Улучшение муки в европейских странах (часть 2): обзор

В прошлом номере журнал «Продукт.BY» предложил специалистам обзор наиболее используемых в Европе улучшителей муки.

Сейчас публикуем продолжение этого материала.

2.1 ЦистеинОдним из мнимых заменителей АК является цистеин — простая аминокислота, входящая в состав всех протеинов и получаемая из богатых цистеином протеинов путем гидролиза и трудоемкой очистки или синтетическим путем. Поскольку цистеин, как и другие восстанавливающие вещества, расщепляет дисульфидные мосты, можно было бы предположить, что он нейтрализует эффект АК, если используется одновременно с ней. Но эти вещества дополняют друг друга. В то время как одно укрепляет клейковину, другое заботится об эластичности. Это стало возможным благодаря тому, что, как было доказано, оба вещества воздействуют на различные составляющие в разных местах клейковины. В особенности необходимо использование обоих улучшителей (АК и цистеина) в довольно большой дозировке при приготовлении замороженных тестовых заготовок, когда, с одной стороны, необходима стабильность при брожении (АК); с другой стороны, поскольку при замораживании происходит укорачивание клейковины, необходимо вмешательство цистеина, который, как минимум, частично компенсирует этот процесс. Цистеин обычно дозируется с 2/3 количества АК. Цистеин предлагается в основном как Л-цистеин-гидрохлорид или Л-цистеин-гидрохлорид-моногидрат, поскольку в этих формах его легче производить, и он лучше растворим в воде.

2.2 Восстанавливающие дрожжевые препаратыДрожжи образуют также восстанавливающие субстанции, которые высвобождаются в случае гибели клетки. На рынке уже имеются препараты из дезактивированных, нейтрализованных дрожжей, которые оказывают сравнимое с цистеином размягчающее воздействие. Однако необходимая дозировка таких дрожжей в 100 раз выше (100 – 1.000 г на 100 кг), что не компенсируется даже значительно более низкой ценой (примерно 10 % от цены цистеина). Эта формула не подходит для глютационных дрожжей, обладающих очень высоким восстанавливающим потенциалом.

2.3 Метабисульфит натрия и диоксид серыМетабисульфит натрия (МБС) и диоксид серы разрешены только в Англии и Ирландии. Правда, МБС изредка используется еще в Испании и Италии. Особенность этих сильных восстановителей состоит в их способности быстро и надежно разрушать клейковину, что значительно упрощает процесс производства печенья, крекеров и вафель. Сегодня в качестве альтернативы для этих целей используются ферментные препараты, которые, хотя и действуют несколько медленнее, дают тот же конечный эффект.

3 ФерментыИспользование ферментов в пищевой промышленности уже много лет является само собой разумеющимся. При применении ферментов для муки они реагируют не в момент их внесения (на мельнице), а только тогда, когда в муку добавляется вода. Это изначально сильно затрудняет весь процесс улучшения муки. С одной стороны, ферменты очень специфичны. Это означает, что при соответствующей чистоте они воздействуют на строго намеченные цели, имеют очень низкую дозировку и являются абсолютно натуральным продуктом. Их получают путем ферментации из микроорганизмов или путем экстракции из тканей и жидкостей растительного или животного происхождения. Как практически все натуральные высококонцентрированные вещества, ферменты потенциально могут вызвать аллергию. Поэтому важно, чтобы как можно меньше ферментной пыли попадало в дыхательные пути. Источники промышленного получения ферментов Растения (фига, ананас, папайа) — фицин, бромелайн, папаин. Продукты животноводства (свинина, телятина, куриные яйца, молоко) — панкреатин, химозин, лизозим, лактопероксидаза. Микроорганизмы (дрожжи, плесень, бактерии) — инвертаза, амилаза, хемицеллюлаза, протеаза, амилаза.

