Технология и биохимия ржаного хлеба (Сарычев) 1959 год

Размол ржи .

Изменения, происходящие в ржаной муке при отлежке .

Глава II

Химический состав ржи и ржаной муки

Общие сведения

Азотистые вещества ржи .........

Состав белков ржи 

Углеводы

Жиры, витамины и минеральные вещества .

Жиры . .

Витамины

Минеральные вещества

Химический состав ржаной муки разных выходов Краткие выводы

Глава III

Образование теста 

Влияние составных частей теста на процесс его образования

Вода

Мука  .

Поваренная соль .....

Улучшители

Примеси других видов муки  . .

Влияние различных факторов на коллоидные свойства теста

Строение и свойства ржаного теста 

Краткие выводы  . .

Глава IV

Биохимия брожения ржаного теста . Спонтанное брожение Микрофлора зерна и муки .

Молочнокислые бактерии 65

Дрожжи заквасок 68

Химические изменения, происходящие в тесте при брожении . 72

Причины, влияющие на образование молочной и летучих кислот 74

Изменения в тесте во время брожения под влиянием ферментов

и микроорганизмов  77

Изменение химического состава теста при брожении ... 86

Краткие выводы 92

Глава V

Условия, влияющие на процесс приготовления ржаного теста . . 94

Фазность  94

Консистенция заквасок 97

Температура закваски и теста 100

Способы образования микрофлоры теста 110

Механическое воздействие на тесто * .*114

Краткие выводы  116

Глава VI

Выпечка    118

Теплофизические процессы   118

Изменение крахмала при выпечке 128

Изменение белков при выпечке 134

Сохранность витаминов при выпечке 137

Коллоидные процессы при выпечке 137

Ферменты и микроорганизмы при выпечке 140

Процессы в наружном слое хлеба 144

Другие вопросы, связанные с выпечкой ржаного хлеба . . . 149

Приготовление заварки   150

Краткие выводы 152

Глава VII

Готовый хлеб  154

Черствение хлеба 156

Дефекты ржаного хлеба 157

Ржаиой хлеб в питании  157

Роль фитазы в пищевой ценности ржаного хлеба 159

Аромат и вкус ржаного хлеба 160

Краткие выводы 164

Глава VIII

Продукты из ржаной муки и ржи 165

Ржаные и ржано-пшеничные сухари 165

Красный ржаной солод 169

Сухие ржаные закваски 172

Другие продукты из ржи и ржаной муки 180

Зародыш ржаного зерна  181

Ржаной крахмал 181

Набухающая мука ...  181

Краткие выводы  182

Литература  184

ПРОДУКТЫ ИЗ РЖАНОЙ МУКИ И РЖИ

      Рожь и ржаную муку применяют в основном для выпечки хлеба, производства ржаных и ржано-пшеничных сухарей, красного ржаного солода, а также для получения сухих заквасок и некоторых других продуктов.

      РЖАНЫЕ И РЖАНО-ПШЕНИЧНЫЕ СУХАРИ

      Сухари — это хлебные консервы. При хранении качество сухарей почти не изменяется. По-видимому, сухари черствеют медленнее, так как, по данным А. В. Думанского (51], коллоиды в сухом состоянии не стареют. Автор данной книги считает, что по вкусу можно различить сухари, приготовленные из свежего и черствого хлеба.

      Процессу сушки сухарей посвящено много работ (Л. Я. Ауэрман [9], Л. Я. Ауэрман [17], А. В. Думанский [51], А. В. Думан-ский и 3. М. Якушева [52], А. В. Лыков [124], А. В. Лыков и Л. Я- Ауэрман [125, 126], А. В. Лыков, Л. Я- Ауэрман и А. С. Гинзбург [127], А. Г. Кульман [107], И. Н. Маслов.

      Процесс приготовления сухарей состоит из следующих фаз: приготовления хлеба, выдержки хлеба, резки хлеба, сушки хлеба на сухари.

      Ржаной хлеб для изготовления сухарей должен быть хорошо пропеченным, разрыхленным, влажностью 44 — 46%. Хлеб должен иметь равномерную пористость (не менее 48%).

