В чем различия пшеничного теста, ржаного и безглютенового (ч. 1)
Отметим День знаний, 1-е сентября, статьей на тему хлебопечения. Прочтение ее потребует хотя и небольшого, но напряжения, и сосредоточенности на рассматриваемом вопросе.
В терминах, относящихся к хлебопечению пшеничному, ржаному, безглютеновому и кулинарии, таких, как гидроколлоиды, пентозаны, глютен, клейковина, амилоза, амилопектин - не так легко разобраться, но в этом посте мы попытаемся это сделать.
Отрывок из книги Мартина Пета Штольца - «Безглютеновый хлеб и пироги» (Glutenfrei Brot und Kuchen backen, Ulmer, 2018). Переводы из книг этого автора - энтузиаста заквасочного хлебопечения и известного немецкого блогера - мы уже публиковали в нашем блоге, тогда речь шла о заквасках, это здесь.
Перевод этого поста тоже выполнен нами самостоятельно, сегодня публикуем перевод нескольких глав из последней книги Мартина, посвященных безглютеновой выпечке.
Так выглядит здоровый ржаной цельнозерновой хлеб:
1. Перевод глав из книги выполнен в свободной форме с дополнительными уточнениями
Гидроколлоиды
Некоторые из углеводов, входящих в состав зерна, являются водорастворимыми, и именно это помогает нам выпекать хлеб. Водорастворимая группа углеводов называется "гидроколлоиды" (от греческого гидро ("вода") и колла ("клей"), т. е.: "клейкий под воздействием воды" - очень простой, но хорошо подходящий перевод). Гидроколлоиды - это полисахариды, они имеют природное происхождение, а такжже могут быть созданы искусственно.
К растительным гидрокoллоидам относятся: крахмал, целлюлоза, пектин, камедь рожкового дерева, коньячная камедь, гуаровая камедь и многие др. (полисахариды). Их получают из зерен, зеленой биомассы, корней, коры и др. частей растений.
К гидроколлоидам, полученным из водорослей, относятся: каппа-каррагинан, агар-агар, альгинат (полисахариды).
К гидрокаллоидам бактериального происхождения, полученным в лабораториях в результате жизнедеятельности бактерий, относятся: ксантан, декстран, склероглюкан (полисахариды).
Также в кулинарии используются вещества животного происхождения, способные образовывать гели, это желатин, казеинат (они белкового происхождения).
Таким образом гидроколлоиды представляют из себя вещества, которые поглощают жидкости, увеличиваются в объеме и превращаются в гель. Именно это их свойство лежит в основе принципа производства бумаги: целлюлоза растирается в мелкий порошок и заливается водой.
Полученная кашица тонко раскатывается, а вода испаряется, таким образом получается бумага. Гидрокoллойды также способны связывать огромное количество воды и за счет этого увеличивать удельную массу воды в тесте. Поскольку гидрокoллойды сами по себе очень стабильны, их часто используют в пищевой промышленности в качестве стабилизаторов (например, добавляя в йогурты и в различные виды косметической продукции).
Для хлебопечения самыми важными являются 3 группы гидроколлоидов:
- крахмалы злаковых
- пентозаны
- так называемые формообразователи, то есть вещества, полученные в результате жизнедеятельности бактерий на питательных средах или из растений: агар-агар, ксантановая камедь, гуаровая камедь, коньячная камедь, порошок чешуек семян подорожника индийского, отвары бобовых, таких как нут, фасоль, маш и пр.
Пентозаны
Некоторые зерна растений содержат очень мало глютена, или он просто в них отсутствует. К низкоглютеновым злакам, например, относится рожь. Тем не менее, испечь 100% ржаной хлеб вполне возможно, и не только ржаной, но и овсяный, пшенный, ячменный (эти три вида называются безглютеновым хлебом). Все эти злаки не содержат такой клейковины, чтобы из нее можно было создать надежный каркас для будущего хлеба, как например, это возможно из пшеничной муки.
Но они содержат другие вещества, которые способны формировать каркас хлебного мякиша. Это пентозаны. Это еще один термин, оносящийся к гидроколлоидам, пентозаны - это пищевые волокна зерна, они могут быть растворимыми и нерастворимыми, тех и других разное количество в пшеничной, ржаной муке, безглютеновых видах муки.
Пентозаны не способны сформировать эластичное, хорошо тянущееся тесто, подобно как при использовании пшеничной муки и ее клейковины. Пентозаны при набухании образуют слизистую массу. Эта слизистая масса и связывает в конечном итоге при создании теста в единый объем частицы крахмала, при этом также имея способность удерживать пузырьки углекислого газа.
