Ферментатор для закваски хлеба для чего нужен
Так по праву называли закваску, которая не только ускоряла процесс приготовления хлебобулочных изделий, но и придавала им особенный вкус. Сегодня закваска – это не только «технологический ингредиент», с ней связана целая философия в рамках двух трендов последних лет. Во-первых, в отличие от дрожжевого, хлеб на закваске полезен для организма, что отвечает потребностям современных покупателей. Во-вторых, именно закваска обеспечивает тот самый неповторимый кисловатый аромат настоящего хлеба, хлебный дух.
Цель процедуры заквашивания отражена в названии. С французского закваска (levain) переводится как «ингредиент для подъема и разрыхления». В английском (sour dough) и немецком (sauerteig) языках термин «закваска» обозначает «подкисление», а в испанском (masa madre) – «средство для подъема».
Заквашивание, скорее всего, было открыто случайно, как и другие основополагающие кулинарные процедуры. Считается, что этой технологией уже владели древние египтяне и вавилоняне. К примеру, Плиний Старший писал, что галлы и иберийцы использовали снятую с пива пену, чтобы делать «более светлый хлеб, чем у других народов». Популярным приемом было пропитать вином или виноградным соком пшеничные отруби, или же просто кусочек уже готового хлеба, или муки, смешанную с водой, и оставить «доходить» в теплом месте.
В Древней Руси помимо ржаных заквасок применялись кефирные, а также закваски из пива, хмеля, меда, картофеля и т. д. Главное – создать благоприятную среду для молочнокислых бактерий, которые в некотором количестве есть даже в воздухе. Если в деревнях раньше ходили на поклон к семье, которая владела приемами сохранения и обновления заквасок, то к XIX веку появились фирмы, специализирующиеся на выращивании заквасочных культур с определенными свойствами и характеристиками (в этом они конкурировали с дрожжевым производством). В ХХ веке микробиология хлебопечения становится предметом отдельного изучения институтов. Например, в Петербургском отделении НИИ Хлебопекарной промышленности с 1946 года собирается коллекция молочнокислых бактерий и дрожжей. Сейчас в ней более 150 единиц.
На современном российском рынке хлебопечения можно выделить следующие тенденции: внимание к натуральным и улучшенным закваскам; стремление при этом скорее пользоваться уже готовыми композициями, а не выращивать их самостоятельно, экспериментировать; тестирование заквасок при помощи мини-пекарен (если потребитель не ощущает разницы, то зачем платить больше?); введение информации о бездрожжевом производстве в рекламные проспекты (делается акцент на диетический и профилактический аспекты хлебобулочной продукции на заквасках).
По сути, закваска – это водно-мучная смесь с бродильным компонентом и факультативными добавками. Исследователи сбраживают различные виды муки (чистые или мучные смеси, к примеру, ржано-пшеничные, в разных пропорциях) различными бактериями. Получившуюся массу либо высушивают и продают в порошковом виде, либо пастеризуют и сгущают – так получается густая закваска, популярная в Европе, либо используют в жидком виде (преимущественный выбор российских пекарей).
На рынке высоко ценятся уже зарекомендовавшие себя гибридные культуры, также востребованы стартовые закваски. В закваску могут добавляться полезные компоненты, в том числе ростки пшеницы. От этого зависит стоимость конечного продукта. Сухие, жидкие и пастообразные закваски продаются от 150 до 370 рублей за килограмм, стартовые культуры стоят на порядок дороже – около 1000 рублей за тот же объем.
Доставка готовых густых и жидких заквасок до пекарни осуществляется в морозильных контейнерах, рефрижераторах. В таком состоянии качественные закваски и стартеры для заквасок, по мнению, производителей, могут храниться по полгода. Конечно, оптимально выращивать закваску прямо на производстве, не подвергая ее заморозке, но лучшие и экспериментальные культуры путешествуют по всему миру. В Швеции, где популярны небольшие домашние пекарни, даже создали отель для заквасок, где они созревают под бдительным присмотром, пока владельцы заняты другими делами.
В хлебобулочной промышленности существуют разные технологические схемы обращения с закваской. Вот, к примеру, как может выглядеть работа отечественного хлебокомбината с жидкой разновидностью закваски. Для начала готовится питательная среда для брожения (мука и вода в пропорции один к трем или один к двум), ее подогревают и вносят бродильный компонент. Собственно брожение занимает чуть более трех часов, из готовой закваски берут половину на замес теста, к оставшейся добавляют питательную смесь, так что процесс брожения не прерывается. Важно количество закваски, используемое при замесе:чем ее больше (оптимально – до 30%), тем активнее тесто накапливает кислотность, меньше – разжижается, увеличивается удельный объем готового продукта, хлеб демонстрирует ровную пористость, мякиш равномерно пропекается, становится эластичным, но при этом не липнет к рукам. Весомая деталь: хлебобулочные изделия, приготовленные на закваске, лучше удерживают заданную форму. В современных условиях, когда потребитель хочет видеть не только вкусный, но и красивый продукт, это свойство особенно актуально.
Существует мнение, будто на заквасках изготавливают только ржаное тесто, в то время, как пшеничный хлеб традиционно производится с использованием дрожжей. Тем не менее, когда появляются такие проблемы, как повышенная крошливость пшеничного мякиша, быстрое черствение, микробная порча хлеба, да и вкус подводит, то в сочетании с дрожжами применяют пшеничные закваски.
