Сырьевые компоненты и улучшители
Происхождение хлеба и его улучшителей
Наиболее древние (6000 лет), известные и используемые человеком зерновые — это ячмень, пшеница и просо (пшено), которые изначально существовали в качестве дикорастущих растений. Рожь была обнаружена около 3000 лет назад и стала использоваться и культивироваться как растение, злаки которого стали использовать для питания. В доисторические времена люди питались трудноусваиваемыми растениями, семенами и плодами. Благодаря наблюдениям и экспериментам человек научился обрабатывать и приготавливать злаки и плоды посредством размельчения, помола, прокаливания, размягчения и смешивания с водой или молоком. Обработка злаков, семян масличных привела человека к изготовлению сваренных пищевых продуктов (каша и др.), позже к выпечке хлеба, что стало кардинальным продвижением к правильному питанию и послужило основой и базовым камнем. Термически обработанные растительные продукты являются главнейшим способом приготовления пищи для правильного усваивания человеческим организмом.
Более 5000 лет назад в Египте существовали способы приготовления хлеба — тогда это были плоские лепешки, которые с годами «трансформировались» в разрыхленный натуральными компонентами продукт, более похожий на хлеб.
Даже 1000 лет назад продукт, называемый хлебом, был мало похож на сегодняшние хлебобулочные изделия — для современного человека этот продукт был бы «едва съедобным». Хлеба выпекались из дробленого или грубо смолотого ячменного или ржаного зерна вместе с отрубями и выпекались без разрыхления — остывшими они обладали «эластичностью» кожаной подошвы, были трудно усваиваемыми и фактически не имели вкуса. Употребить в пищу их можно было только в теплом состоянии. Остывшие куски позже замачивались в воде или молоке на ночь и на следующий день вываривались в кашу.
С 1300‑х годов нашей эры в монастырях начали использоваться пивные дрожжи для разрыхления хлебного теста. Дальнейшие столетия усовершенствовался пшеничный хлеб на дрожжах, который был прерогативой господ.
В 18 веке пшеничная и ржаная выпечка постепенно вытеснила продукты из ячменя и овса, которые тем не менее и далее потреблялись простонародьем. В деревнях центральной Европы в пищу употреблялись продукты из ячменной и гречишной муки с дополнением из гороха и бобов.
О продуктах из пшеничной муки осталось больше положительных отзывов из истории, нежели о ржаных продуктах. Лишь в 18 и 19 веках нашей эры было распознано и установлено, что ржаные продукты на закваске так необходимы для человеческого организма — правильная работа кишечника, необходимые витамины, клетчатка и минеральные вещества.
Продвигаясь к современной истории питания человека, становится более чем заметным, как изменился сам продукт «хлеб» и каким многообразием обладает сегодняшняя палитра хлебобулочных изделий.
Кардинальные изменения хлеба и различных видов выпечки, безусловно, зависят от культивирования злаковых, исследований в области аграрных посадок и улучшения качеств зерновых. Но параллельно к аграрной сфере развивалось и само производство хлебобулочных изделий с массой различных исследований и открытий. Невероятный объем знаний собран в отношении воздействия жиров, сахаров, белков на качество продуктов, их вкусовые и органолептические свойства.
Хлеб и его улучшители…
Уже многие столетия хлеб производится по определенным рецептам, которые содержат в себе компоненты для разрыхления теста и описания правильного изготовления теста — то, что мы сегодня называем технологией хлебопечения. Базовыми компонентами каждого хлебопекарного продукта являются мука (определенного злака), влажность (вода или другая жидкость), соль (в большинстве регионов земли) и разрыхлитель.
Здесь встает логичный вопрос: Хлебопекарные улучшители — исторически и функционально — являются ли они современным изобретением или используются уже давно?
