dr inż. Zuzanna Szmyt mgr inż. Tomasz Borowy

dr inż. Zuzanna Szmyt Dyrektor Zespołu Szkół Przemysłu Spożywczego w Poznaniu

mgr inż. Tomasz Borowy nauczyciel przedmiotów zawodowych

Substancje polepszające jakość pieczywa

Pieczywo jest produktem, który cieszy się popytem przez cały rok i spożywane jest w diecie przeciętnego człowieka jako jeden z podstawowych artykułów żywnościowych. Preferencje klientów co do spożywanego pieczywa są bardzo różne, a ich upodobania ulegają zmianom kształtowanym przez modę żywieniową. Kiedyś chleb kupowano codziennie, obecnie średnio dwa do trzech razy w tygodniu. Przy obecnej szerokiej ofercie wyrobów piekarskich przeważnie zakupywane są przeróżne rodzaje pieczywa, które następnie przez wiele dni spożywane są przez konsumentów. Tak więc w interesie producenta jest utrzymywanie świeżości miękiszu chleba, który jest jednym z najważniejszych parametrów jakości i wywiera ogromny wpływ na oczekiwania i gusty klientów.

Na przestrzeni wieków pieczywo ulegało przemianom, których celem było zwiększenie trwałości oraz dostosowanie cech do zmieniających się preferencji konsumentów. Aby przyspieszyć proces przygotowania ciasta do wypieków zaczęto w połowie XIX w. dodawać sprasowane drożdże. Ówczesne receptury miały prosty skład i na ogół zawierały w odpowiednich proporcjach jedynie mąkę, wodę i sól. Obecnie do uzyskania wyrobów o pożądanych cechach jakościowych stosuje się wiele rozmaitych dodatków do mąki m.in.: tłuszcze, mleko, spulchniacze, ziarna różnych zbóż i wiele innych dodatków zachęcających konsumentów, ale również poprawiających walory strukturotwórcze i teksturotwórcze pieczywa. Odpowiednio dobrana receptura jest bowiem, obok prawidłowego procesu technologicznego, jednym z zasadniczych warunków otrzymania dobrego produktu końcowego.

Od wielu lat jako czynniki poprawiające jakość pieczywa stosuje się preparaty enzymatyczne (np. amylazy bakteryjne, egzoenzymy o średniej termostabilności, proteazy, celulazy, pentozanazy, lipazy), emulgatory i hydrokoloidy (lecytynę, mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych oraz ich estry, naturalne gumy roślinne, mączki z nasion lub bulw roślinnych, hydrokoloidy mikrobiologiczne), związki lipidowe, białka (gluten pszenny, mąkę sojową, produkty mleczarskie) i węglowodany nieskrobiowe (pentozany rozpuszczalne i nierozpuszczalne w wodzie, celulozę, ligniny, betaglukany, pektyny, błonnik pokarmowy, skrobię oporną). W odniesieniu do pieczywa szczególnie interesującymi i skutecznymi enzymami są amylazy, które dodane do ciasta powodują rozkład skrobi do dekstryn i dwucukrów, polepszają porowatość miękiszu, zwiększają objętość i znacząco powstrzymują szybkość starzenia się chleba. Do jednych z najlepiej poznanych enzymów, skutecznie ograniczających szybkość procesu czerstwienia i zwiększających trwałość

