Описание процессов, происходящих в хлебе при его выпечке

     Влажность  мякиша горячего хлеба (в целом)  повышается на 1,5-2 % по сравнению  с влажностью теста за счет  влаги, перешедшей из верхнего  слоя заготовки. Из-за недостатка  влаги клейстеризация крахмала идет медленно и заканчивается только при нагревании центрального слоя хлеба-теста до температуры 96-98 °C. Выше этого значения температура центра мякиша не поднимается, так как мякиш содержит много влаги, и подводимое к нему тепло будет затрачиваться не нагревание массы, а на ее испарение.

     При выпечке  ржаного хлеба происходит не  только клейстеризация, но и кислотный гидролиз некоторого количества крахмала, что увеличивает содержание декстринов и сахаров в тесте-хлебе. Умеренный гидролиз крахмала улучшает качество хлеба.

     Изменение  состояния белковых веществ начинается  при температуре 50-70 °C и заканчивается  при температуре около 90 °C. Белковые  вещества в процессе выпечки  подвергаются тепловой денатурации  (свертыванию). При этом они уплотняются  и выделяют влагу, поглощенную  ими при образовании теста.  Свернувшиеся белки фиксируют  (закрепляют) пористую структуру  мякиша и форму изделия. В  продукте образуется белковый  каркас, в который вкраплены зерна  набухшего крахмала. После тепловой  денатурации белков в наружных  слоях изделия прекращается прирост  объема заготовки. 

     Конечная влажность  внутренней поверхности слоя, прилегающей к мякишу может быть принята примерно равной исходной влажности теста (W0) плюс прирост за счет внутреннего перемещения влаги (W0+DW), в то время как наружная поверхность этого слоя, прилегающая к корке, имеет влажность, равную равновесной влажности. Исходя из этого, на графике для данного слоя принято значение конечной влажности, среднее между значениями (W0+DW) и W0Р.

     Влажность  отдельных слоев мякиша также  увеличивается в процессе выпечки,  причем нарастание влажности  происходит сначала во внешних  слоях мякиша, затем захватывает  все более глубоко расположенные  слои. В результате теплового  перемещения влаги (термовлагопроводности) влажность внешних слоев мякиша, ближе расположенных к зоне испарения, начинает даже несколько снижаться против достигнутого максимума. Однако конечная влажность этих слоев остается все же выше исходной влажности теста в момент начала выпечки. Влажность центра мякиша нарастает медленнее всего, и его конечная влажность может быть несколько меньше конечной влажности слоев, прилегающих к центру мякиша.

 

 

5. Жизнедеятельность бродильной микрофлоры теста в процессе выпечки

 

    Жизнедеятельность  бродильной микрофлоры теста  (дрожжевых клеток и кислотообразующих  бактерий) изменяется по мере  прогревания куска теста-хлеба  в процессе выпечки. 

     Дрожжевые  клетки при прогревании теста  примерно до 35 °C ускоряют вызываемый  ими процесс брожения и газообразования  до максимума. Примерно до 40 °C  жизнедеятельность дрожжей в  выпекаемом куске теста еще  очень интенсивна. При прогревании  теста до температуры свыше  45 °C газообразование, вызываемое  дрожжами, резко снижается. 

     Ранее было  принято считать, что при температуре  теста около 50 °C дрожжи отмирают.

     Жизнедеятельность кислотообразующей микрофлоры теста в зависимости от температурного оптимума (лежащего для нетермофильных бактерий около 35 °C, а для термофильных около 48-54 °C) по мере прогревания теста сначала форсируется, а затем, после достижения температуры свыше оптимальной прекращается.

     Считалось,  что при прогревании теста  до 60 °C кислотообразующая флора  теста полностью отмирает. Однако  проведенные рядом исследователей  работы позволяют считать, что  в мякише обычного ржаного  хлеба из обойной муки сохраняются  хотя и в ослабленном, но  жизнеспособном состоянии отдельные  клетки как дрожжей, так и  кислотообразующих бактерий.

    Из факта сохранения  в мякише хлеба в процессе  выпечки незначительной части  жизнеспособной бродильной микрофлоры  теста, ни в какой мере не  следует, что бродильные микроорганизмы  могут при всех условиях выдерживать  температуру 93-95 °C, которая достигается  в центре хлеба при выпечке 

     Также было  показано, что кипячение мякиша  хлеба, растертого в избытке  воды, убивало все виды бродильных  микроорганизмов. 

     Очевидно, сохранение  части бродильной микрофлоры  теста в мякише хлеба в жизнеспособном  состоянии может быть объяснено  как очень незначительным количеством  свободной воды, так и очень  кратковременным подъемом температуры  его центральной части выше 90 °C.

