гемицеллюлоза в хлебе что это такое

Гемицеллюлоза

Гемицеллюлоза – это собирательное название неперевариваемых полисахаридов, обнаруженных в клеточных мембранах растений.

Состоит из разных моносахаридов, представляет собой вид пищевой клетчатки, которая, может быть как растворимой, так и нерастворимой, а также более или менее склонной к ферментированию.

Общая характеристика

Гемицеллюлоза – это тип целлюлозы, которая является ключевым компонентом клеточных мембран всех растений. К этой группе веществ принадлежат полисахариды:

Вместе с целлюлозой и лигнином в высокой концентрации содержится во многих фруктах и овощах, но особенно много этого вещества в злаках. Богатые клетчаткой зерновые завтраки содержат от 2 до 12 процентов гемицеллюлозы. В отличие от клетчатки гемицеллюлоза обладает лучшей растворимостью. В частности, реагирует со щелочными растворами, а также с минеральными кислотами.

В составе растений вещество играет роль, каркаса. Солома, кукурузные кочерыжки, шелуха семян и древесина почти наполовину состоят из гемицеллюлозы.

Для последующего применения в промышленности это вещество извлекают из растений с помощью щелочных растворов или путем экстракции из холоцеллюлозы (углеводный комплекс, содержащийся в древесине после выделения лигнина).

Гемицеллюлоза – это, по сути, полимер в расщепленном виде, а его волокна по своей консистенции напоминают фруктовую мякоть. И хотя это вещество в некоторой мере напоминает целлюлозу, но при этом является совсем другим химическим соединением.

Нужна ли гемицеллюлоза организму?

Ответ на этот вопрос: однозначно да! Были определины суточные нормы потребления этого вещества. Минимальная потребность организма в гемицеллюлозе составляет от 5 до 25 г в сутки.

Но в последнее время эти показатели пересматриваются в сторону увеличения. И новая рекомендуемая доза составляет примерно 35 г вещества. Получить данную порцию вещества из продуктов питания без особого труда можно, если включить в рацион каши.

При этом максимальная дневная норма гемицеллюлозы рассчитана, исходя из суточной калорийности меню почти в 2,5 тысячи килокалорий. Чем ниже энергетическая ценность рациона, тем ниже суточная доза гемицеллюлозы. При желании увеличить дневные порции вещества, делать это надо, как и в случае с клетчаткой, то есть постепенно, чтобы не вызвать расстройства пищеварительной системы.

Когда стоит увеличить суточные нормы

Увеличение суточной нормы гемицеллюлозы не является обязательным требованием для всех. Только при некоторых обстоятельствах возникает такая потребность.

Во время беременности, когда, как правило, калорийность меню увеличивается, пропорционально стоит поднять и суточные нормы гемицеллюлозы. Также увеличить потребление вещества желательно при гастрите, метеоризме, дисбактериозе и панкреатите. Как и клетчатка, гемицеллюлоза является эффективным средством для борьбы с лишним весом. Важно не забывать о регулярном потреблении продуктов, богатых веществом при наличии сосудистых болезней, авитаминозов.

Дети и подростки принадлежат к той возрастной группе, которая также требует небольшого увеличения суточного потребления гемицеллюлозы. Примерно 10 дополнительных грамм вещества помогут обеспечить растущий организм нужными нутриентами. А вот людям после 50 лет, наоборот, стоит задуматься о меньшем потреблении вещества.

Как понять, что организму не хватает гемицеллюлозы

Не существует никаких ярко выраженных симптомов, характерных исключительно для дефицита именно этого вещества. Однако недостаток волокна в организме может послужить предпосылкой для разных кардиологических нарушений, а также спровоцировать рост камней в желчном пузыре. Дефицит гемицеллюлозы – это нарушение в очищении организма, а значит, в тканях начинают накапливаться металлы, токсины и соли. Невыведенные вовремя продукты жизнедеятельности вызывают запоры, тошноту и рвоту, возникает дисбаланс микрофлоры в кишечнике.

Избыток – это тоже плохо

Пополняя запасы разных полезных веществ, важно всегда помнить, что избыток любого из них почти всегда ведет к серьезным проблемам. Гемицеллюлозы это также касается. Чрезмерное насыщение организма этим видом волокна может проявиться нарушениями метаболизма, истощением, дисбалансом полезных бактерий в кишечнике, а также нехваткой некоторых минералов. Рвота, тошнота и вздутие живота также могут говорить о том, что гемицеллюлоза в организме в избытке.

