Пищевая Биохимия / Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. - Биохимия зерна и хлебопродуктов

ГЛАВА 19

чества полиненасыщенных жирных кислот, играющих боль- шую роль в процессах обмена веществ.

Средняя суточная потребность взрослого человека в жирах составляет 83 г, в том числе растительных — одна треть.

Хлеб — ограниченный источник растительных жиров и по- крывает потребность человека в них на 5—6%.

В хлебе содержатся также в небольших количествах фосфа- тиды, стерины и другие жироподобные вещества. Главный их источник для человека — продукты животного происхожде- ния, а также семена масличных культур.

§ 8. ВКУС И АРОМАТ ХЛЕБА

Вкус и аромат хлеба — важнейшие его признаки, влияющие на аппетит, усвояемость и, следовательно, на пищевую цен- ность хлеба. Вкус и аромат хлеба зависит, прежде всего, от ка- чества муки и других продуктов, используемых при его приго- товлении. Образующие тесто вещества в процессе брожения под влиянием ферментов муки, дрожжей, а также молочно- кислых бактерий подвергаются существенным изменениям, от совокупности которых зависят вкус и аромат хлеба. С помо- щью современных методов анализа (бумажная и газовая хро- матография, масс-спектрометрия, инфракрасная спектроско- пия) многочисленными исследователями установлено около 250 веществ, образующих вкусовой и ароматический комплекс теста, хлеба и паров, выделяющихся из теста при выпечке. Аромат хлеба, определяемый большой совокупностью ве- ществ, достаточно хорошо улавливается потребителем.

Вкус и аромат, будучи комплексными ощущениями, вместе с тем весьма индивидуальны.

Потребитель, как правило, дает высокую оценку хлебу с зо- лотистым цветом корки и нежным мякишем.

Важнейшие компоненты вкуса и аромата — карбонильные соединения, образующиеся главным образом в корке хлеба при выпечке.

Разработан метод объективного определения ароматичес- ких веществ в хлебе, основанный на связывании летучих кар- бонильных соединений бисульфитом натрия.

__________________________________ ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ ХЛЕБА

Решающую роль в формировании ароматического комплекса хлеба играют реакции окислительно-восстановительного вза-

имодействия восстанавливающих Сахаров с аминокислотами и белками, происходящие при высокой температуре выпечки — меланоидинообразование (реакция Майара). На вкус и аромат хлеба оказывают влияние такие технологические приемы, как способ приготовления теста, продолжительность брожения, температура и продолжительность выпечки, количество дрож- жей, влажность полуфабрикатов, количество пара в печной ка- мере, интенсивность обработки теста, размеры (развес) хлеба, применение ферментных препаратов и пищевых добавок. Ин- тенсивная обработка теста и связанное с ней ускорение приго-

товления теста ведут к уменьшению ароматических веществ и ухудшают аромат хлеба. При большем развесе хлеба продолжи- тельность выпечки удлиняется и аромат хлеба улучшается.

При хранении хлеба в обычных условиях (при температуре 18° С и относительной влажности воздуха 65%) содержание

ароматических веществ в первое время в корке уменьшается и одновременно в мякише возрастает в результате диффузии. При последующем хранении (по одним данным — через 12 ч, по другим — через 72 ч) содержание этих веществ быстро умень- шается и в мякише.

В питании человека хлеб имеет огромное психофизиологи- ческое значение. Вкус, аромат, эластичность и пористость мя- киша, цвет корки, внешний вид, возбуждают аппетит и актив- ность пищеварительных органов. Восприятие человеком пищи (и хлеба) — это большой комплекс его ощущений, который связывают с текстурой пищевых продуктов.

Подготовка зерна к помолу и переработка его в муку сопро- вождается воздействиями и методами, приводящими к пере- ходу обычной для него структуры к текстуре организовано рас-

положенными в объеме зерновки и ее частях составляющих их элементов. В хлебопечении текстура проявляется в процессах приготовления теста, его реологических свойствах и по таким качественным признакам хлеба, как состояние корки, порис- тость мякиша, вкусовые свойства и усвояемость.

При хранении хлеба в обычных температурных условиях (15-25 °С) через 10-12 часов появляются признаки черстве-

ния, усиливающиеся при дальнейшем хранении. При черстве- нии изменяются фактические свойства мякиша — снижаются его сжимаемость и эластичность, появляется и возрастает крошковатость. Выраженный приятный аромат и вкус свежего хлеба постепенно утрачивается. Количество карбонильных и других ароматических веществ уменьшается. Вкус и аромат хлеба при хранении ухудшаются. Хлеб приобретает специфи- ческий запах и вкус черствого (лежалого) хлеба.