      Для получения сухаря определенной величины необходимо, чтобы форма хлеба, из которого приготовляются сухари, соответствовала требуемым линейным размерам сухаря.

      При сушке хлеба, кроме влаги, удаляется часть летучих кислот. Кислотность сухарей немного ниже кислотности хлеба в пересчете на с. в. (табл. 106).

      Колебания кислотности зависят, по-видимому, от состава кислот, связи их с коллоидами теста и режима сушки.

      Лучшим вкусом обладает ржаной сухарь кислотностью до 21° и ржано-пшеничный — до 20°.

      Применяемые в настоящее время машины и режим резки хлеба требуют выдержки хлеба примерно в течение 24 час. после выпечки. Это затрудняет механизацию приготовления сухарей и ухудшает их вкусовые качества.

      После длительного хранения хлеба при его резке увеличивается количество отходов (крошек).

      Поэтому хлеб надо резать сразу же после вьшечки. Чтобы хлеб не заминался, для резки применяют циркуляционный (круглый) нож (ускоряют его вращение и замедляют подачу хлеба вперед). Рекомендуется резать ржаной формовой хлеб на ломти толщиной 20 — 25 мм (оптимальная толщина 28 мм).

      Хлеб является капиллярно-пористым коллоидным телом. В нем имеется адсорбционно связанная (около 20%) капиллярная и осмотически связанная вода.

      При сушке прежде всего удаляется свободная влага. Осмотически связанная влага прочнее удерживается в хлебе. Адсорбционная влага удаляется очень трудно, так как она прочно связана с хлебом. А. Г. Кульман считает, что при сушке сухарей до стандартной влажности в них остается вся адсорбционно связанная влага и часть осмотической.

      При сушке ломтей хлеба теплопередача осуществляется несколькими способами: (...).

      1) кондукцией (прямая передача тепла ломтю хлеба от нагретого тела);

      2) конвекцией (передача тепла ломтю хлеба от нагретого воздуха и газа). Это наиболее распространенный способ, осуществляемый в печах и различных сушилках;

      3) термоизлучением (тепло передается от теплоносителя в виде лучистой энергии). Сюда относится сушка хлеба инфракрасными лучами;

      4) токами высокой частоты (тепло возникает внутри сушимого предмета от сопротивления прохождению лучей). Для осуществления этого способа сконструированы специальные производственные установки {269];

      5) сублимацией (удаление влаги в специальном аппарате при высоком вакууме, при температуре ниже 0). Широко применяется для сушки различных материалов, фруктов, овощей и пр. Проводятся опыты по сушке сухарей по этому методу.

      Зависимость скорости сушки ломтя от влажности хлеба изображена на рис. 33 (по Лыкову).

      При сушке ломтя конвекцией скорость сушки зависит от температуры, относительной влажности и скорости движения сушильного воздуха в камере.

      Влияние температуры воздуха сушильной камеры на скорость сушки хлеба изучали А. В. Думанский и 3. М. Якушева

      [52]; Л. Я. Ауэрман и др. [9, 17] и И. Н. Маслов [136]. Чем выше температура сушки, тем меньше время сушки, но при температуре выше 120° сухари сильно поджариваются и приобретают горьковатый вкус. И. Н. Маслов рекомендует сушить ржаные сухари при температуре 100 — 120° или предварительно их обжаривать при температуре 150 — 160° в течение короткого времени и затем досушивать при 60 — 70°.

      Увеличение скорости прохождения сушильного воздуха ускоряет сушку только при высокой температуре (120°)

      Л. Я- Ауэрман [10] рекомендует сушить сухари из ржаного теста до влажности 10% при следующих условиях: (...)

      При сушке хлеба необходимо учитывать сохраняемость витамина В]. Потеря витамина происходит за счет образования ме-ланоидинов в результате реакции между аминной группой витамина В] и альдегидной группой сахаров. В. Н. Букин и А. А. Кондрашова [29] установили, что при сушке ржаного хлеба в зависимости от температуры и длительности сушки потери витамина В] составляют 17 — 70%. Рекомендуется для сохранения витамина В] оптимальная температура сушки от 80 до 100°.