Всасывание организмом

Гемицеллюлоза принадлежит к так называемой грубой пище, которую организм не в состоянии переварить.

Потребляя продукты, богатые веществом, надо понимать, что всасываться будут только витамины и микро-, макроэлементы. А вот сам продукт, состоящий из волокна, расщеплению не поддастся. Гемицеллюлоза необходима для правильного пищеварения и адекватной работы всего организма.

Попадая в кишечник, она вбирает в себя влагу, набухает и надолго создает чувство насыщения. Помимо этого, замедляет всасывание глюкозы, чем снимает лишнюю нагрузку с пищеварительной системы.

Гемицеллюлоза стимулирует ритмичную работу организма, соблюдая последовательность всех процессов.

Функции в организме

Гемицеллюлоза, содержащаяся в овсяных отрубях, способствует регулярному стулу. Благодаря положительному воздействию на перистальтику кишечника применяется для лечения и предотвращения запоров.

Улучшая пищеварение на всех этапах, предотвращает застойные процессы в ЖКТ, что в свою очередь оберегает его от брожения в толстой кишке.

Гемицеллюлоза является полезной средой для бактерий, живущих в кишечнике, так как создает благотворные условия для размножения правильной микрофлоры. Кроме того, способствует выработке жирных кислот с короткой цепью, которые клетки толстой кишки используют в качестве топлива. Также это вещество способно связывать холестерин в кишечнике, предотвращая таким образом чрезмерное всасывание стиролов.

Как и клетчатка, способствует выведению токсических веществ и ядов. И в то же время помогает быстрее поглощать минералы, витамины и другие питательные вещества. Но стоит отметить: чрезмерное потребление продуктов, богатых гемицеллюлозой, наоборот затрудняет усвоение некоторых элементов, таких как магний, цинк и кальций.

Считается, что продукты, содержащие гемицеллюлозу, помогают предотвратить рак толстой кишки.

Пищевые источники гемицеллюлозы

Гемицеллюлоза в пищевых продуктах содержится преимущественно в форме ксилана.

Ниже предоставлен список из растительной пищи, наиболее насыщенной этим веществом.

Овощи: свекла, фасоль, капуста, соя, чечевица.

Злаки: гречка, рис, овес, пшеница (в том числе и пророщенная), пшено, кукуруза.

Применение в промышленности

В пищевой промышленности гемицеллюлоза, полученная из сои, применяется в качестве стабилизатора Е426.

Это вещество получают в результате ряда химических реакций. Гидроксид натрия, воздействуя на сою, способствует выделения гемицеллюлозы. Данное соединение применяется в качестве стабилизатора, эмульгатора, наполнителя и загустителя в водосодержащих продуктах. Е-426 классифицируют как химическое вещество природного происхождения.

Также благодаря связывающим свойствам, гемицеллюлоза активно применяется в разных пекарских изделиях. В частности, кондитеры заметили, что добавление этого вещества значительно улучшает качество замеса, способствует более активной выработке клейковины, что в результате совершенствует структуру готового теста, а хлебобулочным изделиям придает необходимый объем. Есть информация, что гемицеллюлоза также является ингредиентом, предотвращающим быстрое очерствение выпечки.

Кроме того, люди, занимающиеся кондитерским делом, знают насколько облегчает жизнь кондитерская бумага. Так вот, ее существованию мы также обязаны гемицеллюлозе. При воздействии на лист бумаги сначала соляной кислотой, а затем водой, образуется гемицеллюлоза. Субстанция покрывает тонким слоем лист, создавая таким образом водонепроницаемую защиту. Результат этого химического фокуса – пергаментная бумага.

Также гемицеллюлоза применяется в фармакологии – для производства препаратов-пробиотиков.

Гемицеллюлоза, хоть и принадлежит к числу веществ, которые организм не способен расщеплять и усваивать, но ее роль в поддержании здоровья очевидна.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Источник

Ингредиенты в производстве хлеба

Ферменты (энзимы) – это белки, служащие катализаторами (ускорителями) биологических реакций. Как правило, они носят названия, которые заканчиваются на «-аза» (лактаза, протеаза, амилаза и т. д.).

