Роль крахмала в замороженном тесте
Основано на материале статьи: Recent advances in quality deterioration and improvement of starch in frozen dough, Grain & Oil Science and Technology, 2020
#POPOVER1#Крахмал#/POPOVER# является основным компонентом муки, составляя около 75% от ее массы. Скорость расширения #POPOVER1#крахмала#/POPOVER# при поглощении воды определяет водоудерживающую способность муки и влияет на мягкость готовых изделий, что в значительной степени связано с их конечным качеством. Тесто хорошего качества должно иметь соответствующее соотношение #POPOVER2#амилозы#/POPOVER# и #POPOVER3#амилопектина#/POPOVER#. Высококачественная пельменная мука должна иметь более низкое содержание амилозы и соотношение амилозы и амилопектина. Увеличение содержания амилозы продлевает оптимальное время варки и снижает скорость поглощения воды и потери при варке кожицы пельменей, поэтому определено, что содержание #POPOVER2#амилозы#/POPOVER# в высококачественной пельменной муке должно быть менее 20%, а соотношение #POPOVER2#амилоза#/POPOVER#/#POPOVER3#амилопектин#/POPOVER# должно быть менее 0,4. При переработке мучных изделий роль #POPOVER1#крахмала#/POPOVER# в основном проявляется в:
1) Разбавлении клейковины до требуемой консистенции;
2) Производстве сахара под действием #POPOVER4#амилазы#/POPOVER#;
3) Обеспечении поверхности, подходящей для связывания клейковины;
4) Частичном желатинировании для смягчения структуры и дальнейшего растяжения мембраны газовых клеток при нагревании;
5) Содействие #POPOVER5#гидролизу#/POPOVER# клейковины путем желатинизации крахмала, что упрочняет мембрану, упрочняет внешнюю структуру мучных изделий и формирует внешние текстурные характеристики мучных изделий.
При хранении теста в замороженном состоянии образование кристаллов льда оказывает давление на гранулы #POPOVER1#крахмала#/POPOVER#, делая поверхность гранул шероховатой, несовершенной и приводя к выделению выщелачивающих растворов #POPOVER4#амилазы#/POPOVER#, белка, #POPOVER6#липидов#/POPOVER# и т.д. Кроме того, процесс замораживания ослабляет двухспиральную структуру #POPOVER2#амилозы#/POPOVER#, ускоряет деградацию #POPOVER1#крахмала#/POPOVER#, что в свою очередь влияет на общие характеристики замороженного продукта. Тесто, приготовленное путем смешивания #POPOVER1#крахмала#/POPOVER# и #POPOVER7#глютена#/POPOVER#, полученных из разных сортов пшеницы, в разных пропорциях, имеет различные реологические характеристики.
Кристалличность #POPOVER4#высокоамилазного#/POPOVER# пшеничного #POPOVER1#крахмала#/POPOVER# составляет около 9%, в то время как кристалличность воскового пшеничного #POPOVER1#крахмала#/POPOVER# – около 40%. В целом, чем выше содержание #POPOVER2#амилозы#/POPOVER#, тем ниже кристалличность. Содержание влаги в крахмальных гранулах и температура окружающей среды также влияют на кристаллизацию крахмальных гранул. Например, содержание влаги в пределах 10-50% не влияет на долю двойных спиралей в крахмальных гранулах, но содержание влаги от 1 до 3% приводит к значительному снижению доли двойных спиралей. Изменение температуры окружающей среды также влияет на кристалличность крахмальных гранул, так как будучи полукристаллическим полимером, температура перехода крахмала в стеклообразное состояние зависит от содержания воды. Таким образом, чем выше содержание воды, тем ниже температура стеклования. Это свойство имеет определяющее значение для совершенствования технологии замороженного теста. Когда желатинизация #POPOVER1#крахмала#/POPOVER# завершена, рисунок «мальтийский крест» в гранулах #POPOVER1#крахмала#/POPOVER# исчезает.
