Какие свойства изделиями придают жиры
Вносимые в тесто жировые продукты играют важнейшую роль в формировании реологических свойств теста, пищевой ценности хлебобулочных изделий и сохранении их свежести. Реологические свойства пшеничного теста зависят, главным образом, от наличия в нем клейковинного каркаса, придающего тесту упругость и эластичность. Добавление в тесто жира до 3% общей массы муки улучшает реологические свойства теста, увеличивает объем хлеба, повышает эластичность мякиша. Во время брожения теста определенная доля жиров вступает во взаимодействие с белками клейковины и крахмалом муки. Такие комплексы улучшают реологические свойства теста, повышают его газоудерживающую способность.
Доказано, что общее содержание жировых продуктов в процессе приготовления хлеба не изменяется, но доля свободных липидов уменьшается, а связанных — увеличивается. Степень взаимодействия жиров с компонентами теста повышается при эмульгировании жира перед замесом теста и добавлении в эмульсию ПАВ. Жиры, в состав которых входят полиненасыщенные жирные кислоты, укрепляют клейковину и благоприятно влияют на объем хлеба [1, 11, 12]. Липиды оказывают существенное влияние на качество клейковины во время замеса и брожения теста. Установлено, что при замесе теста значительно увеличивается доля связанных липидов за счет свободных. Уже само по себе образование липопротеиновых комплексов оказывает существенное укрепляющее действие на реологические свойства теста.
Не менее велика роль липидов, прежде всего ненасыщенных жирных кислот, в окислительных процессах, происходящих в тесте [7, 9–11, 12, 13]. Клейковина представляет собой основу пшеничного теста, определяющую его специфические физические свойства (растяжимость и эластичность), и оказывает большое влияние на качество хлеба. Жировые вещества всегда присутствуют в клейковине. Их содержание колеблется от 0,7 до 13,2% на сухое вещество клейковины [4, 12]. Тесная связь между качеством клейковины и составом жировой фракции муки, а также постоянное присутствие значительных количеств связанных липидов в клейковине привели многих исследователей к представлению о ней как о белково- липидном комплексе [2, 8]. Жировые вещества, распределяясь тонким слоем по структурным элементам клейковины, облегчают их скольжение относительно друг друга. Происходит как бы «смазывание» тяжей клейковины и крахмальных зерен вносимым жиром, причем, чем тоньше эмульгированы жировые вещества, тем более равномерно распределяются они в тесте, улучшая его реологические свойства [5–8].
Внесенные при замесе теста липиды вступают в обменные реакции с липидами муки, которые находятся во взаимодействии с клейковинным белком, и изменяют свойства этого комплекса, а, следовательно, и
клейковины. Установлено [2, 14], что укрепляющее действие на клейковину оказывают как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты, причем с уменьшением длины углеродной цепочки и увеличением степени непредельности жирных кислот их укрепляющее действие на клейковину увеличивается.
Взаимодействие жирных кислот с белками может обусловливаться алифатическим радикалом СН3–СН2–СН2–, этиленовой группой –СН=СН– и карбоксильной группой –СООН. Последняя может взаимодействовать при соответствующих условиях с боковыми и концевыми аминогруппами полипептидов с образованием соединений типа алкиламинов.
Действие различных соединений липидной природы проявляется по-разному:
- линолевая кислота, составляющая основную часть жирных кислот муки, образует перекисные соединения, которые участвуют в окислении сульфгидрильных групп белков;
- олеиновая кислота и насыщенные жирные кислоты вместе с белками клейковины образуют липопротеиновые комплексы;
- комплексы с белком образуют также фосфолипиды, глицериды.
Образование таких комплексов приводит к изменению реологических свойств клейковины. В управлении процессами, происходящими при приготовлении хлеба, важную роль играют вещества, входящие в состав
рецептурных компонентов теста, а также их взаимодействие между собой. Прочность молекул клейковины зависит от различных видов связей и взаимодействий, участвующих в ее формировании.