3.1 АмилазыАмилазы расщепляют неразветвленные отрезки молекул крахмала в более короткие элементы. Как и все ферменты, амилаза воздействует только на растворенный субстрат, т.е. на ненабухший, поврежденный крахмал в тесте. За счет этого уменьшается вязкость теста и улучшаются свойства теста при обработке. Образующиеся под воздействием ɑ-амилазы короткоцепочные декстрины служат как субстрат для ß-амилазы и амилоглюкозидазы, которые расщепляют потребляемый дрожжами сахар (мальтозу, глюкозу). Посредством этой реакции повышается содержание сбраживаемых сахаров в закваске, опаре или тесте, увеличивается сила брожения и накапливаются дополнительные декстрины. Как следствие: повышается объем, улучшается вкус, цвет корки и сохранение свежести изделия.

3.1.1 Ферментноактивная солодовая мукаКак и всякая живая материя, для своих жизненных функций зерно нуждается в ферментах. При прорастании зерно снова пробуждается к жизни, поэтому на этой фазе образуется особенно много ферментов. Этот эффект издавна используется в хлебопечении и пивоварении, когда зерно прорастает до того, как начинается его дальнейшая переработка. Солодовая мука является высушенным продуктом из проросшего ячменя или пшеницы. Несмотря на функционально идентичные свойства, существуют большие национальные различия по ее допуску для обработки муки. Во Франции, например, разрешена только солодовая мука из пшеницы. Солодовая мука содержит преимущественно ɑ- и ß-амилазу, но также и протеазу, глюканазу и многие другие ферменты, одни из которых положительно влияют на процесс выпечки (амилазы, глюканазы), а другие могут нанести вред (протеазы). Как и собственные амилазы муки, амилаза солодовой муки имеет выраженное воздействие на число падения. При очень высоком числе падения (это означает очень низкую активность собственных ферментов муки) может быть необходимо до 150 г солодовой муки на 100 кг муки для того, чтобы довести число падения до диапазона 250 – 300 секунд. При уже изначально имеющемся числе падения в 300 секунд требуется не более 50 г солодовой муки, чтобы избежать образования чрезмерно влажного теста. Активность солодовой муки часто определяется в ДК (дистатическая мощность) и составляет в среднем 400 ДК. Иногда эта активность указывается также в SKB/г. (см. п. 3.1.2) и находится в диапазоне от 80 до 100 SKB/г.

3.1.2 Грибная амилазаДля производства ферментных препаратов, употребляемых в пищевой промышленности, часто используется плесневый грибок из рода Aspergillus. В этом роду имеются многочисленные хорошо изученные безопасные для здоровья штаммы. На больших ферментационных линиях плесневые грибки используются для выработки амилазы. При помощи многоступенчатого процесса очистки (центрифуга, фильтрация, ультра-фильтрация) получается ферментный концентрат, который путем напыления превращается в хорошо хранящийся порошок. Для лучшего использования ферментов на мельнице (дозирование, текучесть) используются различные носители, преимущественно мальтодекстрин, крахмал или мука. Когда речь идет о грибных амилазах, имеется в виду в основном ɑ-амилаза. Побочные активные производные в процессе ее получения удается в значительной степени отделить. В отличие от растительной амилазы в солодовой муке, грибная амилаза оказывает очень малое воздействие на число падения; будучи более восприимчивой к высоким температурам, при определении числа падения она деактивируется еще до того, как начинает разрушать гель крахмала. Дозировка ɑ-амилазы зависит от ее концентрации, точнее — от активности. Активность ɑ-амилазы принято определять в единицах «SKB/грамм», в честь разработчиков этого метода определения — Зандштедта, Книна и Блиша (Sandstedt, Kneen, Blish).