Под биологическими реакциями понимаются реакции, происходящие в живых организмах. Например, когда мы едим, нам необходимо попробовать ее на вкус. Если бы в наших организмах не было ферментов, вкусовые качества приходилось бы распознавать неделями, а не в течение часа. Каждый фермент работает для определенного вида реакций: например, лактаза действует в реакциях с участием лактозы.

Каждый фермент обладает активным центром, где к нему прикрепляются молекулы вещества-подложки. Активный центр любого энзима обладает формой, позволяющей взаимодействовать только с определенными видами веществ – примерно как в картинке-пазле, где друг с другом состыкуются только определенные частицы. Для разных видов ферментов существуют оптимальные уровни температуры и кислотности.

Ферменты в хлебопечении

В процессе производства хлеба происходит несколько реакций, ускоряемых с помощью действия ферментов. Первая из них – выделение сахара из крахмала. Затем сахар должен быть расщеплен на несколько простых сахаров, которые могут вступать в реакцию с дрожжами во время процесса ферментации (подъема теста).

Крахмал состоит из большого числа частиц глюкозы, связанных между собой, но дрожжи не могут вступать в реакцию с крахмалом, пока он не расщеплен на глюкозные составляющие. Расщепление крахмала с помощью ферментов может происходить двумя способами: либо путем механического расщепления, либо путем загустевания. На первый взгляд, расщепление крахмала видится чем-то наподобие его разрушения в процессе выпечки, но это не так. Это значит лишь то, что некоторые частицы разрушаются, разбиваются или расщепляются в процессе помола муки. Некоторый процент наличия расщепленного крахмала в муке даже желателен: если разрушено примерно 6%, то все в пределах нормы.

В составе теста, при производстве хлеба, необходимо присутствие нескольких ферментов, чтобы расщепить крахмал на несколько видов простого сахара, способных вступать в реакцию с дрожжами. Это составной процесс с участием таких ферментов, как альфа- и бета-амилаза. Наличие данных веществ позволяет расщеплять крахмал и получать сахар для ферментации дрожжей.

Крахмал может существовать в двух различных формах: в виде неразветвленных (амилоза) либо разветвленных цепей (амилопектин). Ферменты, способные расщеплять крахмал, называются амилазами. Как уже говорилось выше, есть два вида амилазы для расщепления разных видов крахмала: альфа-амилаза и бета-амилаза.

Альфа-амилаза

В тесте должно содержаться некоторое количество альфа-амилазы для расщепления крахмала в виде амилопектина, однако при избытке этого фермента крахмал может полностью раствориться.

Частицы альфа-амилазы могут реагировать с крахмалом на протяжении всей цепи молекул и создавать более мелкие цепочки различной длины. Полученные цепочки могут содержать один фрагмент молекулы (глюкоза), два фрагмента (мальтоза) или объединяться в более сложные конструкции, называемые декстринами и состоящие из нескольких фрагментов глюкозы. В составе теста бета-амилаза может расщеплять декстрины с получением мальтозы.

Бета-амилаза

В зернах злаков и муке всегда содержится определенное количество бета-амилазы – фермента, способного расщеплять амилозу с получением сахара. Бета-амилаза вступает в контакт с цепями амилозы и расщепляет их на молекулы мальтозы – дисахарида, состоящего из двух частиц глюкозы.

При участии бета-амилазы может начаться расщепление амилопектина с одного конца молекулы, но этот фермент не способен разбить цепь частиц, так что на моменте объединения в цепи процесс останавливается. Однако при расщеплении крахмала с помощью бета-амилазы образуется смесь из мальтозы и более крупных декстринов. Дрожжи образуют фермент, называемый мальтазой и способный расщеплять мальтозу на молекулы глюкозы с последующей ферментацией. Когда крахмал полностью переработан в простые виды сахара, с ними вступают в реакцию другие ферменты, содержащиеся в дрожжах. В результате образуются спирт и углекислый газ: данный этап хлебопечения называется ферментацией. Сахар (сахароза) не может образовываться напрямую под влиянием фермента, содержащегося в дрожжах и называемого зимазой: до этого другой дрожжевой фермент должен расщепить сахарозу на глюкозу и фруктозу. Затем под влиянием зимазы происходит ферментация этих сахаров.