Закваски, помимо придания особого вкуса и ускорения технологических процессов, имеют еще один плюс: фактически, брожение теста – это как пищеварение, а раз оно уже произошло, продукт легче усваивается желудком. Не случайно издревле отмечалось, что хорошего хлеба можно съесть сколько угодно. По сути, кисломолочные бактерии, которые «работают» при заквашивании – это те самые лактобактерии, которые нормализуют работу микрофлоры кишечника, дело только в концентрации. Так, в Петербургском отделении НИИ Хлебопекарной промышленности выпускается лактобактерин – порошок для закваски, с повышенной концентрацией лактобактерий.
Подробнее о тонкостях обращения с заквасками и о специфике их применения мы узнали у экспертов:
Лина Кузнецова, директор Санкт-Петербургского филиала ГОСНИИ хлебопекарной промышленности:
«В Европе “законодателями мод” в производстве ржаных заквасок являются Германия и Финляндия, в на постсоветском пространстве лидирует наш институт с его коллекцией.
В настоящее время в хлебопекарной промышленности России применяют несколько видов ржаных заквасок: густую, жидкую с заваркой и без нее, концентрированную молочнокислую, термофильную и термофильную сброженную, а также комплексную. Выбор закваски зависит от технической базы предприятия. Так, “Дарницкий” хлеб можно приготовить на любой из заквасок – густой, жидкой с заваркой или без заварки. Можно отметить, что, к примеру, на Северо-Западе нашей страны предприятия чаще используют густую закваску, в Поволжье, а также в Белоруссии и Украине – жидкие закваски. Поэтому с уверенностью говорим, что отечественная промышленность умеет выпекать хлеб на заквасках, приготовленных с использованием чистых культур микроорганизмов, то есть владеет «секретом фирмы» русского ржаного хлеба. Отмечу, что микрофлора заквасок, выведенных на чистых культурах микроорганизмов, является безопасной для человека, в то время как микрофлора заквасок спонтанного брожения может сильно варьироваться и требует детального анализа, прежде чем давать заключение о ее качествах. (В XXI веке, когда наука шагнула так далеко вперед, даже смешно говорить о спонтанном брожении!).
Отечественные биохимики и микробиологи в своих исследованиях ориентировались как на крупные хлебопекарные предприятия с мощной технологической базой и с непрерывным производственным процессом, так и на небольшие пекарни, в том числе в отдаленных районах страны, где затруднена поставка сырья. Поэтому разрабатывали закваски, которые можно вести длительное время даже при работе предприятия в дискретном режиме без изменения их качества, позволяющие получить качественный традиционный ржаной хлеб.
В Европе же до 70% хлебобулочной продукции выпекается в сети частных мини-пекарен. Закваски, предлагаемые на наш рынок импортными производителями, требуют частых обновлений, поскольку качество их быстро снижается, и кроме того, хлеб на таких заквасках по кислотности, вкусу и запаху значительно отличается от хлеба, к которому привык отечественный потребитель. Либо же из-за рубежа поставляются вообще невозобновляемые закваски, в том числе перенесшие длительный путь в морозильной камере. Такие закваски можно называть скорее “подкисляющим полуфабрикатом” – живых молочнокислых бактерий в них практически нет. Мы полагаем, что рациональнее купить отечественную стартовую культуру и два-три раза в год выводить из нее свежую закваску – при этом нами гарантируется стабильное качество продукции».
Елена Раенко, технолог компании ООО «Неос Ингредиентс»:
«Приготовление закваски – одна из основных стадий, влияющая на характеристики хлеба. Введение заквасочной культуры в рецептуру хлеба позволит откорректировать качество готового изделия, но работа с заквасками непростая. Необходимо четко знать, какие микроорганизмы используются в качестве стартовой культуры и, какие ферментационные режимы требуются именно для данного вида микроорганизмов. К каждому виду молочнокислых бактерий и для каждой стадии заквашивания подбирается свой режим с предельно конкретными параметрами (температура указывается с точностью до градуса!). Даже при небольших объемах выпускаемой продукции на малых производствах желательно применение ферментаторов для производства закваски – это позволяет исключить неточности.
К сожалению, на российском рынке нет оборудования, которое сможет справиться с поставленными задачами, поэтому приходится обращаться к европейским фирмам обладающим глубокими познаниями в технологиях их ведения, культивирует стартовые заквасочные культуры, к которым предъявляются очень высокие требования. К примеру, для успешного начала созревания закваски необходимо, как минимум, 10 миллионов молочнокислых бактерий на 1 грамм закваски! Только в этом случае происходит прекращение развития посторонней микрофлоры, ведущая к неправильному течению ферментационного процесса.
Один из важных технологических вопросов – как часто следует обновлять закваски? Ведь с течением времени посторонняя («дикая») микрофлора (она попадает в закваску с мукой, которая содержит штаммы «диких» дрожжей и несколько видов молочнокислых бактерий) начинает численно превосходить начальную заквасочную культуру. В Европе рекомендует обновление заквасок производить один раз в 7 дней, что гарантирует стабильное качество и отличный вкус, и аромат хлебобулочных изделий.
