Ферменты в хлебопечении

Хлеб плохо поднялся. Мякиш липкий. Корка бледная. Изделие быстро черствеет. Каждая из этих проблем имеет причину — и часто она связана с балансом ферментов в муке.

Ферменты хлебопекарные — один из наиболее точных инструментов технолога. Они работают на биохимическом уровне: регулируют расщепление крахмала и белков, влияют на реологию теста и определяют потребительские свойства готового хлеба. При этом в составе готового продукта не указываются — они относятся к технологическим вспомогательным средствам.

Что такое ферменты и почему они важны

Ферменты (энзимы) — белки-катализаторы биологических реакций. Они не расходуются в процессе реакции, но многократно ускоряют её. Каждый фермент работает строго с определённым субстратом. Амилаза — с крахмалом. Протеаза — с белками. Ксиланаза — с пентозанами. Липаза — с жирами.

В муке всегда содержатся собственные (нативные) ферменты — они переходят туда из зерна при помоле. Их активность зависит от сорта зерна, условий выращивания, хранения и степени помола. Партии муки существенно различаются по ферментной активности. Именно это нестабильность — главная причина, по которой на производство добавляют ферментные препараты извне.

Ферментные препараты в хлебопечении не являются пищевыми добавками. Они — вспомогательные технологические средства согласно ТР ТС 029/2011. Безопасность обеспечена тем, что в процессе выпечки при температуре выше 70–80 °C ферменты денатурируют и полностью теряют активность.

Где берут ферменты для хлебопечения

Большинство промышленных ферментных препаратов — микробного происхождения. Их получают при культивировании плесневых грибов (Aspergillus niger, Aspergillus oryzae) или бактерий (Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens).

Микробные ферменты аналогичны нативным ферментам зерна по механизму действия, но более предсказуемы по активности и стабильны по составу. Это позволяет точно дозировать их и прогнозировать результат.

Альтернативный источник — солодовые продукты (солодовая мука, солодовые экстракты). Солод богат нативными амилазами и используется как натуральный источник ферментов в хлебопечении. Подходит для рецептур с «чистой этикеткой».

Амилазы: главный инструмент управления крахмалом

Амилазы — группа ферментов, расщепляющих крахмал. Крахмал составляет около 60–70% сухого вещества пшеничной муки. Именно он — основной субстрат для амилаз.

Альфа-амилаза

Гидролизует полисахаридные цепи крахмала в произвольных местах. Образует декстрины (фрагменты крахмальных цепей) различной длины и олигосахариды.

Что происходит в тесте при добавлении альфа-амилазы:

1. Расщепляется крахмал → образуются декстрины и мальтоза
2. Мальтоза питает дрожжи → брожение ускоряется
3. Газообразование растёт → тесто поднимается быстрее и выше
4. При выпечке декстрины участвуют в реакции Майяра → корка приобретает интенсивный румяный цвет
5. Декстрины удерживают влагу → хлеб дольше остаётся мягким

В большинстве видов пшеничной муки достаточно нативной бета-амилазы, но альфа-амилазы мало. Поэтому внесение грибной альфа-амилазы — стандартная практика хлебопекарного производства.

Грибная альфа-амилаза (из Aspergillus niger) — наиболее популярна. Причина: низкая температура инактивации — 55–65 °C. При этой температуре фермент уже прекращает работу, пока крахмал ещё не клейстеризован полностью. Это исключает избыточный гидролиз и липкий мякиш.

Бактериальная альфа-амилаза (из Bacillus) — термостабильна. Сохраняет активность до 80–110 °C. Остаётся активной во время выпечки дольше. Риск: слишком глубокое расщепление крахмала → мякиш липкий, влажный на ощупь. Применяется значительно реже и в строго ограниченных дозировках.

Мальтогенная альфа-амилаза — особый класс. Образует преимущественно мальтозу, а не декстрины. Максимально замедляет черствение. Применяется специально для хлеба с увеличенным сроком свежести (тостовый хлеб, мягкие булочки).

Бета-амилаза

В пшеничной муке содержится в достаточном количестве. Расщепляет крахмал с нередуцирующего конца, образуя исключительно мальтозу.

Мальтоза — основной питательный сахар для дрожжей. Бета-амилаза обеспечивает непрерывное питание дрожжей на протяжении всего цикла брожения.