3.1.3 Амилоглюкозидаза(глюкоамилаза) Амилоглюкозидаза (АМГ) является натуральной побочной активностью многих амилазных препаратов, но может быть получена и в более чистом виде, как, например, из специализированных штаммов Aspergillus. АМГ превращает крахмал в глюкозу, разлагая его на мельчайшие соединения. В отличие от ɑ-амилазы, АМГ не боится и разветвленных молекул (амилопектин). Однако снижение вязкости одной только АМГ заняло бы очень много времени, поскольку фермент перерабатывает крахмал только с одного конца и каждый раз расщепляет только одну молекулу глюкозы. Поэтому значение АМГ сводится прежде всего к улучшению цвета корки и сохранению при длительном брожении (продление или прерывание брожения). Поскольку АМГ постоянно комбинируется с ɑ-амилазой, ее дозировка очень низка (менее 0,1 г на 100 кг муки).

3.1.4 ХемицеллюлазаПшеничная мука содержит примерно 2,5 % пентозаны (ржаная мука — примерно 7,0 %), которая может связать воды в 10 раз больше своего веса. Пентозаны относятся к хемицеллюлазам, родственным целлюлозе, и получаются из различных молекул сахара (среди прочих из глюкозы, ксилозы и арабинозы). Хемицеллюлаза (синонимы: пентозаназа, ксиланаза) разрушает эти субстанции. При этом из суспендируемого, но не растворимого в воде пентозана вырабатываются водорастворимые молекулы, при этом увеличивается связывание воды и, таким образом, вязкость. Впоследствии эти молекулы все больше разрушаются, вода высвобождается, и вязкость опять понижается. Предполагается, что пентозана образует с клейковиной сеть, которая тем прочнее, чем больше пентозаны участвует в этом процессе. Поэтому более темная пшеничная мука и смеси с ржаной мукой дают меньший объем, который, правда, можно значительно повысить добавлением хемицеллюлазы. Хемицеллюлазы предлагаются в основном в комплексе с амилазой, в составе комбинированного препарата. В связи с отсутствием унифицированного метода определения активности хемицеллюлазы, ложно давать рекомендации по их дозировке.

3.1.5 ПротеазаПротеаза (также протеиназа или пептидаза) расщепляет протеиновые линии молекул клейковины и приводит сначала к размягчению, а потом к полному ослаблению структуры. При короткой структуре клейковины легкое размягчение может быть желательным, тогда протеаза имеет значение, сходное с возникающим воздействием при использовании цистеина. В отличие от аминокислот воздействие протеазы не прекращается после ее переработки в продукте, и при длительной отлежке теста эффект от их применения увеличивается. Поэтому для многих ферментных препаратов очень важно, чтобы в них не было даже следов протеазы. Менее проблематичным является использование протеазы в муке с большим содержанием клейковины. В связи с этим основное свое применение протеазы нашли в производстве специализированной муки для вафель и печенья. В такой муке эластичность клейковины нежелательна или даже требуется полное ее отсутствие. При работе с сырьем нестабильного качества использование протеазы выравнивает эти колебания, оптимизирует процесс и создает оптимальные технологические условия производства.

4. Эмульгаторы 4.1 ЛецитинЛецитин как эмульгатор известен, особенно в хлебопечении, дольше, чем любой другой эмульгатор. Сначала это был в основном лецитин из яичного желтка, чье действие использовалось, например, для более равномерного распределения повышенного количества жира в выпечке, а также для улучшения мякиша и увеличения объема. Сегодня для этих целей используется концентрированный лецитин из соевых бобов. В обезжиренной (порошковой) форме он очень хорошо приспособлен также для применения на мельнице. Очевидным преимуществом использования лецитина является подсушивание поверхности теста, что ведет к увеличению его гибкости, эластичности и, следовательно, повышается терпимость теста к машинной обработке. Взаимодействие лецитина с крахмалом и его способность связывать воду продлевает сохранение свежести мякиша и, таким образом, срок хранения изделия. Лецитин увеличивает и объем изделия, но этим эффектом обычно пренебрегают, т.к. он является незначительным по сравнению с эффектом, даваемым синтетическими эмульгаторами, такими, как DATEM (diacetyl tartaric esters of mono- and diglycerides- диацетил винной килоты эстер моно- и диглицеридов). Наблюдаемая сейчас в некоторых областях Европы тенденция к некоторому уменьшению объема изделий может привести к увеличению использования лецитина, если закончится дискуссия о генетически измененном сырье. Лецитин можно разделить на подгруппы, каждая из которых обладает различными свойствами и может использоваться с разными целями. Дозировка лецитина для улучшения муки лежит в пределах 30 – 150 г на 100 кг муки. Если при этих низких дозировках улучшаются преимущественно свойства теста при обработке, то при значительно более высокой дозировке повышается стабильность теста и его терпимость при брожении.

