1.12: Хліб

Виробництво хліба

Хліб є основним продуктом харчування в багатьох культурах. Ключовими інгредієнтами є зерновий крохмаль, вода та розпушувач. Однак є деякі хліби без розпушувачів (коржі або наан), але це плоскі хліби.

Типові кроки у виробництві хліба:

Розпушувальні організми та бродіння

Saccharomyces cerevisiae, також відомий як хлібопекарські дріжджі, є основним розпушувачем у виробництві більшості хліба. Дріжджові клітини споживають цукру, присутні в тесті, і утворюють вуглекислий газ (СО ₂) та етанол, які відповідають за розпушування тіста під час фази бродіння та підйому печі.

Рецензія:

Вправа$\PageIndex{1}$

1. Який біохімічний шлях утворення СО ₂ і етанолу в дріжджах?
2. Чому хліб не містить алкоголю?

ферментовані цукру

Після змішування борошна, дріжджів і води починаються складні біохімічні та біофізичні процеси, каталізуються ферментами пшениці і дріжджами. Ці процеси йдуть у фазі випічки. Первинними крохмалями, що містяться в більшості злакових рослин, є полімери амілоза і амілопектин.

Рецензія:

Вправа$\PageIndex{2}$

Які моносахариди в цих полісахаридах? Що таке зв'язки?

Ці крохмалі в борошні забезпечують більшу частину цукру для бродіння, але крохмаль повинен бути розбитий на моносахариди, перш ніж він може бути ферментований дріжджами. Ось огляд цукрів, що використовуються дріжджами для процесу бродіння:

Амілази: У пшеничному борошні присутні два типи амілаз:$\alpha$ -амілази та$\beta$ -амілази.

• $\alpha$-Амілази гідролізують$\alpha$ - (1,4) -зв'язки всередині ланцюга крохмалю випадковим чином, тим самим генеруючи коротші олігосахариди.
• $\beta$-Амілази розщеплюють мальтозу з нередукуючого кінця крохмального ланцюга.

Дріжджі Інвертаза і Мальтаза

• Інвертаза гідролізує кілька дрібних олігосахаридів.
• Мальтаза розщеплює мальтозу на 2 моносахариди.

Вправа$\PageIndex{3}$

• Малюємо мальтозу. Це дисахарид, з якого виготовлені два моносахариди?
• Намалюйте сахарозу. Позначте моносахариди, що складають цю структуру.
• Намалюйте рафінозу. Позначте моносахариди, що складають цю структуру.
• Намалюйте Фруктан. Позначте моносахариди, що складають цю структуру.

Іноді$\alpha$ -амілази додають в тісто в складі поліпшувача борошна.

• Поясніть переваги додаткових ферментів амілази для процесу виробництва хліба.
• Поясніть користь додавання цукру (сахарози) в процес виробництва хліба.

Освіта клейковини

До числа найважливіших компонентів борошна відносяться білки, які часто становлять 10-15% борошна. До них відносяться класи білків, звані глютенінами і гліадинами. Гліадини - це кулясті білки з молекулярною масою в межах від 30 000 до 80 000 кДа. Гліадини містять внутрішньомолекулярні дисульфідні зв'язки.

Глютеніни складаються з гетерогенної суміші лінійних полімерів з великими молекулярними ділянками і низькомолекулярними гілками (НМВ). Дисульфідні зв'язки зшивають субодиниці глютеніну.

Вправа$\PageIndex{4}$

• Визначте хімічні поперечні зв'язки та фізичні поперечні зв'язки в полімерах.

У процесі хлібопекарства вода додається до борошна, де вона зволожує білки глютеніну, змушуючи їх набухати і ставати еластичними і гнучкими.

• Додайте молекули води до цієї картини гідратованого глютеніну.

• Які зміни МВФ можуть відбутися, щоб спричинити цю конформаційну зміну?
• Додавання води підвищує гнучкість білкових пасом і зменшує заплутування ланцюга. Ця гідратація [збільшує/зменшує] гнучкість тіста. Поясніть, що відбувається на молекулярному рівні до гнучкості.
• Гранули крохмалю також почнуть асоціюватися з цими білками глютеніна. Додайте деякі з них до зображення із зазначенням задіяних IMF.

Перед замісом два основних типи білка, гліадин і глютанін, залишаються окремими на молекулярному рівні. Однак, коли тісто замішується і замішується, починають відбуватися кілька речей:

Ферменти протеази з пшениці починають розщеплювати глютенін на більш дрібні шматочки.

Глютенін і гліадин починають утворювати хімічні зшивні зв'язки між білками. Утворюється складна мережа білків - клейковини.