При замесе муки с водой клейковинный белок образует упруго-эластичный «каркас», представляющий собой основу физической структуры теста.
Под влиянием протеолитических и окислительно-восстановительных ферментов, разнообразных продуктов жизнедеятельности дрожжей, молочнокислых бактерий и других микроорганизмов, а также различных
компонентов муки и ингредиентов теста в структуре белкового комплекса клейковины происходят изменения, приводящие к уменьшению механической прочности клейковины [4, 8, 9, 11].
Исходя из вышесказанного, можно сделать следующие заключения:
— липиды оказывают значительное влияние на качество клейковины и реологические свойства теста;
— при замесе и в процессе брожения теста происходит гидратация клейковинных белков, а затем их постепенное дезагрегирование, что приводит к расслаблению теста.
Этому процессу в известной степени препятствует липидный комплекс муки. Продукты окисления жирных кислот окисляют сульфгидрильные группы белков, которые при этом дают новые дисульфидные связи.
Образовавшиеся дисульфидные связи стабилизируют уже существующие. Все это уменьшает дезагрегацию клейковины и степень пептизации белков. Эти экспериментальные факты позволили выдвинуть гипотезу о механизме обратимого окислительно-восстановительного процесса, в ходе которого непредельные жирные кислоты играют роль переносчика кислорода, не претерпевая к концу каждого цикла никаких превращений.
Однако идентифицировать промежуточный продукт такой реакции пока не удалось.
Пшеничная мука содержит около 2% липидов (три-, ди- и моноглицеридов, жирных кислот, фосфо- и гликолипидов). Из этого количества в связанном состоянии находится от 20 до 30%. Именно эти связанные липиды, в первую очередь фосфолипиды, входящие в макроструктуру белка клейковины, наиболее существенно влияют на реологические свойства клейковинного каркаса в тесте, на реологические свойства теста и, следовательно, на хлебопекарные свойства (силу) муки и качество хлеба.
Примерно три четверти жирных кислот липидов зерна представлены ненасыщенными кислотами, в том числе примерно половина — линолевой кислотой. Установлено, что замес теста резко повышает долю
связанных липидов (примерно с 30% в муке до 90% и более в тесте). При этом в первую очередь клейковинными белками связываются фосфолипиды. Объясняется это тем, что в процессе тестоведения липиды взаимодействуют с белками и углеводами теста, образуя при этом сложные комплексы и соединения, существенно влияющие на структурно-механические свойства теста и улучшающие качество готовых изделий.
Не только липиды самой муки, но и жиры, вносимые в тесто при его замесе, в значительной части связываются с белками, крахмалом и, возможно, другими компонентами твердой фазы теста. Часть жира, присутствующего в тесте в жидком состоянии, может находиться в виде эмульсии в жидкой фазе теста [2– 4, 11, 14].
Известно, что внесение в тесто жиров, особенно находящихся в жидком состоянии, делает тесто несколько более жидким. В то же время липкость теста уменьшается, и тесто с жиром лучше проходит через рабочие органы тесторазделочного оборудования.
Одни исследователи полагают, что изменение структурно-механических свойств теста представляет результат проникновения жировых продуктов между структурными элементами теста (клейковинными тяжами и зернами крахмала), в результате чего тесто становится мягче. При этом сам жир не претерпевает существенных изменений.
Другие исследователи считают, что между жиром и структурными компонентами теста имеет место физико- химическое взаимодействие. Оно выражается в разнообразных формах липидно-белкового взаимодействия, смазывании структурных элементов теста, особенно клейковинных белков, что способствует облегчению их скольжения в ходе брожения и выпечки, а также в повышении газоудерживающей способности за счет того, что жир заполняет (закупоривает) пустоты, образующиеся между компонентами теста, и препятствует улетучиванию газа в ходе технологического процесса. При этом жир существенно увеличивает содержание свободной воды в тесте за счет образования гидрофобных слоев, понижающих гидратационную способность крахмала и белков, вследствие чего консистенция теста становится слабее. Жиры или твердые фракции жирового продукта с температурой плавления выше температуры теста не связываются с компонентами твердой фазы теста, а остаются в нем в виде твердых частиц, которые начнут плавиться лишь при нагреве тестовой заготовки в процессе выпечки.