Причиной черствения хлеба считают изменение состояния мякиша. При выпечке тестовых заготовок в хлебопекарной печи крахмал частично клейстеризуется, поглощая воду, вы- деляемую коагулируемыми белковыми веществами. Крахмал при этом переходит из кристаллического в измененное амор- фное состояние, поглощая значительное количество воды.

При хранении хлеба в крахмале мякиша происходит ретро- градация, т. е. частичный обратный переход его в кристалличе- ское состояние. Структура крахмала уплотняется, раствори- мость его уменьшается, происходит частичное выделение влаги. Выделяемая вода воспринимается белками мякиша. Многие ис- следователи считают, что в ретроградации крахмала мякиша главную роль играет амилопектин крахмальной гранулы.

Качество хлеба устанавливают по влажности, кислотности и другим стандартным методам.

§ 9. ИСТОЧНИКИ И МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ ХЛЕБА

При производстве хлеба в прошлом часто использовали до- бавки для повышения пищевой ценности. Для этого обычно применяли различные натуральные продукты, содержащие значительное количество витаминов, минеральных веществ, белков (дрожжи, соевая мука, зародыши злаков, пищевые жмыхи, белковые изоляты семян масличных и бобовых куль- тур, ОСМ и т. д.). Дрожжи содержат много белка (до 50—60% к сухой массе) и витаминов группы В. Из дрожжей получают также ценные белковые изоляты.

Для обогащения хлеба рекомендовали использовать заро- дыши злаков (пшеницы, кукурузы) с большим содержанием

____________________________________ ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ ХЛЕБА

биологически ценного белка, непредельных жирных кислот, витаминов Е и группы В, а также сухую не денатурированную пшеничную клейковину. Богатый источник белка — жмых, получаемый при переработке семян подсолнечника и хлоп- чатника. В качестве дешевого источника полноценного белка могут быть: гороховая мука (20—30% белка), белковый кон- центрат из семян арахиса (54-56% белка) и конских бобов (ли- зина в 3,8 раза больше, чем в пшеничной муке), различные во- доросли, отличающиеся сбалансированным содержанием аминокислот, низким содержанием нуклеиновых кислот и вы- соким — витаминов и каротиноидов.

Среди продуктов, рекомендуемых в качестве белковых обо- гатителей сортовой пшеничной муки, особо выделяют сою и различные виды соевой муки из-за высокого содержания в них весьма ценного по своему аминокислотному составу белка.

При обогащении хлеба белком особенно хорошие результа- ты дают молочные продукты: цельное и обезжиренное моло- ко, ОСМ, сыворотка пахты и другие. Они содержат высокопи- тательные белки — казеин, молочный альбумин и глобулины, витамины и, что весьма существенно, значительное количе- ство хорошо усваиваемых солей кальция. Поэтому примене-

ние молочных продуктов считают эффективным способом обогащения хлеба. Из обезжиренного молока получают бел- ковый обогатитель, содержащий белковых веществ свыше 60%, лактозы свыше 30%. Белки этого продукта содержат ка- зеин, молочный альбумин и глобулин.

Ценным источником пищевого белка служат отходы мяс- ной промышленности — боенская кровь, белки которой бога- ты лизином.

Важнейшим источником пищевого сырья является рыбная промышленность. Из ее отходов можно получать белковые и аминокислотные концентраты и гидролизаты. Проведены ус- пешные опыты добавления рыбной муки к пшеничной и ку- курузной, к полированному рису.

Для обогащения хлеба кальцием наряду с ОСМ использо- вали также пищевой мел. Этот способ применялся в некото- рых странах.

Ферментные препараты, выделенные из культур микроор- ганизмов (грибов и бактерий), также повышают качество ржа-

ГЛАВА 19

ного и пшеничного хлеба из муки различного хлебопекарного достоинства. В основном используются комплексные фермен- тные препараты, содержащие амилазы и протеазы. Фермент- ные препараты увеличивают объем хлеба и сжимаемость мя- киша, усиливают окраску корки, улучшают вкус и аромат, повышают содержание сахара в мякише.

Особенно эффективно применение ферментных препаратов при переработке муки пониженного хлебопекарного качества.