Вправа$\PageIndex{5}$

• Передбачте, чи є клейковина [більше/менше] еластичною, ніж окремі вихідні білки.

Гранули крохмалю затримуються в тесті і повітря включається в тісто під час замісу. Тісто має бути досить еластичним, щоб розслабитися, коли воно відпочиває і розширюється і утримує СО ₂, коли воно піднімається - при цьому зберігаючи свою форму.

Вправа$\PageIndex{6}$

1. Якщо утворюється занадто багато клейковини (надмірно замішується), що буде з текстурою хліба?
2. Коли хліб піднімається, звідки _{береться СО 2}?
3. Коли хліб випікає, дріжджі продовжуватимуть бродити цукри, змушуючи тісто [розширювати/скорочуватися].

В кінцевому підсумку тепло випічки вб'є дріжджі.

Вплив інших інгредієнтів на утворення клейковини

Жир і емульгатори покривають білками.

Вправа$\PageIndex{7}$

1. Наявність жирів (вершкового масла, масла і т.д.) призведе до [збільшення/зменшення] гідратації.
2. Наявність жирів (вершкового масла, масла тощо) призведе до [збільшення/зменшення] вироблення клейковини

Солі (кухонна сіль, NaCl або солі жорсткої води, такі як Ca ⁺² або Mg ⁺²) можуть зміцнити мережу клейковини.

Вправа$\PageIndex{8}$

Припустіть, як присутність солей може посилити клейковину.

Печиво: Зазвичай досить розсипчасте і не дуже піднімається.

Вправа$\PageIndex{9}$

Що б вам потрібно для тіста для печива?

• [Низьке або високе] утворення клейковини
• [Низький або високий] вміст жиру
• [Низький або високий] вміст солі

Піца: Щоб витягнути тісто настільки тонке, як піца, не порушуючи, повинна бути дуже сильна глютенова мережа.

Вправа$\PageIndex{10}$

Що потрібно для тіста для піци?

• [Низьке або високе] утворення клейковини
• [Низький або високий] вміст води
• [Низький або високий] вміст солі

Хліб: Мережа досить щільна, щоб уловлювати СО ₂ дріжджів, що дозволяє йому піднятися, але не настільки щільно, щоб вільно розширюватися.

Вправа$\PageIndex{11}$
• Що потрібно для хлібного тіста?
o [Низький або середній або високий] утворення клейковини
o [низький або середній або високий] вміст води

Випічка

Смаки та аромати: Реакції Майяра

Журнал пивовара, Наука/Реакція Майяра

У харчовій хімії будь-які стадії нагрівання, що включають присутність цукрів і аміносполук, призводять до ряду реакцій, званих реакціями Майяра. Ці реакції Майяра є неферментативними «реакціями потемніння», які призводять до утворення широкого спектру ароматних сполук, які включають; солодовий, підсмажений, хлібний та горіховий ароматизатори.

Існує три етапи Реакції Майяра:

Етап I: Конденсація між цукром і аміном з подальшим перестановкою Амадорі.
Етап II: Формування альдегідів Штрекера III
стадія: Формування гетероциклічних сполук азоту.

Етап 1:

Вправа$\PageIndex{12}$

• Додайте вигнуті стрілки для механізму конденсації і подальшої перестановки Амадорі.

Етап 2:

Тавтомеризації можуть перетворити Амадорі продукт в дикарбоніл.

Вправа$\PageIndex{13}$

Дикарбоніл реагує з амінокислотою (аспарагін у цьому прикладі) з утворенням іміну.

• Намалюйте вигнуту стрілку багатоступінчастим механізмом формування імін. Можна використовувати скорочення.

При деградації Strecker іміновий продукт піддається декарбоксилювання і гідролізується до альдегіду.

Вправа$\PageIndex{14}$

• Доповніть таблицю альдегідом Strecker, утвореним з цих амінокислот.

Амінокислота	Альдегід Strecker	Аромат
лейцин		Солодовий, підсмажений хліб
Ізолейцин		Фруктовий, смажений
Валін		Зелені, недозрілі плоди
Фенілаланін		Квіткові
Метіонін		Овочевий

Етап 3:

На цій стадії альдегіди Стрекера утворюють складні гетероцикли в різних молекулярних сім'ях.

фуранони 'солодкий, карамельний'	піролів 'горіховий'	Ацилпридин «крекер»	фурани «м'ясисті, палені»	тіофени «м'ясисті, смажені»
Алкілпридин «гіркий, горілий»	піранони 'клен, теплий, фруктовий'	піразини «смажені, підсмажені»	оксазоли 'горіховий, солодкий'	імідазол 'шоколад, гіркий, горіховий'

Молекули також можуть утворювати полімери і випадає в осад.