Внесение в тесто небольших количеств жира, имеющего температуру плавления, превышающую температуру теста, практически не влияет на реологические свойства теста и на состояние тестовых заготовок в стадии окончательной расстойки теста.
Влияние этого жира на качество хлеба начинает проявляться только в процессе выпечки, когда тесто в результате прогрева достигает температуры плавления жира.
Прирост объема тестовой заготовки в первом периоде процесса выпечки происходит интенсивнее и в течение более длительного времени, чем у изделий без внесения жира. В результате и объем хлеба с внесением такого жира значительно больше, чем у контрольного образца.
Очевидно, жир улучшает на этой стадии процесса газоудерживающую способность теста и в то же время замедляет образование на поверхности выпекаемой тестовой заготовки твердого обезвоженного слоя — корочки [10,12].
Авторы: Татьяна Цыганова, ФГБНУ НИИ хлебопекарной промышленности
Вероника Тарасова, Московский государственный университет пищевых производств
Источник:
www.bfi-online.ru
Литература
1. Донцова Л.Н. Роль связанных липидов пшеничной муки в процессе приготовления хлеба: дис. канд. техн. наук, 1974, 186 с.
2. Дубцова Г.Н. Липид-белковые комплексы пшеницы, их формирование и роль
в технологических процессах: дис. докт. техн. наук, 1999, 485с.
3. Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев
A. П., Тутельян В.А. Жировые продукты для здорового питания. Современный взгляд. — М.: ДеЛи принт, 2009, 396 с.
4. Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. Биохимия зерна и хлебопродуктов / Учебное пособие. 3-е перераб. и доп. изд. — СПб: ГИОРД,
2005, 509 с.
5. Кочеткова А.А., Ипатова Л.Г., Нечаев А.П., Шубина О.Г. Функциональные продукты питания / Учеб. Пособие. — М: МГУПП, 2007, 104 с.
6. Максимов А.С., Черных В.Я. Лабораторный практикум по реологии сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, макаронного
и кондитерских производств. — М.: МГУПП, 2004, 163 с.
7. Нечаев А.П. Липиды зерновых культур и их изменение при хранении
и переработке зерна: дис. докт. техн. наук, 1971,450 с.
8. Нечаев А.П., Дубцова Г.Н., Колпакова
B. В. Белки пшеницы. Технология получения и применения (состояние, проблемы, пути развития) // Известия ВУЗов, 1995, № 1-2, с. 28.
9. Пищевые ингредиенты в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. — М.: ДеЛи плюс, 2013, 527 с.
10. Пищевые ингредиенты в создании современных продуктов питания /под ред. В.А. Тутельяна, А.П. Нечаева. — М.: ДеЛи плюс, 2014, 520 с.
И. Пучкова Л.И. Повышение эффективности применения жировых продуктов в хлебопечении: дис… докт. техн. наук, 1971,483 с.
12. Пучкова Л.И., Поландова Р.Д., Матвеева И.В.Технология хлеба,кондитерских
и макаронных изделий. Часть 1. Технология хлеба. — СПб.: ГИОРД, 2005, 559 с.
13. Сборник технологических инструкций для производства хлебобулочных изделий. — М.: Прейскурантиздат, 1989, 494 с.
14. Скорюкин А.Н., Кузьмина А.А, Нечаев А.П., Кочеткова А.А., Диденко В.М. Новые виды жировых продуктов с пищевыми ПАВ для хлебопекарного производства // Хлебопечение России, 2003, №5, с. 12-13.
