W dzisiejszych czasach chleb jest jednym z najważniejszych i głównych produktów zbożowych w diecie. Zawiera różnorodne składniki odżywcze. Rocznie przeciętny Polak spożywa około 55kg chleba. Od wieków chleb znajdował się na stołach ludzi z różnych zakątków świata w rozmaitej formie. Co więcej, stale ulega różnym przemianom aby spełniać coraz nowsze wymagania konsumentów. Wzbogaca się walory smakowe czy przedłuża się jego trwałość. W połowie XIX w., aby skrócić czas wypieku chleba, zaczęto dodawać drożdże, do już stosowanego prostego przepisu tj., mąka, woda i sól. Obecnie w piekarniach używa się rozmaitych dodatków m.in. mleka, tłuszczy, ziaren zbóż, spulchniaczy i wielu innych w celu otrzymania, przy prawidłowym procesie technologicznym, smacznego produktu finalnego. Kontrola jakości pieczywa obejmuje wartość odżywczą, zdrowotność, smakowitość, świeżość, trwałość oraz walory smakowe dla konsumenta. Pieczywo jest produktem nietrwałym, a niekorzystne zmiany fizykochemiczne pojawiają się już po wypieku. To z kolei powoduje szybkie pogorszenie jakości sensorycznej oraz struktury przestrzennej miękiszu, co negatywnie wpływa na jego jakość. Zwykle chleb ma krótki termin przydatności do spożycia. Jest to związane z ubytkiem wilgotności, wysychaniem, a co gorsze rozwojem drożdży i pleśni, a także procesem czerstwienia. Z reguły jednak chleb z mąki żytniej  i chleb z mąki o wyższej zawartości i jakości białka, wolniej czerstwieją niż chleb pszenny.

Czerstwienie pod okiem  naukowca

Proces czerstwienia pieczywa to negatywne zmiany, ale zachodzące bez udziału mikroorganizmów. Dotyczącą one struktury i mechanicznego charakteru miękiszu oraz skórki, a także zmniejszenia rozpuszczalności skrobi  z jednoczesnym wzrostem stopnia jej rekrystalizacji i spadkiem zdolności wiązania wody przez miękisz składowanego chleba. To w konsekwencji powoduje wzrost twardości, suchości i kruchości miękiszu oraz utratę elastyczności, zmniejszenie chrupkości skórki, a także zanik aromatu. Czerstwienie może być spowodowane migracją wilgoci z miękiszu do skórki w wyniku zmian zachodzących w układach koloidalnych. Jednakże badania naukowców ukazały także inny czynnik, mianowicie przemiany frakcji skrobi. Co więcej  tworzenie się kompleksów polimerów skrobiowych, tłuszczy i białek hamuje agregację amylozy i amylopektyny.  Dlatego też większa ilość tych składników przedłuża trwałość pieczywa. Stąd ciastka czy herbatniki z większą zawartość tłuszczy, mają dłuższy termin ważności do spożycia, ale mogą być bardziej podatne na oksydację lipidów i powstawanie zjełczałego zapachu.

Najnowsze badania wskazują, iż mechanizm twardnienia miękiszu jest związany z retrogradacją  skrobi oraz krystalizacją amylopektyny. Skrobia w surowym w nieupieczonym cieście występuje w postaci natywnej, następnie w czasie wypieku kleikuje, a w trakcie przechowywania retrograduje w niskiej temperaturze w obecności amylozy. Skrobie woskowe i amylopektyna retrogradują wolniej z powodu przestrzennych rozgałęzień cząsteczki.  Napęcznienie ziarenek i rozpuszczalna skrobia są typowe dla świeżego pieczywa, ponieważ wypiek owodniowego ciasta wpływa na przemianę jej uporządkowanej formy na amorficzną. Proces kleikowania prowadzi do uwodnienia skrobi i wzrostu objętości granulek skrobiowych, ich rozrywanie i pozbawienie  struktury krystalicznej. Z czasem cząsteczki skrobiowe ponownie się łączą i mogą rozwinąć bardziej zwartą strukturę, co objawia się wzrostem twardości oraz utratą elastyczności miękiszu. Ponadto retrogradacja amylopektyny, nakładanie się jej rozgałęzień i ich asocjacja, zwiększają sztywność struktury miękiszu. Obecnie kalorymetria skaningowa i metody mikroskopii świetlnej pozwalają na obserwację przemian w glutenie, tłuszczach soli i cukru.

Także białka, szczególnie glutenowe (gliadyna i glutenina) tworzą po uwodnieniu gąbczastą strukturę glutenu, który w wyniku polimeryzacji w czasie ogrzewania przechodzi z żelu w zol. Badania dowodzą, że zdenaturowany gluten wchodzi w interakcje z napęczniałą skrobią i w otrzymanej  strukturze szkieletowej skoagulowanych białek wtopione są ziarenka napęczniałej, skleikowanej skrobi poprzez wiązania wodorowe. W pieczywie świeżym przylegają szczelnie do białka, natomiast w pieczywie czerstwym nie ma takiej szczelności i puste przestrzenie wypełnia powietrze, co określa liczba glutenowa, im wyższa tym lepsza jest zdolność zatrzymywania gazów i odporność na obróbkę mechaniczną.

