Особое место, которое занимает пшеница среди других хлебных злаков, объясняется способностью теста из пшеничной муки удерживать углекислый газ, образующийся в процессе брожения.
В процессе брожения и расстойки теста в нем образуется и сохраняется тонкая пузырчатая структура с порами, заполненными увеличивающимся в объеме газом. Такая структура закрепляется в хлебе после денатурации белка и клейстеризации крахмала в печи. В процессе выпечки многие оболочки разрываются и пористая структура теста превращается в пористую губчатую структуру хлеба.
В общем все факторы, которые улучшают качество хлеба, одновременно снижают его проницаемость для газа.
Свежезамешенное тесто содержит воздух в количестве до 20% своего объема. Эти воздушные пузырьки образуют те ядра, куда в дальнейшем диффундирует и где скапливается образующийся при брожении углекислый газ. Если при замесе получается тесто с незначительным количеством воздушных пузырьков, двуокись углерода скапливается только в небольшом числе более крупных пор. Дальнейшее увеличение количества пузырьков можно получить путем обминки и формовки теста.
Для определения и регистрации образования двуокиси углерода в тесте было предложено много разных методов. Так, например, указанную величину можно определить по увеличению давления в воздухонепроницаемом сосуде заведомо известного объема или по увеличению объема теста при постоянном давлении. Другие методы основаны на зависимости увеличения силы, выталкивающей погруженный в воду шарик теста на поверхность соответствующего сосуда, от увеличения объема теста. Ошибки первых двух методов были теоретически проанализированы Эизенбергом; опыт по сравнению этих трех методов был проведен Эва и др.. С помощью некоторых приборов, как, например, зимотахиграфа Шопена, можно также регистрировать скорость выделения газа. В принципе, большая часть методов, предлагаемых для определения общего объема образующегося газа, может быть изменена таким образом, чтобы с их помощью определять только количество газа, удержанного тестом, путем поглощения щелочью потерянного тестом углекислого газа.
Типичные зимотах и граммы Шопена показывают, что почти весь объем образовавшегося в течение 2—3 часов брожения газа удерживается тестом. По истечении этого времени наступает момент, когда тесто больше не в состоянии удерживать весь образовавшийся в нем углекислый газ и начинает его терять. Подобное явление наблюдалось и в других экспериментальных исследованиях, в том числе при непосредственном определении углекислого газа. Потеря газа скорее связана с разрушением мембран пузырьков, чем с постоянным увеличением диффузии по мере уменьшения толщины их стенок. При типичных условиях в течение периода расстойки было установлено наличие избыточного давления величиной от 0,1 до 0,6 мм, а также давление в 23 мм ртутного столба.
Для этих целей используется также счетчик брожения Шведского акционерного общества по производству дрожжей.
О факторах, определяющих газоудерживающую способность теста, можно только делать те или иные предположения. Тенденция теста и в особенности клейковины образовывать тонкие, растягивающиеся пленки определенно благоприятствуют формированию пористой структуры теста. Легкое образование таких пленок, возможно, связано с наличием маленьких пластинок толщиной не более 70, существование которых было обнаружено при дифракции рентгеновских лучей под малыми углами: при растягивании клейковины эти пластинки располагаются параллельно ее полоске. В связи с этим интересно также и то, что по поверхности раздела клейковину можно растянуть в пленки с большой устойчивостью, которые в то же время остаются легко сжимаемыми и обладают поверхностными вязкоэластичными свойствами, зависящими от времени. Газоудерживающая способность теста зависит от совокупности разных его свойств. Добавление небольших количеств улучшителей окислительного действия может увеличить газоудерживающую способность теста. Хотя дальнейшие их добавки меняют реологические свойства теста почти в том же направлении, все же газоудерживающая способность доходит до определенного максимума, по достижении которого снова падает.
Скорость диффузии углекислого газа через пленки теста не изучена. Однако можно считать, что она равна величине диффузии любых растворенных в воде веществ, то есть около 10~5 см2/сек. Скорость диффузии в газовой фазе составляет приблизительно 0,2 см2/сек. Можно полагать, что общая скорость диффузии углекислого газа в тесте равняется средней величине между двумя вышеуказанными крайними пределами, но ближе к меньшему из них для сплошной фазы, чем к максимальному для дисперсной газообразной фазы. Указанная скорость вообще зависит от геометрии пор, наполненных газом, а также от точности определения коэффициента диффузии. Согласно результатам исследований Бертля и Салливэн можно предполагать, что общий коэффициент диффузии намного выше, чем 0,1 см2/сек, причем указанные результаты нельзя считать следствием ни диффузии, ни конвекции в тесте.