4.5. Брожение и созревание теста
В процессе брожения тесто и другие полуфабрикаты не только разрыхляются, но и созревают, то есть достигают оптимального состояния для дальнейшей переработки.
Созревшее тесто имеет определенные реологические свойства, достаточную газообразующую и газоудерживающую способности.
В тесте накапливается определенное количество водорастворимых веществ (аминокислот, сахаров и др.), ароматических и вкусовых веществ (спиртов, кислот, альдегидов).
Тесто становится разрыхленным, значительно увеличивается в объеме.
Созревание и разрыхление теста происходит не только при его брожении от замеса до разделки, но и во время разделки, расстойки и в первые минуты выпечки, так как по температурным условиям брожение на этих стадиях продолжается.
Созревание теста основано на микробиологических, коллоидных и биохимических процессах. Основные микробиологические процессы — это спиртовое и молочнокислое брожение.
Спиртовое брожение. Брожение, вызываемое дрожжами, — сложный процесс, протекающий в несколько стадий с участием многочисленных ферментов. Суммарное уравнение спиртового брожения не дает представления о его сложности.
Брожение начинается уже при замесе теста. В первые 1... 1,5 ч дрожжи сбраживают собственные сахара муки, затем, если в тесто не добавлена сахароза, дрожжи начинают сбраживать мальтозу, образующуюся при гидролизе крахмала под действием а- и в-амилаз. Сбраживание мальтозы возможно лишь после ее гидролиза ферментом дрожжей — мальтазой, так как в муке мальтаза отсутствует.
Формула
По характеру производства дрожжи имеют низкую мальтазную активность, так как их выращивают в среде, лишенной мальтозы (мелассы). Перестройка ферментного аппарата дрожжевой клетки на образование мальтазы требует некоторого времени. Ввиду этого после сбраживания собственных сахаров муки интенсивность газообразования в тесте падает, а затем (когда начинает сбраживаться мальтоза) вновь возрастает. Таков характер газообразования в безопарном тесте, приготовленном без добавления сахара (рис. 4.2).
В опаре дрожжевые клетки адаптируются к мучной среде, мальтазная активность клеток повышается. Вследствие этого в тесте, приготовленном на опаре, дрожжи сбраживают мальтозу более равномерно и интенсивно.
Если в тесто добавлена сахароза, то она уже через несколько минут после замеса под действием инвертазы дрожжей превращается в глюкозу и фруктозу. Инвертный сахар усваивается дрожжами более легко, чем мальтоза, поэтому в присутствии сахарозы мальтоза практически не сбраживается.
Интенсивность спиртового брожения зависит от количества бродильной активности дрожжей, от рецептуры, температуры и влажности теста, от интенсивности замеса теста, от добавленных при замесе улучшителей и содержания в среде веществ, необходимых для жизнедеятельности дрожжей. Газообразование в тесте ускоряется и быстрее достигает максимума при увеличении количества дрожжей или повышении их активности, при достаточном содержании сбраживаемых сахаров, аминокислот, фосфорнокислых солей. Повышенное содержание соли, сахара, жира тормозит процесс газообразования. Брожение ускоряется при добавлении амилолитических ферментных препаратов, молочной сыворотки. Особенно влияет на процесс спиртового брожения температура теста. С повышением начальной температуры теста от 26 до 35°С интенсивность газообразования возрастает в два раза. На 20...30% ускоряет брожение интенсивный замес теста. В конце брожения значительно увеличивается объем полуфабрикатов (на 70... 100% от исходного) и снижается плотность. Температура полуфабрикатов повышается на 1...2°С, так как при этом процессе выделяется тепло. Масса сухих веществ теста уменьшается на 2...3% вследствие сбраживания сахара и удаления углекислого газа.
Молочнокислое брожение. Брожение в полуфабрикатах вызывается различными видами молочнокислых бактерий. По отношению к температуре молочнокислые бактерии делятся натермофильные (оптимальная температура 40.,.60°С) и мезофильные (нетермофильные), для которых оптимальной является температура 30...37°С. В полуфабрикатах хлебопекарного производства наиболее активны мезофильные бактерии.