Изменение свойств крахмала в процессе замораживания
Основные показатели, используемые для изучения влияния замороженного хранения на основные компоненты, включают содержание белка, жира, #POPOVER2#амилозы#/POPOVER# и поврежденного #POPOVER1#крахмала#/POPOVER#. При этом учитываются такие факторы, как скорость замораживания, время хранения в замороженном состоянии и цикл замораживания-оттаивания. С увеличением скорости замораживания потери основных компонентов пшеничной муки уменьшались. Мясные продукты обычно подвергаются быстрому замораживанию вместо медленного. Быстрое замораживание наносит мало вреда тканям, а после оттаивания происходит меньшая потеря сока и малое влияние на вкус. Однако, крахмал при хранении в замороженном виде также может стать проблемой. Медленное замораживание вызывает увеличение количества ядер льда, что приводит к механическому повреждению крахмала, и после оттаивания из него извлекается больше жира, белка и #POPOVER2#амилозы#/POPOVER#. Содержание связующего протеина, #POPOVER2#амилозы#/POPOVER# и жира в крахмальных гранулах уменьшается с увеличением числа циклов замораживания-оттаивания, в то время как содержание поврежденного крахмала увеличивается из-за растворения амилозы в аморфных областях. С увеличением времени замораживания содержание амилопектина в каждом типе крахмальных гранул увеличивается, а содержание амилозы уменьшается. Уменьшение соотношения амилозы и амилопектина еще больше ускоряет конформационные изменения #POPOVER8#полисахаридных#/POPOVER# цепей.
Модифицированный крахмал
Модифицированный крахмал – это производное #POPOVER1#крахмала#/POPOVER#, полученное путем введения новых функциональных групп в исходный крахмал. К распространенным модифицированным крахмалам относятся #POPOVER9#этерифицированный#/POPOVER# крахмал, карбоксиметилкрахмал, прежелатинизированный крахмал, ацетилированный крахмал и т.д. Для замороженных пищевых продуктов сшивание и стабилизация (этерификация) являются двумя важными методами денатурации крахмала. Сшивание обычно включает добавление сшивающего агента для реакции с щелочной суспензией крахмала при 30-50 0С до достижения необходимой степени реакции, а затем нейтрализацию, фильтрацию, промывку водой и сушку.
Полученные крахмальные гранулы могут выдерживать чрезмерную варку и другие изменения условий обработки, а также устойчивы к воздействию кислоты, тепла, сдвига. Влияние четырех различных видов модифицированного крахмала (картофельного гидроксипропилового крахмала, картофельного ацетатного крахмала, тапиокового гидроксипропилового крахмала и тапиокового ацетатного крахмала) на термодинамические свойства замороженного теста (температуру стеклования, характеристики плавления кристаллов льда и содержание воды при замерзании) с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии.
Исследование показало, что добавление 5% картофельного гидроксипропилового крахмала, гидроксипропилового крахмала тапиоки и ацетатного крахмала тапиоки может значительно уменьшить диапазон плавления кристаллов льда в замороженном тесте, а размер кристаллов льда, образующихся в тесте, становится более однородным. Содержание замерзающей воды уменьшалось с увеличением количества ацетатного крахмала и гидроксипропилового крахмала картофеля. Крахмал кассавы имеет большие различия в физико-химических свойствах после денатурации различными методами. Среди них гидроксипропилдистиролфосфат имеет наилучшую стабильность при замораживании-оттаивании, вязкость пасты стабильна, а прежелатинизированный крахмал имеет наихудшую стабильность при замораживании-оттаивании. Как показано на рисунке, без добавления модифицированного крахмала глютеновая сеть замороженного теста была механически повреждена из-за сильного повреждения кристаллами льда происходило неполное выпадение нижней части центра хлеба, удельный объем хлеба значительно уменьшился, а цвет хлеба стал темнее. Однако при добавлении модифицированного крахмала вышеперечисленные явления не наблюдались в трех группах хлеба. В частности, сердцевина хлеба с добавлением гидроксипропилдистархфосфатной группы была однородной и оставалась в пределах сенсорной приемлемости для потребителей. Преобразованный крахмал модифицируется кислотой или ферментом. После обработки крахмала β-амилазой, трансгликозилазой и пуллуланазой соотношение короткой цепи в степени полимеризации 6-12 цепей увеличилось на 21,03%. По сравнению с исходным крахмалом относительная кристалличность ферментно-модифицированной цепи снизилась на 6,62%, но образовалась упорядоченная и стабильная структура. Что касается вязкости желатинизации, то обработка β-амилазой, трансгликозилазой и пуллуланазой увеличивает пиковую вязкость. Конечная вязкость очень хорошо влияет на загущение пудингов, джемов и т.д.