      При сушке ломтя хлеба уменьшаются его объем и вес.

      Высушенные сухари охлаждают. Готовые сухари из обойной муки должны иметь окраску от светло-желтой до темно-коричневой; в них не должно быть сквозных трещин. Трещины в сухарях появляются, когда внутренняя диффузия влаги отстает от внешней диффузии.

      Упаковывают и хранят ржаные сухари в крафтмешках. При хранении гигроскопичность сухарей (wp) (следовательно и вес) увеличивается или уменьшается в зависимости от относительной влажности окружающего воздуха (р). Эта зависимость по ржаным сухарям приведена ниже.

      Интересная работа была проведена во МТИППе под руководством Л. Я- Ауэрмана по изготовлению ржаных сухарей из хлеба, выпеченного электроконтактным способом [163]. Хлеб электроконтактной выпечки не имеет наружных корок, что способствует более быстрой и равномерной сушке ржаных сухарей.

      Автор данной книги ржаной хлеб выпекал электроконтактным способом при напряжении 120 в, при этом хлеб имел лучшую пористость, более равномерно распределенную влажность, чем при обычной выпечке.

      При сушке хлеба, выпеченного электрсжонгактным способом, коэффициент сушки был выше на 0,14 — 0,24, намокаемость сухарей при температуре воды 6 — 8° ускорялась «а 10 — 15%, прочность на излом была выше примерно на 20%, усадка ломтей хлеба при сушке была меньше на 30% по сравнению с хлебом, выпеченным обычным способом.

      КРАСНЫЙ РЖАНОЙ СОЛОД

      При производстве некоторых сортов как ржаного, дак и пшеничного хлеба (чайный, карельский) добавляют красный ржаной солод, который придает особый вкус и запах хлебу.

      Производство красного ржаного солода включает подготовку зерна, замачивание, проращивание, томление, сушку, размол и хранение.

      Зерно для производства солода должно иметь не менее 90% всхожести.

      Проращивают рожь в течение 5 — 6 дней (в барабанах — 3 — 4 дня).

      Особой стадией при приготовлении ржаного красного солода является процесс томления, или ферментации. Целью этого процесса является дальнейшее накопление в зерне аминокислот и сахаров, обуславливающих специфический вкус, аромат и цвет красного ржаного солода.

      При механизированном производстве солода ферментация зерна протекает в кучах, называемых грузом. Груз имеет форму призмы с округлой вершиной или огородной грядки высотой 70 — 90 см. I

      Томление солода длится около 4 суток (при применении барабанов — 4 — 5 суток). В течение первых 72 час. зерно оставляют в покое и в его толще происходят биохимические изменения. Уже через двое суток в грузе зерна наблюдается четыре слоя:

      1) верхний плесневелый толщиной до 15 см;

      2) решающий с буро-красным цветом зерна и очень приятным хлебным запахом, толщиной до 25 см;

      3) промежуточный толщиной 35 см;

      4) нижний толщиной 15 — 20 см.

      Биохимические изменения, обусловливающие качество ржаного солода, происходят во втором и частично в третьем слое груза. Температура в верхнем слое достигает 50°, во втором — 60°. Для понижения температуры во втором слое через 56 час. после укладки (свалки) груза разрыхляют верхний слой.

      Через 72 час. после укладки солода груз «перебирают», чтобы верхний и нижний слои его поменялись местами со вторым слоем. Спустя 24 час. солод поступает на сушку.

      При сушке красного ржаного солода необходимо соблюдать следующие условия:

      1) сушить солод до влажности 8 — 10%;

      2) производить сушку с таким расчетом, чтобы начальная температура слоя солода 45° поднималась постепенно и через 12 час. была около 70°; при этих условиях общая продолжительность сушки составляет 20 — 22 час;

      3) нагревать солод рекомендуется постепенно, чтобы изменение цвета и появление аромата происходило при влажности не ниже 20 — 30%.