Еще один важный момент: в технологии промышленного производства ржаного теста применяются густые, менее густые и жидкие закваски. В Европе, в основном, используют густые закваски, в России широкое распространение получили жидкие закваски. Основываясь на своем долголетнем опыте и научных исследованиях, немецкие специалисты рекомендует использовать густые закваски как для производства ржаных и смешанных сортов хлеба, так и для пшеничных хлебов и хлебобулочных изделий, поскольку жидкие закваски в целом нестабильны из-за неуправляемого накопления уксусной кислоты и могут просто испортить продукт, а хлеб на густых заквасках эластичней и лучше хранится».
Виталий Лунин, компания «Саф-Нева» (Lesaffre)
В наши дни, в условиях жесткой конкуренции и избирательных вкусов покупателей, хлебопеки вынуждены возвращаться к традиционным многостадийным способам производства хлеба с применением заквасок, которые позволяют получить изделия с высокими качественными характеристиками.
За последние 20-30 лет можно отметить заметные изменения в области применения заквасок. Во-первых, значительно расширился ассортимент предлагаемых стартовых культур. Они отличаются между собой составом, (что приводит к различному вкусу и аромату у готового продукта), а также торговой формой (можно встретить гранулированные сухие стартовые культуры или пластифицированные, похожие на прессованные дрожжи).
Еще в 90-е годы на предприятиях (на территории России) использовали закваски непрерывного действия (жидкие, густые, КМКЗ), которые выращивали из материнских культур и вели разводочный цикл в течение 6-12 месяцев (на некоторых заводах закваски не обновляли несколько лет). В процессе изменения ассортимента, его расширения, появилась потребность в более гибком ведении технологического процесса.
Сейчас есть возможность упростить процесс ведения заквасок благодаря появлению на сырьевом рынке новых продуктов. Чтобы получить готовую закваску не нужно проходить многоступенчатую подготовительную работу. Например, при использовании стартовой культуры Saf Levain LV1 и LV4, мы получаем готовую к использованию закваску уже через 14-24 часов. Еще один большой шаг – это появление готовых, инактивированных заквасок. Нельзя говорить, что это аналог «живых» заквасок, но в случае некоторых предприятий, где нет возможности установки емкостей для брожения, это достойная замена. Существуют как сухие, так и жидкие инактивированные закваски.
Компания Lesaffre не только признанный лидер в области производства дрожжей, но и предприятие, имеющее уникальный опыт производства стартовых культур и различных вкусовых добавок (инактивированные закваски). В России Lesaffre представляет широкий спектр как стартовых культур для выведения натуральных заквасок (Saf Levain LV 1и LV 4), так и инактивированные закваски, готовые сразу к применению («Аром Левен Ликид»).
Что касается стартовых культур, то вниманию российских хлебопёков мы представляем два варианта: первый – закваска Saf Levain LV 1, которая оптимально подходит для приготовления оригинальных рецептур на базе пшеничной муки, в том числе европейской сдобы. Данные стартовые культуры позволяют дополнительно не вносить в рецептуру хлебопекарные дрожжи, таким образом, на этикетке, в составе продукта не указывается данный ингредиент (своего рода бездрожжевой продукт). Вторая стартовая культура Saf Levain LV 4 идеально подходит для приготовления традиционных ржаных и ржано-пшеничных сортов хлеба. Основным плюсом данных продуктов является короткое время приготовления материнской закваски и стабильность качества готового продукта.
В случае отсутствия условий для работы с натуральными заквасками, мы готовы предложить жидкую инактивированную закваску «Аром Левен». Данный продукт готовят традиционным способом, свойственный всем закваскам, используя специальные молочнокислые бактерии и адаптированные дрожжи. В конце производственного цикла закваску концентрируют и инактивируют. Кислотность готовой закваски составляет порядка 70-80ºC. Основные преимущества этого продукта заключаются в простоте его использования и хранения, при этом вы получите отличный вкус и аромат хлеба, свойственный изделиям с длительным брожением, а так же стабильное качество продукта.
Еще один продукт, который также можно отнести к закваскам (по российской терминологии) – это сухая закваска «Ибис» с оранжевой этикеткой. При внесении данного продукта вы увеличиваете кислотность теста и готового хлеба. Ячменный солод, на основе которого сделана данная закваска, придает мякишу приятный аромат и цвет. При этом улучшаются реологические свойства мякиша, снижаются его липкость и заминаемость.
Если говорить о стартовых культурах Saf Levain LV1 и LV4, то особенность данного продукта – это широкий спектр его применения. На базе данной закваски можно изготавливать как пшеничные и ржано-пшеничные хлеба, так и сдобные изделия, такие как «Панетонни», «Гаш», «Бриошь», «Тостовый хлеб». Данный ассортимент популярен в европейских странах, в частности во Франции. Стартовая культура Saf Levain позволяет исключить сложные этапы приготовления и разведения закваски, но при этом не исключает возможности установить разводочный цикл, аналогичный обычным молочнокислым закваскам.
Ферментатор для приготовления жидкой закваски
Закваски могут различаться по:
Степень выбраженности закваски зависит от:
Благодаря полностью автоматизированным процессам, PATOLEVAIN чётко следует заданной программе, что гарантирует точный и пунктуальный процесс производства закваски. Специально разработанная система быстрого нагревания и охлаждения делает возможным запуск программы при холодной воде, а также возможно резко заблокировать режим ферментации для последующего перехода к режиму охлаждения.
