Материал: Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. - Биохимия зерна и хлебопродуктов

ГЛАВА 15___________________________________________________________

жит зародыш, алейроновый слой, небольшое количество эндос- перма. В мучке свыше 20% жира, столько же белка, повышенное содержание минеральных веществ. По справочным таблицам Минздрава РФ определяют средний химический состав крупы, содержание основных пищевых веществ и энергетическую цен- ность пищевых продуктов (табл. 97). По аналогии с мукой крупу витаминизируют, прежде всего, тиамином, рибофлавином и ни- ацином. Лучшим способом введения витаминов в крупу призна- но распыление их по поверхности крупяных продуктов.

Разработана технология получения круп повышенной питательной ценности. Должны быть введены в действие но- вые заводы для производства крупы повышенной питатель- ной ценности. Новые виды круп представляют собой комби- нированные продукты, получаемые на основе обычного крупяного сырья с введением обогатителей животного (обез- жиренное сухое молоко — ОСМ, сухой яичный белок) или рас- тительного происхождения (горох, соя), а также витаминов и минеральных веществ. Основное сырье при производстве кру- пы повышенного качества — крупяные продукты, не уступаю- щие по химическому составу основным видам крупы: рис дроб- леный, продел гречневый, дробленая овсяная и ячменная крупа, гороховая смесь и т. д. Кроме того, в рецептуру некото- рых видов крупы входит пшеничная и кукурузная мука.

Таблица 98

Химическийсостав крупыповышенной питательнойценности

___________ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Повышенное содержание белка в комбинированных (табл. 98) крупах сочетается с их высокой питательной ценностью, а

повышенное содержание в новых видах крупы легкоусвояемого молочного кальция делает их ценными продуктами для детского питания. Новые виды крупы богаты витаминами.

Производство и потребление новых видов крупы имеют большие перспективы. Они не только обогащают рацион про- дуктами высокого пищевого достоинства, но и позволяют ис- пользовать значительные запасы менее ценной крупы, полу- чаемой при изготовлении крупы высоких сортов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое мука, в чем сущность переработки зерна при сортовом помоле, какими изменениями химического состава продуктов помола она сопровождается?

2.Как изменяется химический состав зерна при его обра ботке в зерноочистительном отделении?

3.Какие изменения химического состава происходят в промежуточных продуктах, получаемых с драных систем?

4.Каковы особенности химического состава промежуточ ных продуктов, получаемых на начальных и конечных систе мах размольного отделения?

5.Как сказывается на хлебопекарном качестве муки повреж дение крахмальных гранул при размоле зерна?

6.Как изменяется морфологический и химический баланс продуктов сортового помола по его отдельным этапам?

7.Как витаминизируют пшеничную муку?

8.Как получают пшеничные отруби пищевого назначения, каков их химический состав?

9.Каков химический состав пшеничных зародышевых хло пьев, направляемых для пищевого использования?

10.Какие химические изменения происходят в зерне и ка ковы особенности химического состава конечного продукта при переработке зерна в крупу?

11.Каков химический состав крупы повышенного пищево го достоинства?

Глава 16

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,

ПРОИСХОДЯЩИЕ В МУКЕ И КРУПЕ ПРИ ХРАНЕНИИ

§ 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В МУКЕ ПРИ ХРАНЕНИИ

Мука лишена биологической координации процессов, происходящих в живом зерне. Масса мелких частиц, состав- ляющих муку, утратив защитные оболочки зерна, легкодо- ступна неблагоприятному воздействию внешней среды (вла- ги, кислорода воздуха, микроорганизмов и т. д.). Мука состоит из кусочков живой ткани, не утративших способно- сти к биохимическим изменениям. В живых клетках муки со- храняется способность к газообмену, более заметному внача-

ле и затем постепенно затухающему в последующий период хранения — мука поглощает кислород и выделяет углекис- лый газ (табл. 99).

Газообмен муки II сорта происходит более интенсивно в результате большего содержания периферийных частиц зер- на, в том числе зародышей ткани. Газообмен — это суммарное следствие дыхания частиц муки и аэробных микроорганизмов, а также химических окислительных процессов (окисления ненасыщенных липидов и каротиноидных пигментов — каро- гина, ксантофилла и др.).