По химической природе жиры являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина (С3Н5 (ОН) 3) и различных жирных кислот — предельных (насыщенных) и непредельных (ненасыщенных). [16, c.91]
К предельные жирным кислотам относятся стеариновая, пальмитиновая, масляная, капроновая и каприловая кислоты. У них нет двойных связей, поэтому они не способны к реакциям присоединения.
К непредельным относят олеиновую, линолевую, линоленовую и арахидоновую кислоты. Они имеют в молекуле двойные связи и способны к реакциям присоединения. Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, арахидоновая — синтезируется из линолевой кислоты, при участии витамина В6, поэтому получили название «незаменимых» или «эссенциальных» кислот.
Физические и химические свойства жиров зависят от свойств и количественного соотношения входящих в их состав жирных кислот. Чем больше насыщенных кислот, тем тверже жир, выше температура его плавления, хуже усвояемость организмом, и наоборот. Жиры растворяются в эфире, бензине, хлорофороме и других органических растворителях, а в воде не растворимы. При взаимодействии с водой происходит гидролиз жира и образуется глицерин и свободные жирные кислоты. Гидролиз ускоряется при неправильном хранении сырья и жиров, повышенных влажности и температуре, а также под действием фермента липазы. Увеличение содержания свободных жирных кислот в пищевых жирах приводит к снижению их качества.
Липиды делят на две группы: простые и сложные. [16, с.93]
К простым липидам относят производные одноатомных карбоновых кислот и одно — и многоатомных спиртов (первоочередно трехатомного спирта глицерина). Это жидкости или твердые вещества с низкими (до +40 оС) температурами кипения, с повышенной вязкостью, без цвета и запаха, легче воды, нелетучи. Они хорошо растворимы в органических растворителях и не растворимы в воде.
К сложным липидам относят производные одноатомных карбоновых кислот и одно — и многоатомных спиртов, дополнительно содержащие и другие группы, такие как остатки кислот или углеводы (фосфолипиды, гликолипиды, фосфогликолипиды, сфинголипиды, мышьяколипиды) Чаще всего встречаются фосфолипиды, содержащие в себе остаток фосфорной кислоты. Они способствуют усвоению белков и углеводов, снабжают организм фосфором, препятствуют развитию атеросклероза, малокровия, ожирения печени.
В мучных кондитерских изделиях содержание жиров колеблется от 1 до 40% [1, с.71] Для приготовления кондитерских изделий используют жидкие и твердые жиры, а так же специальные кондитерские жиры, которые состоят из смеси различных жиров.
Из жидких масел для производства кондитерских изделий чаще всего применяют подсолнечное, соевое и кукурузное масла. Они более других продуктов богаты полиненасыщенными жирными кислотами. Содержание в них линолевой кислоты достигает 50-60%, а также в них много линоленовой кислоты. А вот арахидоновая почти не содержится. Растительные жиры распределяются в тесте в виде капелек и плохо удерживают воздух, что снижает пористость изделия. Также растительные масла вызывают промасленность изделия, ухудшают его вкус и быстро прогоркают из-за большого количества двойных связей в своем составе. Прогоркание является сложным химическим характером, и относится к окислительным процессам. Оно также вызывает и усиливает окислительные процессы в других, легкоокисляемых компонентах пищевых продуктов. Поэтому для приготовления кондитерских изделий лучше применять твердые жиры. [7, с. 206]
Из твердых жиров почти всегда используют маргарин и сливочное масло. Они, в отличие от растительных жиров, очень богаты насыщенными жирными кислотами, такими как масляная, капроновая, каприловая, пальмитиновая, стеариновая и т.д. Эти кислоты менее подвержены прогорканию, чем ненасыщенные жирные кислоты. Твердые жиры образуют тонкие пленки, которые обволакивают частицы муки, вследствие чего воздух из теста выходит хуже и усиливается пористость изделия. При добавлении твердых жиров в кондитерские изделия необходимо знать их температуру плавления, так как если температура плавления жира превышает температуру теста то жир остается в изделии в виде твердых частиц, что ухудшает качество изделия.
