Влияние ферментативной активности хлебопекарных дрожжей на интенсивность процессов тестоприготовления
УДК 663.14
Влияние ферментативной активности хлебопекарных дрожжей на интенсивность процессов тестоприготовления
Е.В. Соболева, Е.С. Сергачева
essergacheva@mail.ru
Санкт-Петербургский государственный университет
низкотемпературных и пищевых технологий
В статье рассматривается влияние двух штаммов хлебопекарных дрожжей с различной мальтазной активностью на биохимические процессы при брожении теста. Установлено, что использование высокоактивных дрожжей при ускоренном способе приготовления теста из пшеничной муки сокращает продолжительность созревания в 1,5 раза по сравнению с классическими дрожжами. При этом наблюдается улучшение качества хлеба.
Ключевые слова: штаммы дрожжей, мальтазная активность, тестоприготовление.
Influence of baking yeast enzyme activity on intensity of dough preparation processes
Soboleva E.V, Sergacheva E.S.
essergacheva@mail.ru
Saint-Petersburg state university of refrigeration and food engineering
In article influence of two strains of baking yeast with various maltase activity on biochemical processes on test fermentation is considered. It is established that using of highly active yeast in the accelerated way of preparation of the dough from wheat flour reduces duration of maturing in 1,5 times in comparison with classical yeast. Improvement of quality of bread is thus observed.
Keywords: yeast strains, maltase activity, dough preparation.
Известно, что созревание теста – наиболее длительная стадия приготовления хлебобулочных изделий. В связи с этим приоритетным направлением развития хлебопекарного производства остается интенсификация процессов тестоведения. Одним из способов ускорения брожения является использование штаммов дрожжей с высокой активностью ферментного комплекса. Цель работы заключалась в исследовании влияния штаммов дрожжей с
различной бродильной активностью на интенсивность биохимических
процессов при созревании теста и качество булочных изделий.
Для исследования были выбраны два штамма дрожжей Saccharomyces
cerevisiae с различной бродильной активностью. Один штамм обладает
конститутивными ферментами мальтазного комплекса – высокоактивные
дрожжи (ВА) [1]. Второй штамм имеет индуцируемые ферменты мальтазной
системы и широко используется на многих хлебопекарных предприятиях –
классические дрожжи (КЛ). Показатели штаммов дрожжей приведены в
таблице 1.
Тесто готовили ускоренным способом из муки пшеничной высшего сорта с
дозировкой прессованных дрожжей 4 %. Замес осуществляли на
тестомесильной машине Sigma в течение 10 мин. После 20 мин отлежки в
условиях лаборатории тесто делили, формовали и помещали в расстойный
шкаф Miwe aero с температурой воздуха 35 С и относительной влажностью
воздуха 75-85 % до готовности. Хлеб выпекали в хлебопекарной
ротационной печи Revent при температуре 210-220 С c пароувлажнением.
Таблица 1 – Биотехнологические свойства штаммов дрожжей
Наименование показателя
Используемые дрожжи
Классические
Высокоактивные
Подъемная сила, мин
45±1
25±1
Мальтазная активность, мин
180±2
30±2
Зимазная активность, мин
40±2
35±2
Было изучено влияние различных дрожжей на газообразование; продолжительность созревания пшеничного теста; динамику сбраживания сахаров; количество и качество клейковины; содержание водорастворимого и α-аминного азота в тесте; качество готовых изделий.
Объем CO2, см3
Газообразование является одним из важнейших факторов, обуславливающих качество хлебобулочных изделий. Оно влияет на объем хлеба, разрыхленность и пористость мякиша. От скорости образования диоксида углерода зависит длительность брожения теста.
Результаты определения газообразования с помощью ризографа приведены на рисунке 1.
400
350
300 КЛ
250
200 ВА
150
100
50
0 0 50 100 150 200 250
Продолжительность созревания теста, мин
Рисунок 1 – Зависимость газообразования в тесте от штамма используемых дрожжей
Из графика видно, что в тесте с высокоактивными дрожжами газообразование протекает гораздо интенсивнее. Это приводит к сокращению процесса тестоведения. Продолжительность созревания теста с использованием классических дрожжей составила 105 мин, а высокоактивных – 60 мин, т.е. на 40 % меньше. Определяли количество и качество клейковины, так как это считается наиболее объективным показателем готовности теста по реологическим свойствам. Проводили параллельные опыты с классическими и высокоактивными дрожжами, сравнивая полученные результаты между собой и относительно клейковины муки. Тесто исследовали сразу после замеса, через 60 и 105 минут брожения, что соответствовало готовности образцов на высокоактивных и классических дрожжах.