Окисление каротиноидов приводит к посветлению муки, что практического значения не имеет, так как процесс разви- вается медленно и может продолжаться в течение длительно- го времени. В муке происходят и другие окислительно-восста- новительные процессы. Все это создает благоприятные условия для биохимических процессов, происходящих в муке, особенно интенсивно протекающих при повышенной влаж- ности и температуре.

___________________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

Различают два этапа процессов, происходящих в муке при хра- нении после ее изготовления (размола зерна), которые по-раз- ному влияют на технологическое достоинство муки. Одни из них улучшают хлебопекарное достоинство муки (период созревания), другие ухудшают ее качество — если не принять соответствую- щих мер, эти процессы способны привести к порче муки.

§ 2. СОЗРЕВАНИЕ ПШЕНИЧНОЙ МУКИ

Пшеничная мука сразу же после размола дает из высокого по качеству зерна хлеб с низкими качественными показателя- ми, особенно при переработке только что убранного зерна.

Тесто получается липковатое, мажущееся и быстро разжи- жающееся при брожении. Для хлеба характерен пониженный объем, нередко мелкие трещины в корке. Подовый хлеб рас- плывчат, его выход снижен.

Требуется некоторое время (отлежка муки), и только тогда мука приобретает технологическое достоинство, соответству- ющее высокому качеству зерна. Мука должна пройти период созревания. В результате созревания пшеничная мука стано- вится более сильной, объем хлеба увеличивается, пористость мякиша возрастает и улучшается, расплываемость подовых изделий снижается. В слабой муке в результате созревания про- исходят особенно глубокие изменения, хлебопекарное каче- ство ее улучшается в наибольшей степени. В муке средней силы эти изменения выражены слабее. Сильная мука в результате созревания становится еще более сильной.

Таблица 99

Интенсивность газообмена пшеничной муки I и II сортов

445

ГЛАВА 16___________________________________________________________

В течение периода созревания в муке происходят физиче- ские, коллоидные и биохимические процессы. В ней изме- няются влажность, цвет, кислотность, содержание жира, бел- ково-протеиназный и углеводно-амилазный комплексы. Влажность пшеничной муки при хранении изменяется в за- висимости от параметров воздуха (относительной влажности и температуры) в сторону приближения к равновесной. При хранении муки в мешках, уложенных в штабеля, ее влажность изменяется медленно. В этих условиях практически значи-

мое изменение влажности может происходить только при длительном хранении муки в складе. При хранении свеже- смолотой муки ее титруемая и активная кислотность возрас- тает. Повышение кислотности вызывает гидролитическое расщепление жира и образование свободных жирных кислот, распад фосфорорганических соединений и образование кис- лых фосфатов типа КН2РО4 (первичных фосфатов), очень небольшой гидролиз белков и образование продуктов кисло- го характера, в которых имеются незанятые концевые груп- пы — СООН и наличие в незначительных количествах орга- нических кислот (молочной, уксусной и других).

На увеличение титруемой кислотности влияют выход и влажность муки, а также температура: чем выше эти три пока- зателя, тем больше и быстрее возрастает кислотность. Нарас- тание титруемой кислотности муки наиболее интенсивно про- исходит в течение первых 15-20 сут после размола зерна. При опытном хранении муки с влажностью 13,5% титруемая кис- лотность за 24 сут возросла при температуре 15 °С от 4,1 до 4,2°, при температуре 45 °С — от 4,1 до 4,6°, а за 63 сут в первом случае—до 4,2° и во втором —до 4,8°. При влажности муки 15% те же показатели изменяются следующим образом: за 24 сут хранения при температуре 15 °С — от 4,1 до 4,2°, при темпера- туре 45 °С — от 4,1 до 5,2°, а за 63 сут хранения при температу- ре 15 °С — до 4,3° и при температуре 45 °С — до 5,3°.

Изменение кислотности в период созревания не влияет на хлебопекарные достоинства муки. Основная причина повы- шения силы пшеничной муки при созревании— изменение физических свойств клейковины и теста (их укрепление). Бел- ково-протеиназный комплекс изменяется под влиянием окис-

___________________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

Таблица 100

Ферментативная активность икачествоклейковиныпшеничной муки 70%-ного выхода при хранении в течение 30 сут. при температуре 20°С

лительного воздействия, прежде всего кислорода воздуха. Окисле-

ние изменяет все компоненты белково-протеиназного комп- лекса.

Активность протеаз законо- мерно снижается, а атакуемость белка возрастает (табл. 100).