Используется промышленно изготовляемый комплексный грибной ферментный препарат амилоризин П10Х— эффек-

тивный биологический улучшитель качества пшеничного и ржаного хлеба.

В настоящее время хлебопекарная промышленность не все- гда получает в необходимых размерах хлебопекарную муку хо- рошего качества. Это вынуждает применять пищевые добавки для улучшения ее технологического качества. Принципы и цели их применения изложены в главе 17 «Биохимические про- цессы, происходящие в муке при получения из нее хлеба».

Задача заключается в том, чтобы обеспечить систематический санитарно-эпидемиологический контроль за безвредностью хлеб- ных изделий и охрану здоровья населения от возможности вред-

ных влияний применяемых пищевых добавок при производстве хлеба через Госсанэпиднадзор и Госхлебинспекцию.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что представляют собой основные положения теории адекватного питания?

2.Какими достоинствами обладает хлеб как продукт пита

ния?

3.Какова энергетическая ценность хлеба?

4.По каким незаменимым аминокислотам дефицитен хлеб?

5.Насколько хлеб покрывает среднюю потребность чело века в белках и углеводах?

6.Какие минеральные элементы в хлебе дефицитны?

7.Какие витамины в хлебе содержатся в наибольшем коли честве?

8.Какие процессы происходят при черствении хлеба?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Зерно — живая биологическая система, чутко реагирую- щая на внешние условия. Имея сложный химический состав, зерно находится в состоянии постоянных изменений, в нем происходит непрерывный биологический обмен веществ (ме- таболизм) как внутри самого зерна, так и окружающей сре- дой. В обмен веществ вовлекается весь сложный химический состав зерна, что, в конечном счете, определяет его техно- логическое достоинство и пищевую ценность. Динамическое

изменение массы и состава зерна проявляет себя с момента высева семян в поле, в период роста и развития злакового ра- стения, при его созревании, уборке, транспортировании, хра- нении и переработке.

Существуют три фактора, от которых зависит состояние зер- на, его качество и технологические особенности. Первый фак- тор — генетический, заложенный в биологической природе зер- на, передаваемый по наследству и заложенный в его клетках и тканях. Второй фактор — внешние условия, при которых злако- вое растение растет и развивается, а затем хранится и перераба- тывается: здесь учитываются производственные условия и обо- рудование, материальная основа хранения — различные типы хранилищ и переработки — промышленные предприятия (му- комольные заводы, хлебозаводы, макаронные фабрики и т. д.). Третий фактор — совокупность воздействий, оказываемых человеком на зерно на всех этапах его роста, развития, хране- ния, транспортирования и переработки (агротехнических, ме- ханических, физико-химических, биологических).

Интенсивная технология, применяемая в производстве зер- на, улучшает условия его развития и созревания, приближает их к оптимальным, улучшает качество зерна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В основе всех изменений зерна, его составных частей, от- дельных тканей лежат разнообразные и сложные биохимиче- ские процессы, нашедшие отражение в данном учебнике.

С момента закупок зерна от его производителей ответствен- ность за его сохранность, переработку и рациональное исполь- зование ложится на работников предприятий (элеваторов, му- комольных и комбикормовых заводов, хлебозаводов и др.).

Инженеры-технологи, механики и экономисты только тогда

могут обеспечить необходимый производственный уровень на всех этих предприятиях, когда они будут вооружены прочными знаниями о процессах, происходящих в зерне, изучат биохимию зерна и продуктов его переработки. Эти знания составной час- тью входят в подготовку руководителей и инженерно-техниче- ских работников системы хлебопродуктов. Без этих знаний не-

возможно получение высокого производственного эффекта в хранении и переработке зерна — предотвращении снижения ка- чества и порчи зерна, добиться получения максимальных выходов и хорошего качества готовой продукции (муки, хлеба, крупы, комбикормов и др.), ликвидации потерь зерна.

В последние годы биохимия зерна, а также практика его хранения и переработки пополнились новыми достижения- ми. Получены данные о нуклеиновых кислотах, играющих та- кую же важную роль в жизненных процессах, как белки, в том числе в генетическом механизме. При все более возрастающем применении минеральных удобрений и пестицидов в резуль- тате нарушений, допускаемых при их использовании, в зерне накапливаются токсические вещества, в том числе тяжелые металлы (кадмий, свинец, мышьяк и др.). Разрабатываются меры для их удаления при переработке зерна. Выявлено суще- ственное влияние на процессы обмена веществ пищевых во- локон клетчатки и других веществ. Установлено, что наиболь-

ший эффект достигается при включении в суточный рацион человека пищевых волокон — пшеничных отрубей (оболочеч- ных частиц зерна).