Оптимальная температура брожения закаваски составляет 26-28°.
Температура и время ферментации несколько колеблятся в зависимости от общих температурных условий производственных помещений.
Благодаря системе двойного слива, PATOLEVAIN автоматически сохраняет в нижней части цилиндра 1/5 часть от общего рабочего объёма, которая в последствии используется в качестве матрицы для поддержки и возобновления закваски.
На базе закваски возможно производить широкий ассортимент хлебобулочных изделий, в том числе и сдобных:
Хлеб приготовленный на жидкой закваскe «levain»:
Преимущества применения закваски:
Преимущества ферментатора PATOLEVAIN:
К каждой машине прилагается набор рецептов.
Закваска и ферментация зерновых продуктов с точки зрения питания
[ ПЕРЕВОД СТАТЬИ ] Кайса Поутанен, Лаура Фландер, Кати Катина
VTT Технический исследовательский центр Финляндии, Финляндия
Университет Куопио, Исследовательский центр продовольствия и здоровья, Отдел клинического питания, Куопио, Финляндия
Микробиология хлеба на закваске
Использование закваски для улучшения вкуса, структуры и стабильности хлебобулочных изделий обретает все больший интерес. Ферментация зерна также демонстрирует значительный потенциал в улучшении и создании питательных качеств и влиянии пищевых продуктов и ингредиентов на здоровье.
Помимо улучшения органолептических характеристик цельнозерновых, богатых клетчаткой или безглютеновых продуктов, закваска может также активно замелять усвояемость крахмала, что приводит к снижению гипогликемического индекса, изменяет уровень и биодоступность биологически активных соединений и улучшает биодоступность минералов. Ферментация зерна может образовывать неусвояемые полисахариды, или изменять доступность волокон зерна для кишечной микрофлоры. Было также высказано мнение о том, что деградация глютена делает хлеб пригодным для употребления больными целиакией.
Изменения в матрице зерновых, потенциально приводящие к улучшению качества питания, многочисленны. Они включают образование кислоты, что вероятно замедляет усвояемость крахмала, а также изменяют уровень рН до значений, которые благоприятствуют действию некоторых эндогенных ферментов, тем самым изменяя биодоступность минералов и фитохимических элементов. Это особенно полезно в продуктах, богатых отрубями для доставки минералов и потенциально защитных соединений в кровеносную систему. Действие ферментов во время ферментации также вызывает гидролиз и солюбилизацию зерновых макромолекул, таких как белки и полисахариды клеточной стенки. Это изменяет текстуру продукта, которая может влиять на всасывание питательных и непитательных веществ. Новые биоактивные соединения, такие как пребиотические олигосахариды или другие метаболиты, могут также образовываться при ферментации зерновых.
Ферментация зерна является одним из старейших биотехнологических процессов и уходит корнями во времена Древнего Египта, где и пиво, и хлеб изготавливались при помощи дрожжей и молочнокислых бактерий. Спонтанная ферментация вероятно использовалась в самые первые дни и просто активировала натуральные микробы в измельченном зерне. В недавнем прошлом использование закваски стало более систематическим, и микробные культуры были разработаны и поддерживались сохранением части фермента для дальнейшего использования.
Первыми причинами использования ферментации в выпечке были заквашивание, образование аромата и улучшение стабильности. Постепенно с развитием промышленной выпечки тенденция использования белой пшеничной муки и пекарских дрожжей стала основной практикой по всему миру. Искусство закваски и ферментации в наши дни снова обретает признание, и сейчас распространенной практикой становится создание специальных культур и контроль процесса ферментации. Их использование в выпечке (Брюммер и Лоренц, 2003; Кларк и Арендт, 2005) и влияние на текстуру хлеба (Арендт и др., 2007) и аромат (Ур-Рехман и др., 2006) недавно были исследованы. В то же время осведомленность и знания о действиях питательных веществ ферментации зерна стали обширнее, как ранее указывалось Катиной и др. (2005).
В ходе ферментации зерна длящейся, как правило, до 24 ч при умеренной температуре, метаболическая активность присутствующих микроорганизмов вступает во взаимодействие с компонентами зерна. Молочнокислые бактерии вырабатывают молочные и уксусные кислоты, делая значение рН, как правило, ниже рН 5. Дрожжи производят углекислый газ и этанол. Взаимодействие между дрожжами и лакто бактериями важно для метаболической активности закваски. Изменяющиеся условия в ходе ферментации способствуют активации присутствующих ферментов, а изменение pH выборочно повышает производительность некоторых ферментов, таких как амилаза, протеаза, гемицеллюлаза и фитаза. Спровоцированные ферментами изменения вместе с микробными метаболитами вызывают появление технологических и питательных эффектов ферментированных зерновых продуктов.
Ферментация закваски может влиять на качество питания, уменьшая или увеличивая уровни соединений, а также повышая или замедляя биодоступность питательных веществ (рис. 1).