Подобные слизеподобные массы выделяют также при контакте с водой такие формообразователи, использующиеся при создании хлеба, как природное льняное семя, чешуйки семян подорожника индийского, семена чиа и др.
Рожь и ржаная мука содержит очень много пентозанов - до 8,5% !!! Важным свойством пентозанов является то, что они способны впитывать огромное количество воды (в 25 раз больше своего веса).
Чем отличаются формообразующие свойства гидроколлоидов и клейковины
Между формообразующими свойствами слизеподобных масс, которые формируют, набухая, гидоколлоиды и формообразующими свойствами клейковины существуют отличия.
В то время, как клейковина пшеничного теста по мере вымешивания теста все меньше и меньше прилипает к рукам за счет построения цепочек глютена внутри теста, ржаное тесто остается липким все время замеса. К этому нужно относиться спокойно: слизь продолжает оставаться в тесте, и с этим ничего не поделаешь.
Кроме того, вязкость и липкость ржаного теста указывают на тот факт, что в нем присутствует достаточное количество влаги. Поскольку в ржаном тесте и других видах теста, где формообразуют гидроколлоиды (в безглютеновых видах теста и ржаных), не происходит образования цепочек глютена путем замешивания, эти виды теста и не требуют длительного вымешивания. Такое тесто нужно месить только до однородности и схождения в единый комок.
А, вот, во время замеса пшеничного теста необходимо следить, чтобы влажность теста была подобрана правильно, в противном случае мякиш хлеба получится клеклым и вымешивать его нужно интенсивно и долго.
В отличие от пшеничного теста, ржаное вбирает гораздо больше воды, мякиш получается более «сочным» и дольше сохраняет свежесть.
При выпечке безглютеновых сортов хлеба на помощь нам тоже приходят гидроколлоиды, но обычно специально выделенные из растительного сырья или вырабатываемые бактериями в лабораторных условиях. О них и пойдет речь в следующих главах.
Крахмал
Крахмал является способом сохранения и накопления энергии, вырабатываемой растениями. Эта энергия потом используется растением для определенных целей, а накопление обычно происходит внутри зерна или семени. Таким образом, зародыш растения получает энергию еще до того, как у него появляется собственная система обмена веществ. Это вполне понятно - растение растет и развивается постепенно, и прежде чем оно самостоятельно сможет обеспечивать себя энергией, получаемой в результате фотосинтеза, у него должны появиться листья и корневая система.
Поэтому в начале маленькое растение использует накопленную энергию от своего материнского семени. Этой энергии не требуется много. Небольшой размер семян диких трав очень хорошо демонстрирует, как экономно растения могут расходовать энергию, а огромный по сравнению с ними, размер семени-зерновки окультуренных злаков - это результат вмешательства человека, то есть селекционной работы. Человек научился извлекать всю возможную пользу из того, чем могут поделиться с нами растения. Энергию запасают не только растения, но и грибы, и человек тоже.
Только мы делаем это в другой форме - в человеческом организме энергия запасается в форме гликогена. В чем-то крахмал растений и человеческий гликоген очень похожи, например, химические формулы этих веществ идентичны (С6Н10O5).
У человека и животных излишки энергии запасаются в виде цепочек гликогена, которые хранятся в печени и мышцах и могут быть использованы очень быстро при первой необходимости. С этим процессом очень хорошо знакомы спортсмены: гликоген - это накопитель энергии, который сжигается до того, как начинает использоваться жировой запас тела.
Например, спринтеры преодолевают дистанции, сжигают только запасы гликогена, в то время как марафонцы начинают использовать энергию уже от сжигания жиров, что позволяет им преодолевать более длинные расстояния, но медленнее.
Растительный крахмал по строению является полисахаридом, или, иначе говоря, относится к категории сложных сахаров (углеводов - прим. пер.).
А сложные сахара - это цепочки простых сахаров, которые соединены друг с другом.
К полисахаридам относится и гликоген, и хитин, и пектин, и целлюлоза. В своем первоначальном виде крахмал не может быть усвоен человеком: он должен быть разложен до простых сахаров в процессе пищеварения в желудке и кишенике.
Расщепление некоторых полисахаридов в желудочно-кишечном тракте человека происходит легко (например, как в случае с картофельным крахмалом), а в случае с другими полисахаридами связи между простыми сахарами в составе сложных не могут быть разрушены (как в случае с пищевыми волокнами хитином или целлюлозой). Подобные вещества просто выводятся из организма через кишечник.
