Различные сорта муки по-разному реагируют на вносимые добавки — вещества, улучшающие цвет, отбеливающие средства, вещества, способствующие созреванию, бромат калия и ферментные препараты. В связи с тем, что эти добавки влияют на хлебопекарные свойства муки, важное значение с точки зрения качества муки имеет характер этой реакции. Добавки, разрешенные в настоящее время государственными стандартами США, распределяются на следующие три основные группы: а) вещества, улучшающие цвет, б) газообразные или порошкообразные отбеливающие или способствующие созреванию вещества и в) ферменты в виде осоложенной пшеничной или ячменной муки.
Вещества, улучшающие цвет. В настоящее время разрешено к употреблению единственное вещество, обладающее отбеливающим действием, — это перекись бензоила. Она вступает в реакцию с каротиноидными пигментами муки, которые в результате этой реакции теряют свой естественный кремово-желтый или желтый цвет и становятся бесцветными. Если созревание муки происходит в идеальных условиях хранения, то такой же эффект достигается при естественном окислении. В связи с тем, что присутствие в муке естественных желтых пигментов не оказывает никакого влияния на ее хлебопекарные свойства, желательно для выпечки определенной группы готовых изделий использовать не кремовато-желтую, а белую муку. С экономической точки зрения очень важно точно определить количество перекиси бензоила, необходимое для того, чтобы полностью устранить желтоватый цвет муки и при помощи указанного химиката получить совершенно белую муку.
Доза отбеливающего вещества определяется путем внесения его в муку в различных пропорциях, с дальнейшей экстракцией соответствующих проб бесцветным растворителем, в котором должны растворяться остаточные пигменты. После центрифугирования или фильтрования можно определить присутствие в растворителе любого неокисляющегося пигментного вещества — визуально или в фотоэлектрическом колориметре.
Вещества, способствующие созреванию. Многолетние практические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что по мере отлежки (созревания) муки улучшаются ее хлебопекарные качества. Для естественного созревания муки требуется весьма значительный отрезок времени, который колеблется в зависимости от температурных условий и типов пшеницы. Длительная выдержка муки связана как для мукомола, так и для потребителя с необходимостью создания и хранения больших запасов, что, в свою очередь, сопряжено с большими затратами. Сущность процесса созревания муки заключается в ее окислении, а в отношении хлебопекарных качеств — в специфическом окислении белка. Исследователи предполагают, что окисление происходит в определенных участках белковой молекулы у сульфгидрильных или дисульфидных групп, где образуются поперечные связи белковых цепей. Это явление можно подтвердить реологически при помощи экстенсографа. Применение вещества, способствующего созреванию, уменьшает растяжимость теста, но одновременно увеличивает сопротивляемость растяжению.
Мука, смолотая из пшеницы различных типов, требует соответственно и различной обработки веществами, способствующими созреванию; в связи с тем, что излишняя, чрезмерная обработка может неблагоприятно отразиться на хлебопекарных качествах муки, необходимо тщательно следить за ее продолжительностью и точно определить ее оптимальный предел.
Как правило, этот оптимальный уровень устанавливается путем целого ряда опытов по окислению образцов муки, причем мука обрабатывается с разной интенсивностью, а затем производятся стандартные пробные выпечки, чтобы установить, при каких условиях получается хлеб оптимального качества. В некоторых случаях результаты пробных выпечек подкрепляются показаниями экстенсографа.
Вплоть до 1962 г. в качестве основного вещества, способствующего созреванию, применялся газ — двуокись хлора, хотя в разные периоды истории мукомолья для этого использовались и другие вещества, как, например, озон (процесс Олсопа), треххлористый азот и персульфаты. От этих средств отказывались по мере появления более эффективных заменителей или же в связи с тем, что их употребление было запрещено из-за вредных побочных явлений, наблюдаемых при использовании в пищу больших количеств обработанной муки.
Двуокись хлора употребляется в пределах до 1,5 г примерно на 50 кг муки, в зависимости от типа пшеницы и процента выхода муки (мука с более высоким процентом выхода требует для обработки повышенной дозировки газа). Действие газа практически проявляется немедленно.