Дополнительно вносить бета-амилазу нужно редко — только при работе с мукой с очень низкой нативной активностью.

Число падения (ЧП) — как измерить активность амилаз в муке

Число падения (по Хагбергу) — стандартный метод оценки активности амилаз в муке. Измеряется в секундах.

• ЧП > 300 с — низкая активность амилаз. Нужно добавлять альфа-амилазу.
• ЧП 200–300 с — нормальный диапазон для хлебопекарной муки.
• ЧП < 150 с — избыточная активность. Мука проросшая. Добавлять амилазу нельзя — хлеб получится с липким мякишем.

Перед применением ферментного препарата на основе амилазы нужно знать ЧП конкретной партии муки. Внесение амилазы в муку с ЧП ниже 200 с — технологическая ошибка.

Протеазы: управление клейковиной

Протеазы — ферменты, расщепляющие белки. В хлебопечении их мишень — клейковина (глютен). Клейковина образует каркас теста: удерживает газ, определяет упругость, растяжимость и эластичность.

Не вся мука одинакова по силе клейковины. Мука из твёрдой пшеницы и некоторых сортов мягкой имеет крепкую, короткорвущуюся клейковину. Такое тесто:

• Сильно сопротивляется замесу и раскатке
• Даёт хлеб с трещинами на корке
• Плохо расходится при выпечке — изделие меньшего объёма

Протеаза расщепляет часть пептидных связей в белках клейковины. Это снижает её упругость и увеличивает растяжимость.

Результаты применения протеазы:

• Тесто более пластичное, легче обрабатывается машиной
• Снижается время замеса на 15–25%
• Хлеб большего объёма
• Поверхность без трещин и разрывов
• Улучшается вкусоароматический профиль (аминокислоты из расщеплённых белков участвуют в реакции Майяра)

Для каких изделий обязательна протеаза:

• Крекеры и затяжное печенье — тесто нужно тонко раскатывать, клейковина должна быть мягкой
• Вафли — тесто без упругости
• Слоёные изделия — клейковина не должна «стягивать» слои
• Пицца — тесто нужно легко растянуть

Аналог протеазы — цистеин (L-цистеин, E920). Это химический восстановитель, который действует на клейковину похожим образом. Однако протеаза считается более предпочтительной: не выносится на этикетку, позволяет сохранить «чистый состав» продукта.

Ксиланаза (гемицеллюлаза): работа с пентозанами

Пентозаны — некрахмальные полисахариды, составляющие 2–3% пшеничной муки и до 8% ржаной. Они поглощают воду в 10 раз больше своей массы. Нерастворимые пентозаны снижают газоудерживающую способность теста.

Ксиланаза частично гидролизует пентозаны. Нерастворимые фракции переходят в растворимые. Структура теста улучшается.

Эффекты ксиланазы:

• Укрепление клейковинного каркаса
• Рост газоудерживающей способности
• Увеличение объёма хлеба на 10–20%
• Улучшение структуры пористости мякиша
• Особая эффективность в работе с ржаной мукой

Ксиланаза входит в состав большинства комплексных улучшителей качества хлеба как обязательный компонент.

Глюкозооксидаза: укрепление без химии

Глюкозооксидаза окисляет глюкозу, образуя перекись водорода. Перекись водорода укрепляет дисульфидные связи между белками клейковины — эффект аналогичен аскорбиновой кислоте.

Преимущество перед аскорбиновой кислотой: глюкозооксидаза — фермент натурального происхождения. Не выносится на этикетку. Идеальный выбор для рецептур с «чистой этикеткой», где нужно исключить химические окислители.

Эффекты:

• Укрепление клейковины
• Снижение липкости теста
• Улучшение машинообрабатываемости
• Повышение газоудерживающей способности

Работает синергетически с ксиланазой: вместе дают больший прирост объёма, чем каждый по отдельности.

Липаза: структура мякиша и свежесть

Липаза гидролизует жиры муки с образованием жирных кислот и глицерина. Ненасыщенные жирные кислоты участвуют в укреплении клейковинного каркаса.