По характеру сбраживания сахаров молочнокислые бактерии делятся па гомоферментативные и гетероферментативные. Различия в ферментных системах обусловливают способность гомоферментативных бактерий сбраживать сахар с образованием молочной кислоты, а гетероферментагивных — нескольких веществ.
Т а 6 л и ц а 4.3
Ориентировочные нормы конечной кислотности полуфабрикатов, градусы кислотности
Вид и сорт муки | Опара | Тесто | Закваска |
Пшеничная | |||
высший и первый сорт | 3...4.5 | 3...3.5 | - |
второй сорт | 4...5 | 3,5.„4,5 | - |
обойная | 7...8 | 6.„7 | 12...13 |
Ржаная | |||
обдирная | - | 9...10 | 14...16 |
обойная | - | 10... 12 | 14...16 |
В продуктах гомоферментативного брожения содержится 95% молочной кислоты, а гетероферментативного — 60...70%. Молочнокислые бактерии сбраживают гексозы. дисахариды и некоторые виды бактерий — пентозы.
Молочнокислое брожение идет особенно интенсивно в тесте из ржаной муки. В пшеничное тесто молочнокислые бактерии попадают с мукой, дрожжами, молочной сывороткой и др. Ржаное тесто готовится па заквасках, в которых созданы специальные условия для размножения молочнокислых бактерий. Отмечено, что молочнокислое брожение протекает более интенсивно в полуфабрикатах густой консистенции. В процессе брожения полуфабрикатов кислотность возрастает, а pH снижается. В конце брожения pH пшеничного теста 4,8...5,6, ржаного — 3,5...4,5.
Поскольку кислотность готовых изделий не должна превышать стандартную норму, то и кислотность полуфабрикатов в конце брожения также должна быть ограничена (табл. 4.3).
Кислотность — наиболее объективный показатель готовности полуфабрикатов в процессе брожения. Состав и количество кислот теста влияют на состояние белковых веществ, активность ферментов, жизнедеятельность бродильной микрофлоры, вкус и аромат хлеба. В пшеничном тесте доля молочной кислоты составляет около 70%, а летучих кислот — около 30% от общей массы кислот.
Летучими называются уксусная, муравьиная и пропионовая кислоты, так как они имеют низкую температуру кипения и легко испаряются. В летучих кислотах теста преобладает уксусная кислота. В ржаном тесте доля молочной кислоты составляет около 60%, а летучих — около 40%, так как в нем более активно идет гетероферментативное брожение. При брожении в небольшом количестве образуются и другие кислоты: масляная, валериановая, яблочная, винная. Летучие кислоты наряду с другими соединениями создают аромат хлеба и значительно влияют на его вкус. При низком содержании летучих кислот хлеб кажется несколько пресным, при повышенном — резко кислым.
На интенсивность молочнокислого брожения влияют температура и влажность полуфабрикатов, дозировка закваски или других продуктов, содержащих молочнокислые бактерии, состав кислотообразующей микрофлоры, интенсивность замеса теста.
Изменение белковых веществ. Состояние белковых веществ значительно изменяется под действием кислот, ферментов, активаторов протеолиза, влаги, добавленных улучшителей хлеба и других факторов. Один из наиболее важных факторов — повышение кислотности, которая интенсифицирует как набухание, так и пептизацию белковых веществ. Под действием кислот резко снижается количество отмываемой из теста клейковины, возрастает количество водорастворимого азота. Действие кислот на клейковину в большей степени обратимо, особенно это относится к действию углекислого газа, обладающего кислотными функциями. Под действием углекислого газа клейковина пептизируется, но по мере его удаления восстанавливается с улучшенной структурой. Поэтому все операции (обминка теста, его формование и др.), связанные с механическим удалением углекислого газа, благоприятно влияют на структуру клейковины, на объем и пористость хлеба. Созревание клейковины в основном происходит под действием углекислоты теста и заключается в формировании ее оптимальной структуры.
Белковые вещества подвергаются также протеолизу под действием протеолитических ферментов муки, микроорганизмов и глутатиона дрожжей.