chleba, należą α-amylazy, które po dodaniu do ciasta powodują podczas wypieku uwolnienie ze skrobi niskocząsteczkowych dekstryn utrudniających retrogradację amylopektyny i powstawanie wiązań krzyżowych pomiędzy glutenem oraz skleikowanymi ziarenkami skrobiowymi. α-amylaza dostarcza także drożdżom odpowiedniej ilości cukrów do procesu fermentacji, przez co polepsza ich wzrost i stwarza warunki do produkcji gazu w cieście oraz korzystnie modyfikuje właściwości teksturalne pieczywa. Drugi efekt działania amylaz ma miejsce podczas właściwego wypieku, gdy pod wpływem temperatury w piecu następuje wzrost ciasta spowodowany rozprzestrzenianiem się pęcherzyków gazowych. Jest ono hamowane przez wzrost lepkości skrobi, która absorbuje wodę, pęcznieje i częściowo żelatynizuje. Dlatego selektywne użycie amylaz może zmniejszyć lepkość skrobi, umożliwiając łatwiejszą ekspansję pęcherzyków w całym cieście. Ponadto amylazy, rozkładając skrobię na dekstryny i cukry proste, sprzyjają brązowieniu skórki podczas wypieku oraz uwalnianiu się charakterystycznego aromatu świeżego pieczywa. Nie mniej ważne jest działanie modyfikujące amylaz wobec struktury skrobi, co ma wpływ na przedłużenie świeżości pieczywa. Mąki zawierają nierozpuszczalne w wodzie hemicelulozy, pochodzące ze ścian komórkowych ziarna. Dodając enzym ksylanazę można je przetworzyć na rozpuszczalne, gumopodobne substancje, które wiążą wodę i w efekcie zwiększają siłę ciasta oraz zdolność jego obróbki, ryzyko przyklejania się ciasta do części maszyn i zakłóceń produkcyjnych zostaje w ten sposób zminimalizowane. Podczas wypieku tak zaabsorbowana woda migruje do ziaren skrobi, zmniejszając lepkość i wyższą objętość bochenka. Enzymy proteazy umożliwiają poprzez degradację łańcuchów białkowych polepszenie właściwości plastycznych ciast otrzymywanych z mąk o mocnym glutenie i niskiej elastyczności. W przemyśle piekarskim do poprawy jakości pieczywa powszechnie stosuje się dodatek gotowych hydrolizatów skrobiowych lub wysuszonych maltodekstryn, które są produktami częściowej depolimeryzacji skrobi: kukurydzianej, ziemniaczanej, tapiokowej i owsianej. Są one sproszkowanymi, białymi produktami, rozpuszczalnymi, posiadającymi niską gęstość nasypową. W roztworach dobrze absorbują tłuszcz, tworząc trwałe kompleksy tłuszczwęglowodan-woda. Substancje te działają jako czynnik wiążący, stabilizujący smak i zapach oraz czynnik wypełniający. Korzystny wpływ na jakość pieczywa mają substancje powierzchniowo czynne kształtujące strukturę, a przede wszystkim emulgatory i hydrokoloidy. Tworzą one w procesie mieszania silne połączenia z białkami wzmacniając w ten sposób strukturę ciasta, a podczas wypieku w wysokiej temperaturze łączą się w kompleksy ze skrobią, wpływając na zwiększenie elastyczności miękiszu chleba i przedłużenie jego trwałości. Naturalnym emulgatorem jest lecytyna, która jako fosfolipid towarzyszy tłuszczom zwierzęcym i roślinnym. Obecnie lecytyna jest dodatkiem uszlachetniającym do wielu produktów spożywczych, m.in. chleba, margaryny, czekolady, napojów typu instant. Fakt, iż emulgatory mogą być stosowane jako środki spulchniające, związany jest z ich specyficzną cechą zacierania powierzchni granicznych pomiędzy tłuszczem a wodą. W cieście cząsteczki hydrofilowe emulgatorów odkładają się na wodnistych substancjach ciasta, a lipofilowe na tłuszczowych. W ten sposób w cieście powstaje homogeniczny system tłuszczowo-wodny. Dodatek lecytyny umożliwia oszczędności surowcowe, dzięki obniżeniu dodatku tłuszczu i jaj w składzie kompleksowym oraz zastosowanie niskoglutenowej mąki daje zmniejszenie nakładów pracy i energii przez skrócenie miesienia ciasta, a ostatecznie gwarantuje większą pulchność i dobrą jakość produktu. Inną korzyścią przy stosowaniu lecytyny jest wydłużenie czasu świeżości, zapobiega bowiem czerstwieniu przez wpływ na układ białkowy i skrobiowy oraz tworzy nierozpuszczalne w wodzie związki z frakcją amylową skrobi. Również duże znaczenie, szczególnie w tworzeniu ciasta oraz kształtowaniu micelarnej matrycy glutenowej, mają hydrokoloidy. Charakteryzują się one dużą zdolnością pochłaniania wody i ich obecność wyraźnie wpływa na cechy fizyczne glutenu oraz zmniejszoną szybkość twardnienia miękiszu, a tym samym i na jakość chleba. W skali przemysłowej najczęściej stosowane są spośród nich naturalne gumy roślinne, mączki z nasion lub bulw roślinnych oraz hydrokoloidy otrzymywane metodami mikrobiologicznymi. Do grupy dodatków pochodzenia naturalnego poprawiających jakość wypieków należą przede wszystkim przetwory z ziemniaków, koncentraty białkowe, cukry i inne produkty węglowodanowe. Dodatek przetworów z ziemniaków (w postaci płatków, suszu lub puree ziemniaczanego) ma podobny wpływ na pieczywo, jak dodatek substancji pęczniejących. Znacznie przedłuża świeżość pieczywa i wpływa korzystnie na właściwości miękiszu: porowatość, krajalność i wygląd. W Polsce dodatek przetworów ziemniaczanych stosuje się do pieczywa mieszanego i żytniego w ilości 3-5% w stosunku do mąki użytej do wypieku. Innym rodzajem dodatków naturalnych do pieczywa są koncentraty białkowe. Do poprawy właściwości wypiekowych mąki można również zastosować koncentraty niektórych białek roślinnych, takie jak: mąka sojowa, gluten witalny i koncentraty białka ziemniaczanego. Ich dodatek skutecznie poprawia właściwości reologiczne ciasta oraz cechy organoleptyczne pieczywa. Do grupy omawianych dodatków należą również cukry i inne produkty węglowodanowe. Produktami zawierającymi węglowodany fermentujące stosowanymi jako dodatki do pieczywa są: syrop skrobiowy, maltozowy, fruktozowy i maltodekstryny, których dodatek powoduje wzrost objętości pieczywa pszennego oraz pewne minimalne opóźnienie procesu czerstwienia. Kolejną grupą dodatków polepszających do pieczywa są fosforany, wpływające na powiększenie objętości chleba, polepszenie struktury miękiszu (drobną i równomierną porowatość) oraz barwy miękiszu i skórki. Najskuteczniejszy jest heksametafosforan, stosowany w ilościach ok. 10 ppm (1 ppm – jedna milionowa) na kilogram mąki użytej do wypieku.

