1.5 Процессы, происходящие при выпечке хлеба

Практически вся масса хлеба и хлебобулочных изделий, производимых хлебопекарной промышленностью, выпекается РКспособом. Для этого обычно применяют печи, в которых тепло выпекаемому тесту-хлебу передается, в основном, термоизлучением и конвекцией (при температуре теплоотдающих поверхностей от 300^оС до 400^оС и среды пекарной камеры от 200^оС до 250^оС).

Момент готовности хлеба определяется переходом тестовой заготовки в состояние хлеба, что сопровождается целым комплексом процессов – физических, микробиологических, коллоидно-химических и биохимических [6].

Основным, определяющим все остальные процессы и изменения, является прогрев тестовой заготовки.

Тестовая заготовка, имеющая после расстойки температуру около 30^оС, попадая в увлажненную и нагретую паровоздушную среду пекарной камеры, начинает быстро прогреваться. В начальной стадии выпечки на поверхности тестовой заготовки из окружающей среды конденсируются пары воды, ускоряя прогрев теста. Спустя некоторое время конденсация влаги прекращается и начинается ее испарение сначала с поверхности, затем из тонкого слоя теста и далее из зоны испарения. В процессе выпечки, зона испарения медленно углубляется к центру изделия, толщина корки постепенно увеличивается. Влага из зоны испарения в виде пара частично удаляется через пористую корку в пекарную камеру, а другая часть, также в виде пара, устремляется к центру тестовой заготовки, образуя в нем зону внутренней конденсации. Внутреннее перемещение влаги в выпекаемом хлебе обусловленно разностью концентраций влаги и разностью температур в отдельных участках тестовой заготовки.

К концу выпечки температура в центре мякиша приближается к 100^оС, причем слои, граничащие с поверхностью имеют более высокую температуру.

В процессе выпечки происходит изменение объема теста-хлеба. Тестовая заготовка, помещенная в печь, сразу же начинает быстро увеличиваться в объеме. Постепенно прирост объема замедляется и, вскоре, совсем прекращается. Достигнутые к этому моменту объем и форма хлеба сохраняются неизменными до конца процесса выпечки.

Изменение объема теста-хлеба в процессе выпечки вызывается и обуславливается протекающими в выпекаемом куске теста в результате его прогревания физическими, микробиологическими и коллоидными процессами. Замедление и прекращение прироста объема выпекаемого куска теста-хлеба вызывается образованием корки на поверхности выпекаемого хлеба, а под коркой – утолщающегося слоя мякиша.

Изменение температуры теста влияет на ход коллоидных процессов. До 30^оС клейковина набухает. Дальнейшее повышение температуры ведет к снижению ее способности набухать. Примерно при от 60^оС до 70^оС белковые вещества теста денатурируют и свертываются, освобождая воду, поглощенную при набухании.

Крахмал по мере повышения температуры набухает интенсивнее, особенно при от 40^оС до 60^оС (начало клейстеризации). Вместе с тем, ввиду ограниченного количества воды в тесте, крахмал в хлебе остается в полуклейстеризованном состоянии, частично сохраняя кристаллическую структуру.

Процесс клейстеризации крахмала и коагуляции белков обуславливает переход тестовой заготовки в состояние мякиша, изменяя структурно-механические свойства теста-хлеба и фиксируя пористую структуру теста, которое оно имело к этому моменту.

Жизнедеятельность бродильной микрофлоры изменяется по мере прогревания теста-хлеба в процессе выпечки.

Дрожжевые клетки до температуры 36^оС ускоряют процесс брожения и газообразования до максимума. При повышении температуры свыше 45^оС газообразование резко снижается, в результате угнетения жизнедеятельности дрожжей. Кислотообразующие бактерии развиваются в соответствии со своим оптимумом. По мере прогревания теста их жизнедеятельность сначала возрастает, затем замедляется и позже совсем прекращается. Вследствии незначительного количества свободной влаги в мякише и кратковременным повышением температуры выше 90^оС часть бродильной микрофлоры в центральной части мякиша может находиться в жизнеспособном состоянии. Более высокая температура внешних слоев хлеба приводит к полной остановке жизнедеятельности бродильной микрофлоры.

При выпечке в тестовой заготовке происходит ряд биохимических процессов и изменений.

В начальный период выпечки в тесте-хлебе продолжают образовываться незначительные количества спирта, углекислого газа, молочной кислоты и других продуктов брожения.

При выпечке теста-хлеба, содержащийся в нем крахмал, прошедший первые стадии клейстеризации, частично гидролизуется. В результате этого содержание крахмала в тесте-хлебе снижается.

Пока амилазы теста вследствии повышения температуры еще не инактивированы, они способствуют гидролизу крахмала. В ржаном тесте в значительной мере происходит кислотный гидролиз крахмала.

Сахара, образующиеся при выпечке в результате амилолиза крахмала, в первой части периода выпечки частично расходуются на брожение.