В течение 1962 г. были предложены и одобрены потребителями два новых средства для осуществления созревания муки. Это диазокарбонамид и перекиси ацетона. Эти два препарата обладают таким же действием, как и двуокись хлора, хотя и до настоящего времени еще не установлено, на каких участках белкового комплекса протекает эта реакция. Диазокарбонамид не оказывает своего действия до тех пор, пока из муки не будет приготовлено тесто, а это, в свою очередь, может указывать, что он вступает в реакцию не на тех участках, где протекает реакция с двуокисью хлора. С другой стороны, реакция с перекисями ацетона, по-видимому, заканчивается в муке в течение 24 часов после ее обработки. Имеются некоторые данные о том, что перекиси ацетона возможно не являются полностью специфическими или избирательными по отношению к белку муки, так как было отмечено их некоторое обесцвечивающее действие. Это, несомненно, свидетельствует об их действии на каротиноидные пигменты. Перекиси ацетона и диазокарбонамид вносятся в муку в виде порошка, и поэтому возможно несколько легче контролировать скорость их поступления в муку; этим их применение резко отличается от применения двуокиси хлора, когда для регулирования поступления газа требуется сложное измерительное и смешивающее оборудование.
За исключением некоторых, весьма редких случаев, применение двуокиси хлора, перекисей ацетона и диазокарбонамида ограничивается только обработкой хлебопекарной муки и муки для домашнего хозяйства.
Широко распространено применение еще одного газообразного вещества, способствующего созреванию, — хлора в чистом виде или вместе с хлористым нитрозилом. Это вещество используется в основном для обработки муки мучнистых пшениц или низкобелковой муки твердозерных пшениц (полученной с помощью воздушного сепарирования), когда эти сорта муки предназначаются для выпечки кексов, некоторых сортов печенья и отдельных видов кондитерских изделий.
Солларс совместно с коллективом научно-исследовательской ассоциации английской хлебопекарной промышленности исследовали отдельные фракции муки мучнистых пшениц — первичного крахмала, сходового крахмала, жиров и белков, поставив себе целью определить дальнейшую судьбу хлора при обработке указанных фракций. Хотя в результате обработки хлором некоторое количество хлоридов может обнаруживаться во всех этих фракциях, указывая на то, что имела место химическая реакция какой-то части соответствующей фракции с хлором, все же, по-видимому, самое большое значение для улучшения хлебопекарных свойств муки имеет действие хлора на фракцию первичного крахмала.
Согласно современным исследованиям, возможность перенасыщения первичного крахмала хлором исключается. Это, по-видимому, означает, что крахмал воспринимает хлор до определенного предела насыщения независимо от количества хлора. Действие хлора, вероятно, заключается в его реакции с жирами или липидами, связанными с первичным крахмалом. При микроскопическом исследовании необработанного и обработанного крахмала отмечается, что обработанный крахмал обладает повышенной способностью к разбуханию. Это, в свою очередь, отражается на свойствах теста, которое будет более вязким. Вязкое тесто способно удерживать большое количество газа (поглощенного в процессе замеса или образовавшегося под действием разрыхлителей) в процессе выпечки, допуская возможность расширения газа при нагревании и сохраняя его до тех пор, пока не клейстеризуется крахмал и не коагулируют содержащиеся в тесте белки.
Таким образом, значительное улучшение теста при обработке хлором является следствием его воздействия на крахмал. Однако избыточная обработка влияет также и на белок, оказывая на него размягчающее действие, что крайне желательно при наличии сильной, жесткой клейковины, но совершенно излишне, если клейковина является мягкой или слабой.
Оптимальная дозировка хлора устанавливается путем пробных выпечек из муки после ее обработки до различных пределов рН. Обычно оптимальный рН приходится где-то между 4,6 и 5,2 в зависимости от величины извлечения муки, а также разновидности и типа пшеницы.
Хлор обладает определенным отбеливающим действием, что свидетельствует о его влиянии на пигменты муки; однако в той дозировке, которая применяется для максимального улучшения хлебопекарных качеств муки, хлор не в состоянии полностью ликвидировать ее кремово-желтый пигмент.
Хлором в основном пользуются для обработки муки, из которой выпекаются кексы и торты, в отдельных случаях очень легкая обработка хлором применяется также для улучшения качества так называемой универсальной муки для домашнего хозяйства при выпечке кексов. Однако наряду с положительным действием обработка хлором может неблагоприятно отразиться на хлебопекарных качествах этой муки.