На вопрос можно легко ответить, если сразу договориться о «понятиях»… Термин «хлебопекарный улучшитель», естественно, дитя наших времен, а вот само применение веществ и компонентов, улучшающих структуру, вкусовые и ароматные качества хлеба, существовало уже в древнем Египте… Древние ацтеки использовали кальциевую воду Ca(OH)2, позже каменную соль (хлорид натрия) для улучшения качеств теста. Египтяне использовали пивные дрожжи, греки применяли соду для разрыхления теста. В древней Италии использовалось переброженное вино, в качестве разрыхлителя. В центральной Европе использовались дрожжевые культуры пивоварения, виноделия и изготовления медовых сброженных напитков. В средние века уходят первые попытки влияния на структуру теста, в отношении его эластичности, газоудерживающих способностей с применением отрубей и без них…
Уже многие столетия применяются в хлебопекарном производстве дополнительные компоненты, хотя точное их воздействие было установлено относительно недавно:
Вино и винные дрожжи
Пиво и пивные дрожжи
Молоко и кисломолочные продукты
Сахар и сахарные растительные продукты
Картофель — вареный и/или тертый
Квашеная капуста или ее рассол
Мука гороха и бобов
Жиры и растительные масла
Повсеместное распространение сахара из сахарной свеклы по европейским странам (18 век), стало революционным для хлебопекарного производства. Сахар помог хлебобулочным продуктам выйти на новый качественный уровень.
Все больше компонентов вводилось в рецептуры хлебобулочных изделий — закваски, различные виды дрожжей — все это приводило к многообразию и вкусовым отличиям продуктов. К 19‑му веку относятся первые осознанные попытки биохимического воздействия на хлебопекарные качества муки и структуру теста. Юстутс фон Либиг изобретает и составляет порошок для улучшения структуры теста — предшественника сегодняшнего пекарского порошка. Примерно в это же время в Вене выращиваются хлебопекарные дрожжи, изготавливаются прессованные дрожжи. И до сегодняшних дней существует масса причин для изучения и введения компонентов, улучшающих конечное качество хлебобулочных изделий.
Биология или химия?
На сегодняшний день граница между химией и биологией достаточно размыта. Изначально понятие «химия» употреблялось для смешивания различных натуральных компонентов, их реакциям между собой и веществам, происходящим в результате данных реакций. Сегодня химия занимается искусственно созданными веществами из различных реакций. Теперь уже возникла необходимость применения понятия «биохимия», чтобы отделить процессы из чисто биологических реакций от искусственно созданных элементов. Многие процессы в современном производстве пищевых добавок вводят в заблуждение: мелко смолотая стружка древесины (натуральное происхождение) при обработке химическими кислотами дает возможность производства интенсивного «клубничного» ароматизатора и для пищевых продуктов. С другой стороны обработка экстракта из клубники, обработанного сахарами и алкоголем обладает более интенсивным ароматом клубники, нежели свежий плод…
Уже в 19 веке и позже в середине 20 века в средней Европе люди интенсивно боролись с проблемой проращивания зерен в колосе во времена «дождливых» урожаев, когда выпеченному хлебу нужно было дать отлежаться, чтобы он стал действительно «удобоваримым»… с тех пор осталось ошибочное мнение, что свежевыпеченный хлеб менее полезен (или даже вреден) для питания, нежели полежавший.
К исследованиям и изучениям нового времени в отрасли хлебопекарных улучшителей относятся:
Влияние вытяжки из солода на злаковый крахмал
Изготовление диастатических экстрактов солода
Мучные компоненты на базе солода
Виды картофельной и злаковой муки для набухания
В 20 веке были интенсивно изучены возможности семян и злаков, что привело к изготовлению хлебопекарных добавок, которые позволяют изготовление хлебобулочных продуктов со стабильным качеством:
Добавки для питания дрожжей и улучшения клейковины (минеральные вещества, аскорбиновая кислота)
Молочные кислоты для улучшения брожения и компоненты для закисления теста
Применение эмульгаторов
Использование натуральных энзимов
Все развитие хлебопекарных добавок стоит «одной ногой» в исходных натуральных веществах, «другой ногой» — в возможностях биохимических исследований, которые помогают выделить важнейшие функции и компоненты, способствующие улучшению качества хлебобулочных изделий. И все эти современные исследования базируются на основе многовековых знаний человечества. Нет, не колесо изобретают заново — люди изучают возможности данного «колеса» и совершенствуют его возможности…
При составлении смеси улучшителя необходимы точные знания, какими свойствами обладают те или иные компоненты, чтобы их применение было целенаправленным на решение конкретных технологических проблем.
