис. 2).

Датский исследователь Иоргенсен был первым, кто установил, что аскорбиновая кислота, добавляемая в пшеничное тесто, вызывает улуч­шающий эффект качества хлеба, аналогичный тому, который дает до­бавка в тесто бромата калия, являющегося окислителем.

На основе многочисленных исследований механизм улучшающего действия до­бавок в тесто АК можно представить себе следую­щим образом.

В муке имеется окислительно-восстановительная ферментная сис­тема, включающая оксидазу АК (по современной терминологии аскорбинатоксидазу) и редуктазу дегидроаскорбиновой кислоты ДАК (дегидроаскорбинатредуктазу).

Аскорбиновая кислота, добавленная в тесто, подвергается сопряженному дей­ствию упомянутых выше ферментов.