Введение в биотехнологию хлебопекарного производства

Развитие хлебопекарного производства в нашей стране сопровож­далось развитием биохимических исследований исходного сырья и про­цессов, происходящих при приготовлении хлеба.

Изучению биохимических превращений, происходящих на различ­ных этапах технологического процесса приготовления хлебобулочных изделий, посвяще­ны фундаментальные научные труды А. Н. Баха, А. И. Опарина, В. Л. Кретовича, Н. П. Козьминой, Р. Р. Токаревой, К. И. Чижовой, Л. Я. Ауэрмана, Н. И. Проскурякова, Е. Д. Казакова, Р. Д. Поландовой, Л. Н. Казанской, Л. И. Пучковой и других.

При производстве хлебобулочных изделий протекает сложный комплекс коллоидных, биохимических, микробиологических, физико-химических процессов, в результате которых мука и другие рецептурные компоненты превращаются в хлеб - высокока­чественный продукт, обладающий характерными вкусовыми свойства­ми, ароматом, структурой и хорошей усвояемостью.

Технолог управляет этими процессами, ускоряя или замедляя их в зависимости от свойств основного сырья, обеспечивая получение готовых изделий, соответствующих установленным нормативам качества.

Успешное решение технологических задач возможно лишь на ос­нове глубокого изучения закономерностей отдельных этапов приготовления хлеба, выявления возможности воздействия определенными спо­собами на направленность и интенсивность протекающих процессов. Основные биотехнологические процессы протекают на следующих этапах технологической схемы производства хлебобулочных изделий – при замесе теста, при его брожении и при выпечке хлеба.

Замес теста - непродолжительный этап, в значи­тельной степени обусловливающий процессы созревания теста и каче­ство хлеба. На этом этапе происходит образование теста в результате протекания, в основном, коллоидных процессов, гидратации клейковинных белков, перехода в раствор альбуминов, гло­булинов и растворимых углеводов. Путем адгезии набухших белков формируется непрерывная структура теста, образуется белковый каркас, включающий нерастворимые компоненты муки.

Наряду с физико-химическими и коллоидными процессами при за­месе теста одновременно происходят биохимические процессы, вызы­ваемые действием ферментов муки и дрожжей (процессы протеолиза, амилолиза, ферментативное расщепление пентозанов, действие зимазного комплекса дрожжей).

Микробиологические процессы, связанные с жизнедеятельностью дрожжей и кислотообразующих бактерий муки, в процессе замеса теста еще не успевают достичь интенсивности, при которой они могли бы играть практически ощутимую роль.

Брожение теста занимает около 90% всей про­должительности процесса приготовления хлеба по традиционной техно­логии. В течение этого этапа, который может состоять из одной, двух и большего количества фаз, в хлебопекарных полуфабрикатах протекает целый ряд биохимических и микробиологических процессов, интенсив­ность и направленность которых зависит от исходных свойств сырья, наличия определенной микрофлоры, параметров окружающей среды и других факторов. Основные процессы, протекающие при брожении тес­та, связаны с жизнедеятельностью бродильных организмов - дрожже­вых грибов и молочнокислых бактерий.

Выпечка хлеба завершает весь цикл происхо­дящих при замесе и брожении изменений свойств теста. Денатурация белковых веществ под действием высокой температуры пекарной камеры закрепляет пористую структуру тестовой заготовки, а частичная клейстеризация крахмала приводит к формированию упругого мякиша хле­ба. В первый период выпечки наряду с коллоидными процессами в тес­товой заготовке интенсивно протекают процессы ферментативного гид­ролиза углеводов, а также жизнедеятельности бродильной микрофлоры.

Основой современного хлебопекарного производства является биотехнология, базирующаяся на достижениях микробиологии, биохи­мии, химической технологии, молекулярной биологии, генной инжене­рии и генетики.

Важнейшей особенностью биотехнологических процессов является то, что реакции образования или разрушения осуществляются с помощью жи­вых микроорганизмов, которые потребляют из окружающей среды вещества, растут, размножаются, выделяют продукты метаболизма. В основе биотех­нологии хлебопекарного производства лежат реакции обмена веществ, про­исходящие при жизнедеятельности дрожжевых клеток, молочнокислых бак­терий и других микроорганизмов в анаэробных условиях.

Главным звеном биотехнологического процесса является клетка — миниатюрный химический завод, работающий с колоссальной произво­дительностью, предельной согласованностью и по заданной программе.

Новые разработки клеточной инженерии по созданию высокопро­дуктивных штаммов хлебопекарных дрожжей и молочнокислых бакте­рий способствуют интенсификации производственных процессов.

Согласно современным представлениям биотехнология хлебопе­карного производства объединяет научные достижения в области тех­нической микробиологии, биохимии и технологии хлебопекарного про­изводства.

Биотехнологические процессы в хлебопекарном производстве имеют следующие особенности:

• хлебопекарное производство является многостадийным, основные этапы которого имеют различные оптимальные парамет­ры и факторы, влияющие на направленность биохимических и микробиологических процессов;

• нестабильные состав и свойства основного и дополнительного сы­рья хлебопекарного производства;

• наличие собственной микрофлоры основного сырья - муки, а так­же отсутствие асептических условий в объектах хлебопекарного производства;

• гетерогенность и многофазность полуфабрикатов хле­бопекарного производства;

• сложность и в большинстве случаев неопределенность химическо­го состава муки.

Знание биотехнологических процессов, протекающих при производстве хлеба, умение их контролировать и регулировать, будет способствовать получению готовых изделий, соответствующих установленным нормативам качества.

Тема 1.Микрофлора полуфабрикатов хлебопекарного производства и типы брожения

В основе технологии производства хлеба лежит совокупность сложнейших процессов, обеспечивающих необходимые изменения компонентов теста и получение изделий высокого качества. Основная роль принадлежит процессам, протекающим с участием микроорганизмов. На протяжении многих веков для разрыхления теста применялись закваски, полученные при спонтанном брожении, вызываемом природной микрофлорой муки.

В полуфабрикатах хлебопекарного производства возникают различные типы брожения, возбудителями которых являются микроорганизмы, присутствующие в муке или дополнительном сырье, или специально добавляемые бактериальные культуры в виде жидких дрожжей или заквасок.

Различают семь основных типов брожения:

- спиртовое;

- молочнокислое;

- пропионовокислое;

- бутеленглеколевое;

- ацетоноэтиловое;

- ацетонбутиловое;

- мясляное.

Основные представители микрофлоры пшеничного и ржаного теста – дрожжи и молочнокислые бактерии. Однако в полуфабрикатах проявляют свою жизнедеятельность еще целый ряд бродильных микроорганизмов, что вызывает необходимость осуществлять микробиологический контроль муки и отдельных видов сырья.

1.1. Дрожжи

Дрожжи, применяемые в хлебопекарном производстве, относятся к виду Saccharomyces cerevisiae.

Дрожжи этого вида сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, про­стые декстрины, но не сбраживают лактозу, крахмал, клетчатку. Они ус­ваивают этиловый спирт, молочную и уксусную кислоты, в качестве источников азота используют аминокислоты и аммонийные соли.