Продолжительность брожения, мин Упругость, ед. прибора ИДК
Растяжимость, см Массовая доля влаги,
% Гидратационная способность, %
Таблица 2 – Количество и качество клейковины
Образцы
Количество клейковины,
% к массе муки
сырой сухой
Мука пшеничная высшего сорта
Тесто с классическими дрожжами
Тесто с высокоактивными дрожжами
– 29,63 11,35 62
0 34,47 12,25 89 60 33,49 11,12 87 105 32,80 10,53 85 0 34,14 12,21 82 60 32,73 10,54 80 105 29,35 9,20 79
13,5 61,7 161
14,0 64,5 182 12,5 66,8 201 10,0 67,9 212 12,0 64,2 179 10,5 67,8 211 9,5 68,6 219
Установлено, что количество клейковины, отмываемой из теста на классических дрожжах на 0,3 % выше, чем на высокоактивных дрожжах и на 4,9 % выше, чем количество сырой клейковины в муке (таблица 2). Содержание сырой и сухой клейковины в процессе брожения снижалось, а влажность и гидратационная способность увеличивалась в большей степени в тесте с использованием высокоактивных дрожжей по сравнению с классическими. На протяжении технологического процесса клейковина, отмываемая из теста на высокоактивных дрожжах, была более упруга и менее растяжима. Таким образом, при созревании теста процесс изменения белковых веществ протекал более интенсивно при использовании высокоактивных дрожжей, нежели классических. При этом количество сырой и сухой клейковины на высокоактивных дрожжах через 60 мин достигало таких же значений, как на классических дрожжах через 105 мин созревания. Это подтверждает
готовность теста, приготовленного с использованием высокоактивных дрожжей, за более короткое время. Увеличение скорости протеолиза при внесении высокоактивных дрожжей подтверждается также изменением содержания азота (рисунок 2). В тесте без дрожжей наблюдается незначительное накопление водорастворимого и α-аминного азота за счет действия протеолитических ферментов. При использовании высокоактивных дрожжей водорастворимая фракция накапливается быстрее. В тесте с дрожжами наблюдается незначительное снижение количества α-аминного азота за счет его потребления микроорганизмами.
Масовая доля водорастворимого азота, % на СВ
Масcовая доля аминного азота, % на СВ
1,1 1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
0
0 60 105
Продолжительность созревания теста, мин а
0,5 Без дрожжей КЛ ВА
0,4
0,3
0,2
0,1
0 Продо0лжительность6со0зревания те1ст0а,5мин
б
Рисунок 2 – Изменение содержание азотистых веществ в тесте: а – водорастворимого азота, б – аминного азота
При брожении происходит потребление сахаров и одновременно непрерывное пополнение их количества мальтозой, образующейся в результате амилолиза крахмала. Для характеристики интенсивности этих процессов определяли содержание остаточных сахаров в тесте в пересчете на мальтозу. Результаты представлены на рисунке 3. В образце теста без дрожжей происходит накопление редуцирующих сахаров. При брожении теста под действием зимазного комплекса ферментов дрожжей происходит превращение моносахаров в спирт и диоксид углерода. Непосредственно дрожжевой клеткой сбраживается глюкоза. Фруктоза –
после ее превращения в глюкозу фруктоизомеразой; сахароза – после инверсии β-фруктофуранозидазой на глюкозу и фруктозу. Поскольку питательная смесь, в которой выращивают дрожжи, не содержит мальтозы, активность мальтозопермеазы и α-глюкозидазы, участвующих в сбраживании этого дисахарида, слаба. Эти ферменты формируются после того, как дрожжевые клетки оказываются в среде, содержащей мальтозу. Адаптацией ферментного комплекса к сбраживанию мальтозы требует определенного периода и приводит к снижению скорости газообразования [2]. Поэтому в тесте, приготовленном с классическими дрожжами, в первом периоде брожения наблюдается накопления мальтозы и лишь затем снижение ее количества за счет потребления дрожжами. Поскольку особенностью штамма высокоактивных дрожжей является высокая активность α-глюкозидазы и α-мальтозопермеазы, то при их использовании мальтоза сбраживается с большей скоростью сразу после замеса. Периода адаптации не требуется, более интенсивное сбраживание приводит к ускорению процесса созревания теста.