4.2 Моно- и диглицеридыМоно- и диглицериды получаются путем расщепления двух или только одной жирной кислоты из пищевых жиров и масел. Путем отбора остающихся на глицерине жирных кислот получаются эмульгаторы с очень разнообразными свойствами. Для улучшения муки прежде всего ценятся моно- и диглицериды, позволяющие продлить срок хранения продукта. Их проще всего найти в прямых насыщенных жирных кислотах, которые хорошо взаимодействуют с крахмалом и так задерживают процесс черствления. Помимо прочего, эти эмульгаторы имеют сравнимые с лецитином свойства, т.е. увеличивают объем и улучшают мякиш. Их дозировка, особенно для выпечки с высоким содержанием жира, может доходить до 1 % от количества муки. 4.3 Комплексы эмульгаторов Существует много возможностей улучшить свойства эмульгатора путем его комбинации с другим эмульгатором. Примером тому могут служить моно- и диглицериды, которые в комбинации с лецитином становятся оптимальными для улучшения муки. При этом улучшается их сыпучесть, растворимость и дисперсия, а также их способность взаимодействовать с входящими в муку компонентами. В комбинации, где доля эмульгаторов составляет примерно 50 %, удается снизить оптимальную необходимую для достижения эффекта дозировку смеси до 100 – 300 г. DATEM также выигрывает в комбинации с лецитином. Даже если доля лецитина в этом комплексе ниже 10 %, значительно улучшается эмульгирующая способность DATEM и уменьшается запах уксуса. Все смеси эмульгаторов только тогда являются действенными, когда речь идет о смесях эмульгаторов, которые смешиваются до приобретения ими порошкообразной формы. Простое смешивание отдельных порошкообразных компонентов не дает нужного эффекта.

4.4 DATEM(diacetyl tartaric esters of mono-and diglycerides) диацетил винной кислоты эстер моно- и диглицеридов

Одной из групп эмульгаторов с высокой степенью эффективности для увеличения объема являются моно- и диглицериды пищевых кислот, этерифицированные моно- и диацитилы винной кислоты. DATEM является основной составляющей большинства комплексных улучшителей, особенно если улучшитель используется для получения объемных изделий с хорошей хрустящей коркой. В Европе DATEM довольно редко используется для улучшения муки на мельнице, чаще он уже входит в состав хлебопекарного улучшителя. Оптимальная дозировка составляет примерно от 300 до 400 г на 100 кг.

4.5 Стеароил лакцилат натрия и кальция (SSL и CSL)В свете новой Miscellaneous-директивы эти эмульгаторы (полученные из жирной кислоты стеариновой кислоты, прошедшей этерификацию дважды этерифицированной молочной кислотой) были разрешены по всей Европе как добавки для продуктов питания. Все вышесказанное о DATEM относится и к этим эмульгаторам, с той лишь разницей, что SSL и CSL особенно хорошо предназначены для выпечки с мягкой коркой.