Добавки, взаимодействующие с крахмалом
Большинство улучшителей крахмала укрепляют трехмерную сетчатую структуру клейковины, взаимодействуя с белком клейковины, образуя комплекс или способствуя поглощению белка клейковины для формирования более упругой клейковины, тем самым препятствуя плавлению крахмала. Улучшители, связанные с крахмалом, делятся на следующие четыре типа:
1) Гидрофильный коллоид может адсорбироваться на поверхности частиц крахмала, тем самым уменьшая растворение растворенной амилозы после расширения и образования крахмального геля, ослабляя рекристаллизацию крахмала и в конечном итоге замедляя скорость старения крахмала. Добавление #POPOVER10#гуаровой камеди#/POPOVER#, #POPOVER11#карбоксиметилцеллюлозы натрия#/POPOVER# и #POPOVER12#моноглицерида#/POPOVER# может значительно уменьшить структурные повреждения и растворение белка в замороженном-оттаянном #POPOVER1#крахмале#/POPOVER#, а также сохранить свойства кристаллической линии, желатинизационные свойства и термодинамические свойства крахмальных гранул. Кроме того, они улучшают удельный объем теста хлеба и смягчают его текстуру.
2) Взаимодействие между эмульгатором и крахмалом может замедлить процесс ретроградации крахмала, замедлить миграцию воды между клейковиной и крахмалом, а также замедлить старение крахмала, связанное с поглощением воды, тем самым замедляя старение хлеба. Добавление лецитина может значительно улучшить удельный объем свежего хлеба, но не оказал заметного влияния на удельный объем выпекаемого хлеба из замороженного теста.
3) α-амилаза может обеспечить источник энергии, необходимый для роста и размножения дрожжей во время брожения теста, и в конечном
итоге гидролизовать поврежденный крахмал в муке до мальтозы и глюкозы, обеспечивая непрерывное брожение теста. В процессе замеса теста в тестовую систему поступает воздух, и глюкозооксидаза может играть роль окислителя, превращая глюкозу в глюконовую кислоту и вырабатывая сильный окислитель – перекись водорода, окисляющую сульфгидрильные группы в молекулах клейковины в дисульфидные связи для укрепления клейковины и повышения структурной прочности теста. Окисление перекисью водорода в тесте может привести к образованию свободных радикалов, которые также могут способствовать растворимости воды в тестовой системе. В результате перекисного окисления сахара образуется гель, который сшивается с сетью клейковины, укрепляя трехмерную сетевую структуру теста.
4) Добавление пищевых волокон снижает относительную концентрацию крахмала в системе желатинизации, что приводит к снижению параметров желатинизации. Водопоглотительная способность пищевых волокон значительно выше, чем у крахмала, а белок в пшеничной муке снижает транспортировку доступной воды в систему желатинизации и еще больше препятствует водопоглощению и желатинизации крахмальных частиц. В то же время соотношение крахмал/вода в системе желатинизации будет увеличена до различных значений. Разбавляющий эффект пищевых волокон на концентрацию крахмала в системе желатинизации может быть больше, чем увеличение соотношения крахмал/вода, вызванное их способностью поглощать воду.
Таким образом, хранение в замороженном состоянии влияет на основной состав, микроструктуру, кристаллическую структуру, желатинизационные свойства и термодинамические характеристики крахмала, а также на кулинарные и хлебопекарные свойства мучных изделий из него. Модификация сырья – один из важнейших методов переработки пищевых продуктов. Сшивание и стабилизация крахмала придают модифицированному крахмалу новые свойства и имеют дополнительное значение для развития пищевой промышленности. Для решения технических проблем замороженного теста недостаточно только введения добавок. Все добавки должны учитывать вопросы стоимости, безопасности и эффективности. Поэтому точное добавление и контроль могут быть реализованы путем исследования ухудшения качества основных компонентов. Будущие исследования должны быть направлены на изучение роли системы замораживания, состоящей из основных компонентов и кристаллов льда, в поддержании устойчивого состояния. В частности, функциональная связь между ростом кристаллов льда и условиями замораживания. Ухудшение качества основных компонентов может быть установлено путем разделения и рекомбинации основных компонентов и анализа микроструктуры замороженного теста. Кроме того, необходимо тщательно изучить механохимические воздействия на тесто в процессе хранения в замороженном состоянии.