2. Улучшение органолептических качеств цельнозернового и богатого клетчаткой хлеба
Появляется все больше доказательств того, что употребление цельнозерновых продуктови зерновых волокон защищает от хронических заболеваний, таких как диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания (Меллен и др., 2008; де Мунтер и др., 2007). Поскольку потребительский спрос на здоровую пищу растет, нужно работать над развитием зерновых продуктов с высоким содержанием клетчатки и цельного зерна. Обработка этих сырьевых материалов сталкивается с задачами в отношении органолептических качеств получаемых продуктов. С другой стороны, в древние времена закваска, как правило, использовалась в обработке нерафинированной муки. Внешние слои зерна богаты пищевыми волокнами, фитохимическими элементами, витаминами, минералами, а также эндогенными ферментами. Поэтому фракция отрубей предлагает множество возможностей для модификации ферментацией закваски (рис. 3).
Закваска является ключевым элементом в традиционной выпечке ржаного хлеба, где она в значительной степени обеспечивает технологические характеристики, вкус и текстуру. Цельнозерновой ржаной хлеб не может быть изготовлен без помощи процесса ферментации. Многие из наблюдаемых изменений, например, в деградации пищевых волокон (Босков Хансен и др., 2002) или солюбилизации (Катина и др., 2007а), могут быть объяснены деятельностью эндогенных ферментов, особенно ксиланазы. Во время ферментации ржаной закваски эндогенные ржаные протеазы, особенно аспарагиновые протеазы, гидролизуют ржаные белки, особенно секалины. Они генерирует аминокислоты и малые пептиды, которые выступают в качестве прекурсоров ароматизаторов (Туукканен и др, 2005).
Ферментация отрубей пшеницы (Хассан и др., 2008; Салменкаллио-Марттила et al., 2001) и ржи (Катина и др., 2007a) проявила себя эффективным методом предварительной обработки отрубей как с целью улучшения органолептических качеств хлеба, содержащего отруби, так и с целью снижения антипитательных факторов, таких как фитиновая кислота, для того, чтобы улучшить биодоступность минералов (Хассан и др., 2008; Лиожер и др., 2007). Предварительная ферментация отрубей с дрожжами и молочнокислыми бактериями увеличила объем буханок хлеба (рис. 2) и мягкость мякиша во время хранения (Салменкаллио-Мартила и др., 2001; Катина и др., 2006) (рис. 3).
3. Биодоступность минералов
Цельнозерновые продукты являются хорошим источником минералов в рационе, в том числе кальция, калия, магния, железа, цинка и фосфора. Считается, что магний особенно способствует защитному эффекту цельнозерновых продуктов на организм от диабета 2 типа. Однако биодоступность минералов может быть ограничена в связи с наличием фитата, мио-инозитол гексафосфата. Содержание 3 – 22 мг/г фитиновой кислоты было обнаружено в зернах (Гарсия-Эстепа и др., 1999). Фитиновая кислота сконцентрирована в алейроновом слое зерна и обладает сильной хелатообразующей способностью. Формируя нерастворимые комплексы с пищевыми катионами, она ухудшает усвоение минералов организмом человека. Фитаза способна дефосфорилировать фитат, образуя свободный неорганический фосфат и эфиры инозитол фосфата, которые имеют меньшую способность влиять на растворимость и биодоступность минералов.
С другой стороны, промышленные пекарские дрожжи продемонстрировали активность фитазы (Турк и др., 2000), и большое разнообразие активности фитазы было обнаружено в традиционных заквасочных стартерах, содержащих дрожжи и молочнокислые бактерии (Чауи и др., 2003; Реале и др., 2004). Также было предположено, что штаммы дрожжей с высоким содержанием фитазы обладают потенциалом носителей фитазы в желудочно-кишечном тракте (Харальдссон и др., 2005).
Ферментативная деградация фитата зависит от многих параметров ферментации: присутствующей активности фитазы, размера частиц муки, кислотности, температуры, времени и содержания воды (Хариндер и др., 1998; Де Ангелис и др., 2003). Ферментация закваски оказалась эффективной в солюбилизирующих минералах и в цельнозерновой пшеничной муке, но менее эффективной с отрубями. Солюбилизация кальция и железа была эффективной в мелко измельченных частицах отрубей, в то время как солюбилизация не была обнаружена в грубых отрубях (Лиожер и др., 2007)
Лопес и др. (2001) показали, что предварительная ферментация отрубей с молочнокислыми бактериями увеличила разрушение фитата до 90%) и увеличила растворимость магния и фосфора. Усвоения цинка, магния и железа было также выше у крыс, которых кормили хлебом на закваске (Лопес и др., 2003).
4. Уровень и стабильность витаминов и биологически активных соединений
Давно известно, что зерновые продукты являются важным источником витаминов, таких как тиамин, витамин Е и фолиевая кислота. В последнее время знания о других биологически активных соединениях в зерне существенно расширились, так как люди предположили, что они являются одним из факторов, способствующих защитным свойствам цельнозерновых продуктов (Славин, 2003). Внешние слои зерна содержат гораздо более высокие уровни фитохимических соединений, таких как феноловые кислоты, алкилрезорцинолы, лигнин, фитостерол, токол и фолиевая кислота, чем его внутренние части (Лиукконен и др., 2003; Маттила и др., 2005). Различия в разновидностях этих соединений в европейских пшенице, ржи, овсе и ячмене были недавно проанализированы, и результаты показывают хорошую перспективу для развития сортов с оптимизированными уровнями (Ward и др., 2008). Обработка может уменьшать или увеличивать уровни, а также изменять биодоступность этих соединений, как указывает Славин и др. (2000), и феноловых соединений ржи, описанных совсем недавно Бондиа Понс и др. (2009).