Кондитерские жиры представляют собой смесь натуральных жиров и масел либо смесь продуктов переработки жиров. Все входящие в него жиры не должны иметь посторонних привкусов и запахов. Температура плавления кондитерского жира зависит от температуры плавления входящих в его состав жиров.
Жиры не только увеличивают калорийность и пищевое достоинство изделий, но и улучшают их вкусовые качества, придавая сдобный вкус. Они способствуют более длительному сохранению свежести изделий — задерживают черствение.
Суточная потребность организма в жирах составляет 80-100 г или не более 30% суточной калорийности рациона. Однако проведенные в России исследования показали, что потребление жира превышает необходимую норму приблизительно на 7%. [6, с.3]. Притом 6-7% от суточной потребности в жирах обеспечивается потреблением кондитерских изделий. При частом употреблении кондитерских изделий в рационе питания, следует помнить, что средняя усвояемость жиров составляет 94%. Именно поэтому, с возрастом ожирение среди взрослого населения растет и до 40% населения имеют избыточную массу тела [6, с.3]
Вид и количество жировых продуктов, вносимых в тесто для отдельных пшеничных хлебо-булочпых изделий, установлены в утвержденных для них рецептурах.
Виды применяемых в хлебопечении жировых продуктов.
Принятые у нас в стране рецептуры на отдельные изделия из пшеничной муки предусматривают внесение в тесто от 0 до 20-30% жира. Для большинства изделий предусмотрено применение маргарина, для некоторых видов сдобных изделий — животного масла и для горчичного хлеба и горчичных баранок — растительного горчичного масла. Наряду с этими жировыми продуктами в нашей стране создан, производится и применяется также и жидкий жир хлебопекарного назначения.
В США, Англии и ряде других стран для применения при производстве хлеба и сдобных хлебных изделий, а также отдельных видов мучных кондитерских изделий готовятся специальные пластичные жиры, называемые шортенингами (shortenings).
На необходимость присутствия в хлебопекарном жире определенных количеств твердой фазы или твердого жира с относительно высокой температурой плавления указывается в ряде работ. В связи с этим не только в исследованиях, но и в практике хлебопечения США растительные масла, животные жиры, например расплавленный лярд, или гидрогенизированные жиры для улучшения качества хлеба вносились в тесто в смеси с определенным количеством эмульгаторов и твердых, плавящихся при относительно высокой температуре хлопьев или чешуек из соответственно гидрогенизированного хлопкового масла.
Влияние жировых продуктов на свойства теста и хлеба.
Внесение жиров в тесго для хлебобулочных и других изделий из пшеничной муки влияет на свойства теста и на ряд показателей качества, пищевой и потребительской ценности готовых изделий. Жиры имеют примерно в 2 раза более высокую энергетическую ценность, чем белки и углеводы. Их наличие в хлебе придает ему специфический вкус и аромат, присущий сдобному хлебу. Объем хлеба увеличивается, структура и реологические свойства мякиша хлеба при этом улучшаются, хлеб медленнее черствеет.
Таким образом, добавление в тесто жира повышает пищевую и потребительскую ценность хлеба.
Однако добавление в тесто даже небольших количеств (порядка 0,5%) жира, практически мало сказывающееся на энергетической ценности, вкусе и аромате хлеба, существенно влияет на свойства теста, на его состояние при прохождении через тесторазделочное оборудование, при расстойке и особенно в первом периоде процесса выпечки.
Это говорит о большом технологическом значении добавления жира в тесто. Напомним, что пшеничная мука сама содержит около 2% липидов (три-, ди- и моноглицеридов, жирных кислот, фосфо- и гликолипидов). Из этого количества в связанном состоянии находится от 20 до 30%. Именно эти связанные липиды, и в первую очередь фосфолипиды, входящие в макроструктуру белка клейковины, наиболее существенно влияют на реологические свойства клейковинного остова в тесте, на реологические свойства теста и, следовательно, на хлебопекарные свойства (силу) муки и качество хлеба.