Интересно, что не все животные устроены так же, как человек: коровы и коалы, например, могут извлекать энергию из травы, в то время как человек не может извлечь энергию напрямую из пучка салата.
Сложные сахара могут распадаться на простые и под воздействием внешних условий: слишком высоких или слишком низких температур. Подмороженный картофель имеет сладкий вкус, также как и термически обработанная морковь.
В обоих случаях происходят сходные процессы: сложные сахара были 'разбиты' на цепочки более простых под воздействием высоких/низких температур и приобрели сладкий вкус.
Растительный белок
Протеины пшеницы содержат 80% водонерастворимого глютена и 20% других белков (по большей части водорастворимых). Эта пропорция более или менее справедлива для всех глютенсодержащих злаков (например, рожь содержит чуть больше водорастворимых белков - около 30%). Безглютеновые злаки и псевдозлаки не содержат глютена, но содержат другие формы водонерастворимого и водорастворимого белка. Количество белка может очень сильно отличаться в разных зерновых культурах.
Но, именно с белком пшеницы у многих возникают проблемы:
1) Водонерастворимая клейковина пшеницы (точнее, только одна ее составляющая часть - белок под названием глиадин) провоцирует такое заболевание, как целиакия.
2) Оставшиеся 20% водорастворимых белков вызывают реакцию у людей, страдающих чувствительностью к белкам пшеницы (или точнее чувствительностью к белкам пшеницы нецелиакиевого характера).
А, вот, водонерастворимые белки безглютеновых злаков, как правило, не вызывают аллергических реакций (!!!).
Что такое глютен?
Сразу важно разграничить 2 понятия - глютен и клейковина. Глютен - это вид растительного белка, который содержится в некоторых растениях, принадлежащих к семейству злаковых (ржи, пшенице, спельте, ячменю и пр.). На самом деле во всех этих злаках содержатся различные виды белков: альбумины, глобулины, проламины и глютелины.
Глютеном называют белок, состоящий из белков проламинов и глютелинов. Заболевание целиакия вызывает белок глиадин, который входит в состав глютена и относится к группе проламинов.
Другие злаки, кроме пшеницы, содержат очень мало глютена (например, рожь и ячмень), или вовсе его не содержат (например, овес, кукуруза). В некоторых из злаков и псевдозлаках, грече, например, содержатся субстанции, которые могут заменить собой глютен (к этим веществам и относятся гидроколлоиды, о которых речь шла выше).
Что такое клейковина
Часто слова глютен, растительный белок и клейковина употребляют как синонимы. Это не совсем верно. Глютен и растительный белок - это действительно одно и то же. А вот клейковина - это нечто отличное от них. Клейковина формируется лишь тогда, когда глютен (растительный белок) соединяется в нити и вымешивается с водой и крахмалом. А дальше посредством активного замеса из этих компонентов формируется тесто, и длительное вымешивание обеспечивает равномерное распределение крахмала и воды в нем.
Во время замеса молекулы белка выстраиваются в нити, сцепляясь друг с другом и образуя эластичный каркас теста. Чем дольше продолжается замес, тем тоньше, эластичнее и более одинаковой толщины становятся эти белковые нити, между которыми находятся частички крахмала.
Но все, наверняка, слышали, что можно и 'перемесить пшеничное тесто': в какой-то момент замеса белковые нити могут стать настолько тонкими, что рвутся. Ну, а если недостаточно вымесить тесто, то глютеновые нити будут слишком толстыми, короткими и неэластичными.
Идеально вымешанное пшеничное тесто должно быть очень эластичным, для этого часто используют пробу пшеничного теста на «глютеновое окно». Растянутый кусочек теста должен быть настолько тонким на просвет, что через него можно 'читать газету'.
При ручном замесе тесто чаще всего недостаточно вымешивают, а при машинном - наоборот, 'перебивают клейковину'.
Конец перевода из книги.
Ржаное зерно:
Производство ржаного хлеба:
Ржаной хлеб с использованием темного солода:
Безглютеновый гречневый хлеб:
___________________________________________
2. Дополнительная информация к переводу
Химический состав пшеничной и ржаной муки; крахмал, пентозаны, целллюлоза, жиры
Химический состав муки определяет ее пищевую ценность и хлебопекарные свойства. Химический состав муки зависит от состава зерна, из которого она получена, и сорта муки. Более высокие сорта муки (высший сорт) получают из центральных слоев эндосперма, поэтому в них содержится больше крахмала и меньше белков, сахаров, жира, минеральных веществ, витаминов, которые сосредоточены в его периферийных частях. Усредненный химический состав пшеничной и ржаной муки представлен в таблице.