     Из вышеприведенных  данных следует, что и температурные  оптимумы для бродильной микрофлоры  теста, определенные в условиях  среды, по консистенции отличной  от теста, могут оказаться заниженными  по сравнению с оптимумами, действующими  в условиях выпекаемого теста-хлеба. 

     Очевидно, следует  считать, что при прогревании  теста примерно до 60 °C жизнедеятельность  дрожжей и нетермофильных кислотообразующих бактерий теста практически приостанавливается. Термофильные молочнокислые бактерии типа бактерий Дельбрюка могут находиться в бродильно-активном состоянии и при более высоких температурах (75-80 °C).

Описанные выше изменения  в жизнедеятельности бродильной микрофлоры выпекаемого куска теста  происходят постепенно, по мере его  прогревания, распространяясь от поверхностных  слоев к центру.

 

 

6. Биохимические процессы, происходящие в тесте-хлебе при выпечке 

 

В тесте, а затем и мякише, образующимся из него, наблюдаются следующие биохимические процессы и изменения. 

Брожение, вызываемое дрожжами и кислотообразующими бактериями, длится при выпечке теста до тех пор, пока температура отдельных слоев  теста-мякиша не достигнет уровня, при  котором жизнедеятельность этих бродильных микроорганизмов прекращается. 

Поэтому в начальном периоде  выпечки в тесте-мякише продолжают образовываться незначительное количество спирта, углекислого газа, молочной и уксусной кислоты и других продуктов  брожения.  
     При выпечке теста-хлеба содержащийся в нем крахмал, прошедший первые стадии процесса клейстеризации, частично гидролизуется. В результате этого содержание крахмала в тесте-хлебе при выпечке в известной степени снижается. 

До той поры, пока амилазы  теста еще не инактивированы вследствие повышения температуры теста, они  вызывают гидролиз крахмала. В процессе выпечки хлеба атакуемость крахмала амилазами возрастает. Объясняется это тем, что крахмал даже в начальных стадиях его клейстеризации во много раз легче гидролизуется b-амилазой. a-амилаза в процессе выпечки инактивируется при значительно более высокой температуре, чем b-амилаза. В интервале времени выпечки, когда b-амилаза уже инактивирована, а a-амилаза еще активна, в мякише хлеба накапливается значительное количество декстринов, придающих мякишу липкость и сыроватость на ощупь.  
     Этому способствует и то, что действие a-амилазы на крахмал понижает его водоудерживающую способность. Поэтому при выпечке хлеба из пшеничной муки, смолотой из проросшего зерна, следует повышать кислотность теста, снижающую температуру инактивации a-амилазы. Ржаная мука даже из непроросшего зерна содержит известное количество активной a-амилазы, поэтому ржаное тесто и готовится при более высокой кислотности.  
     Если выпекать хлеб из ржаного теста с кислотностью около 4°, то a-амилаза также способна сохранять известную активность до конца выпечки, т.е. до температуры выше 96 °C. Поэтому действие амилолитических ферментов в тесте-хлебе при выпечке существенно влияет на качество хлеба. Сахара, образующиеся в тесте-хлебе при выпечке в результате амилолиза крахмала, в первой части периода выпечки частично расходуются на брожение.  
     В процессе выпечки происходит также частичный гидролиз высокомолекулярных пентозанов ржаного теста, превращающихся в водорастворимые, относительно низкомолекулярные пентозаны. Таким образом, в процессе выпечки хлеба резко увеличивается количество водорастворимых углеводов, в основном обуславливающее увеличение общего содержания водорастворимых веществ. Белково-протеиназный комплекс теста–хлеба в процессе выпечки также претерпевает ряд изменений, связанных с его прогревом. 

В выпекаемом тесте-хлебе  до определенной степени его прогрева происходит протеолиз. В условиях теста из пшеничной муки влажностью 48% и pH, в конце брожения равным 5.85, температурный оптимум для накопления в тесте водорастворимого азота при длительности прогрева 30 мин лежит около 60 °C, а при 15 мин прогрева – около 70 °C. Повышение влажности водно-мучной среды до 70 % снижает этот оптимум до 50 °C.  
     Следует также отметить, что температура инактивации ферментов в тесте-хлебе при выпечке зависит от скорости прогрева выпекаемого продукта. Чем быстрее происходит теста-хлеба, тем выше температура, при которой инактивируются ферменты. Начиная с 70 °C белки прогреваемого пшеничного теста подвергаются термической денатурации. 