Результаты исследований влияния ферментации закваски и зерновых до сих пор немногочисленные, но они в значительной степени показывают, что этот тип биообработки повышает доступность этих соединений в кровообращении человека. Ферментация дрожжей неоднократно показывала увеличение содержания фолиевой кислоты в процессе выпечки пшеницы (Карилуото и др., 2004) и ржи (Лиукконен и др., 2003; Карилуото и др., 2004, 2006; Катина и др., 2007а). В ферментации ржи уровень фолиевой кислоты увеличивался более чем в 2 раза (Лиукконен и др., 2003). Карилуото и др. (2006) сравнили способность различных дрожжей и молочнокислых бактерий влиять на содержание фолиевой кислоты в ржаной закваске и пришли к выводу, что влияние бактерий закваски минимально, однако синтез фолиевой кислоты дрожжами может увеличить содержание более чем в три раза в лучшем случае.
Сообщалось также, что содержание тиамина снижалось в процессе выпечки больше в пшеничных продуктах, чем в ржаной выпечке (Мартинес-Вилалуега и др., 2009), но увеличивалось во время ферментации дрожжей, особенно после длительной ферментации (Тернс и Фреунд, 1988; Батифаулиер и др., 2005). Таким образом, этап ферментации может повлиять на общее сохранение витаминов в процессе выпечки. Быстрый процесс выпечки также показал уменьшение содержания витамина B1 в цельнозерновой выпечке, однако длительная ферментация дрожжей или закваски сохраняла его. Выпечка цельнозернового хлеба с дрожжами (от замешивания до готового хлеба) с длительной ферментацией, привели к 30% обогащению рибофлавином. Использование смешанных условий ферментации (дрожжи плюс закваска) не имело синергетического эффекта на уровень витамина B (Батифаулиер и др., 2005). Наблюдались потери витамина Е во время приготовления закваски и замешивания теста (Веннермарк и Джагерстад, 1992), а также Лиукконен и др. (2003) обнаружили снижение содержание токоферола и токотриенола. Это может быть связано с чувствительностью к контакту с воздухом.
Ферментация демонстрировала усиление антиокислительного эффекта (активность захвата свободных радикалов фенилпикрилгидразила) в извлеченной метанолом фракции ржаной закваски одновременно с увеличением уровней легко извлекаемых феноловых соединений (Лиукконен и др., 2003, табл. 1). Ферментация ржаных отрубей с дрожжами увеличивает уровень свободной феруловой кислоты (Катина и др., 2007а). Антиоксидантная способность традиционного ржаного хлеба, выпекаемого с закваской, оказалась намного выше, чем у обычного хлеба из белой пшеницы, самые высокие значения были обнаружены у хлеба, приготовленного из цельнозерновой муки (Мичалскаи др, 2007; Мартинес-Виллалуенга и др., 2009). Недавно было обнаружено, что пшеничные отруби, подвергнутые биообработке с ферментацией дрожжей, в совокупности с гидролитическими ферментами клеточной стенки увеличили биодоступность феноловых соединений, а также кишечного 3-фенилпропилонового метаболита в хлебе (Матео Ансон и др.).
5. Влияние закваски на усвояемость крахмала
Пищевые углеводы представляют собой основной источник глюкозы плазмы. Увеличение количества быстро усваиваемых углеводов в рационе повышает уровень глюкозы в крови, особенно после приема пищи. Основные источники углеводов в западном рационе содержат быстро усваиваемый крахмал. Следовательно, многие распространённые продукты, содержащие крахмал, например, хлебобулочные изделия, сухие завтраки, картофельные продукты и закуски, вызывают сильные гликемические реакции. Существуют весомые признаки того, что большое количество быстро доступной глюкозы, полученной из крахмала и свободных сахаров в современном рационе (продукты с высоким гликемическим индексом, GI и высокий индексом инсулина, II), ведет к периодически повышенным концентрациям глюкозы и инсулина в плазме крови, которые наносят ущерб здоровью (Баркли и др., 2008).
Макро-и микроструктура зерновых продуктов имеют сильное влияние на усвояемость крахмала. Особенности характеристики крахмала как такового имеют решающее значение для реакции глюкозы. Крахмалы, богатые амилозой, более устойчивы к амилолизу, чем восковые или нормальные крахмалы. В пробирке нативные крахмалы гидролизуются очень медленно, и в ограниченной степени амилазой (Бьорк и др., 1994). В результате желатинизации во время обработки скорость амилолиза значительно возрастает (Лауро и др., 2000). Таким образом, чем больше желатизирован крахмал, тем быстрее он будет усваивается (Остман, 2003). Во многих распространенных крахмальных продуктах, в таких как обычный пшеничный хлеб, крахмал очень желатизирован, и структура продукта очень пористая, что приводит к быстрой деградации крахмала в тонком кишечнике и очень быстрому скачку уровня глюкозы в крови (высокий GI).