Что такое крахмал?

Крахмал принадлежит к группе химических соединений, известных как углеводы. Они получили свое название, поскольку в их состав входит всего три элемента: углерод, водород и кислород. Чистый сухой крахмал представляет собой белый порошок, состоящий из гранул. В пшеничной муке содержится 70-73% крахмала и от 8 до 14,5% белка.

Если посмотреть на муку под микроскопом, то можно увидеть множество клеток – структур, по форме напоминающих кирпичики. В каждой клетке можно увидеть гранулу крахмала, окруженную слоем похожего на стекло белка. Разные типы крахмала обладают различной структурой. Частицы картофельного крахмала имеют овальную форму, пшеничного – овальную либо круглую, но меньшего размера, кукурузный крахмал имеет жесткую структуру.

Крахмал является сложным углеводом: он состоит из множества молекул сахара, соединенных между собой. Существует два основных его вида – амилоза и амилопектин. Крахмал – основной углевод, содержащийся в злаках (пшенице, кукурузе, овсе, рисе, ячмене), корнеплодах (картофеле, маниоке, колоказии) и бобовых (горохе, фасоли). В цельных пшеничных зернах его процент составляет 60-70%. Он содержится в эндосперме – той части зерна, из которой получают белую муку.

Крахмал и продукты его переработки используются в пищевой, пивоваренной, фармацевтической, бумажной промышленности при создании клейких веществ. В пищевой промышленности крахмал применяется в качестве загустителя, наполнителя, вязкого вещества либо стабилизатора в различных видах продукции: супах, концентратах для заварного крема, начинках для пирогов, колбасных и других мясных изделиях, мороженом, соусах и подливах и разрыхлителях для теста, для производства хлеба и детского питания.

Крахмал в производстве хлебобулочных изделий

При нагревании крахмал взаимодействует с водой, его гранулы впитывают воду и набухают. В результате полученные частицы лопаются, и внутреннее содержимое гранул формирует толстый слой желеобразной массы: это мы можем видеть на примере соуса или подливы. Такой процесс называется загустеванием или желатинизацией. В производстве хлеба используется меньшее количество воды, чем при изготовлении соусов, потому полученная масса не загустевает полностью: гранулы крахмала лопаются, однако большая их часть не превращается в однородную желеобразную субстанцию и соприкасается друг с другом по краям.

Во время выпечки крахмал взаимодействует с глютеном. Глютен расщепляется и выделяет воду, которая впитывается частицами крахмала. Затем глютен оседает и становится твердым: именно поэтому буханки хлеба не теряют форму после того, как их достанут из печи.

Если рассмотреть под микроскопом, как поднимается тесто, то можно увидеть цепочки глютена, формирующиеся в двух направлениях: вниз по диагонали и перпендикулярно полю зрения. Среди его частиц можно увидеть гранулы крахмала и дрожжей, причем последние являются самыми мелкими по размеру.

Также крахмал служит источником «питания» дрожжей в процессе ферментации. Как уже объяснялось выше, альфа- и бета-амилаза взаимодействуют в процессе превращения крахмала в сахар. Полученный сахар питает дрожжи при ферментации, в результате из них выделяется углекислый газ: именно он «поднимает» тесто и формирует окончательную хлебную структуру.

Крахмал, глютен и углекислый газ, получаемый при ферментации дрожжей, взаимодействуют при производстве привычного для нас хлеба – с корочкой и пузырчатой структурой. Также крахмал играет важную роль при удержании воды в некоторых видах хлебобулочных изделий, таких как торты. Для некоторых видов тортов используется хлорированная мука. Соединения хлора несколько меняют свойства крахмала, и потому пекарь может включать в рецепт больше сахара и жира (например, сливочного масла). В таких случаях лучше всего подходит мягкая пшеничная мука с пониженным содержанием белка: меньший процент крахмала оказывается расщепленным, из-за чего готовые изделия оказываются более объемными, с более мягкой корочкой. В свою очередь, например, печенье содержит много сахара и мало жидкости (воды). Эти факторы замедляют желатинизацию крахмала, и он не влияет на структуру уже готового печенья.