Сырьевые компоненты и улучшители
Следующим этапом обработки сырьевых компонентов было стремление увеличить временной промежуток, в рамках которого пища пригодна к еде — срок хранения продукта. Здесь так же от случайности человек перешёл к планомерным исследованиям. Во всех сферах производства пищевых продуктов — хлебопекарное не является исключением — используются сырьевые или дополнительные компоненты для улучшения органолептических качеств и сохранности продукта.ех пор как человек научился приготавливать пищу, а не потреблять ее в сыром виде, он начал развивать различные технологии изготовления. Естественно, первоначально это были спонтанные, случайные «достижения», за которыми позже внимательно наблюдали и выводили систему для того или иного процесса. Весь процесс приготовления пищи и обработки сырьевых компонентов имеет цель сделать пищу наиболее усваиваемой и вкусной.
Один из примеров компонента, который влияет одновременно как на вкусовые параметры продукта, так и на длительность его хранения — это соль. Она не только усиливает вкус хлеба, но и влияет на набухание зерновых протеинов в процессе приготовления теста, что в свою очередь ведет к улучшению качеств переработки теста и повышению качества продукта.
Зерновые являются натуральным сырьем и тем самым их свойства и технологические качества сильно зависимы от результата каждого конкретного урожая. На сегодняшний день сильные колебания по качеству значительно снижены благодаря аграрному культивированию растений, но тем не менее климатические условия и разные виды почвы дают различные результаты. Поэтому от сбора зерна до продажи готового продукта прилагаются усилия многих профессионалов, чтобы потребитель мог получить ровное качество хлебобулочных изделий ежегодно и в течение всех месяцев года. Такое «выравнивание» качества продукта во многих случаях возможно лишь благодаря добавлению специальных компонентов — хлебопекарных улучшителей. В спектр дополнительных компонентов входят и классические натуральные вещества как кисло-молочные продукты, уксус, соляной раствор квашеной капусты, свиной жир и др. Например, фруктовый уксус положительно влияет на бактериальное состояние продукта — снижение развития пор плесени. Свиной жир используется в качестве жира для выпечки, поскольку он от природы обладает высоким содержанием моноглицеридов, которые способствуют мягкости теста и увеличению срока хранения продукта.
Эра хлебопекарных улучшителей
Хлебопекарные улучшители не являются изобретением современности, их существование базируется на приобретенных знаниях еще до середины 19‑го века. Так уже столетия назад пекари добавляли в тесто известковую воду и соляной раствор, солод в разных вариантах, рисовую муку для водопоглощения теста, жидкие кисломолочные продукты, соевую муку, высушенные кисло-молочные продукты, позже аскорбиновую кислоту, пропионат против плесени, ацетат кальция (кальциевая соль уксусной кислоты) против картофельной болезни.
На сегодняшний день в США и центральной Европе интенсивно изучены и используются преимущества добавляемых в муку энзимов и эмульгаторов.
Разновидности улучшителей
Хлебопекарные улучшители применяются во всем спектре хлебобулочных изделий, включая сдобу и кондитерские изделия. Поскольку к улучшителям ставятся самые разные требования — для различных групп продуктов и рецептур, а так же разнообразных технологических процессов — состав добавляемых компонентов и их объемы более чем многообразны. Функции добавляемых компонентов могут быть направлены на коррекцию качеств муки, на расширение рамок толерантности технологического процесса, устойчивость параметров теста и конечного продукта при усложненном процессе производства (частичная выпечка, заморозка), что естественно ведет к широкой палитре различных хлебопекарных улучшителей. Одной пилюлей все болезни не вылечишь…
Со временем сформировалась следующая классификация, которая, естественно, различается в разных странах.