3000
2500 Без дрожжей
2000
1500 КЛ
1000
500 ВА
0 0 30 60 90 120
Продолжительность созревания, мин
Рисунок 3 – Изменение содержания мальтозы в тесте
Результаты выпечек показывают, что биотехнологические свойства дрожжей оказывают влияние на органолептические и физико-химические показатели качества готовых изделий (таблица 3).
Количество мальтозы, мг% на СВ
Объемный выход и пористость хлеба, приготовленного ускоренным способом с использованием высокоактивных дрожжей, больше на 40 % и 15 % соответственно, чем у хлеба на классических дрожжах. При этом мякиш более светлый, нежный, лучше разжевывается.
Таблица 3 – Показатели качества готовых изделий
Наименование показателей
Значения показателей качества хлеба, приготовленного с использованием дрожжей
классических
высокоактивных
Удельный объем, см3/г
3,05
4,42
Объемный см3/100г
выход,
233
324
Пористость, %
73 84
Кислотность, град
2,0
2,0
Влажность, %
42,5 42,5
Форма
Правильная
Правильная
Поверхность
Выпуклая
Более выпуклая
Цвет корки
Светло-коричневая, Золотисто-желтый более интенсивная окраска
Цвет мякиша
Белый с сероватым Белый с кремоватым
оттенком
оттенком
Пористость мякиша Вкус и аромат
Достаточно
Равномерная,
равномерная, стенки развитая,
пор средней толщины тонкостенная
Свойственный хлебу, Характерный
выраженный,
без хлебный,
постороннего
выраженный,
постороннего
более
ярко без
Таким образом, использование штамма дрожжей с высокой активностью ферментного комплекса позволяет сократить созревание теста в 1,5–2 раза за счет интенсификации биохимических процессов. Наряду с сокращением продолжительности тестоприготовления применение данного штамма
дрожжей позволяет получить хлеб лучшего качества по сравнению с хлебом, приготовленным на классических дрожжах.
Список литературы
1. Пономарева, О.И. Штамм дрожжей с конститутивными ферментами мальтазной системы / О.И. Пономарева, В.Г. Черныш, Е.В. Соболева // Материалы II Международной научно-технической конференции "Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке", Санкт-Петербург, 2003 г. СПб: СПбГУНиПТ, 2003.
2. Матвеева, И.В. Биотехнологические основы приготовления хлеба / И.В. Матвеева, И.Г. Белявская. – М.: ДеЛи принт, 2001. – 149 с.
Влияние ферментативной активности хлебопекарных дрожжей на интенсивность процессов тестоприготовления
Е.В. Соболева, Е.С. Сергачева
essergacheva@mail.ru
Санкт-Петербургский государственный университет
низкотемпературных и пищевых технологий
В статье рассматривается влияние двух штаммов хлебопекарных дрожжей с различной мальтазной активностью на биохимические процессы при брожении теста. Установлено, что использование высокоактивных дрожжей при ускоренном способе приготовления теста из пшеничной муки сокращает продолжительность созревания в 1,5 раза по сравнению с классическими дрожжами. При этом наблюдается улучшение качества хлеба.
Ключевые слова: штаммы дрожжей, мальтазная активность, тестоприготовление.
Influence of baking yeast enzyme activity on intensity of dough preparation processes
Soboleva E.V, Sergacheva E.S.
essergacheva@mail.ru
Saint-Petersburg state university of refrigeration and food engineering
In article influence of two strains of baking yeast with various maltase activity on biochemical processes on test fermentation is considered. It is established that using of highly active yeast in the accelerated way of preparation of the dough from wheat flour reduces duration of maturing in 1,5 times in comparison with classical yeast. Improvement of quality of bread is thus observed.
Keywords: yeast strains, maltase activity, dough preparation.
Известно, что созревание теста – наиболее длительная стадия приготовления хлебобулочных изделий. В связи с этим приоритетным направлением развития хлебопекарного производства остается интенсификация процессов тестоведения. Одним из способов ускорения брожения является использование штаммов дрожжей с высокой активностью ферментного комплекса. Цель работы заключалась в исследовании влияния штаммов дрожжей с
различной бродильной активностью на интенсивность биохимических
процессов при созревании теста и качество булочных изделий.
Для исследования были выбраны два штамма дрожжей Saccharomyces
cerevisiae с различной бродильной активностью. Один штамм обладает
конститутивными ферментами мальтазного комплекса – высокоактивные
дрожжи (ВА) [1]. Второй штамм имеет индуцируемые ферменты мальтазной
системы и широко используется на многих хлебопекарных предприятиях –
классические дрожжи (КЛ). Показатели штаммов дрожжей приведены в
таблице 1.
