irina_co (irina_co) wrote,
irina_co
irina_co

Categories:

В чем различия пшеничного теста, ржаного и безглютенового (ч. 2)

Три раздела  этой части  поста уже выходили в  августе 2015 года по теме приготовления хлебных заварок (в 2-х постах), но сейчас они отлично комплектуются  и  с темой состава разных видов теста, как говорится: 'Повторение - мать учения'.





1. Пищевые  виды  и трансформации крахмала

В желудочном тракте человека и животного крахмал подвергается гидролизу и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом. Промежуточными продуктами гидролиза крахмала являются декстрины.


Крахмал является наиболее распространённым углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания.


Главными источниками крахмала в мире являются зерновые культуры: рис, пшеница кукуруза; а также различные корнеплоды, в том числе картофель.

Большинство других крахмалистых продуктов произрастают только в некоторых местах на земном шаре с определённым климатом, например: рожь, ячмень, гречиха, овес, просо, батат, бананы, сорго, желуди, каштаны, плоды хлебного дерева, саго и многие виды бобовых, таких как: чечевица, горох, маш, нут.


Крахмал как пищевая добавка используется для загущения многих пищевых продуктов, приготовления киселей, заправок и соусов.

Клейстеризация крахмальных составляющих муки, например, во время выпечки торта из сдобного теста, может быть снижена за счёт введения сахара, конкурирующего за воду, что улучшает текстуру крахмала, предотвращая его «зарезинивание».
Здесь мы видим, как пищевые свойства крахмалосодержащих изделий улучшаются за счет введения сахаров.


Для пищеварительнх ферментов организма человека расщепление сырого крахмала из овощей и зерновых представляет некоторую сложность.

Такой  крахмал плохо переваривается в двенадцатиперстной и тонкой кишках,  бактериальное разложение (осахаривание) будет проходить в основном в толстой кишке, а в двенадцатиперстной кишке расщепление происходит только под действием желудочного сока и его фермента,  под названием  амилаза (не путать пищеварительный фермент человеческого организма и фермент содержащийся в зерне, муке).

В целях повышения усваиваемости крахмала его термически обрабатывают. Поэтому, прежде чем люди начали использовать огонь, зерно и другие высококрахмалосодержащие продукты были не самым лучшим способом получения энергии для человеческого организма (в отличие от белковой пищи).

_________________________________________

2. Строение крахмального зерна



Крахмальное зерно имеет слоистое строение.

Слои состоят из частиц - крахмальных полисахаридов, радиально расположенных и образующих зачатки кристаллической структуры.

Благодаря этому крахмальное зерно обладает анизотропностью (происходит двойное лучепреломление при пропускании луча света через крахмальное зерно).

Образующие зерно слои неоднородны: устойчивые к нагреванию чередуются с менее устойчивыми, более плотные — с менее плотными.

Наружный   слой зерна крахмала более плотный, чем внутренние, и он образует оболочку зерна крахмала. Все зерно пронизано порами и, благодаря этому, оно способно поглощать влагу.


Большинство природных видов крахмала  различных крахмалосодержащих растений содержит 15%—20% амилОзы


и 80%—85% амилопектина



Однако крахмал восковидных сортов кукурузы, риса, ячменя состоит почти весь  из амилопектина, а крахмал некоторых других невосковидных сортов кукурузы и гороха содержит 50%—75% амилозы (то есть состоит в основном из амилозы).

Молекулы крахмальных полисахаридов состоят из молекул  глюкозы, соединенных друг с другом в длинные цепи. В молекулы амилозы таких молекул  глюкозы входит в среднем около 1000 штук.

Чем длиннее цепи амилозы, тем она хуже растворяется в жидкостях. В молекулы амилопектина молекул  глюкозы входит еще  больше.


Кроме того, в молекулах амилозы цепи прямые, а у амилопектина они ветвятся.


В крахмальном зерне молекулы полисахаридов изогнуты и расположены слоями.

Широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных для него технологических свойств: набуханием и клейстеризацией, гидролизом, декстринизацией (термическое разложение).

Крахмальные зерна или крупины (объединения нескольких зерен):


1. Из семени куколя (Agrostemma Githago). -2. Из пшеничного зерна. -3. Из молочая (Euphorbia). -4. Из семени бобов. -5. Из зерна маиса. -6. Из корневища Canna. -7. Из клубня картофеля (заключенные в клетках). -8. Из клубня картофеля (изолированные, при очень сильном увеличении). -9. Из зерна овса. -10. Из семени Lolium temulentum. -11. Из луковицеобразного клубня зимовника (Colchicum autumnale). -12. Из зерна риса. -13. Из зерна проса. — Все при сильном увеличении.

Крахмальные зерна имеют хорошо организованную форму и структуру.