Средства для замедления усвояемости крахмала в продуктах, изготовленных на основе пшеничной муки, таких как хлеб, печенье и хлопья для завтрака малочисленны, если исключить добавление высокого количества ядер в натуральном виде из-за получения продукта плохого качества и несоответствия предпочтениям потребителей. Для пшеничного хлеба использование технологии предварительной ферментации (закваски) или добавление растворимых волокон в недавнем исследовании предлагаются в качестве единственного средства снижения GI (Фардет и др., 2006).
Ферментация матрицы пшеничной и ржаной муки с молочнокислыми бактериями (процесс закваски), как показали наблюдения, снижала GI цельнозернового ячменного хлеба (Лильеберг и др., 1995; Остман, 2003) и пшеничного хлеба (Де Ангелис и др., 2006; Маиоли и др., 2008) и индекс инсулина (II) ржаного хлеба с различным содержанием клетчатки (Юнтунен и др., 2003). Было предложено несколько механизмов обработки закваски для снижения усвояемости крахмала. Эффект преимущественно возникает из-за образования органических кислот, особенно молочной кислоты во время ферментации. Физиологические механизмы мгновенного воздействия кислот различаются; в то время как молочная кислота понижает скорость усвоения крахмала в хлебе (Лильеберг и др., 1995), уксусная и пропионовая кислоты в свою очередь увеличивают скорость опорожнения желудка (Лильеберг и Бьорк, 1998). Было установлено, что химические изменения, происходящие во время ферментации закваски, уменьшали степень желатинизации крахмала (Oстман, 2003), что частично объясняло снижение усвояемости ферментированных зерновых продуктов на закваске.
На уровне продукта целостность тканей, пористость и структура крахмала являются важными характеристиками, влияющими на гликемические реакции. Ржаной хлеб, изготовленный из цельнозерновой или белой ржаной муки с разным содержанием клетчатки, вызывал более низкую инсулиновую реакцию, чем белый пшеничный хлеб, когда размер порции пищи был стандартизирован для обеспечения 50 г крахмала (Юнтунен и др, 2003). Оба типа ржаного хлеба были запечены с процессом заквашивания, 40% общего количества ржаной муки предварительно ферментировалось перед добавлением в тесто. Результаты позволили предположить, что со всеми видами ржаного хлеба независимо от их содержания отрубей, требовалось меньше инсулина, чтобы регулировать уровень сахара в крови с тем же количеством крахмала по сравнению с обычным пшеничным хлебом. Влияние, вероятно, связано с более твердой и менее пористой структурой ржаного хлеба и с наличием органической кислоты, сформированной во время ферментации закваски (Аутио и др., 2003).
Могут существовать и другие механизмы закваски для регулирования GI/II продуктов. Например, pH-зависимый протеолиз обычно происходит во время ферментации закваски (Ганзл и др., 2008) и образует значительное количество пептидов и аминокислот в закваске. Полученная в результате повышенная концентрация аминокислот и пептидов в ферментированных зерновых может играть роль в регулировании метаболизма глюкозы (Нильссон и др., 2007). Кроме того, недавние результаты показывают, что ферментация закваски увеличивает количество свободных фенольных соединений (Катина и др., 2007а), которые могут также иметь влияние на снижение GI/II (Соломон и Бланнин, 2007).
Использование закваски, однако, является сложной технологией для снижения GI/II из-за требуемого низкого рН (рН 4,1 – 4,5). Что касается продуктов на основе пшеницы, этот рН, как правило, слишком низок, чтобы быть приемлемым для потребителей, поэтому требуются средства для повышения эффективности ферментации с сохранением более высоких уровней рН.
6. Закваска и целиакия
Целиакия является хроническим воспалительным заболеванием и хаактеризуется повреждением слизистой оболочки тонкого кишечника, вызванным фракциями глиадина глютена пшеницы и аналогичными спирторастворимыми белками (проламинами) ячменя и ржи у генетически восприимчивых субъектов (Маки и Коллин, 1997; Фазано и Катасси, 2001). Болезнь, все чаще диагностируемая во всем мире, может контролироваться лишь путем поддержания полностью безглютеновой диеты. Рис, кукуруза, сорго, просо, тефф, гречка, амарант и киноа пригодны для употребления больными целиакией, которые зачастую страдают также от недостатка пищевых волокон и недостаточного усвоения минералов. Овес имеет немного другие проламины (авенины), и недавно был одобрен в качестве ингредиента в безглютеновых продуктах с маркировкой EC (если возможно избежать перекрестной контаминации от пшеницы, ячменя и ржи, и содержание глютена овсяного продукта остается 7. Закваска и здоровье кишечника
Микрофлора кишечника является частью человеческого метаболизма питательных веществ, и вносит значительный вклад в поддержание функционирования обширной и активной иммунной системы. Последние данные показывают, что микробные расстройства играют важную роль в развитии метаболических заболеваний. Ферментация закваски может влиять на здоровье кишечника несколькими способами: 1) модуляция комплекса пищевого волокна и его последующая модель ферментации, 2) производство экзополисахаридов с пребиотическими свойствами и 3) потенциальное предоставление метаболитов из ферментации молочнокислых бактерий, влияющих на микрофлору кишечника.