Najczęściej stosowane w piekarstwie polepszacze jakości mąki to:

środki utleniające:

– kwas askorbinowy (0,5÷3,0 g czystego kwasu askorbinowego na 100 kg mąki znosi niepożądany wpływ glutationu (utlenia go, utleniając się do kwasu dehydroaskorbinowego); – mąka sojowa - lipooksygenaza utlenia glutation i dodatkowo wybiela mąkę; – oksydaza glukozowa - enzym pochodzenia pleśniowego (działa w obecności wolnego tlenu, a więc tylko na powierzchni ciasta), dodatek na poziomie 10-15 g/100 kg mąki.

środki redukujące:

– cysteina - aminokwas - zwiększa rozpływalność glutenu, uzupełnia działanie kwasu askorbinowego, który wzmacnia gluten.

Dodatek ⅔ w stosunku do ilości dodanego kwasu askorbinowego zalecany jest szczególnie do ciast mrożonych; – preparaty drożdżowe, dodatek 100-1000 g/100 kg mąki.

enzymy: – preparaty amylaz: α-amylaza, β-amylaza i amyloglukozydaza powodują hydrolizę skrobi (70% mąki), zmniejszając jej lepkość i polepszając właściwości przerobowe, dodatkowo zwiększając ilość cukrów prostych (maltoza, glukoza) przyswajanych przez drożdże. Przykładem jest mąka słodowa, która zawiera amylazy i proteazy (niekorzystne działanie na białko). Mąka słodowa stosowana jest przy wysokiej liczbie opadania mąki. Dodatek 150 g mąki słodowej na 100 kg mąki obniża liczbę opadania z powyżej 400 do 250-300 s. Przy liczbie opadania mąki 300 s. stosuje się dodatek mąki słodowej 50 g. Innym przykładem są: – amylazy pochodzenia pleśniowego, do mąki nieuszkodzonej przez porost, o wysokiej liczbie opadania dodaje się 5-10 g preparatu na 100 kg mąki; – amyloglukozydaza pleśniowa, hydrolizuje skrobię do glukozy.

Efektem tego jest lepszy rozwój drożdży i brązowienie skórki pieczywa, gwarantuje to dodatek na poziomie 0,1 g na 100 kg mąki; – hemicelulazy rozkładają pentozany (wielocukry) do form rozpuszczalnych, szczególnie zalecane są do mąki ciemnej pszennej i mąki żytniej. emulgatory, których dodatek jest szczególnie zalecany: – lecytyna sojowa odtłuszczona, daje drobniejsze pory miękiszu i wyższą wydajność objętościową pieczywa. Powinna być już dodawana w młynie. Ciasto jest mniej kleiste i bardziej elastyczne, a pieczywo ma większą wodochłonność i świeżość. Dodatek na poziomie 30÷150 g/100 kg mąki; – mono- i dwuglicerydy zawierające proste nasycone kwasy tłuszczowe powodujące przedłużenie świeżości pieczywa. Dają efekty podobne do lecytyny, m.in. lepszą porowatość i wydajność objętościową pieczywa, dodatek do 1% w stosunku do mąki; W praktyce stosuje się tzw. polepszacze kompleksowe, będące kompozycją rożnych składników polepszających, wypełniacza lub nośnika, którym najczęściej jest mąka lub skrobia oraz dodatków przeciwdziałających zbrylaniu się preparatu. Skład polepszacza uzależniony jest od tego, do jakiego rodzaju mąki ma być on zastosowany. Do polepszania pieczywa z mąk bardzo mocnych używa się preparatów zawierających mono- i diglicerydy oraz ewentualnie preparaty proteolityczne. W przypadku mąk średnich i słabych stosowane są kompozycje złożone z emulgatora anionowego, utleniacza i dodatku preparatów amylolitycznych. W ostatnich latach dość popularne są polepszacze tzw. naturalne. Mają on w swoim składzie same naturalne składniki, ich skuteczność jest nieco mniejsza niż pozostałych, ale za ich stosowaniem przemawiają właściwości zdrowotne, jakimi charakteryzują się poszczególne składniki polepszacza. Inną ważną cechą naturalnych polepszaczy jest mniejsza alergiczność na znikomym poziomie, co sprawia, że pieczywo zachowuje swoje walory świeżości i naturalność receptury. •