Хлебопекарные улучшители для:
Дрожжевых мелкоштучных изделий (булочки)
Хлебов с содержанием ржаной муки более 10% (кислотность теста)
Тостерных и белых сортов хлеба
Дрожжевой сдобы
Затормаживания или прерывания процесса брожения теста (расстойки)
Увеличения срока хранения
Песочных и бисквитных сортов теста (взбивание масс)
Большинство хлебопекарных улучшителей являются смесью различных компонентов. К наиболее часто применяемым относятся: солод, сгустители, эмульгаторы, закислители, амилазы, аскорбиновая кислота и цистеин.
Солодовая мука: вырабатывается из пшеничного или ячменного солода. Используется для дрожжевых мелкоштучных изделий, тостерных сортов хлеба. Улучшает мягкость структуры мякиша, усиливает цвет корочки и аромат продукта.
Глюкоза (декстроза): вырабатывается благодаря расщеплению кукурузного, пшеничного или картофельного крахмала. В то время как дрожжи в тесте должны получить достаточно легко усваиваемого сахара (мука фактически не содержит глюкозы!), существует необходимость улучшить вкусовые параметры мякиша и цвет корочки.
Глюкоза — моносахарид, относится к углеводам. Впервые был выделен из винограда, в качестве диасахарида, как лактоза (молочный сахар) или сахароза (тростниковый сахар). Так же присутствует в полисахаридах, как крахмал или целлюлоза. Изготавливается через полное расщепление энзимов крахмала (напр. кукурузы, картофеля, пшеницы).
Загустители /Стабилизаторы: присутствуют фактически во всех улучшителях, улучшают водонасыщаемость теста, тем самым продлевают срок хранения. Примеры: гуаровая камедь, мука семян рожкового дерева.
Эмульгаторы: важный компонент хлебопекарных улучшителей, поскольку он улучшает стабильность брожения и повышает объем выпечки, а также продлевает период свежести продукта. Кроме этого эмульгаторы способствуют созданию мелкой и равномерной пористости мякиша. Например: DAWЕ (Diacetylweinsäureester) выделяется из натуральных жировых кислот (улучшение распределения воды в тесте, улучшение качества брожения теста), лецитин (равномерная пористость).
Закислители: в основном используются для ржаных и ржано-пшеничных сортов хлеба. Способствуют снижению уровня pH и тем самым снижению активности амилаз, а также продлению срока хранения, благодаря естественному процессу консервирования; улучшают хлебопекарные качества теста. Например: Уксусная кислота, молочная кислота.
Энзимы/Амилазы: Энзимы, образующиеся в пророщенном зерне служат хорошим стимулом для разрыхления теста и увеличения объема выпечки. Целенаправленное применение энзимов способствует улучшению структуры мякиша, а также оптимизирует хлебопекарные свойства в муке с малым содержанием амилаз.
Пример состава улучшителя для пшеничных дрожжевых мелкоштучных изделий:
Солод, сахар, пшеничная мука
Загуститель: гуаровая камедь, декстроза
Эмульгатор: моноглицериды и диглицериды из натуральных жиров, DAWЕ
Подкислитель: фосфат
Улучшитель для муки: аскорбиновая кислота, энзимы (3–4% на объем муки)
Аскорбиновая кислота: витамин С, часто используемое средство, добавляемое в муку. Аскорбиновая кислота стабилизирует структуру клейковины в тесте, улучшает хлебопекарные качества муки, улучшает способность теста удерживать газы, что ведет к улучшенному объему продукта. Рекомендуемый объем добавления в муку: 2–4 г на 100 кг муки. (Следует обращать внимание, что аскорбиновая кислота уже могла быть добавлена в муку сразу после помола и проверить объем аскорбиновой кислоты в смеси улучшителя).