Мукомольные заводы приступили к массовому производ- ству пищевых пшеничных отрубей. Выделяемый при пере- работке пшеницы в муку зародыш, богатый биологически полноценными белками, витаминами и минеральными ве-

________________________________________________ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ществами, раньше направлялся в корма для животных. В по- следнее время мукомольные заводы начали выработку пше- ничных зародышей, применяемых также для биологического обогащения пшеничного хлеба. Расширено изучение химиче- ского состава пищевых пшеничных отрубей и зародыша, а также их изменения при их хранении. В биологических про- цессах злаковых растений активное участие принимают фе- нольные соединения. За последнее десятилетие выявлены ранее неизвестные данные об этом классе соединений, со- держащихся в большом количестве (3—4 и до 10%) в зерне.

Содержание и качество клейковины является наиболее информативной мерой хлебопекарного достоинства зерна и муки пшеницы. Клейковина известна свыше 200 лет. Однако до сих пор не раскрыты до конца ее уникальные свойства, бла- годаря которым пшеница является единственной культурой, дающей хлеб с присущими только ей качественными призна- ками. Нет удовлетворительного экспресс-метода (механизи- рованного) выделения клейковины из зерна и муки.

Для улучшения качества хлеба зерно с низкими хлебо-

пекарными достоинствами смешивают с зерном лучшего качества (сильной). В этой связи возникает необходимость

оценить смесительную ценность зерна пшеницы разного качества. Предполагается, что смесительная ценность зер- на есть его способность, обусловленная биологическим и физическим комплексом партии зерна, прежде всего бел- ка с его уникальными свойствами, взаимодействовать с раз- нокачественным зерном других партий и давать при опре-

деленных их количественных соотношениях зерновую смесь заданного технологического достоинства. Остается нерешенным вопрос, каким образом происходит это взаимодействие, каков его механизм. Только установив та- кой механизм, можно будет, зная химический состав зер- на, регулировать процесс смешивания разнокачественных партий зерна с точно намечаемыми оптимальными резуль- татами.

Качество зерна зависит от большого числа признаков (хи- мических, физических и др.) — не менее 100. Зависимости между показателями качества зерна из-за большого числа фак-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ _____________________________________________________

торов колеблются в значительных пределах (при коэффици- ентах корреляции от 0,1 до 0,9).

Выявление закономерностей варьирования признаков ка- чества и их взаимной обусловленности — задача исключитель- ной важности. Ее решение позволит найти математические выражения взаимообусловленности, которые станут основой

однозначной оценки технологического качества зерна при помощи ЭВМ.

Еще одно направление совершенствования биохимического исследования зерна заключается в том, чтобы, опираясь на достижения других отраслей науки (физики, оптики, электро- ники, молекулярной биологии и т. д.), изыскать методы эк- спресс-определений, в том числе с привлечением автоматизи- рованных средств, содержания и состава важнейших веществ зерна — белков, различных углеводов (прежде всего Сахаров и клетчатки), липидов (жира), витаминов, минеральных веществ (в том числе токсичных).

Необходимо стремиться к тому, чтобы ускоренные автома- тизированные системы оценки химического состава зерна,

промежуточных и конечных продуктов его переработки можно было включить в общую технологическую схему и тем самым создать предпосылки перехода к мукомольному заводу- автомату.

Велики успехи биохимии зерна. Еще более грандиозны ее будущие достижения, которых она обязательно добьется в тес-

ном содружестве с другими интенсивно развивающимися отраслями науки.

Учебное издание

[Казаков Евгений Дмитриевич] Карпиленко

Геннадий Петрович

БИОХИМИЯ ЗЕРНА И ХЛЕБОПРОДУКТОВ

3-е переработанное и дополненное издание

Главный редактор Дубров В.М. Технический редактор Павлова С.В.

Подписано к печати с готовых диапозитивов 13.12.04.

Формат 60 х 9О'/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Ньютон Усл. печ. л. 32. Тираж 2 000 экз. Заказ № 42.

ЗАО «ГИОРД»192148, Санкт-Петербург, а/я 8, тел. (812) 327-92-20.

ОАО «Санкт-Петербургская типография № 6». 191144, Санкт-Петербург, ул. Моисеенко, 10.

Телефон отдела маркетинга 271-35-42.