      Чем выше поднимается температура и чем она медленнее нарастает при сушке зерна, тем темнее и ароматнее получается солод.

      Биохимические изменения, происходящие при томлении солода, по данным В. Л. Кретовича, Р. Р. Токаревой и др [97, 98, 103], приведены в табл. 408.

      Из данных таблицы видно резкое падение активности а и р-амилазы в решающем слое. Это подтверждается и другими работами [57]. Авторы делают заключение, что в решающем слое происходит наиболее интенсивное взаимодействие аминного азота с сахарами (меланоидинообразование). Одновременно в решающем слое идет интенсивное образование ароматических веществ.

      При сушке солода в зависимости от влажности его и температуры продолжается дальнейшая инактивация ферментов; чем медленней удаляется влага при достаточно высокой температуре, тем больше инактивируются ферменты.

      А. Ф. Федоров [248] отмечает, что на инактивацию амилазы и протеолитических ферментов, кроме вышеперечисленных факторов, влияют продолжительность сушки и степень активности их в зелёном солоде.

      При сушке происходит коагуляция белков, снижается количество непосредственно восстанавливающих сахаров и продолжается образование красящих и ароматических вещестЕ.

      Аромат красного ржаного солода зависит от альдегидов ароматических погонов, нелетучей ароматической фракции (окси-метилфурфурола) и летучих органических кислот (муравьиной и уксусной).

      В открытой посуде солод теряет свой аромат вследствие окисления альдегидов и ароматических погонов, а такжевследст-вие их летучести. Медовый запах солода зависит от оксиметил-фурфурола. Основной летучей органической кислотой в красном солоде является уксусная кислота, количество муравьиной кислоты колеблется от 25 до 30%.

      Солод должен иметь сладковатый вкус, розовато-бурый цвет. При добавлении солода в тесто понижается его кислотность, поэтому кислотность заварного ржаного хлеба с солодом ниже, чем кислотность обычного ржаного хлеба.

      Солод является носителем бактериофага молочнокислых бактерий и стрептококков.

      Иногда падение кислотности в тесте можно объяснить действием бактериофага, находящегося в солоде и муке и лизирую-щего бактерии.

      Л. Ю. Медвинекая [139] сообщает, что в сыворотке и пахте (отходы производства на маслозаводах) обнаружены бактериофаги высокого титра и широкого диапазона действия. В хлебопечении при использовании сыворотки и пахты как сырья необходимо учитывать наличие бактериофагов.

      Е. В. Дрель-Гитис [50] выделил из речной воды бактериофаг молочнокислых бактерий Lactobact. plantamm высокого титра. Этот бактериофаг лизировал бактерии при pH 4,0 — 8,5, при температуре 28 — 37°. Бактериофаг сохранял литичеокие свойства при 70°, инактивировался при 75°.

      Н. И. Серебринова и Е. В. Сокольская [219] установили, что наилучшим материалам для выделения бактериофагов молочнокислых бактерий является зелёный солод. Носителями бактериофага являлись молочнокислые бактерии, находившиеся на зерне. Соложение зерна способствует размножению бактерий и проявлению бактериофагии.

      Авторы считают температурным оптимумом для выделенных бактериофагов 20 — 35°. Большинство бактериофагов инактивируются при 65 — 70° в течение 5 — 10 мин. Оптимум pH для бактериофагов 5,0 — 5,7. Лизирующая способность сохранялась у бактериофагов к слабо кислотообразующим штаммам бактерий при pH 7,0 — 5,0, к сильно кислотообразующим штаммам при рЕ1 8,0 — 3,7.

      СУХИЕ РЖАНЫЕ ЗАКВАСКИ

      В настоящее время налажено производство сухих дрожжей, которые обладают удовлетворительной подъемной силой и могут долго храниться.

      Гораздо сложнее получить стабильную сухую закваску для ржаного теста.

      В этом случае необходимо сохранить в активном состоянии дрожжи и молочнокислые бактерии. Для получения сухой закваски можно воспользоваться сухими дрожжами, причем для этой цели желательно получить специальные дрожжи, адаптированные к повышенной кислотности. Со вторым компонентом микрофлоры закваски — молочнокислыми бактериями — дело обстоит сложнее.

