Влияние поврежденного крахмала на качество хлебобулочных изделий

Получение мучных ингредиентов из пшеницы в процессе обработки зерна не всегда проходит без повреждающих воздействий. Высокоскоростные валки и механические нарушения ядра пшеницы приносят некоторый ущерб целостности крахмальных гранул. Хотя процедура помола и предназначена для максимально эффективного выхода крахмала и минимального включения отрубей, их наличие постоянно приводит к небольшому, но значимому количеству поврежденного крахмала. Независимо от того, какой тип помола используется, 5-12% крахмальных гранул оказываются поврежденными (Viot 1992). В свою очередь, это изменяет характеристики муки для замешивания теста и выпечки хлеба. То же самое происходит во время приготовления лапши и тортильи, которые также очень чувствительны к небольшим изменениям в химии крахмала.

Крахмал является основной формой хранения углеводов в растениях, и самым важным источником тех же углеводов в питании человека. Молекула крахмала – это полисахарид, состоящий из моносахаридов глюкозы: химически, крахмал состоит из двух различных молекул (амилоза и амилопектин).

Что такое поврежденный крахмал?

Это крахмальные гранулы, которые раздробились на куски. Это не только увеличивает водопоглощающую способность и влияет на реологические свойства теста, но и увеличивает запасы питательных веществ для дрожжей, и делает его более восприимчивым к грибковой альфа-амилазе. Содержание крахмала в цельнозерновой пшенице приблизительно варьируется от 67 до 68%, а данный показатель для муки, полученной после процедуры помола, составляет 78-82%. Полукристаллическая структура крахмальной гранулы внутри ядра зерна может быть повреждена любой механической обработкой, особенно процессом помола. Поврежденный крахмал (ПК) крайне важен для хлебопекарного производства: он поглощает воду в 4 раза больше своего веса по сравнению с показателем 0,4 у нативного крахмала.

Поврежденные гранулы крахмала также подвергаются избирательному влиянию специфических ферментов (альфа и бета-амилаза). Некоторые из этих ферментов не способны влиять на неповрежденные гранулы из-за их защитной оболочки. В данном случае термин «поврежденный крахмал» является несколько ошибочным наименованием, поскольку слово «поврежденный» имеет негативный стилистический окрас, подразумевая что-то, чего следует избегать.

Роль поврежденного крахмала

Он увеличивает водопоглощающую способность и обеспечивает добавочную подкормку для дрожжей. Высокий уровень поврежденного крахмала приводит к приготовлению теста, липнущего к рукам и оборудованию, со слабыми боковыми стенками и липким мякишем (при наличии достаточного количества амилолитическиих ферментов). Уровень повреждения крахмала непосредственно сказывается на водопоглощающей способности и свойствах перемешивания теста, а также имеет технологическое значение. Поврежденный крахмал поглощает в 2-4 раза больше воды, чем обычные крахмальные гранулы. Клейкое тесто, высокий уровень поглощения воды, более длительный период предварительной расстойки и красноватый цвет хлебной корки – это лишь некоторые из результатов наличия поврежденного крахмала. Поврежденные гранулы крахмала более подвержены воздействию ферментативного расщепления по сравнению с нативным крахмалом.

Повреждение крахмала оказывает сильное влияние на большинство процессов приготовления теста и последующего выпекания. Именно поэтому данный фактор влияет на качественные характеристики многих видов конечных продуктов. Улучшение уровня знаний в сфере поврежденного крахмала имеет важнейшее значение для более эффективной очистки муки и приготовления комбикормов.

Влияние на качество хлебобулочных изделий

Фактически, поврежденный крахмал (ПК) необходимо вначале оптимизировать, поскольку он оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на качество хлебобулочных изделий. Увеличение объема поврежденного крахмала соответственно увеличивает водоудерживающую способность муки. Тем не менее, чрезмерно высокий уровень ПК ведет к формированию слишком липкого теста, большому периоду предварительной расстойки и нежелательному потемнению корки. Оптимальное значение ПК варьируется в зависимости от сферы использования муки, и в значительной степени зависит от содержания белка в муке, активности альфа-амилазы и типа хлеба, который выпекают из данной муки. Большинство хлебобулочных изделий во всем мире имеют свои стандарты по качеству и характеристикам используемой муки, и ПК является одним из этих стандартов. Муку с высоким содержанием ПК нельзя использовать для той же цели, что и муку с низким содержанием ПК.

Факторы, влияющие на объем поврежденного крахмала на мукомольном заводе:

1. Сорт пшеницы.
2. Объем воды, добавленной для темперирования.
3. Поверхности валков и их скорость.
4. Спиральные валки и дифференциал скоростей.
5. Степень помола валков.
6. Температура валков.

Мукомольные предприятия могут влиять на содержание поврежденного крахмала (ПК) в муке путем выбора сорта пшеницы, подготовки зерна и необходимых настроек и корректировок мельничного оборудования. Выбор сорта пшеницы основывается на влиянии твёрдости зерна: чем более зерно стойкое к помолу, тем большее содержание ПК. Эта «твёрдость» может быть частично изменена при подготовке пшеницы к помолу. При помоле особое внимание уделяется содержанию влаги и времени темперирования для необходимого измельчения зерна. При надлежащем кондиционировании или выборе сорта пшеницы можно увеличить или уменьшить содержание ПК в помольной партии. Кроме того, твёрдость зерна выше при высоком содержании белка. Таким образом, существует прямая зависимость между содержанием белка и ПК. Тем не менее, настройки и корректировки мельничного оборудования являются основным способом воздействия на содержание ПК в получаемой муке. Данная статья уделяет особое внимание таким аспектам.