Изменение активности про- теаз и атакуемости белков оказы- вает меньшее влияние на физи-

ческие свойства клейковины и более полно коррелирует с рео-

логическими свойствами теста

ГЛАВА 16

жира ненасыщенные жирные кислоты изменяют физические свойства клейковины, укрепляют ее и тесто. Видимо, на клей- ковину влияют не столько сами жирные кислоты, сколько про- дукты их окисления. Фермент липоксигеназа (в зерне и муке) окисляет ненасыщенные жирные кислоты, превращая их в пе- рекиси и гидроперекиси — соединения с большой окислитель- ной активностью, оказывающие окислительное воздействие на белково-протеиназный комплекс муки.

Изменения углеводно-амилазного комплекса при созрева- нии пшеничной муки существенного влияния на ее техноло- гическое достоинство не оказывают. На продолжительность периода созревания пшеничной муки влияют многие факто- ры: степень законченности послеуборочного дозревания зер- на, сила муки сразу же после размола зерна, выход (сорт), влаж- ность, температура при хранении, способ размещения. При получении муки из зерна с незаконченным периодом после-

уборочного дозревания и свежеубранного требуются более длительные сроки отволаживания.

При хранении муки в неотапливаемом складе в условиях пониженной температуры практически приостанавливаются процессы, вызывающие ее созревание. От способа размещения, размера штабелей мешков с мукой и плотности их укладки зави- сит степень аэрации муки, доступа воздуха к каждому мешку и длительность созревания муки, заложенной на хранение.

Для полного созревания слабую муку приходится хранить более длительное время и при более высокой температуре. При хранении сильной муки не требуются повышенная темпера- тура и длительное время. О продолжительности созревания пшеничной муки нет точных данных. По одним данным све- жесмолотая мука высшего, I и II сортов при хранении в отап- ливаемом складе в мешках достигает оптимальных хлебопе- карных достоинств (заканчивает созревание) в течение 1,5—2,0 мес, а обойная пшеничная мука в тех же условиях — через 3—4 недели. По другим данным срок созревания пше- ничной муки 1—2 мес, ржаной — вдвое меньше.

При условиях, вызывающих интенсивный гидролиз жира или большое окисление муки, клейковина излишне укрепляется, происходит перезревание муки. В муке с хорошими исходными

____________________БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

достоинствами клейковины при хранении в условиях положи- тельной температуры это происходит значительно быстрее, чем в муке со слабой клейковиной. Продолжительные сроки хране- ния для достижения оптимальных хлебопекарных качеств пше- ничной муки в результате ее созревания создают ряд дополни- тельных трудностей, удорожают производство муки и хлеба.

Разработаны способы ускорения созревания муки. В после-

дние годы в практику все больше внедряется бестарное хранение и перевозка муки, ускоряющие ее созревание. Созревание свеже- смолотой пшеничной муки при хранении в силосах, оборудован- ных для бестарного хранения, можно значительно ускорить, при- меняя принудительное аэрирование. Оптимальные условия ускоренного созревания пшеничной муки при бестарном хране- нии в силосах — аэрирование воздухом при 25 °С в продолжение 6 ч и удельном расходе воздуха 2—3 м3/ч на 1 т муки.

При слабой или нормальной исходной клейковине в муке эф- фект от аэрирования лучше, чем при изначальной крепкой клей- ковине. Клейковина заметно укрепляется, содержание сырой клейковины и ее гидратация уменьшаются, количество сухой клейковины остается без изменения. Объемный выход хлеба из муки I и II сортов со слабой клейковиной увеличивается (на 15— 25 см3). Однако аэрирование, являясь сильно действующим фак- тором, в короткие сроки резко улучшающим технологическое достоинство пшеничной муки, может сказаться отрицательно на некоторых показателях ее качества. Так, в свежесмолотой муке, упакованной в мешки, содержание каротиноидов составляло 0,186 мг%. После пневмосепарирования количество каротинои- дов уменьшилось до 0,133 мг%, а через 15 сут хранения в первом случае их оказалось 0,083, а во втором — 0,078 мг%.