      В 1930 г. автор видел на выставке по хлебопечению в Киле образцы сгущенных молочнокислых бактерий, напоминающих собой по форме пачки прессованных дрожжей, завернутые в бумагу; снаружи они были сероватого цвета, как бы чем-то припудренные, в разломе — тягучие, темного цвета. В литературе несколько раз появлялись сообщения об открытии способа по-

      лучения прессованных (сгущенных) молочнокислых бактерий. Так, в Австрии был выдан патент на производство препарата, напоминающего по форме прессованные дрожжи, состоящего из кислотоустойчивых дрожжей и молочнокислых бактерий, выделенных из ржаных заквасок. Но практически производство сгущенных молочнокислых бактерий до сих пор наладить не удалось. В продаже ни в одной стране их нет.

      Автор совместно с М. И. Ратнер и И. А. Мельцером (во ВНИИХПе) проводил опыты по получению молочнокислых бактерий в пастообразном виде. Бактерии размножались на мелассе, куда добавляли дрожжевой автолизат и солодовые ростки для улучшения азотистого питания. Результаты опытов приведены в табл. 109.

      Для связывания молочной кислоты, действующей угнетающе на молочнокислые бактерии, добавляли 2,5%-ный аммиак. Кислотность поддерживали 4°. Была подобрана раса молочнокислых бактерий, наилучшая по коэффициенту размножения, по кислотонакопления, по быстроте центрифугирования (раса 13-квасная). Молочнокислые бактерии были получены в виде пастообразной тягучей массы темного цвета. На бактериальном препарате с добавлением прессованных дрожжей был приготовлен однофазным способом и выпечен ржаной хлеб. Он был хорошо разрыхлен, обладал сухим мякишем.

      Стойкость сгущенных бактерий при хранении невысокая.

      Для быстрого получения ржаного хлеба некоторые исследователи предлагали заменить молочнокислые бактерии готовой молочной кислотой (одной или в сочетании с уксусной). Причем предлагали пользоваться, в частности, и биологической молочной кислотой, полученной в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий в мучном тесте, так называемой «кислой мукой». Обычно «кислую муку» получают сушкой кислого теста. При сушке клетки молочнокислых бактерий погибают.

      Влага, находящаяся внутри клеток молочнокислых бактерий, связана с коллоидами клетки разным образом. При быстром удалении влаги даже при невысокой температуре (в вакууме) клетки погибают вследствие необратимой денатурации белков, происходящей при удалении влаги, связанной с белками.

      Е. А. Плевако [167] считает, что белковые вещества образуют в живой клетке вязкие гидрогели и жидкие гидрозоли, которые при уменьшении или увеличении влаги в клетке до определенного предела переходят из одного состояния в другое. При уменьшении внутриклеточной влаги выше предела гидрогели переходят в твердое необратимое состояние и приобретают зернистую или волокнистую структуру. При сушке пекарских дрожжей удаляется большая часть внутриклеточной влаги, остается только влага, связанная с коллоидами клетки.

      Большое значение для хранения сушеных препаратов имеет количество остаточной влаги. Лучше сохраняются препараты микроорганизмов влажностью 8%. При меньшей влажности клетки погибают.

      Вопросам сушки и хранения, микроорганизмов и биопрепаратов посвящено много работ (М. Г. Голышева и И. М. Хохлов [44, 45], С. Г. Колесов [83], А. В. Лыков [124], Л. Г. Ноткина, Т. М. Абезгауз и Е. М. Запарова [158], Е. А. Плевако [167],

      В. Д. Рощина [209, 210], В. М. Румянцева [213], Н. И. Проскуряков и Е. Ф. Опарышева [187], Н. Н. Титов [239], Финк [282].

      При сушке микроорганизмов происходят большие морфологические и функциональные изменения клеток. Изменяется размер клеток и ядер, а также их форма. Протоплазма клеток становится зернистой, отделяется от оболочки и ядра. У мертвых клеток отсутствуют хондриосомы. Как отмечает В. М. Румянцева [213], при высушивании сродство протоплазмы к витальным красителям возрастает и неправильно считать все окрашивающиеся высушенные клетки мертвыми.