В центральной части зерен имеется ядро (зародыш, точка роста), вокруг которого находятся ряды концентрических слоев, «колец роста», толщиной около 0,1 мкм.

Молекулярные спирали полисахаридов в "кольцах роста" уложены в складки с близкой к кристаллической упорядоченностью.


Следует отметить радиальную ориентацию молекул и наличие водородных связей между ними. Упорядоченность отдельных зон зерна, близкая к кристаллической, а также аморфный (организация не по принципу кристалличности) характер других подтверждается при рассматривании зерен в поляризационный микроскоп.

Анизотропия – неодинаковое всех или только некоторых свойств вещества по различным направлениям.


Зерно крахмала обладает двойным лучепреломлением –  пучок  света  распадается при пропускании на два слагающих, эти лучи света распространяются  с разными скоростями и они поляризованы в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях.

В кристаллических участках крахмальные полисахариды расположены более упорядоченно и прочно связаны между собой, а в аморфных – укладка менее упорядочена и полисахариды упакованы менее плотно.


В настоящее время считается, что кристалличность крахмального зерна образована в основном упорядоченным расположением боковых ответвлений амилопектина, т.е. именно он стабилизирует кристалличность структуры крахмала.


Ориентация отдельных крахмальных полисахаридов в крахмальном зерне, связь их между собой осуществляется при помощи водородных связей.


Последние образуются как при непосредственном взаимодействии гидроксилов полиса­харидов между собой, так и при взаимодействии гидроксилов полисахаридов через молекулу воды.

Таким образом, вода участвует в создании кристаллической решетки крахмального зерна.

В целом молекулы полисахаридов в зерне расположены складчато-радиально, т.е. сами цепи полисахаридов находятся в складчатой форме.

При этом амилоза концентрируется ближе к центральной части зерна.

Схема строения крахмального зерна показана ниже:

В наружном слое крахмального зерна полисахариды образуют подобие прочной оболочки, не обладающей свойствами полупроницаемости, но обла­дающей свойством расширения или растягивания.

Степень набухания крахмальных зерен в воде (за счет расширения оболочки) в значительной мере зависит от температуры и свойств конкретного  вида природного крахмала.

Лучше всего набухает крахмал клубневых, меньше — зерновых, еще меньше — крахмальных зерен, содержащих большое количество амилопектина (так называемые амилопектиновые крахмалы).

Использование крахмала в пищевой промышленности связано главным образом с его способностью клейстеризоваться.

Одним из признаков клейстеризации суспензии крахмала является значительное повышение ее вязкости, т. е. образование крахмального клейстера, вязкость которого при нагревании объясняется свойствами извлекаемой из крахмальных зерен водорастворимой фракции, состоящей из полисахаридных нитей диаметром 0,05-2 мкм, образующих в растворе трехмерную сетку, удерживающую большее количество влаги, чем сами набухшие крахмальные зерна.

Субстанция, состоящая из набухших крахмальных зерен и растворимых в воде полисахаридов, называется крахмальным клейстером, а процесс его образования — клейстеризацией.

Клейстеризация происходит в определенном интервале температур, характерном для данного вида крахмала, обычно от 55 до 80  град С.

Крахмальные клейстеры имеют относительно жидкую консистенцию, служат основой многих кулинарных изделий (кисели, соусы, супы-пюре), содержащих 2%—5% крахмала.

Клейстеры более плотной консистенции образуются в клетках отварного картофеля, кашах и других изделиях, где соотношение крахмала и воды примерно 1:2—1:5.


Примерное содержание амилозы в крахмале различного происхождения, степень набухания крахмала в горячей воде (90  град С) и температура клейстеризации:




___________________________________


3. Гидролиз крахмалов,  ДЕКСТРИНИЗАЦИЯ


Существуют два вида ферментов, расщепляющих крахмал: Альфа-амилАза, которая вызывает частичный распад цепей крахмальных полисахаридов с образованием низкомолекулярных соединений — декстринов, при продолжительном гидролизе возможно образование мальтозы и глюкозы;  и фермент Р-амилАза, которая расщепляет крахмал до мальтозы (в других источниках этот фермент называется бетта-амилазой).

Ферментативный гидролиз крахмала происходит при изготовлении дрожжевого теста и выпечке изделий из него, варке картофеля и др. В пшеничной муке обычно содержится Р-амилаза в достаточном количестве; мальтоза, образующаяся под ее влиянием, является питательной средой для дрожжей.

В муке из проросшего зерна преобладает Альфа-амилаза, образующиеся под ее воздействием декстрины придают изделиям липкость, неприятный вкус.
Степень гидролиза крахмала под действием Р-амилазы увеличивается с повышением температуры теста при замесе, с увеличением продолжительности замеса
и в начальный период выпечки.
Кроме того, гидролиз  зависит от крупности помола муки и степени повреждения крахмальных зерен. Чем больше поврежденных зерен (чем тоньше помол муки), тем быстрее протекает гидролиз (или ферментативная деструкция) крахмала.