Эффекты липазы:

• Улучшение структуры и белизны мякиша
• Замедление черствения
• Улучшение вкусоароматического профиля
• Частичная замена эмульгаторов (DATEM, SSL) — для рецептур «без добавок E»

Липаза особенно эффективна в изделиях с высоким содержанием жира: сдобные булочки, бриошь, тостовый хлеб. В сочетании с мальтогенной амилазой даёт максимальный эффект продления свежести.

Сравнительная таблица ферментов в хлебопечении

Синергия ферментов: комплексное действие

Ферменты не работают в изоляции. Их эффекты суммируются и усиливают друг друга.

Классическая комбинация для пшеничного хлеба: Альфа-амилаза + ксиланаза + глюкозооксидаза = рост объёма + укрепление клейковины + замедление черствения. Именно эта тройка лежит в основе большинства комплексных ферментных препаратов класса «Белазим-Универсал» и аналогов.

Для изделий с длительным сроком хранения: Мальтогенная амилаза + липаза = максимальная мягкость мякиша на протяжении 5–7 дней.

Для слоёных и крекерных изделий: Протеаза + ксиланаза = пластичное тесто, хорошо раскатывается, не стягивается.

Важно: при формировании комплексного состава нужно понимать взаимодействие ферментов. Избыток альфа-амилазы при высокой активности протеазы может дать одновременно разжиженное тесто и липкий мякиш. Баланс подбирает технолог.

Ферменты vs химические добавки: что выбрать

Ферментные препараты всё чаще замещают химические улучшители. Это не маркетинг — это реальная технологическая тенденция.

Ферментные препараты могут заменить:

• Аскорбиновую кислоту → глюкозооксидаза
• Цистеин → протеаза
• DATEM, SSL → липаза
• Часть эмульгаторов → ксиланаза + глюкозооксидаза

Преимущество замены: ферменты как технологические вспомогательные средства не указываются в составе продукта. Это позволяет производителю убрать E-коды с этикетки и перейти на «чистый» состав: мука, вода, дрожжи (закваска), соль — и ферменты за кадром.

Потребитель это ценит. Рост продаж хлеба с «чистой этикеткой» — 15–20% ежегодно по данным международных аналитиков хлебопекарного рынка.

Дозировки и практика применения

Ферментные препараты применяются в граммах и долях процента. Это требует точного дозирования.

Общие правила:

Вносить ферменты нужно вместе с мукой — до добавления воды и дрожжей. Это обеспечивает равномерное распределение по всей массе теста.

Активность ферментного препарата указывается в единицах активности (ЕА или единицы на грамм). Дозировка в граммах на 100 кг муки зависит от декларированной активности конкретного продукта. Производитель указывает рабочую дозировку в техническом листе.

Перед применением каждой новой партии ферментного препарата — пробная выпечка. Активность ферментов может незначительно варьироваться между партиями.

Хранение. Ферментные препараты чувствительны к теплу и влаге. Хранят при температуре +5–20 °C, в сухом месте, в закрытой упаковке. Нельзя допускать контакта с водой при хранении. Срок годности большинства препаратов — 12 месяцев при соблюдении условий.

Ферменты в составе улучшителей качества хлеба

Большинство комплексных хлебопекарных улучшителей содержат ферменты как ключевые активные компоненты. Покупая улучшитель, технолог фактически покупает сбалансированный ферментный комплекс с добавлением аскорбиновой кислоты и эмульгаторов.

Отдельные монопрепараты используют для точечной коррекции:

• Мука с низким ЧП — не добавлять амилазу, скорректировать другими параметрами
• Крепкая клейковина — внести монопрепарат протеазы
• Задача продлить свежесть — добавить мальтогенную амилазу к базовому улучшителю

Гибкость работы с моноферментами даёт технологу больше возможностей для тонкой настройки рецептуры под конкретную задачу.

Ферментные препараты для хлебопекарного производства представлены в каталоге в разделе хлебопекарные ингредиенты. Также в каталоге доступны комплексные улучшители с ферментами в составе.

Для подбора конкретного препарата под задачу производства — оставьте заявку. Технолог поможет рассчитать дозировку с учётом показателей муки.

Рекомендуемые разделы каталога:

• Хлебопекарные ингредиенты — ферменты, улучшители, закваски
• Улучшители хлебопекарные — комплексные препараты с ферментами
• Солодовые продукты — натуральный источник амилаз