Влияние на протеини и нишесте от брашно върху свойствата на тестото
Образуването на тесто от пшенично брашно става, когато се смеси с вода. Тяхното съотношение, наличието на рецептурни компоненти влияе върху структурата на тестото и индивидуалните характеристики на получения краен продукт.
Процесът на образуване на тесто се дължи на химичните свойства на брашното (химичния състав на зърното), ролята на отделните му съставни вещества, ензими. Водещата роля принадлежи на протеините и нишестето от брашно.
Протеини от брашно. Наред с водо- и соленоразтворимите протеини, които образуват колоидни разтвори в тестото, брашното съдържа ограничено разтворими (набъбващи) проламинови протеини (глиадин) и глутелини (глутенин). Тези протеини са полимери и се състоят от α-аминокиселинни остатъци. Полимерните молекули на протеините с физиологична стойност се състоят от 20 аминокиселини.
Наличието на полярни и неполярни групи от атоми в протеиновите молекули им придава свойства на повърхностна активност и висока реактивност. В теста протеините взаимодействат с вода, въглехидрати и мазнини. Сложната структура, силните връзки придават на протеините значителна еластичност и здравина. Съдържанието на неполярни атомни групи със слаби дисперсионни връзки осигурява висока еластичност на протеините.
Хидрофилните свойства на протеина се обясняват с наличието на множество йонни и полярни атомни групи в молекулите и способността за механично улавяне на значително количество свободна влага по време на хидратация. Абсорбцията на вода от протеините протича на два етапа.
В първия етап на набъбване се свързват незначителни количества вода поради активността на хидрофилни групи от частици брашно и се образуват водни солватни обвивки. Взаимодействието на водата с хидрофилни групи се извършва не само на повърхността на частиците на брашното, но и в насипното състояние. Процес в първия етаппротича с отделяне на топлина (екзотермично). Количеството задържана вода е незначително – около 30% – и не води до голямо увеличение на обема на частиците.
Основното белтъчно свързване на водата става през втория етап - над 200% поради така нареченото осмотично набъбване. Той се крие във факта, че водните молекули в резултат на дифузия проникват в глутеновите частици. Вторият етап на набъбване е придружен от значително увеличаване на обема на частиците на брашното и преминава без отделяне на топлина.
Важно свойство на хидратираните протеинови молекули е промяната във формата на молекулите или денатурацията при условия на нагряване, смесване, удари, както и химически ефекти на окислители, редуциращи агенти и др. Денатурацията на хидратираните протеини може да бъде както обратима, така и необратима. Зависи от интензивността на физикохимичния ефект върху протеините.
Механичните ефекти върху протеиновите молекули водят до деформация и ориентация в равнината на посоката на тези ефекти. Те образуват влакна и филми в обема на структурата, стабилизиращи (емулгиращи) водно-мазнини структури. Когато се съборят в присъствието на въздух, протеиновите молекули се ориентират към интерфейсите течност-въздух, образувайки подобни на пяна структури. При това те се разтягат и денатурират.
При интензивно нагряване на хидратирани протеинови молекули настъпва необратима денатурация на протеина. Този процес се извършва по време на печене. Механичните свойства на хидратираните и денатурираните протеини се променят. От меки еластично-еластични хидратирани гелове те се превръщат в твърди, еластични, здрави гелове, почти лишени от пластичност (течливост).
Набъбващите във вода пшенични протеини (глиадин и глутенин) могат да бъдат измити от тестото с вода в частично денатурирана форма, образувайкиглутен. Така набъбналите във вода протеинови фракции се слепват, образувайки силно набъбнало колоидно желе – глутен.
При разработването на сладкарски изделия се изисква брашно с различно качество на глутен.
"Сила на брашното" характеризира способността на брашното да образува тесто с определени физични свойства, които се проявяват в резултат на замесване и последваща технологична обработка.
„Силно“ обикновено се нарича брашно, което свързва голямо количество вода при месене на тесто с нормална консистенция. Тестото, направено от "силно" брашно, е в състояние стабилно да запази физическите си свойства по време на месене и по-нататъшна обработка. Брашно със силен глутен се препоръчва за използване при производството на бутер и кремове (бутер торти и сладкиши, сладкиши като Eclair).
„Слабо“ се нарича брашно, което свързва малко количество вода при месене на тесто с нормална консистенция. Тестото от "слабо" брашно в процеса на месене и технологична обработка бързо променя физичните си свойства в посока отпускане на консистенцията. Брашно със "слаб" глутен се препоръчва за използване при производството на твърди бисквити, вафлени кори и др.
"Средното" брашно заема междинна позиция.
Съдържанието на суров глутен в брашното се определя чрез измиването му от полученото тесто при определено съотношение на брашно и вода. Измиването премахва почти цялото нишесте и повечето от водоразтворимите вещества на брашното.
Структурата на брашненото тесто се определя не само от количеството протеини, но главно от тяхната структура и механични свойства.Тези свойства влияят върху способността на протеините на брашното да задържат различни количества вода, т.е., водопоглъщателната способност на брашното. Една част белтъци от брашно, когато набъбнат в студена водаможе да задържи 2.2.5 части вода, т.е. количеството задържана вода надвишава 2.2.5 пъти масата на протеините.
Водопоглъщащият капацитет на брашното се влияе от неговата дисперсия, т.е. от размера на частиците. С намаляване на размера на частиците, специфичната повърхност на единица маса брашно се увеличава, така че може да се адсорбира повече вода. Абсорбцията на вода от частици с малки размери става много по-бързо.