Протеолиз действует на вторичную структуру белковых веществ, почти не затрагивая первичную. В результате действия кислот, ферментов и других факторов в бродящем тесте снижается содержание нерастворимых белков и повышается количество водорастворимого азота (примерно до 30...35% от общей массы азотистых веществ). Продукты гидролиза белковых веществ (полипептиды, аминокислоты) необходимы для жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий. Содержание образовавшихся аминокислот в процессе брожения теста падает вследствие потребления их бродильной микрофлорой. Большое значение продукты протеолиза имеют для образования красящих и ароматических веществ на стадии выпечки хлеба.
В тесте образуется губчатый клейковинный каркас, пленки клейковины обволакивают крахмальные зерна и отрубистые частицы.
При брожении изменяются реологические свойства теста, снижается его упругость и вязкость, тесто становится более пластичным. Его газоудерживающая способность увеличивается.
Изменение крахмала муки. Общее содержание крахмала вследствие гидролиза (3-амилазой муки незначительно уменьшается.
Зерна крахмала адсорбционно связывают около 30% всего количества влаги теста.
Влияние ингредиентов. Влияние поваренной соли, сахара и жировых продуктов на процессы брожения и реологические свойства теста весьма значительно.
Поваренная соль добавляется в тесто в количестве 1...2.5% от массы муки.
Поваренная соль тормозит процессы спиртового и молочнокислого брожения, так как вызывает плаз- мол из дрожжевых клеток. При 4...5%-ном (от общей массы муки) содержании соли в тесте спиртовое брожение практически прекращается (рис. 4.3).
Соль оказывает большое влияние на реологические свойства клейковины, причем характер этого влияния зависит от исходного качества клейковины.
Соль задерживает процесс набухания и частичного растворения клейковины в полуфабрикатах из муки, удовлетворительной по силе. В полуфабрикатах из слабой муки поваренная соль тормозит дезагрегацию клейковины и улучшает ее реологические свойства.
Активность амилолитических и протеолитических ферментов под воздействием поваренной соли несколько снижается, а температура клейстеризации крахмала повышается.
Вязкость полуфабрикатов, приготовленных из муки удовлетворительного качества, соль снижает. Если полуфабрикаты приготовлены из слабой муки, то добавление соли увеличивает вязкость.
Тесто, приготовленное без соли, — слабое, липкое; тестовые заготовки во время расстойки расплываются. Брожение идет интенсивно, сбраживается почти весь сахар теста, поэтому хлеб имеет бледную корку.
Жиры в значительных количествах (10% и более) снижают бродильную активность дрожжей, обволакивая дрожжевые клетки, затрудняют в них доступ питательных веществ.
Добавление в тесто жира до 3% от общей массы муки улучшает реологические свойства юста, увеличивает объем хлеба, повышает эластичность мякиша.
Во время брожения теста определенная доля жиров вступает в соединения с белками клейковины и крахмалом муки. Такие комплексы улучшают реологические свойства теста, повышают его газоудерживающую способность.
Жиры, в состав которых входят полиненасыщенные жирные кислоты, укрепляют клейковину и благоприятно влияют на объем хлеба.
При дозировке сахара и жира более 10% к общей массе муки процесс брожения замедляется (рис. 4.4). Сахар, как и соль, вызывает плазмолиз дрожжевых клеток, однако действие сахара в этом направлении намного слабее. Сахар дегидратирует набухающие белки и поэтому разжижает тесто. Вязкость теста при добавлении сахара снижается.
Определение готовности полуфабрикатов при брожении. Тесто, поступающее на разделку, должно быть выброженным (созревшим). Недостаточно выброженное («моложавое») тесто содержит мало продуктов протеолиза, клейковинный каркас не имеет оптимальной структуры. Несозревшее тесто — липковатое, так как процессы набухания полимеров муки еще не закончены и его кислотность не достигает нормы. В тесте остается много несброженных сахаров. Хлеб из такого теста имеет ряд дефектов: пониженную и грубую пористость, сыропеклый мякиш, пресный вкус и др.
Перебродившее тесто характеризуется повышенной кислотностью, малым содержанием несброженного сахара, ослаблением клейковинного каркаса. Хлеб из такого теста имеет бледную корку, кислый вкус, пустоты и разрывы в мякише.
Температуру и длительность брожения полуфабрикатов, а также степень их готовности систематически контролируют. В брожении должно находиться определенное количество дежей с полуфабрикатами.