Цистеин: L-Cystein является натуральной амино-кислотой и присутствует в различных белках. Цистеин повышает толерантность фазы замеса, повышает стабильность насыщения теста газами и делает тесто более эластичным.
Требования к функциям хлебопекарного улучшителя так же многообразны, как и пожелания потребителей к покупаемым продуктам… Разнообразие технологических цепочек, различие производственных этапов, техническое оснащение предприятия и, естественно, свойства и качества сырья. Не существует универсального улучшителя для всех видов выпечки сразу. Производители смесей и улучшителей предлагают широкую палитру компонентов с различными функциями. Задача производителя состоит в том, чтобы выбрать правильные компоненты для конкретных продуктов и технологических процессов, в чем, как правило, помогают поставщики улучшителей.
Если мы рассматриваем, например, процесс изготовления дрожжевых изделий из пшеничной муки, то он делится на несколько фаз, в рамках которых могут использоваться функции улучшителей:
Образование разрыхляющих газов
Удержание газов в структуре теста
Стабильность структуры теста
Эластичность теста
Образование корочки
Улучшение вкусовых качеств
Газообразование и газоудерживаемость теста
Образование газов в тесте — главное требование для построения хорошо разрыхленного теста и в дальнейшем мякиша выпечки. Чтобы это было достигнуто, в первую очередь, в рецепте присутствуют дрожжи, которые, как известно, сбраживают сахар (сахароза, глюкоза, мальтоза), производя алкоголь и диоксид углерода (СО2). Для быстрого разрыхления нередко повышается содержание дрожжей на объем муки (классический объем дрожжей — от 3 до 5%). Обычно применяемые виды муки для пшеничных дрожжевых изделий содержат относительно мало сахара для сбраживания, поэтому процесс брожения в тесте быстро прекращается, что приводит к недостаточному образованию разрыхляющих газов. Чтобы поддержать процесс брожения добавляются сахара — сахароза, глюкоза или мальтоза, а так же энзимы, выделяющие сахар из мучного крахмала (активный солод, амилазы). Часто составляются комбинации из вышеназванных компонентов, чтобы у дрожжей сразу было достаточно питательной среды из добавленных сахаров, прежде чем амилазы выделят дополнительный сахар из крахмала в достаточном количестве для всего процесса брожения. Воздействие энзимов может быть усилено благодаря добавлению легко расщепляемого крахмала (напр. поврежденный крахмал).
Важно не только достаточное образование СО2, но и то, что газ останется в тесте, чтобы оно достаточно поднялось во время фазы расстойки и выпечки. Производимый дрожжами СО2 сначала растворяется в присутствующей в тесте воде до полного насыщения. Лишь после этого газ проникает в поры теста, образовавшиеся на фазе замеса. За образование стенок пор в пшеничном тесте в первую очередь «отвечает» клейковина, которая образует структуру теста из водо-нерастворимого белка, содержащегося в муке, что происходит на фазе замеса теста посредством воздействия механической энергии. Клейковина связывает массу в единую структуру из стенок между порами, которые при брожении насыщаются разрыхляющим газом.
Эмульгаторы
Клейковина содержит не только белки, но и части крахмала, пентозанов, минералов и полярных липидов, которые кроме прочих компонентов способствуют процессу удержания газов в порах теста. Если в тесто добавляются полярные липиды, в форме эмульгаторов (напр. лецитин, DAWE) в объемах от 0,1–0,3% на объем муки, то достигается улучшенный результат по сохранению газов и с тем, повышение объема выпечки.