      При высушивании микроорганизмов изменяется ферментативная система их. Возможно, высушенные живые клетки свободнее выделяют в окружающую среду связанные до сушки с клеточными системами ферменты. Сушка дрожжей показала, что в первую очередь частично инактивируются дегидразы, тесно связанные с целостностью клетки, а это в свою очередь приводит к усилению деятельности протеолитических ферментов, гидролизующих белки.

      Н. И. Проскуряков и Е. Ф. Опарышева [187] считают, что при сушке дрожжей важно сохранить в активной форме ферменты земного комплекса, карбоксилазу и инвертазу. Они приводят следующие данные об изменении активности ферментов и подъемной силы дрожжей при сушке (табл. 110).

      При сушке дрожжей снижается их подъемная сила, активность же ферментов увеличивается.

      Лиофильная сушка дрожжей ацетоном резко повышала активность ферментов в сушеных дрожжах, но подъемной силой эти дрожжи не обладали. При сушке витамин iBi полностью переходит в свободную форму.

      При реактивации сушеных дрожжей [209] наиболее активно процесс восстановления идет в протоплазме; хондриосомы восстанавливаются интенсивнее, чем ядра. Фосфорный обмен восстанавливается на ранней стадии реактивации дрожжей. При освежении витамин В полностью переходит в связанную форму. Дрожжи во время освежения не размножаются.

      Многие исследователи указывают, что при сушке и хранении дрожжей и других микроорганизмов они становятся более проницаемыми для сульфгидрильных соединений.

      Сульфгидрильные соединения при тестоведении влияют на окислительно-восстановительный потенциал теста. В частности, придается большое значение глютатиону, регулирующему клеточный обмен. Сульфгидрильные соединения активизируют не только протеолитические ферменты, но и другие гидролазы (а и р-амилазы, липазу), многие окислительно-восстановительные ферменты и фосфоферазы. В белковой основе ферментов SH-группы являются боковыми звеньями. Глютатион, действуя на белковую молекулу, повышает ее атакуемость.

      Хорошие результаты по сушке микроорганизмов дал метод сублимации, который в настоящее время применяют для сушки стрептомицина и пенициллина. М. Г. Голышева и И. М. Хосхлов [44] сушили сублимацией уксуснокислые бактерии и молочнокислые бактерии, применяемые в хлебопечении [45]. При замораживании молочнокислых бактерий, по сообщению С. Г. Колесова [83], они выдерживали (не погибая) температуру до — 182° в течение 10 час.

      Много работ Н. Н. Титова [239] посвящено сушке микроорганизмов и других биопрепаратов.

      Если реактивацию сухих дрожжей проводить в водопроводной воде, то за час количество реактивирующих клеток невелико (В. М. Румянцева [213]). Для ускорения этого процесса добавляют к раствору сахарозу, дрожжевую воду и другие вещества.

      Интересную работу по оживлению молочнокислых бактерий проделали М. Г. Голышева и И. М. Хохлов [45]. Оказалось, что даже в растворах разных сахаров (сахароза, глюкоза, мальтоза, лактоза) в течение 3 и 5 час. сухие молочнокислые бактерии не оживали, кислотность не нарастала. Сухие молочнокислые бактерии стали проявлять свою активность после 20-часового выдерживания их в термостате на ржаной заварке с добавлением молочной кислоты.

      На короткий срок можно сохранить дрожжи плазмолизом их поваренной солью. В. Д. Рощина [209, 210] предлагает консервировать прессованные дрожжи кристаллической поваренной солью. Плаз мол из порванные солью дрожжи хранятся вместе с выделившейся из «их жидкостью при низкой температуре (3 — 8°). Консервированные таким образом дрожжи имели бродильную способность выше, чем сушеные. При комнатной температуре консервированные солью дрожжи сохраняют бродильную способность в течение 5 месяцев, при более низкой температуре (3 — 8°) — в течение 8 месяцев.