Исследование воздействия содержания поврежденного крахмала на реологические свойства теста в муке, измельченной из различных образцов пшеницы с использованием различных настроек зазора между валами

Введение: Крахмальные гранулы в эндосперме пшеницы хорошо организованы и укреплены белковыми сетями. Однако механические силы в процессе помола могут частично или полностью повредить эти гранулы. В результате полученная мука содержит смесь как неповрежденных, так и поврежденных крахмальных гранул. Содержание поврежденного крахмала в муке зависит от характеристик системы помола и настроек валков. В частности, помол на высокой скорости и под давлением может увеличить долю поврежденного крахмала из-за хрупкой структуры гранул. Эта характеристика оказывает значительное влияние на водопоглощение муки и поведение теста, непосредственно влияя на качество выпечки. Кроме того, поврежденный крахмал ускоряет ферментативные реакции, изменяя гликемические свойства муки, что является важным фактором при производстве функциональных продуктов питания.

Методология: В компании Bastak Instruments, ведущем мировом центре НИОКР, было измельчено пять различных образцов пшеницы (Triticum aestivum L.), названных «Образец-01, Образец-02, Образец-03, Образец-04 и Образец-05», с использованием лабораторной мельницы Bastak 4500 с двойным проходом и различными настройками зазора между валками. Образцы были получены из разных регионов мира и представляли собой местные сорта средней твердости. Образцы пшеницы были измельчены с использованием пяти валков (три валка для дробления и два валка для редукции), в результате чего получены муки с различным содержанием поврежденного крахмала. Урожайность муки была рассчитана как процент от начальной массы очищенной и кондиционированной пшеницы.

Уровни поврежденного крахмала в муке, полученной при помоле с зазорами между валками от 0,1 мм до 0,7 мм, были измерены за шесть минут с помощью устройства Bastak SD Cheq 15000 методом амперометрии в соответствии с международными стандартами.

Физико-химические характеристики: Образцы пшеницы были проанализированы с использованием устройства Bastak Hectoliter 7000 для определения гектолитрового веса (кг), влагомера Bastak 16000 с высокоточные золотые сенсоры для определения содержания влаги (%) и устройства анализа белка Bastak для определения содержания белка (%). В таблице ниже приведены средние физико-химические данные для пяти образцов пшеницы, включая процентные показатели урожайности муки, полученной при различных настройках зазора между валками.

Таблица: Средние физико-химические данные для пяти различных образцов пшеницы и урожайность муки, полученной при помоле с различными настройками зазора между валками

Уровни поврежденного крахмала в муке, полученной при помоле с зазорами между валками от 0,1 мм до 0,7 мм, были измерены за шесть минут с помощью анализатора повреждений крахмала Bastak SD Cheq 15000 методом амперометрии в соответствии с международными стандартами.

Рисунок: Уровни поврежденного крахмала, полученные при помоле различных образцов пшеницы с использованием различных зазоров между валками.

Для оценки пекарских качеств муки были проведены анализы теста с целью изучения влияния уровней поврежденного крахмала на качество теста. Для оптимальной консистенции теста и производства высококачественного хлеба содержание поврежденного крахмала в муке должно оставаться сбалансированным. Мука с чрезмерным содержанием поврежденного крахмала обладает высокой водоабсорбирующей способностью, что увеличивает поглощение воды тестом, нарушая его однородность при замешивании и снижая эластичность. Такая мука, склонная к поглощению большего количества воды, вызывает чрезмерное размягчение теста и препятствует адекватному формированию глютена. В результате способность теста удерживать газы снижается, и из-за невозможности удержания газов, образующихся в процессе брожения, объем хлеба уменьшается, что приводит к более плотной структуре мякиша.

Этот дисбаланс отрицательно сказывается на образовании корки на поверхности теста в процессе выпекания, ухудшая качество корки. Исследования показывают, что использование муки с оптимальным уровнем поврежденного крахмала способствует развитию теста и брожению, улучшает объем хлеба и создает пористую, однородную структуру мякиша. Однако, когда уровни поврежденного крахмала превышают этот оптимум, гидратация глютена становится ограниченной, что затрудняет эффективное распределение газов. В результате, из-за большой поверхности, тесто не имеет достаточного формирования сети глютена, что снижает способность удержания газов, уменьшает объем хлеба и приводит к более плотному мякишу. По этой причине контроль содержания поврежденного крахмала в пределах оптимального диапазона считается критически важным параметром в производстве хлеба.

В то время как целые крахмальные зерна могут поглощать примерно 0,33 раза их вес в воде, поврежденные крахмальные зерна могут поглощать свой собственный вес воды. Поэтому количество поврежденного крахмала существенно влияет на пекарские качества муки, что анализируется с помощью современных устройств Bastak, таких как Absograph 500 и Resistograph 500 для оценки реологических свойств теста.

Анализы теста, включая способность/стабильность поглощения воды, были проведены с использованием образцов муки с различным уровнем поврежденного крахмала, измеренных с помощью устройства Bastak SD Cheq 15000 для оценки повреждений крахмала. Используя 300 г образцов муки, были подготовлены образцы теста в устройстве Absograph 500 путем замешивания их в течение 5 и 20 минут. Кроме того, с использованием устройства Bastak Resistograph 500 были оценены реологические свойства теста в течение достаточных тестовых периодов 45, 90 и 135 минут. В процессе тестирования использовалась специальная система растягивания теста по направляющей, которая двигалась вверх для устранения гравитационных эффектов, регистрируя прикладываемую силу для графического анализа. Эластичность, сопротивление и энергия теста были определены в соответствии с международными стандартами для достижения идеальных характеристик выпеченных изделий.

Рисунок: ОБРАЗЕЦ-01 (Расстояние между валами: 0,5 мм), График стабильности Absograph
UCD: 23.5

Рисунок: ОБРАЗЕЦ-02 (Расстояние между валами: 0,2 мм), График стабильности Absograph
UCD: 33,3

В образцах теста, приготовленных из муки, содержащей высокие уровни поврежденного крахмала, было отмечено, что чрезмерное увеличение поврежденного крахмала снижает способность удержания газа, так как недостаточно глютена, чтобы покрыть увеличенную поверхность. Это значительно нарушает процесс ферментации, ухудшает внутреннюю структуру хлеба и, в конечном итоге, влияет на общие качества хлеба.