Потери каротиноидов при аэрировании свежесмолотой муки оказались большими, чем при дальнейшем хранении. Хо- роших результатов достигают при нагреве муки в системе внут-

ризаводского пневмотранспорта и последующим бестарном хранении. В опыте прогретая мука I сорта со слабой клейкови-

ной достигла оптимального хлебопекарного достоинства за 96 ч (4 сут.). Непрогретая мука приобретает необходимые свой- ства за 1,0—1,5 мес. отволаживания. Внешний вид хлеба, по- ристость и цвет мякиша при прогреве муки улучшились, объем-

ГЛАВА 16

ный выход и сжимаемость мякиша увеличились, черствение хлеба замедлилось.

Созревание пшеничной муки можно ускорить, прогревая ее инфракрасным облучением. Газообразные соединения окис- лительного действия (двуокись хлора, окислы азота, треххло- ристый азот, озон, нитрозилхлорид и др.), обесцвечивающие красящие пигменты, воздействуют также на белково-протеи- назный комплекс, что приводит к повышению силы муки.

Разработан ферментативный (липоксигеназный) способ улучшения пшеничного хлеба. В тесто вводят жидкую окисли- тельную фазу (ЖОФ), содержащую не обезжиренную и не под- вергавшуюся термической обработке соевую муку и рафиниро- ванное растительное масло (хлопковое, кукурузное или подсолнечное). Соевая мука богата активной липоксигеназой, образующей гидроперекиси ненасыщенных жирных кислот вне- сенного жира. Гидроперекиси окисляют компоненты белково- протеиназного комплекса, в том числе SH-группы и красящие пигменты пшеничкой муки, что приводит к резкому улучше- нию ее хлебопекарного достоинства, аналогичному созреванию. Ферментативный способ сокращает период естественного со- зревания пшеничной муки от 1—2 мес. до нескольких минут.

Улучшение хлебопекарного достоинства пшеничной муки при хранении ограничено периодом ее созревания. Более дли- тельное хранение, даже в оптимальных условиях, приводит к постепенному ухудшению ее качества.

Созревание ржаной муки менее изучено. Установлено, что в первые 15—30 сут хранения свежесмолотой ржаной муки (60—70%-ного выхода) повышается устойчивость крахмала к действию амилаз и температура его клейстеризации, накап- ливаются свободные ненасыщенные жирные кислоты, замед- ляющие процесс клейстеризации крахмала, понижается ра- створимость белковых веществ; увеличивается способность к набуханию нерастворимой части белков; улучшаются физические свойства теста.

В свежесмолотой ржаной муке в начальный период ее хране- ния протекают биохимические изменения, аналогичные наблю- даемым при созревании свежесмолотой пшеничной муки, но значительно слабее. В одних случаях эти изменения приводят к

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

небольшому улучшению хлебопекарного достоинства, в других такого улучшения не наблюдается. На биохимические процес- сы, протекающие в свежесмолотой ржаной муке, оказывают влияние природно-климатические условия выращивания ржи, особенно в период налива и созревания.

Созревание ржаной муки, его характер и условия требуют дополнительного исследования.

§ 3. ХРАНЕНИЕ МУКИ ПОСЛЕ ПЕРИОДА СОЗРЕВАНИЯ

Процессы, происходящие в свежесмолотой муке и приво- дящие к улучшению ее технологического достоинства, про- должаются в последующий период хранения. Одни из них, не имея существенного значения в период созревания, при даль-

нейшем хранении могут привести к ухудшению качества муки (титруемая кислотность). Другие, игравшие положительную роль при созревании муки, становятся источником избыточ- ного накопления веществ, ухудшающих хлебопекарное ее дос- тоинство (распад жира с образованием свободных ненасыщен- ных жирных кислот и их окисление).

Обобщение практики хранения пшеничной муки указыва- ет на целесообразность раздельного рассмотрения процессов, происходящих в муке с повышенной влажностью (более 15%) и в сухой муке (до 13,5%). Мука может быть с повышенной исходной влажностью. Содержание влаги увеличивается и при хранении муки в неблагоприятных условиях. Главная особен- ность хранения такой муки — интенсивное развитие микро- организмов, в основном плесеней, что приводит к быстро на- ступающему самосогреванию и порче продукта. Плесневение ухудшает вкус муки (становится кислым) и ее запах (становит- ся плесневелым, затхлым), повышает кислотность. Содержа- ние ниацина и тиамина уменьшается.

Повышенная влажность, особенно при высокой темпера- туре, наряду с усиленным развитием плесеней вызывает в муке (как при этих условиях и в зерне) интенсификацию окисли- тельных процессов, повышенный расход углеводов на дыха- ние, накопление одних метаболитов, уменьшение других.