Эмульгаторы, добавляемые в тесто действуют аналогично собственным липидам, содержащимся в муке, поддерживая функцию стабилизации стенок структуры теста. Уже на фазе замеса в тесто вмешиваются минимальные воздушные пузырьки, образуются поры с тонкими стенками, которые при дальнейшем созревании теста составляют основу равномерно-пористого мякиша. При правильной обработке и выбранных компонентах, теста́ становятся стабильнее и хорошо выдерживают дальнейшую механическую обработку. Кроме этого эмульгаторы повышают толерантность брожения и способствуют улучшению эластичности жгутов клейковины, что проявляется в хорошем увеличении объема при выпечке.
Увеличение объема теста во время брожения, а так же подъем во время выпечки обусловлены не только количеством производимого газа и его удержанием в порах теста. Здесь играет важную роль консистенция и эластичность теста.
Эластичность теста
Консистенция и вискозность теста определяется в первую очередь объемом воды и других жидкостей в рецепте. Отношение воды к муке не является единственно решающим фактором эластичности теста. Значительную роль играют качества муки, в первую очередь эластичные способности клейковины, которые колеблются в зависимости от сорта пшеницы. Также поваренная соль и смесь улучшителей, добавляемых в тесто, существенно влияет на вискозность массы. Как правило, на производствах отдают предпочтение твердо замешанным тестам; они, в отличие от мягких и влажных, не залипают при разделке и в целом лучше проходят через все стадии технической обработки. Что означает: в рецепт добавляется воды меньше, чем это требуется для оптимального результата по качеству конечного продукта. Склонность теста к залипанию можно уменьшить благодаря добавлению 1% гидроколлоидов (напр. гуаровая камедь) на общий объем муки, либо других связывающих воду компонентов, как соевая или бобовая мука. Эти компоненты способствуют не только подсушиванию поверхности теста при оптимальном введении воды, но и улучшают пластичность, позволяют хорошее формование тестовых заготовок, что позже дает красиво раскрывающиеся надрезы на поверхности выпечки.
Созревание и обработка муки
Уже давно известно, что свеже смолотая мука обладает другими хлебопекарными качествами нежели мука, которая долго хранилась. Здесь речь идет о так называемом «созревании муки» — процесс оксидирования поверхности мучных частиц под воздействием кислорода. Благодаря этому процессу теста становятся более стабильными. Тот же эффект можно получить благодаря добавке в муку оксидирующих веществ, что уже многие десятилетия практикуется на европейских мельничных производствах. Теоретически существует целый список возможных компонентов, но в ЕС используется для этих целей только аскорбиновая кислота в объемах 100–200 мг на кг муки. Аскорбиновая кислота сама по себе лишь восстановитель, но в тесте благодаря присутствующим энзимам она переводится в дегидроаскорбиновую кислоту и выступает в качестве окислителя.
Цистеин и протеины
Обработка муки аскорбиновой кислотой ведет к стабилизации структуры теста, но если мука произведена из сортов пшеницы с твердой структурой зерна, то это может привести к крутым, сжимающимся и неэластичным тестам. В этом случае улучшению хлебопекарных качеств приводит применение цистеина, который добавляется в малых долях — ок. 50 мг на кг муки. Данная аминокислота может распустить излишние твердые соединения клейковины.
Аналогичным размягчающим свойством обладают протеины, но управление их воздействием значительно сложнее, поэтому они используются реже.
Амилазы
В начале процесса выпечки в тесте происходят самые интенсивные изменения. Белок клейковины денатурирует под отдачей воды, полученной во время набухания, которая в свою очередь забирается крахмалом. С повышением температуры сначала снижается вискозность теста, чтобы позже при температурах выше 50°С вновь значительно повыситься. Причиной тому — начальное набухание зерен крахмала и высвобождаемая при этом амилаза. Набухшие зерна крахмала склеиваются между собой и образуют высоко эластичную массу, растяжению которой противостоят поры, наполненные газом. На данном этапе энзимы создают хорошее управление вискозностью массы. Значительный спектр амилаз облада%