В картофеле в основном  содержится Р-амилаза, превращающая крахмалы в мальтозу. Мальтоза расходуется на дыхание клубней.
При температуре, близкой к
0 град С, дыхание  клубней замедляется, мальтоза накапливается, и картофель становится сладким (подмороженный картофель). При использовании подмороженный картофель рекомендуется выдержать некоторое время при комнатной температуре. В этом случае дыхание клубней усиливается, сладковатость в некоторой степени  уменьшается.

Активность Р-амилазы возрастает интервале от
35 до 40 град С, при температуре 65 град С фермент разрушается. Поэтому, если картофель перед варкой залить холодной водой, то пока клубни прогреются, значительная часть крахмала успеет превратиться в мальтозу,  и ее часть перейдет в отвар и потери питательных веществ увеличатся.

Если же картофель залить кипящей водой, то Р-амилаза инактивируется и потери питательных веществ будут меньше.

Кислотный гидролиз крахмала может происходить при нагревании его в присутствии кислот и воды, при этом образуется глюкоза. Кислотный гидролиз имеет место при варке красных соусов, при варке киселей и длительном хранении их в горячем состоянии.

Декстринизация - термическая деструкция крахмала, или иными словами
— это разрушение структуры крахмального зерна при сухом нагреве его свыше 120 град С с образованием растворимых в воде декстринов и некоторого количества продуктов глубокого распада углеводов (углекислого газа, окиси углерода и др.). Декстрины имеют окраску от светло-желтой до темно-коричневой.

Разные виды крахмала обладают различной устойчивостью к сухому нагреву. Так, при нагревании до 180 град С разрушается до 90% зерен картофельного крахмала, до 14% — пшеничного, до 10% — кукурузного. Чем выше температура, тем большее количество крахмальных полисахаридов превращается в декстрины.

В результате декстринизации снижается способность крахмала к набуханию в горячей воде и клейстеризации. Этим объясняется более густая консистенция соусов на белой пассеровке (температура пассерования муки (подсушивания)
120 град С) по сравнению с соусами на красной пассеровке (мука обжаривается сильнее перед введением в состав  соуса, температура пассерования муки 150 град С) при одном и том же расходе муки.

В кулинарной практике
декстринизация крахмала происходит не только при пассеровании муки для соусов, но также при обжаривании гречневой крупы, подсушивании риса, вермишели, лапши перед варкой на сковороде, а также в поверхностных слоях картофеля при жарке, в корочке изделий из теста и др.

P. S. Можно задаться вопросом, для чего все это знать?
Не знаю как вам, а мне досавляет огромное удовольствие понимание того, что я каждый день делаю на кухне, как это описывается современной физикой и химией, микробиологией, а также эти знания позволяют создавать свои рецепты не "вслепую", а с пониманием законов науки.



Дополнительная информация

Существуют три вида амилаз,  растительных ферментов,  содержащихся в зернах, семенах и в муке и тесте  на их основе:

1. Альфа-амилза, содержащаяся в проросшем зерне ржи, ячменя, пшеницы, а также в непроросшем зерне сорго и ржи. Альфа-амилаза  действует беспорядочно. "Разрезает" молекулы  полисахаридов  на части.

2. Р-амилаза, последовательно отщепляет  в полисахаридах кусочки  мальтозы и действует с  концов полисахаридных цепочек. Фермент содержится в зерне пшеницы, ржи, ячменя, в семенах сои.

Как работают Альфа- и Р-амилазы (бетта-амилазы) более подробно можно прочитать здесь, выделено желтым шрифтом.

3. Глюкоамилаза. При воздействии этого  фермента на крахмал образуется в основном глюкоза. Глюкоамилаза содержится в плесневых грибах.

При совместном действии Альфа- и Р-амилаз крахмал гидролизуется на 95%. Продуктами гидролиза являются мальтоза, декстрины и глюкоза.

Для разных видов  амилаз оптимальное значение рН различно, так Альфа-амилаза  эффективнее всего  работает  при рН 6,0, а Р-амилаза — при рН 4,8. Кроме того, для Р-амилазы оптимальная температура 51 град С (в другом источнике указывалось, что максимальная активность этого фермента происходит при 35-40 град С), а для Альфа-амилазы оптимальной температурой является темп. 65 град С.

Альфа-амилаза более устойчива  к воздействию высокой температуры.

Tags: альфа-амилаза, амилОза, амилопектин, бетта-амилаза, выпечка НОВОЙ ВОЛНЫ, гидролиз крахмалов, глюкоамилаза, декстринизация крахмалов
Subscribe

Posts from This Journal “выпечка НОВОЙ ВОЛНЫ” Tag

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 16 comments