Чтобы освежить хлеб, его подогревают в печи. Гранулы крахмала заново впитают воду, набухнут, в результате буханка будет выглядеть свежей.

Источник: The Baking Industry Research Trust (BIRT)

Перевод: Янина Крупина

Источник

Дрожжи и ферменты — амилазы, гемицеллюлазы, протеазы,липазы

Ферменты

Ферменты — это природные катализаторы. Весь обмен веществ живых организмов регулируется ферментами, и диапазон протекающих при этом реакций необычайно широк. Экстракты ферментов или ферментные препараты могут использоваться для проведения химических реакций вне живых клеток (от хорошо известного процесса превращения Сахаров в спирт до получения определенных витаминов и специаль­ных лекарств). Промышленное производство ферментных препаратов осуществля­ется с помощью современных биохимических методов, позволяющих управлять про­изводством необходимых стабильных ферментов. В настоящее время выделено более 700 различных ферментов, которые могут применяться для регулирования промыш­ленных процессов. Все ферменты — это белки, и поэтому при нагревании они дена­турируются (разрушаются) и, следовательно, инактивируются.

Существуют четыре основные группы ферментов, представляющие интерес для технолога пищевых производств:

♦ амилазы, действующие на крахмал;

♦ гемицеллюлазы, разлагающие пентозаны;

♦ протеазы (или потеиназы), воздействующие на белки;

♦ липазы, разлагающие твердые и жидкие жиры.

Распространенный источник амилазы для пекарей — это ферментативно активная солодовая мука, но грибные амилаза и протеазы выпускаются также в виде стандарт­ных препаратов. Промышленно протеазы получают из трех основных источников:

♦ из растений (например, папаин, бромелаин, фицин и т. д.), но в основном их производство ограничено тропическими и субтропическими зонами;

♦ из животных (например, трипсин, химотрипсин, пепсин, ренин и т. д.); их вы­пуск связан со спросом и предложением продуктов скотобоен;

♦ из микроорганизмов, особенно из Aspergillus oryzae грибного происхождения (плесени) и бактерий Bacillus subtilis.

Получение ферментных препаратов с помощью микроорганизмов представляется наилучшим, так как не связано с ограничениями климата и поставкой препаратов животного происхождения.

Наиболее подходящей для теста (по разным техническим причинам) считается протеаза, полученная от Bacillus subtilis. Она поставляется в виде стабильного по­рошкообразного препарата с активностью, стандартизованной разведением мальто- декстрином или кукурузным крахмалом, а также в виде жидкости со стандартной активностью с добавлением стабилизаторов и консервантов. В запаянной таре в сухих и холодных условиях потеря активности составляет обычно меньше 10% в год.

Порошкообразный препарат лучше всего размешивать в 4-5 частях воды (по мас­се) перед добавлением в тесто. Фермент легко растворяется, но если он смешан с кукурузным крахмалом, последний, конечно, не растворится. Активность фермен­тов зависит от температуры, длительности и рН, поэтому очень трудно точно опре­делить нужное количество для использования в определенных реакциях. Лучше все­го руководствоваться сначала рекомендациями поставщика. Можно рекомендовать следующих поставщиков и наименования их продуктов:

♦ Proteinase 18 (протеаза) — ABM Chemicals Ltd. [3];

♦ Neutrase 1.55 (протеаза) — Novo Enzyme Products Ltd. [4];

♦ Bio bake BPN (протеаза) — Quest International BV [5];

♦ Biobake BCC (гемицеллюлаза) — Quest International BV [5].

Функции и применение ферментных препаратов при производстве МКИ

Протеаза

Протеазы используют для изменения свойств клейковины благодаря их действию на внутренние пептидные связи ее белков. Таким образом, в то время как восстано­вители, например, метабисульфит натрия, вызывают потерю ста­бильности и увеличение растяжимости, разрывая дисульфидные связи, протеолитические ферменты достигают аналогичного эффекта совершенно иным способом, разрывая цепочки. Химия белков довольно сложна, поэтому приведенное выше объяснение, конечно, является существенным упрощением. Текстура изделия, полу­чаемая с помощью протеазы, обычно более выраженная, «открытая» и нежная, чем полученная с помощью SMS (метабисульфита натрия.)