5. Окислители и регуляторы кислотностиВ последние годы во многих частях Европы часто отмечалось проращивание зерен ржи и пшеницы. Это приводит к повышенной активности амилазы у собственных ферментов зерна с соответствующими последствиями. Общеизвестно, что при помощи хорошего окисления даже при использовании муки с очень низким числом падения можно получить хорошие результаты при выпечке. С одной стороны, окисление не очень популярный метод, с другой стороны, для выпечки экономится все больше времени и рабочей силы, поэтому необходимо было найти иные пути решения проблемы. При использовании фруктовых кислот и их солей, а также допущенных к употреблению в продуктах питания карбонатов и фосфатов становится возможным несколько сдвинуть значение рН в тесте. За счет этого покидается оптимальная для действия собственных ферментов зерна pH-зона. Кроме того, эти субстанции оказывают влияние на поведение при набухании входящих в состав муки веществ, чем компенсируется негативное воздействие повышенной ферментной активности (например, высвобождение воды). Лучше всего для этих целей приспособлены препараты, которые в состоянии стабилизировать рН на достигнутом уровне, так называемые буферные субстанции, например, смеси солей фруктовых кислот. Их дозировка находится в типичном низком диапазоне дозировок улучшителей муки и составляет примерно от 50 до макимально200 г на 100 кг муки. При использовании неорганических фосфатов и карбонатов необходимо помнить, что они влияют на зольность и таким образом могут изменить тип муки. (В Германии тип муки определяется по зольности, т.е., например, стандартный для пшеничной муки тип 550 имеет зольность примерно 0,55 %). При работе с проросшим зерном рекомендуется также, независимо от использования улучшителей, меньше добавлять богатой ферментами оболочки зерна, за счет чего получается более светлая мука с уравновешенной ферментной активностью.

6. ОтбеливателиНесмотря на сегодняшний уровень знаний о роли балластных веществ, минералов и витаминов, во многих пшеничных продуктах требуется характерный светлый мякиш. Это относится к широкому спектру продуктов, начиная с арабского хлеба и багетов и заканчивая хлебом для тостов. Пренебрежительное отношение путешествующих соседей к любимому в Германии темному хлебу из ржаной муки даже вошло в современный немецкий язык. (Хлеб Pumpernickel /нем.яз./ = pain pour Nickel /франц.яз./, что в переводе с французского означает «хлеб для Никеля». Никелем якобы звали коня Наполеона I). Ответственные за цвет этого хлеба флавоноиды могут быть обесцвечены при помощи окисляющих улучшителей.6.1 Пероксид бензоилаИзлюбленным окисляющим отбеливателем уже давно является пероксид бензоила. Сейчас в Европе он в основном используется в муке, идущей на экспорт. Помимо хорошего отбеливающего эффекта он оказывает укрепляющее воздействие на структуру клейковины, которое не проявляется при использовании других улучшителей, таких, как, например, АК. Дозировка чистого пероксида бензоила от 5 до 10 г на 100 кг муки. Обычно используется пероксид бензоила примерно в 30 %-ной концентрации в соответственно большей дозировке. Эффект пероксида бензоила проявляется уже через 24 – 72 часа хранения обработанной им муки.

6.2 Ферментноактивная соевая и бобовая мукаНа сегодняшний день в Европе для осветления мякиша повсеместно разрешена только ферментноактиваня мука из сои или конских бобов. Дозировка этих продуктов находится в жестких границах за счет побочной активности содержащегося в них фермента — уреазы. Она придает нежелательный горький привкус. По этой причине дозировка соевой муки составляет максимум 0,5 %, а дозировка муки из конских бобов — максимум 2,0 %. Примером классического использования соевой муки является, конечно, багет, где соевая мука все в большей степени заменяет более слабую бобовую муку. Уже при типичной дозировке в 0,5 % достигается значительное отбеливание.

6.3 Другие средства с отбеливающим эффектомПри использовании АК или эмульгаторов наблюдается также некоторый оптический эффект отбеливания, вызванный улучшением пористости мякиша. В противоположность этому сильные окисляющие препараты, такие, как бромат или хлор, могут действительно обесцвечивать темные пигменты, хотя это и используется только как положительный дополнительный (побочный) эффект.