В процессе выпечки хлеба резко увеличивается количество водорастворимых веществ, особенно углеводов.

Белково-протеиназный комплекс претерпевает ряд изменений, связанных с его прогревом: возрастает атакуемость белковых веществ; пока протеолитические ферменты активны происходит протеолиз; растворимость белковых веществ до температуры 70^оС возрастает, после 70^оС – ввиду термической денатурации белка – резко снижается.

Следует отметить некоторые особенности процессов и изменений, происходящих в корке и существенно влияющих на качество хлеба. Это связано с более быстрым прогревом и более высокой температурой поверхностных слоев выпекаемого теста-хлеба.

В корке содержится значительно больше водорастворимых веществ и декстринов, чем в мякише. Однако ферментативный гидролиз играет в этом не ведущую роль, т. к. ферменты в поверхностных слоях инактивируются очень быстро. Накопление декстринов и вообще водорастворимых веществ в корке хлеба при выпечке в значительной мере объясняется термическим изменением крахмала, и в частности, его декстринизацией (температура поверхности корки достигает 180^оС, а середины корки 130^оС).

Под воздействием высоких температур в корке протекает реакция меланоидинообразования, определяющая интенсивность окраски хлеба. Процесс меланоидинообразования при повышенных температурах протекает значительно быстрее. Поэтому именно корка и является при выпечке тем слоем теста-хлеба, в котором происходит процесс образования меланоидинов. Придавая хлебу привлекательный вид данная реакция неблагоприятно сказывается на его пищевой ценности.

Пономаревой А.Н. [91] изучалось изменение содержания свободных аминокислот при выпечке хлеба. Было установлено, что содержание свободных аминокислот в мякише хлеба или снижалось незначительно, или даже несколько возрастало по сравнению с их содержанием в тесте. Содержание же всех определявшихся свободных аминокислот в корке хлеба резко снижалось (примерно в 2 раза, по сравнению с тестом перед выпечкой). Было установлено, что в корке хлеба содержание свободных аминокислот снижалось вследствии «расходования» их на процесс меланоидинообразования.

Ауэрман Л.Я. [6] приводит данные Баума Ф. о «потери» лизина белков теста-хлеба в процессе выпечки. В результате выпечки содержание этой незаменимой и дефицитной аминокислоты в белках хлеба снижается на от 28 % до 33 %, а в корке на от 72 % до 75 % от ее содержания в тесте перед выпечкой. С этим, вероятно, связано и снижение биологической ценности белка хлеба в процессе его выпечки, также отмеченное в работах Кретовича В.Л., Нечаева А.П., Поландовой Р.Д., Скурихина И.М. и др. [91–96].

Снижение биологической ценности хлеба в процессе выпечки происходит также и за счет термического разрушения витаминов [6, 93, 97]. Наименее стабилен при выпечке витамин С (аскорбиновая кислота), витаминная активность в выпеченном хлебе которого сохраняется лишь 15 % от количества его, содержащегося в тесте. Относительно нестабильны при выпечке витамины В₁, В₂ и Е. В корке содержание этих витаминов существенно снижается. В мякише это происходит в меньшей степени и лишь при длительной выпечке. Наиболее стабилен в процессе выпечки витамин РР.

Шевелевой Г.И. было изучено влияние способа выпечки на сохранность витаминов в процессе выпечки [98]. Образцы хлеба выпекались следующими способами: ЭК, РК, ИК, СВЧ-прогревом и комбинированным (ИК и СВЧ прогревом).

Установлено, что витамины наилучшим образом сохранялись при ЭК и СВЧ прогреве. Наибольшие потери витаминов наблюдались при РК и ИК прогреве выпекаемого теста-хлеба.

Анализируя влияние традиционного способа выпечки на пищевую ценность хлеба, Скурихин И.М. [93] отмечает, что в процессе выпечки связывается до 25 % белков, витаминов, аминокислот, снижается активность ферментов и многих биологически активных соединений. Кроме того, высокая температура корки хлеба способствует накоплению в ней продуктов полимеризации жиров, полициклических ароматических углеводов, различных окисных веществ. Особое внимание Скурихин И.М. обращает на образование наиболее нежелательного представителя полициклических углеводов – бенз-?-пирена. Бенз-?-пирен является сильным канцерогеном и относится к веществам, способствующим развитию онкологических заболеваний. В корке он может накапливаться до 0,5 мкг/кг.

Потребление неусвояемых организмом соединений, накапливающихся в поджаренной корке, может вызвать механическое раздражение стенок желудка. Поэтому не рекомендуется злоупотреблять поджаренными продуктами, а людям с заболеваниями желудочно-кишечного тракта следует избегать их.

Определенный интерес, в связи с этим, приобретают способы выпечки, при которых не образуется традиционной корки, такие как ЭК, ВЧ и СВЧ.