Больше всего как в пшеничной, так и в ржаной муке содержится углеводов (крахмалы, моно- и дисахариды, пентозаны, целлюлоза) и белков, от свойств которых зависят свойства теста и качество хлеба.
Углеводы
В муке содержатся разнообразные углеводы: простые сахара, или моносахариды (глюкоза, фруктоза, арабиноза, галактоза); дисахариды (сахароза, мальтоза, раффиноза); крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пентозаны.
Крахмал - важнейший углевод муки, содержится в виде зерен размером от 0,002 до 0,15 мм. Размер и форма крахмальных зерен различны для муки различных видов и сортов.
Состоит крахмальное зерно на молекулярном уровне из молекул амилозы, образующих внутренную часть крахмального зерна, и молекул амилопектина, составляющих его наружную часть. Количественные соотношения амилозы и амилопектина в крахмале различных злаков составляют 1:3 или 1:3,5. Амилоза отличается от амилопектина меньшей молекулярной массой и более простым строением молекулы. Молекула амилозы состоит из 300-1000 глюкозных остатков, образующих прямые цепи.
Молекула амилопектина имеет разветвленное строение и содержит до 6000 глюкозных остатков. В горячей воде амилопектин набухает, а амилоза растворяется. В процессе приготовления хлеба крахмал выполняет следующие функции:
- является источником сбраживаемых углеводов в тесте, подвергаясь гидролизу под действием амилолитических ферментов (а- и р-амилаз);
- поглощает воду при замесе, участвуя в формировании теста;
- клейстеризуется при выпечке, поглощая воду и участвуя в формировании мякиша хлеба;
- является ответственным зачерствение хлеба при его хранении.
Процесс набухания крахмальных зерен в горячей воде называется клейстернзацией. При этом крахмальные зерна увеличиваются в объеме, становятся более рыхлыми и легко поддаются действию амилолитических ферментов. Пшеничный крахмал клейстеризуется при температуре 62-65° С, ржаной - 50-55° С. Состояние крахмала муки влияет на свойства теста и качество хлеба. Величина и целосноть крахмальных зерен влияют на консистенцию теста, его водопоглотительную способность и содержание в нем сахаров. Мелкие и поврежденные зерна крахмала способны больше связать влаги в тесте, легко поддаются действию ферментов в процессе приготовления теста, чем крупные и плотные зерна.
Структура зерен крахмала кристаллическая, тонкопористая. Крахмал обладает высокой способностью связывать воду. При выпечке хлеба крахмал связывает до 80% влаги, находящейся в тесте. При хранении хлеба крахмальный клейстер подвергается «старению» (синерезису), что является основной причиной черствения хлеба.
Целлюлозу, гемицеллюлозы, пентозаны относят в группе пищевых волокон. Пищевые волокна содержатся в основном в периферийных частях зерна и поэтому их больше всего цельнозерновой муке.
Пищевые волокна не усваиваются организмом человека, поэтому они снижают энергетическую ценность муки, повышая при этом пищевую ценность муки и хлеба, так как они ускоряют перестальтику кишечника, нормализуют липидный и углеводный обмен в организме, способствуют выведению тяжелых металлов. Пентозаны муки могут быть растворимыми и нерастворимыми в воде.
Часть пентозанов муки способна легко набухать и растворяться в воде (пептизироваться), образуя очень вязкий слизеобразный раствор. Поэтому водорастворимые пентозаны муки часто называют слизями. Именно слизи оказывают наибольшее влияние на реологические свойства пшеничного и ржаного теста. Из общего количества пентозанов пшеничной муки лишь 20%-24% являются водорастворимыми.
В ржаной муке водорастворимых пентозанов больше (около 40%). Пентозаны, нерастворимые в воде, в тесте интенсивно набухают, связывая значительное количество воды.
Жиры являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. В состав жиров муки входят главным образом жидкие ненасыщенные кислоты (олеиновая, линолевая и линоленовая). Содержание жира в разных сортах пшеничной и ржаной муки 0,8%-2,0% на сухое вещество. Чем ниже сорт муки, тем выше содержание жира в ней. К жироподобным веществам относятся фосфолипиды, пигменты и некоторые витамины.
Жироподобными эти вещества называются потому, что они, как и жиры, в воде не растворяются, но растворимы в органических растворителях. Фосфолипиды имеют сходное с жирами строение, но, кроме глицерина и жирных кислот, содержат еще фосфорную кислоту и азотистые вещества. В муке содержится 0,4% -0,7% фосфолипидов.