В отличие от метабисульфита натрия, протеаза продолжает действовать в течение некоторого времени и в конечном итоге приводит к получению очень рассыпча­того и трудно поддающегося обработке теста. Необходимо тщательно выдерживать длительность и температуры, но особенно аккуратным следует быть при работе с излишками теста (например, обрезками резальной машины). Протеаза обладает оп­ределенными преимуществами перед метабисульфитом натрия — она денатуриру­ется при тепловой обработке, и, поскольку является белком, нет необходимости ука­зывать ее наличие в качестве добавки. Оптимальные температуры для действия протеазы обычно значительно выше обычных температур теста, а оптимальный диапазон рН составляет 6,5-8,0, что приемлемо для всех видов теста. Ориентировочно можно считать, что скорость реакций, катализируемых ферментами, увеличиваете; в 1,5-3 раза на каждые 10 «С подъема температуры.

Важно тщательно соблюдать температуру и длительность процесса. Период от лежки теста должен быть достаточно длительным, чтобы влияние этого параметр при использовании партии теста в начале и конце процесса незначительно отличались по действию фермента. Для крекеров можно рекомендовать использование око ло 20 г протеиназы 18 (см. вышеприведенную таблицу) на 100 кг муки, длительност процесса — 3 ч при температуре 35 «С. При передозировке препарата тесто теряет свою структуру и становится очень рассыпчатым, приобретая пластичную консистенцию, что дает после выпечки очень плохо поднявшееся печенье.

Эффективность протеазы в тесте значительно снижается при добавлении жирового продукта из расчета более 7 частей на 100 частей муки; аналогичные условие наблюдаются при применении сахара. Соль также подавляет действие протеазы, не по-видимому, ни количество, ни тип вещества, вызывающего подъем теста, существенно не влияет на действие протеаз. Причина этого в том, что буферная способность белков муки не дает проявиться эффектам, которые возникли бы при изменении рН. По мере увеличения количества жира и сахара увеличивается эффект ингибирования активности фермента. Так, ферментативная активность в типичном песочном тесте очень ограничена, но и необходимость модифицировать в ни: клейковину довольно низка.

Протеаза в тесте используется для снижения вязкости и эластичности, что желательно для машинной обработки определенных видов теста для печенья, особенно при использовании муки с очень сильной клейковиной. Необходимо обратить внимание на следующие два момента:

Промышленно выпускаемая протеаза обычно содержит некоторое кол и чес г no амилазы, поэтому при выборе дозировок препарата протеиназы имеет значение использование солода или ферментного препарата амилазы. Увеличение количества простых Сахаров и аминокислот может придать поверхности выпечного изделия более темную окраску.

2. При работе с препаратами протеиназы (особенно в порошкообразном виде) следует соблюдать осторожность, так как вдыхание или контакт протеиназы с чувствительными кожными покровами может вызвать раздражение или ал­лергическую реакцию. Обычно производителями протеазы даются рекомен­дации по работе с ней (зачастую бывает достаточно применять простой противопылевой респиратор).

Гемицеллюлаза

Гемицеллюлаза применяется в тесте для крекеров в тех случаях, когда с помощью частичного разрушения пентозанов в муке тесто смягчается и для его изготовления требуется меньше воды. Уменьшение количества воды означает, что удалять из теста при выпечке необходимо меньшее ее количество. В изделиях с низким содержанием жира или высоким содержанием клетчатки необходимо использовать больше воды для компенсации смягчающего действия жира. При этом тесто становится жестким из за увеличения количества клейковины. Использование гемицеллюлазы снижает необходимое для теста количество воды, поэтому тесто не становится столь жестким и благодаря этому структура изделия улучшается.

Амилаза

И производстве МКИ амилазу используют довольно мало (лишь в случае спиртово­го брожения дрожжей).

Липаза

Хотя производители МКИ липазу не применяют, они должны знать, что эти фер­менты могут вызвать порчу продукта. Липазы могут быть обнаружены в продуктах из не прошедших тепловую обработку орехов, в нестабилизированной овсяной муке или овсяных хлопьях, а также в пшеничной муке, в которой зародыш не был удален или обработан теплом.

Относительно технологии приготовления теста и условий применения фермен­тов рекомендуется пользоваться руководствами производителей.

Литература

Источник