Существенно также вспомнить, что примерно три четверти жирных кислот липидов зерна представлены ненасыщенными кислотами, в том числе примерно половина — линолевой кислотой.
Установлено, что замес теста резко повышает долю связанных липидов (примерно с 30% в муке до 90% и более в тесте). При этом в первую очередь клейковинными белками связываются фосфолипиды.
Как же можно представить действие жиров, вносимых в тесто при его замесе, на процессы, происходящие при приготовлении и разделке теста и выпечке хлеба?
Прежде всего надо отметить, что не только липиды самой муки, но и жиры, вносимые в тесто при его замесе, в значительной части связываются с белками, крахмалом и, возможно, другими компонентами твердой фазы теста. Часть жира, находящегося в тесте в жидком состоянии, может находиться в виде мельчайших жировых капелек в состоянии эмульсии в жидкой фазе теста.
В отдельных работах отмечается, что жиры или твердые фракции жирового продукта с температурой плавления выше температуры теста не связываются с компонентами твердой фазы теста, а остаются в нем в виде твердых частиц, которые начнут плавиться лишь при нагреве ВТЗ в процессе выпечки.
Внесение жира в тесто влияет на его реологические свойства. Частично это связано со «смазывающими» свойствами жира, облегчающими относительное скольжение структурных компонентов теста и его белкового каркаса и включенных в него зерен крахмала. Полагают, что благодаря этому увеличивается способность клейковинных пленок губчатого клейковинного каркаса теста растягиваться без разрыва под давлением растущих в объеме газовых пузырьков. Это может иметь следствием повышение газоудерживающей способности теста.
Внесение в тесто жиров, особенно находящихся в жидком состоянии, делает тесто несколько более жидким по консистенции. В то же время липкость теста уменьшается и тесто с добавками жира лучше проходит через рабочие органы тесторазделочного оборудования.
Внесение в тесто жировых продуктов с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, которые могут под действием липоксигеназы муки превращаться в пероксидные соединения, может усиливать окисление в тесте сульфгидрильных групп белково-протеиназного комплекса муки и этим улучшать реологические свойства теста.
Выше было отмечено, что внесение значительных количеств жира (10% и более к массе муки) заметно снижает бродильную активность дрожжей и интенсивность газообразования в тесте. Поэтому и расстойка тестовых заготовок со значительными добавками жира идет значительно медленнее.
Работами английских исследователей было показано, что очень небольшая добавка в тесто жира, имеющего температуру плавления, превышающую температуру теста, практически не влияет на реологические свойства теста и на состояние тестовых заготовок в стадии окончательной расстойки теста. Улучшающее качество хлеба влияние этой добавки начинает проявляться только в процессе выпечки, когда тесто в результате прогрева достигает температура, при которой внесенный жир расплавляется. Это влияние состоит в том, что прирост объема тестовой заготовки в первом периоде процесса выпечки происходит интенсивнее и в течение более длительного времени, чем у изделий без добавки жира. В результате и объем хлеба с добавкой такого жира значительно больше, чем у контрольного хлеба. Очевидно, жир улучшает на этой стадии процесса газоудерживающую способность теста и в то же время замедляет образование на поверхности выпекаемой тестовой заготовки твердого обезвоженного слоя — корочки.
Это еще раз подтверждает необходимость и целесообразность наличия в жидких хлебопекарных жировых продуктах твердой кристаллической фазы, имеющей температуру плавления более высокую, чем температура теста до начала процесса выпечки.
В заключение следует еще раз подчеркнуть, что степень улучшения качества хлеба от добавки определенного количества жира зависит не только от его вида и свойств, по и от того, в каком состоянии он вносится в тесто. В ряде работ показано, что внесение жира в тесто в виде тонкодисперсной эмульсии в воде с применением соответствующего пищевого эмульгатора заметно повышает улучшающее действие жира на качество хлеба.