Красящие вещества муки (пигменты) состоят из хлорофилла и каротиноидов. Хлорофилл, содержащийся в оболочках зерна, - вещество зеленого цвета, каротиноиды имеют желтую и оранжевую окраску. При окислении каротиноидные пигменты обесцвечиваются. Это свойство проявляется при хранении муки, которая светлеет в результате окисления кислородом воздуха каротиноидных пигментов.
Источник: здесь
______________________________________________
Приводим информацию о желатине, хотя он почти не используется в хлебопечении, а в основном в кулинарии. Но, желатин является в основном белковым веществом, впитывающим много жидкости, также как и гидоколлоиды-полисахариды, этим он нам и интересен.
3. Свойства желатина
Желатин - это студнеобразующая пищевая добавка животного происхождения с содержанием от 86 % до 90% белка, включающим до 18 аминокислот (это белковое вещество, а не полисахарид, в отличие от агара и каррагинана).
Технологический процесс получения желатина основан на кислотной или щелочной экстракции коллагеносодержащего сырья, в процессе которой нерастворимый коллаген превращается в растворимый желатин, с последующим выделением продукта технологическими приемами, предусматривающими его очистку, высушивание и стандартизацию.
В зависимости от способа экстракции различают два типа желатинов, имеющих различную изоэлектрическую точку - А и В. Желатины типа А с изоэлектрической точкой 4 - 4,8 получают кислотной обработкой коллагена свиных шкур. Желатины типа В с изоэлектрической точкой от 7,2 до 9,4 получают щелочной обработкой костей крупного рогатого скота. При равной с желатинами типа В желирующей способностью, желатины типа А имеют меньшую вязкость и лучшую пенообразующую способность.
При производстве кондитерских изделий желатин используют в качестве студеобразователя при производстве мармелада, желейных и жевательно-желейных конфет, фруковых глазурей; пенообразователя при производстве зефира, сбивных конфет, маршмелоу; стабилизатора при производстве ириса и мягкой карамели.
За рубежом производят желатин разной желирующей способности от 100 до 260 Bloom. В Украине производят несколько марок желатинов: К-13, К-11, К-10, П-11, П-10, П-9, П-7, отличающихся различной пенобразующей и студнеобразующей способностью. Так, например, пенобразующая способность желатина марки П-10 в 2,5-3 раза превышает пенообразующую способность желатина марки К-10.
Желатины образуют легкоплавкие гели. Варьируя марку и количество желатина, можно получить пастообразный, мягкий желированный или резиноподобный продукт. Образование геля начинается при охлаждении кондитерской массы до температуры ниже 30 °С. Прочность его зависит от рН среды, наибольшая прочность в интервале рН от 5,5 до 11,0.
Различная консистенция желеобразных кондитерских изделий, от нежных желе до «резиновых» жевательных конфет, может быть получена путем использования желатина с разным показателем прочности студня и изменения его концентрации. Чем выше прочность студня используемого желатина, тем тверже продукт и чем больше содержание желатина, тем он более плотный и «вязкий».
На консистенцию конечного продукта также влияют содержание сухих веществ, присутствие других компонентов в рецептуре. Желатин совместим с другими желеобразователями и гидроколлоидами, применяемыми в производстве желейных кондитерских изделий, и может быть скомбинирован с ними. Это расширяет возможности по производству разнообразной продукции. В производстве желейных кондитерских изделий важно выбрать желатин с относительно низкой вязкостью, так как желатин с высокой вязкостью может оставлять «хвосты» после заливки форм, что является браком.
Источник здесь
_______________________________________
Гидроколлоиды - определение
Материал из Википедии - свободной энциклопедии
Гидроколло́иды - в пищевой и косметической промышленности - собирательное название гидрофильных полимеров, способных в низкой концентрации образовывать стабильные гидрогели.
В качестве гидроколлоидов используются различные полисахариды, полученные из природного сырья (камеди, пектины, агар, крахмал); модифицированные полисахариды (карбоксиметилцеллюлоза) и синтетические гидрофильные полимеры (полиакриламид, производные полиэтиленоксида).
В пищевой промышленности в качестве пищевых добавок применяются гидроколлоиды как полисахаридной природы природного происхождения (камеди и агары) и модифицированные полисахариды (карбоксиметилцеллюлоза и её соли), так и синтетические гидрофильные полимеры (эфиры полиэтиленоксида).
Эти вещества в классификации пищевых добавок относятся к коду E4xx (стабилизаторы и загустители) и применяются в качестве загустителей и желатинизаторов в производстве как кондитерских и молочных (кремы, желе, джемы), так и мясо-колбасных изделий.