Skrobia podkrada wodę

Naukowcy uważają również, że woda ma wpływ na czerstwienie pieczywa. Jednak proces ten nie jest spowodowany przesz jej ubytki. Ciasto w chlebie zawiera około 40-60% wody, co równa się 0,67-0,85 g/g mąki i jej  udział wzrasta wraz  z większa ilością białka i uszkodzonych ziaren skrobiowych. Woda bardzo dobrze absorbowana jest przez skrobię i na ogół ilość wody bardziej związanej  jest większa w produktach czerstwych.  Jednak chleb z mąki z większą zawartością glutenu przy wyższej zawartości wody wolniej czerstwieje i zachowuje lepszą jakość. Zatem w procesie czerstwienia woda ma wpływ poprzez migrację z glutenu do skrobi i odwrotnie, a jest to uzależnione od stopnia uwodnienia, degradacji oligosacharydów dekstryn, od zawartości lipidów, pentozanów i składników cukrowych. W czasie przechowywania pieczywa dochodzi także do zaniku aromatu i smaku, co jest związane ze zmianą związków karbonylowych i dużym spadkiem zawartości aldehydów.

A producenci na to...

Wszystkie te procesy chemiczne zmuszają producentów pieczywa do stosowania różnych technik, które powozową na przerzednienie trwałości pieczywa. Należą do nich dodatek preparatów enzymatycznych, emulgatorów i hydrokoloidów, związków lipidowych, białek, węglowodanów nieskrobiowych, a także techniki mrożenia i pakowania w modyfikowanej atmosferze.

Do preparatów enzymatycznych należą amylazy, które powodują rozkład skrobi do dekstryn i dwucukrów, zwieszają porowatość miękiszu i objętość. Najdogodniejsze są enzymy, które mają aktywność wody powyżej temperatury kleikowania skrobi i tracą ja w wyniku inaktywacji termicznej pod koniec pieczenia. Stosuje się egzoenzymy produkowane przez Bacillus megaterium i Aspergilus niger, głównie alfa-amylazy, które powodują uwolnienie ze skrobi mniejszych dekstryn, utrudniając degradację amylopektyny i powstawanie wiązań krzyżowych.

Stosuje się także proteazy z mocnym glutenem, co powoduje polepszenie konsystencji zwiększenie objętości pieczywa. Celulazy z kolei zmniejszą twardość miękiszu i spowalniają retro degradacje skrobi. Natomiast lipazy powodują uwalnianie z dodanych tłuszczów, mono i diglicerydów, co poprawia miękkość miękiszu, zmniejsza proces twardnienia i czerstwienia. W Polsce stosuje dodatki z mączki słodowej i ekstrakty słodowe – przez zwiększenie zdolności fermentacyjne drożdży wpływają na jakość chleba. Dodaje się też mąkę sojową i syrop ziemniaczany, zawierające lipooksygenazę.

Korzystny wpływ na jakość i trwałość pieczywa maja substancje powierzchniowo czynne. Najlepszym emulgatorem jest lecytyna rzepakowa lub sojowa, która tworzy silnie połączenia z białkiem i wzmacniają strukturę ciasta. Hydrokoloidy zaś charakteryzują się dużą zdolnością pochłaniania wody, np. gumy roślinne, maczki z nasion.

Zamroź chleb a nie sczerstwieje

Bardzo skuteczną metoda przedłużania trwałości pieczywa jest jego zamrażanie, w temperaturze poniżej 15°C i powyżej +35°C. Proces czerstwienia pieczywa zachodzi głównie w temperaturze -2 do 0°C. Ostanie badania wskazują, że zdolność wypiekowa ciasta mrożonego mogą zwiększyć dodatki miodu i oleju roślinnego, a także odpowiedni dobór drożdży odpornych na uszkodzenia podczas zamrażania. Ostatnio bardzo popularna staje się technika oparta na częściowym wypieku, zamrażaniu, przechowywaniu i następnie dopieczeniu go po wcześniejszym rozmrożeniu. Czas podpiekania przed zamrożeniem to 74-88% czasu koniecznego do jego pełnego wypieku. Ponadto stwierdzono ze taki wypiek charakteryzuje się stabilnością cech sensorycznych i parametrów jakościowych po tygodniowym przechowywaniu w postaci zamrożonej o potem  całkowitym dopieczeniu ciasta.

Na podstawie badań wielu autorów można stwierdzić, że do znacznego przedłużenia świeżości pieczywa zalicza się pakowanie w modyfikowanej atmosferze. Przede wszystkim używa się dwutlenku węgla, który hamuje wzrost mikroorganizmów. Stosuje się mieszaniny zawierające 60-80% CO₂ i 20-40% N₂. Ponadto stwierdzono, że pakowanie w modyfikowanej atmosferze i składowane przez 13 tygodni w temperaturze 4°C hamuje wzrost bakterii. Nie ulega więc  wątpliwości że pieczywo tak traktowane ma dłuższy okres przechowywania.

Jakość pieczywa zależy więc od wielu czynników, przede wszystkim od stosowanych mąk, metody produkcji, parametrów procesu technologicznego, rodzaju wypiekanego pieczywa, jego jakości wyjściowej, rodzaju opakowań, składu mieszanin gazowanych, warunków przechowywania i stosowanych do oceny metod analitycznych.

Izabela Porębska