Взаимодействие между факторами питания, микрофлорой кишечника и метаболизмом организма все чаще демонстрирует свою важность в поддержании гомеостаза и здоровья (Кани и Делзенне, 2007), однако исследование роли волоконной структуры и фитохимических элементов в кишечной микрофлоре находятся на ранних этапах. Физиологические эффекты пищевых волокон зависят от их физико-химических свойств, на которые в основном влияют размеры частиц, архитектура клеточной стенки, растворимость, степень полимеризации и замещения, распределение боковых цепей и
образование поперечных связей полимеров. Недавние исследования демонстрируют эффективность ферментации в увеличении биодоступности соединений, связанных с волокнами, таких как свободная феруловая кислота. В пшеничных отрубях феруловая кислота – самое обильное феноловое соединение. Феруловая кислота является структурным компонентом клеточных стенок, перекрестносшивающих полисахаридов клеточной стенки. Так как большая часть феруловой кислоты ковалентно связана со структурами клеточных стен, ее биодоступность в физиологических условиях, вероятно, низка. Результаты недавних исследований (Матео и др.; Наполитано и др., 2009) показали, что биодоступность феруловой кислоты может быть увеличена обработкой зерновых отрубей и волокон с ферментацией и ферментами. Мы также показали, что высвобождение лигнанов и феноловых кислот, связанных с пищевыми волокнами, а также других фитохимических элементов алейронового слоя ржаного зерна может регулироваться ферментацией (Катина и др., 2007а,b).
EPS заквасочного происхождения также дают возможность улучшить здоровье кишечника. Определенные молочнокислые бактерии производят EPS, такие как глюкан, фруктаны, глюкозо-и фруктоолигосахариды, которые имеют потенциально полезные свойства для кишечника, способствующие укреплению его здоровья. Кишечные микробы метаболизируют декстран в пропионовую кислоту, которая имеет несколько полезных эффектов (Джан и др., 2006), такие как снижение уровня холестерина и триглицерида, повышенная чувствительность к инсулину. Леван, образуемый Lactobacillus sanfranciscensis, обладает пребиотическими свойствами (Коракли и др., 2002). Глюкозоолигосахариды (Сео и др., 2007) и фруктоолигосахариды являются EPS заквасок, имеющими предбиотические свойства (Тикин и Ганзл, 2005). Образование олиго-и полисахаридов с пребиотическим потенциалом также было продемонстрировано видами Lactobacillus reuteri LTH5448 и Weissella cibaria 10М в закваске из сорго ( Шваб и др., 2008).
Заявленные преимущества для здоровья большинства пробиотических ферментированных продуктов выражаются либо непосредственно через взаимодействие поглощенных живых микроорганизмов, бактерий или дрожжей с хозяином (пробиотический эффект), или косвенно в результате поглощения микробных метаболитов, образованных в процессе ферментации (биогенный эффект) (Стэнтон и др., 2005). Было предложено несколько пробиотических механизмов действия, хотя люди все еще далекие от их полного понимания, в т.ч. конкурентное вытеснение, конкуренция за питательные вещества и/или стимуляция иммунного ответа. Биогенные свойства ферментированных функциональных продуктов появляются благодаря микробному производству биологически активных метаболитов, таких как некоторые витамины, биологически активные пептиды, органические кислоты или жирные кислоты во время ферментации, которые продемонстрировали противогипертонические, противомикробные и иммуномодулирующие свойства в ферментации молочных продуктов (Стэнтон и др., 2005). Более того, недавние исследования позволили предположить, что элементы клеточной стенки Lactobacillus Plantarum (штамм также присутствует в заквасках) стимулируют иммунный ответ в кишечнике, а бактериальная клетка необязательно должна быть живой, чтобы создавать такой эффект (Ван Баарлен и др., 2009). Таким образом, брожение зерновых имеет хороший потенциал для стимулирования здоровья кишечника в будущем, однако исследования в этой области по-прежнему находятся на очень ранних стадиях своего равития.
8. Будущие перспективы
Закваска – технология для улучшения и диверсификации органолептических качеств хлеба, которой находят хорошее использование особенно в цельнозерновой выпечке. Понятие ферментации отрубей было введено для получения большего количества отрубей в приемлемых формах для хлебобулочных изделий с высоким содержанием клетчатки. Ферментация и производство кислоты регулярно демонстрировали биодоступность минералов. Ферментация закваски и дрожжей может также увеличить уровни биоактивных соединений, но в этом вопросе необходимо больше подтверждённых исследований. Выпечка с закваской стабильно обеспечивает получение хлеба с медленной усвояемостью крахмала и, следовательно, низкими гликемическими реакциями, и имеет потенциал улучшать текстуру безглютенового хлеба для больных целиакией.
Можно предположить, что в будущем закваска будет использована для разработки продуктов с конкретным влиянием на здоровье кишечника, например, изменения в составе или деятельности кишечной микрофлоры. Межклеточные полисахариды, образованные молочнокислыми бактериями, могут выступать в качестве селективных или функциональных субстратов для микрофлоры кишечника. Стартовые культуры сами по себе, возможно, также способствуют наличию пробиотических свойств в зерновых продуктах, особенно в продуктах без термической обработки. Новые биологически активные метаболиты могут производиться при ферментации из прекурсоров, присутствующих в сырьевых материалах. Модификация матрицы зерновых в ходе ферментации может быть использована для увеличения биодоступности биологически активных соединений. Производство биоактивных пептидов сохраняет достаточно неисследованного потенциала, который может быть выявлен использованием протеолитической деятельности окисленной зерновой системы.