Тесто готовили ускоренным способом из муки пшеничной высшего сорта с
дозировкой прессованных дрожжей 4 %. Замес осуществляли на
тестомесильной машине Sigma в течение 10 мин. После 20 мин отлежки в
условиях лаборатории тесто делили, формовали и помещали в расстойный
шкаф Miwe aero с температурой воздуха 35 С и относительной влажностью
воздуха 75-85 % до готовности. Хлеб выпекали в хлебопекарной
ротационной печи Revent при температуре 210-220 С c пароувлажнением.
Таблица 1 – Биотехнологические свойства штаммов дрожжей
Наименование показателя
Используемые дрожжи
Классические
Высокоактивные
Подъемная сила, мин
45±1
25±1
Мальтазная активность, мин
180±2
30±2
Зимазная активность, мин
40±2
35±2
Было изучено влияние различных дрожжей на газообразование; продолжительность созревания пшеничного теста; динамику сбраживания сахаров; количество и качество клейковины; содержание водорастворимого и α-аминного азота в тесте; качество готовых изделий.
Объем CO2, см3
Газообразование является одним из важнейших факторов, обуславливающих качество хлебобулочных изделий. Оно влияет на объем хлеба, разрыхленность и пористость мякиша. От скорости образования диоксида углерода зависит длительность брожения теста.
Результаты определения газообразования с помощью ризографа приведены на рисунке 1.
400
350
300 КЛ
250
200 ВА
150
100
50
0 0 50 100 150 200 250
Продолжительность созревания теста, мин
Рисунок 1 – Зависимость газообразования в тесте от штамма используемых дрожжей
Из графика видно, что в тесте с высокоактивными дрожжами газообразование протекает гораздо интенсивнее. Это приводит к сокращению процесса тестоведения. Продолжительность созревания теста с использованием классических дрожжей составила 105 мин, а высокоактивных – 60 мин, т.е. на 40 % меньше. Определяли количество и качество клейковины, так как это считается наиболее объективным показателем готовности теста по реологическим свойствам. Проводили параллельные опыты с классическими и высокоактивными дрожжами, сравнивая полученные результаты между собой и относительно клейковины муки. Тесто исследовали сразу после замеса, через 60 и 105 минут брожения, что соответствовало готовности образцов на высокоактивных и классических дрожжах.
Продолжительность брожения, мин Упругость, ед. прибора ИДК
Растяжимость, см Массовая доля влаги,
% Гидратационная способность, %
Таблица 2 – Количество и качество клейковины
Образцы
Количество клейковины,
% к массе муки
сырой сухой
Мука пшеничная высшего сорта
Тесто с классическими дрожжами
Тесто с высокоактивными дрожжами
– 29,63 11,35 62
0 34,47 12,25 89 60 33,49 11,12 87 105 32,80 10,53 85 0 34,14 12,21 82 60 32,73 10,54 80 105 29,35 9,20 79
13,5 61,7 161
14,0 64,5 182 12,5 66,8 201 10,0 67,9 212 12,0 64,2 179 10,5 67,8 211 9,5 68,6 219
Установлено, что количество клейковины, отмываемой из теста на классических дрожжах на 0,3 % выше, чем на высокоактивных дрожжах и на 4,9 % выше, чем количество сырой клейковины в муке (таблица 2). Содержание сырой и сухой клейковины в процессе брожения снижалось, а влажность и гидратационная способность увеличивалась в большей степени в тесте с использованием высокоактивных дрожжей по сравнению с классическими. На протяжении технологического процесса клейковина, отмываемая из теста на высокоактивных дрожжах, была более упруга и менее растяжима. Таким образом, при созревании теста процесс изменения белковых веществ протекал более интенсивно при использовании высокоактивных дрожжей, нежели классических. При этом количество сырой и сухой клейковины на высокоактивных дрожжах через 60 мин достигало таких же значений, как на классических дрожжах через 105 мин созревания. Это подтверждает
готовность теста, приготовленного с использованием высокоактивных дрожжей, за более короткое время. Увеличение скорости протеолиза при внесении высокоактивных дрожжей подтверждается также изменением содержания азота (рисунок 2). В тесте без дрожжей наблюдается незначительное накопление водорастворимого и α-аминного азота за счет действия протеолитических ферментов. При использовании высокоактивных дрожжей водорастворимая фракция накапливается быстрее. В тесте с дрожжами наблюдается незначительное снижение количества α-аминного азота за счет его потребления микроорганизмами.