Дополнительно к внесению веществ, способствующих созреванию, хлебопекарная мука часто подвергается обработке броматом калия. Хотя конечный результат броматной добавки, по имеющимся наблюдениям, при хлебопечении аналогичен действию ускоряющих созревание веществ, все же опыт показывает, что внесение бромата способствует дальнейшему улучшению хлебопекарных свойств муки, которая уже подвергалась оптимальной обработке другими соединениями, способствующими созреванию. Реакция муки на добавку последовательно увеличивающейся дозы бромата калия (броматная реакция) иногда обозначается как броматная стойкость, или стойкость по отношению к окисляющим веществам. При исследовании муки в целях определения дозировки бромата оптимальной дозой считают ту, при которой дальнейшая его добавка дает лишь минимальное улучшение. Причем это устанавливается в основном субъективно, т. е. на основании увеличения объема хлора, которое не сопровождается увеличением пористости и улучшением структуры мякиша.
Добавление ферментов. Современные методы выпечки хлеба и других дрожжевых изделий требуют, чтобы процессы брожения протекали с равномерной скоростью. Для того чтобы создать такие условия, необходимо обеспечить нормальную жизнедеятельность дрожжей достаточным запасом сахара, который превращается ими в углекислый газ, обусловливающий «подъем» теста, и в другие промежуточные вещества, как, например, спирты, альдегиды и т. д., влияющие на вкус и аромат продукта. Хотя некоторое количество необходимого сахара входит в виде сахарозы или декстрозы в состав теста в качестве его ингредиентов, этого недостаточно для поддержания равномерного процесса брожения. Непрерывное снабжение сахаром в достаточном объеме можно обеспечить путем воздействия амилазы на крах — мал пшеницы. Имеющееся в муке количество альфа-амилазы для этого недостаточно, поэтому необходимо при использовании муки в дрожжевом процессе брожения усилить ее достаточным количеством альфа-амилазы.
Степень действия ферментов в значительной мере зависит от качественного состояния крахмального субстрата. Поврежденный крахмал значительно более чувствителен к действию ферментов, чем целый, неповрежденный крахмал. Таким образом, скорость образования газа — это производное от количества фермента и количества поврежденного крахмала, образовавшегося в процессе размола.
Мука с недостаточным содержанием альфа-амилазы усиливается путем добавления продукта, обладающего большим содержанием этого фермента, как, например, осоложенной пшеничной или ячменной муки в определенном количестве (обычно примерно от 60 до 240 г на центнер).
Для определения ферментативной активности пользуются тремя способами, но следует подчеркнуть, что ни один из них не дает представления о количестве фермента, а указывает лишь на результат действия определенного количества имеющегося фермента на субстрат муки.
Первый способ — Мальтозный показатель Блиша — Сандстедта, заключается в количественном определении мальтозного сахара, образовавшегося под действием фермента в буферной водно-мучной суспензии с рН 4,6 за определенный промежуток времени и при определенной температуре. Результат такого анализа выражается мальтозным показателем в мг на 10 г муки. При хранении эти показатели снижаются, что, возможно, указывает на инактивацию самого фермента.
При втором способе для оценки ферментативной активности используется амилограф, которым определяется увеличение вязкости буферной водно-мучной суспензии при равномерном повышении температуры. Максимальная вязкость отмечается тогда, когда полностью клейстеризуется весь имеющийся в пробе крахмал. Разжижение крахмала под действием содержащихся в муке амилаз препятствует клейстеризации крахмала в этих условиях. Благодаря этому явлению вязкость снижается и максимальная вязкость таким образом определяется действием фермента на крахмальный субстрат. В связи с тем, что расщепление крахмала на неклейстеризующиеся частицы происходит именно под действием альфа-амилазы, этим методом определяется главным образом ферментативная активность альфа-амилазы. Окончательный результат (т. е. максимальная вязкость, полученная в условиях опыта) выражается в единицах Брабендера, или амилографических единицах; количество фермента, которое необходимо внести в муку для получения заранее определенной вязкости, устанавливается на основании пробной выпечки. По мере отлежки (созревания) муки показания амилографа также проявляют тенденцию к увеличению, что и в этом случае указывает на снижение количества фермента, обусловленное, по-видимому, естественным процессом окисления.
Третий метод определения ферментативной активности — манометрический. При этом методе стандартное водно-мучное дрожжевое тесто подвергается брожению при постоянной температуре в герметической камере. Газ, образующийся в процессе брожения, измеряется газовым манометром (механически или по ртутному столбу), и соответствующие данные регистрируются как показатель давления или газообразующая сила. Эти показатели выражаются в миллиметрах давления газа, образовавшегося за 4, 5 или 6 часов. Данные указанного прибора остаются постоянными независимо от дальнейшего созревания муки, что является преимуществом этого метода. Но в связи с тем, что для получения определенных показаний с помощью этого метода требуется довольно длительный период времени, для практического регулирования процесса производства им вообще не пользуются.