Биохимические процессы, происходящие при выпечке хлеба в его  корке, также существенно влияют на качество хлеба. В корке содержится значительно больше водорастворимых веществ и декстринов. Однако ферментативный гидролиз играет при этом не ведущую роль. Корка и поверхностные слои теста, из которых она образуется, прогреваются очень быстро, в связи с чем и ферменты инактивируются очень скоро. Накопление декстринов и вообще водорастворимых веществ в корке хлеба при выпечке в значительной мере объясняется термическим изменением крахмала и, в частности, его термической декстринизацией (температура поверхности корки достигает 180 °C, а середины корки – 130 °C). 

 

 

7. Коллоидные процессы, протекающие в тесте-хлебе при выпечке  
 
   Коллоидные процессы, протекающие при прогревании хлеба, очень существенны, так как именно они обусловливают переход теста в мякиш хлеба.  
     Изменение температуры теста резко влияет на ход коллоидных процессов, происходящих в нем. Клейковина теста имеет максимум набухаемости примерно при 30 °C. Дальнейшее повышение температуры ведет к снижению ее способности набухать. Примерно при 60-70 °C белковые вещества теста (его клейковина) денатурируется и свертываются, освобождая при этом воду, поглощенную при набухании. 

Крахмал муки по мере повышения  температуры набухает все более  и более энергично. Особенно интенсивно возрастает набухание при 40-60 °C. В  этом же температурном интервале  начинается и клейстеризация крахмала, сопровождающаяся набуханием его. Однако процесс клейстеризации очень сложен. Согласно работам В.И.Назарова нельзя отождествлять клейстеризацию с набуханием. Если бы клейстеризация крахмала ограничивалась только набуханием, то тепловой эффект процесса клейстеризации был бы положительным. Однако клейстеризация крахмала происходит с явно выраженным эндотермическим эффектом, который, по Назарову, объясняется затратой тепла на разрушение внутренней мицеллярной структуры крахмального зерна и разделение более крупных мицеллярных агрегатов на отдельные составляющие их мицеллы или менее крупные группы мицелл. 

Следствием этого является повышение осмотического давления внутри крахмального зерна, а вызываемый этим давлением интенсивный приток воды внутрь зерна приводит к разрыву  оболочки крахмального зерна и полному  ее разрушению. Зерна крахмала остаются в хлебе в полуоклейстеризованном состоянии, сохраняя частично свою кристаллическую структуру.  
    В температурном интервале 50-70 °C, следовательно, одновременно протекают процессы коагуляции (термической коагуляции) белков и клейстеризации крахмала. Основная часть воды, впитанной белками теста при их набухании, переходит к клейстеризующемуся крахмалу.  
     Не менее важно и то, что процессы клейстеризации крахмала и коагуляции белков обуславливают переход переход теста при выпечке в состояние мякиша хлеба, резко изменяя при этом физические свойства теста и как бы фиксируя пористую структуру теста, которую оно имело к этому моменту.  
     Переход теста в мякиш происходит не одновременно по всей его массе, а начинается с поверхностных слоев и по мере прогревания распространяется по направлению к центру куска хлеба. Если в середине выпечки вынуть хлеб из печи и разрезать его, можно увидеть, что в центральной части хлеба сохранилось еще не изменившееся тесто, окруженное слоем уже образовавшегося мякиша. Границей между хлебом и мякишем. Границей между мякишем и тестом в пшеничном хлебе будет изотермическая поверхность, температура которой будет примерно 69 °C.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Готовность хлебных изделий определяют органолептически по таким признакам, как цвет корки, состояние мякиша. Мякиш хлеба должен быть относительно сухим, эластичным. Для определения состояния мякиша нужно горячий хлеб разломить и слегка надавить пальцами на мякиш в его центральной части. Основной признак готовности хлеба – сухое, полностью пропекшееся тесто в сердцевине буханки.

Таким образом, окраска корки  зависит от содержания восстанавливающих  сахаров и продуктов распада  белков в тестовой заготовке перед  выпечкой, продолжительности выпечки  и температуры в пекарной камере. Для нормальной окраски корки  в тестовой заготовке (к моменту  выпечки) должно быть не менее 2—3% сахаров  к массе муки. Вещества, формирующие  вкус и аромат хлеба, из корки проникают  в мякиш, улучшая вкусовые свойства изделия. Если указанные выше процессы происходят должным образом, то корка  выпеченного хлеба получается гладкой, блестящей, равномерно окрашенной в светло-коричневый цвет. Содержание корки (в % к массе изделия) составляет 20—40%. Чем меньше масса изделия, чем длительнее процесс выпечки, тем выше процентное содержание корки. Чем выше процентное содержание корки, тем более вкусным и ароматным будет хлеб.