Свойствата на протеините на брашното, тяхното молекулно тегло, структурата на глутена, механичните свойства се влияят от естествените свойства и условия на зреене на зърното, добива на брашно и неговата дисперсия. Структурата на суровите глутенови протеини влияе не само върху свойствата на тестото, но и върху рандемана и свойствата на продуктите. Тези показатели също се влияят значително от нишестето и други съединения на брашното, като фибри.
Свойствата на тестото се влияят от водо- и соленоразтворими протеини с висока хидрофилност. Това се проявява в структурните и механични свойства на тестото. Колоидните разтвори на тези протеини имат висока еластичност и повърхностна активност. С това е свързана и способността им да пластифицират, разпенват и стабилизират съединенията от структурата на тестото. Структурата на протеините и тестото от брашно също се пластифицира от продуктите на протеиновата хидролиза, водоразтворимите пептиди и аминокиселините.
Оптимален за набъбване на белтъци в сладкарско тесто е температурният диапазон - 22,40 °C. С повишаване на температурата подуването се увеличава.
При повишаване на температурата до 50 ° C нишестето набъбва добре във водна среда. При 70 °C и повече нишестето започва да се желатинизира и обемът на нишестените зърна се увеличава. Това показва, че протеините и нишестето имат различен оптимум на температурата на набъбване, което се обяснява с различни молекулнимасата и структурата на протеиновите и нишестените молекули, въпреки факта, че и протеините, и нишестето са високомолекулни съединения - колоиди.
Нишестето (СйН)0О3) е полимерно съединение, състоящо се от монозахарни остатъци a-glzhose. Молекулите на нишестето се образуват в процеса на синтез в клетките на зърнената тъкан под формата на слоести агрегати - зърна (гранули) със заоблена, лещовидна или друга форма. Техният размер в диаметър варира от няколко единици до десетки микрометри.
Когато зърното се смила, нишестето се превръща в брашно.
Амилозата и амилопектинът имат различни свойства. Съотношението им влияе върху свойствата на теста.
Амилозата се намира в нишестените зърна. Външната обвивка се образува от амилопектин. Амилопектинът се характеризира с по-голям размер на частиците и по-високо молекулно тегло.
Амилопектичните молекули са по-устойчиви на набъбване във вода и химическа атака. Когато нишестето взаимодейства с гореща вода, амилопектинът само набъбва, амилозата се разтваря. При последващо охлаждане на нишестената паста амилозата, заедно с амилопектина, образува желе с висока еластичност и вискозитет. Във вряща вода амилопектинът образува вискозна паста, докато амилозата няма способността да образува вискозни разтвори.
Желатирани с напълно гореща вода, охладените желета от нишесте имат аморфна структура и могат да съдържат до 25% вода. Желатинизираните нишестени зърна се хидролизират от аминолитични ензими по-бързо от нежелатинизираните. Това произвежда декстрини и захари.
В нишестените желета по време на съхранение протичат процесите на ретроградация (рекристализация) на амилозата, уплътняване, укрепване на структурата на амилопектина с освобождаване на част от уловената вода. Има неравномерно свиване на желето в обема, коетопридружено от образуване на пукнатини, разпадане, намаляване на способността за намокряне и набъбване в студена вода. Това е една от причините за ограниченото въвеждане на нишесте във формулите на продукта.
Когато се хидратират със студена вода, зърната на нишестето адсорбират не повече от 30,40% вода, т.е. една част от нишестето може да задържи 0,3%. 0,4 части вода. Когато нишестената суспензия се нагрее, водните молекули, прониквайки в зърната на желатинизиращото нишесте, увеличават обема си.
Набъбването на нишестето, подобно на набъбването на протеините, протича на два етапа. На първия етап водните молекули се адсорбират върху повърхността на частиците на брашното поради активността на хидрофилни колоидни групи. Във втория етап подуването има осмотичен характер.
Способността на нишестените зърна от брашно да абсорбират влага зависи от много фактори. Един от тях е частичното разпръскване на нишестени зърна при смилане на зърно в брашно. Количеството повредени нишестени зърна повишава хидрофилността на нишестето и интензивността на неговата хидролиза от амилолитични ензими. Поради увреждане на нишестените зърна, водопоглъщащият капацитет на брашното се увеличава.
Молекулите на нишестето са реактивни съединения и активно взаимодействат с метални йони, киселини, окислители и повърхностноактивни вещества. Така натриевият хлорид (ядлива сол) повишава температурата на желатинизация на нишестето, влияе върху крайния вискозитет.
Увеличаването на твърдостта на водата също повишава температурата на желатинизиране на нишестето. Сорбцията на калциеви и магнезиеви йони от нишесте намалява вискозитета на пастата и силата на нишестеното желе. Замяната на тези йони с натриев йон повишава механичните характеристики на желето.
С увеличаване на концентрацията на желе, тяхната еластичност и вискозитет се увеличават,еластичност, се открива чупливост. Повърхностноактивните вещества намаляват вискозитета и здравината на желетата, забавят процеса на втвърдяване по време на стареене. Малките добавки на захар увеличават, големите намаляват разтворимостта на нишестето.
По този начин при месене на тесто протичат колоидни процеси на взаимодействие на протеинови вещества и нишесте, брашно с вода и образуване на структура от набъбнали глутенови нишки и зърна от навлажнено нишесте.
В сладкарското тесто приблизително еднакво количество влага се свързва с протеини и нишесте.
Колоидните процеси продължават по време на изпичането на тестените парчета и водят до получаването на изпечени полуфабрикати със структура, образувана от денатурирани протеини и дехидратирано нишесте в присъствието на други хранителни вещества.