Масовая доля водорастворимого азота, % на СВ
Масcовая доля аминного азота, % на СВ
1,1 1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
0
0 60 105
Продолжительность созревания теста, мин а
0,5 Без дрожжей КЛ ВА
0,4
0,3
0,2
0,1
0 Продо0лжительность6со0зревания те1ст0а,5мин
б
Рисунок 2 – Изменение содержание азотистых веществ в тесте: а – водорастворимого азота, б – аминного азота
При брожении происходит потребление сахаров и одновременно непрерывное пополнение их количества мальтозой, образующейся в результате амилолиза крахмала. Для характеристики интенсивности этих процессов определяли содержание остаточных сахаров в тесте в пересчете на мальтозу. Результаты представлены на рисунке 3. В образце теста без дрожжей происходит накопление редуцирующих сахаров. При брожении теста под действием зимазного комплекса ферментов дрожжей происходит превращение моносахаров в спирт и диоксид углерода. Непосредственно дрожжевой клеткой сбраживается глюкоза. Фруктоза –
после ее превращения в глюкозу фруктоизомеразой; сахароза – после инверсии β-фруктофуранозидазой на глюкозу и фруктозу. Поскольку питательная смесь, в которой выращивают дрожжи, не содержит мальтозы, активность мальтозопермеазы и α-глюкозидазы, участвующих в сбраживании этого дисахарида, слаба. Эти ферменты формируются после того, как дрожжевые клетки оказываются в среде, содержащей мальтозу. Адаптацией ферментного комплекса к сбраживанию мальтозы требует определенного периода и приводит к снижению скорости газообразования [2]. Поэтому в тесте, приготовленном с классическими дрожжами, в первом периоде брожения наблюдается накопления мальтозы и лишь затем снижение ее количества за счет потребления дрожжами. Поскольку особенностью штамма высокоактивных дрожжей является высокая активность α-глюкозидазы и α-мальтозопермеазы, то при их использовании мальтоза сбраживается с большей скоростью сразу после замеса. Периода адаптации не требуется, более интенсивное сбраживание приводит к ускорению процесса созревания теста.
3000
2500 Без дрожжей
2000
1500 КЛ
1000
500 ВА
0 0 30 60 90 120
Продолжительность созревания, мин
Рисунок 3 – Изменение содержания мальтозы в тесте
Результаты выпечек показывают, что биотехнологические свойства дрожжей оказывают влияние на органолептические и физико-химические показатели качества готовых изделий (таблица 3).
Количество мальтозы, мг% на СВ
Объемный выход и пористость хлеба, приготовленного ускоренным способом с использованием высокоактивных дрожжей, больше на 40 % и 15 % соответственно, чем у хлеба на классических дрожжах. При этом мякиш более светлый, нежный, лучше разжевывается.
Таблица 3 – Показатели качества готовых изделий
Наименование показателей
Значения показателей качества хлеба, приготовленного с использованием дрожжей
классических
высокоактивных
Удельный объем, см3/г
3,05
4,42
Объемный см3/100г
выход,
233
324
Пористость, %
73 84
Кислотность, град
2,0
2,0
Влажность, %
42,5 42,5
Форма
Правильная
Правильная
Поверхность
Выпуклая
Более выпуклая
Цвет корки
Светло-коричневая, Золотисто-желтый более интенсивная окраска
Цвет мякиша
Белый с сероватым Белый с кремоватым
оттенком
оттенком
Пористость мякиша Вкус и аромат
Достаточно
Равномерная,
равномерная, стенки развитая,
пор средней толщины тонкостенная
Свойственный хлебу, Характерный
выраженный,
без хлебный,
постороннего
выраженный,
постороннего
более
ярко без
Таким образом, использование штамма дрожжей с высокой активностью ферментного комплекса позволяет сократить созревание теста в 1,5–2 раза за счет интенсификации биохимических процессов. Наряду с сокращением продолжительности тестоприготовления применение данного штамма
дрожжей позволяет получить хлеб лучшего качества по сравнению с хлебом, приготовленным на классических дрожжах.
Список литературы
1. Пономарева, О.И. Штамм дрожжей с конститутивными ферментами мальтазной системы / О.И. Пономарева, В.Г. Черныш, Е.В. Соболева // Материалы II Международной научно-технической конференции "Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке", Санкт-Петербург, 2003 г. СПб: СПбГУНиПТ, 2003.
2. Матвеева, И.В. Биотехнологические основы приготовления хлеба / И.В. Матвеева, И.Г. Белявская. – М.: ДеЛи принт, 2001. – 149 с.