Формула
где Nд — количество дежей с полуфабрикатами, шт.; Тбр — продолжительность брожения полуфабрикатов по рецептуре, мин; r — ритм замеса полуфабриката, мин.
Если полуфабрикаты бродят в секционных бункерах, то необходимо обеспечивать расходование выброженного полуфабриката в секции за определенное время (ритм), установленное лабораторией. Также следует проверять уровень выброженного полуфабриката в бункере или другой емкости.
Органолептически готовность полуфабрикатов определяют по следующим признакам.
Выброженная опара должна иметь равномерно-сетчатую структуру, резкий спиртовой запах. При слабом нажатии пальцев на ее поверхность опара должна опадать. Хорошо выброженное тесто увеличивается в объеме в 1,5...2 раза, имеет выпуклую поверхность и специфический аромат. Брожение теста (в отличие от опары) должно быть закончено до его опадаГния. Если слегка надавить на поверхность «моложавого» теста, то следы от пальцев выравниваются быстро, у выброженного теста — медленно, на поверхности перебродившего теста остаются углубления.
Более объективно определяется готовность опары и теста по титруемой кислотности.
В последнее время возникла техническая необходимость заменить определение титруемой кислотности полуфабрикатов на pH, так как именно активная кислотность влияет на процессы созревания. Кроме того, определение pH можно проводить в потоке. Исследуется также возможность определения готовности полуфабрикатов по изменению их вязкости, которая в процессе брожения снижается.
Способы, ускоряющие созревание теста. Для ускоренного созревания и брожения теста применяют (в различной комбинации) следующее: увеличивают дозировку дрожжей, опары (закваски), интенсифицируют замес теста, повышают начальную температуру у теста, добавляют улучшители.
Увеличение дозировки дрожжей или активация дрожжей, взятых по норме на замес опары или теста, интенсифицирует процесс созревания теста.
Повышение дозировки опары (закваски) на приготовление теста увеличивает число дрожжей и молочнокислых бактерий в тесте, содержание кислот, набухших белков и продуктов протеолиза, содержание ароматообразующих веществ.
Интенсивный замес теста ослабляет структуру белковых веществ и крахмала, интенсифицирует процессы брожения и созревания теста.
Повышение начальной температуры теста до температуры 32...33°С значительно ускоряет процессы созревания, однако повышение температуры до 34...35°С отрицательно действует на дрожжи и ослабляет клейковину.
Добавление улучшителей (амилолитические ферментные препараты, неферментированный солод, сахар и др.) стимулирует сахаро- и газообразование в тесте.
Способы, замедляющие созревание полуфабрикатов. Иногда возникает необходимость замедлить созревание уже замешенных полуфабрикатов, например, при внезапных перерывах в работе оборудования по техническим причинам. В этих случаях полуфабрикаты охлаждают или добавляют в них соль и пищевую соду. Охлаждение до температуры 24...26°С надежно задерживает микробиологические и автолитические процессы в полуфабрикатах. С этой целью в летнее время опары и закваски заливают холодной водой с добавлением соли, что задерживает созревание на несколько часов. Соль снижает активность ферментов, укрепляет структуру белков, подавляет жизнедеятельность бродильной микрофлоры.
В зимнее время года, если необходимо задержать созревание всех замешенных полуфабрикатов, охлаждают помещение тестомесильного цеха. Добавление гидрокарбоната натрия (двууглекислой соды) задерживает созревание полуфабрикатов на 8... Ю и более часов. Сода нейтрализует накопившиеся кислоты, снижает активную кислотность полуфабрикатов и замедляет процесс спиртового брожения. В опары из пшеничной муки рекомендуется добавлять 0,5% соды, а в закваски из ржаной муки — 0,7... 0,8% соды от массы муки в полуфабрикате. Соду предварительно растворяют в воде с температурой 18...20°С и хорошо перемешивают раствор с массой полуфабрикатов. Соду можно также добавлять в тесто, тогда как другие способы консервирования (добавление соли или холодной воды) для теста неприемлемы. Особое значение приобретает регулирование брожения полуфабрикатов при двухсменной работе хлебопекарного предприятия.