Количество поврежденного крахмала в мельничном потоке

Не будем вдаваться в детальное описание схем помола и кодификацию, но все же давайте рассмотрим пример на мельнице с параметрами 150 т/день и 4 измельчающими потоками, 1 сортировочным ситом и 7 потоками для продукта среднего качества (переработка/размол), а также вспомогательным оборудованием для муки общего назначения (сорта США, французский тип 55). 51%, или примерно половина поврежденного крахмала, произведенного по этой схеме помола, приходится на 1-й и 2-ой потоки для продуктов среднего качества (1М и 2М), 1-ое сортировочное сито (SI) и 3-й поток для продуктов среднего качества. Они являются основными потоками, на которых следует сосредоточить внимание.

Современные мельницы берут все преимущества от таких возможностей, как компьютеризованная регулировка размольной щели, что может быть особенно эффективно для формирования поврежденного крахмала при применении на головных размольных потоках (1-й и 2-ой потоки для продуктов среднего качества), 1-ое сортировочное сито и 3-й поток для продуктов среднего качества, которые и выдают 50% производимого ПК. Эти потоки должны рассматриваться как основные для муки выпускаемого качества, и их варьирование оказывают большое влияние на способ прогнозирования содержания ПК.

Влияние поврежденного крахмала на конечный продукт

Уровень поглощения воды крахмалом, который в результате становится поврежденным, может довести хлебопекарные свойства до критического уровня, превышение которого отрицательно влияет на свойства муки. Наряду с уже определенными гидратационными свойствами, повреждение крахмала имеет свое действие на пластические характеристики теста, период предварительной расстойки и цвет хлебной корки. Влияние на характеристики предварительной расстойки можно легко показать, ведь известно, что амилаза никак не воздействуют на нативные гранулы крахмала. Чем больше повреждений у крахмала, тем больший уровень воздействия амилазы. Разрушение молекул гранул высвобождает воду. Моносахариды также присутствуют и приводят к интенсивной активности дрожжей (рост уровня CO2), возможности повышения окрашивания.

Более высокий расход воды в этом процессе позволяет сохранить хлеб свежим дольше. Но выделение моносахаридов вызывает покраснение хлебной корки. При значительном количестве поврежденный крахмал может сформировать липкий мякиш, бесформенную буханку и слишком красный окрас хлеба.

Процедуры контроля за количеством поврежденного крахмала: если нет достаточного уровня повреждения крахмала, можно настроить мельницу по-другому, выбрать более твердый сорт пшеницы или же использовать оба варианта. Если уровень повреждения крахмала слишком высок, можно повлиять на содержание амилазы (число падения), добавить клейковину, чтобы увеличить реологические свойства. Также можно по-другому настроить мельницу и заменить используемую пшеницу на более мягкий сорт.

Влияние повреждений крахмала на реологические свойства теста

Повреждения крахмала влияют на кривую графика альвео, а также на реологические свойства. Анализы Mixolab®, проведенные на муке, показывают, что увеличение содержания поврежденного крахмала приводит к увеличению водопоглощающей способности (приблизительно 0,5% гидратации на каждый дополнительный UCD – единицы измерения Шопен-Дюбуа); снижению вязкости крахмального клейстера, полученного в ходе процесса желатинизации, и снижению стабильности при нагревании (увеличение разжижения), что указывает на более высокую активность амилазы. Уменьшение ретроградации крахмала увеличивает срок хранения хлеба.

Существует четкое и лаконичное объяснение. Поврежденный крахмал предоставляет водопоглощающую способность в десять раз большую, чем нативный крахмал, и большую чувствительностью к ферментам (в частности, к амилазе). Реакция амилазы происходит гораздо быстрее и интенсивнее. Поэтому поврежденный крахмал воздействует на весь технологический процесс производства хлеба. Очень важно определить его количество и адаптировать поврежденный крахмал в соответствии с планируемым конечным использованием. Техника SDmatic и Mixolab® идеально подходит для этой задачи.

Для производства хлеба высокого качества необходимо обеспечить баланс между объемом воды, используемой в камере замеса, содержанием белка в муке, объемом поврежденного крахмала и активностью альфа-амилазы. Также эти значения различаются при разных способах приготовления хлеба. В быстрых процессах приготовления хлеба с коротким периодом отволаживания влияние поврежденного крахмала на обеспечение субстрата минимально, но при длительных процессах ферментации это влияние достаточно существенно. Было установлено, что уровень поврежденного крахмала является менее важным для цельнозернового хлеба, чем для белого хлеба. За исключением некоторых видов печенья и пирожных пшеницу с низким содержанием ПК предпочтительнее использовать в производстве мучных кондитерских изделий (POMERANZ 1988).

Соотношение между уровнем ПК, содержанием белка и желательным уровнем устойчивости в конечном продукте: конечные продукты классифицируются в соответствии с уровнем ПК и содержанием белка. Имея такую информацию, мукомольная лаборатория может использовать ПК по целевому назначению своей муки. Например, цель выпечки:

• Французский тип хлеба (багет): 16-20 UCD;
• Формовой хлеб: 19-23 UCD;
• Печенье: 14-16 UCD.

• Невозможно избежать повреждения крахмала в процессе мукомольного производства.
• Содержание поврежденного крахмала можно контролировать на уровне мельницы.
• Он положительно влияет на водопоглощение.
• Он может привести к катастрофическим результатам при производстве хлеба.
• Ферментные методы не являются простыми.
• Тем не менее, необходимо работать с наиболее оптимальным методом.

Махмуд Риад, доктор, генеральный секретарь Мукомольной ассоциации Египта