W trendach światowego młynarstwa na przełomie ostatnich 15 lat, zauważa się gwałtowny wzrost zainteresowania rozwojem produkcji mąk wyciągowych - jasnych. W wielu krajach Europy i Ameryki rezygnuje się praktycznie z wytwarzania typowych mąk chlebowych! Ich powodem są: lepsza wartość wypiekowa mąki jasnej, przedłużenie jej trwałości poprzez wyodrębnienie zarodków zawierających odpowiednio dużą ilość tłuszczu podatnego na utlenianie oraz zysk przedsiębiorstwa. Trendy te wywołują jednak skutki przekładające się na obniżenie zawartości składników odżywczych mąki będącej przecież surowcem do wytwarzania podstawowego i nieodzownego elementu naszej diety - pieczywa. Te skutki pociągają za sobą następne wywołane obróbką ciast i ich wypiekiem.

Wypiek - przemiany.
W mąkach wyciągowych jasnych - cukierniczych i bułkowych - zwiększa się zawartość skrobi i zmniejsza zawartość białka, popiołu, tłuszczu, rodzimych enzymów oraz błonnika pokarmowego względem mąk chlebowych. Do otrąb w czasie przemiału przeniesionych jest aż 80% wszystkich składników mineralnych ziarna. Dziesięciokrotne obniża się zawartości wapnia, piętnastokrotne żelaza i cynku i aż dwudziestokrotne zawartości magnezu. Mąka jasna poddana intensywnemu mieszeniu podczas wyrabiania ciast traci 85% rodzimej witaminy E. Technika intensywnego mieszenia ciast pozwala na zwiększenie ich wydajności (zwiększenie absorpcji wody), co przekłada się na ubytek witaminy B do 40%. Ich wypiek w pełnym nasyceniu pary, rozkłada następne 20% witaminy. W przypadku ciast nieukwaszonych (pH 6,55 - 7) zawartość witaminy B spada aż do ilości śladowych.

Wypiek - proces jednostkowy zachodzący w odpowiednim, ściśle powiązanym z masą wypiekanego ciasta, czasie i w temperaturach od 170°C - dla ciast cukierniczych,225 - 245°C dla ciast pszennych i chlebowych i do 360°C dla ciastek trwałych - powoduje wytwarzanie z ciasta pieczywa. (Podkreślam wytwarzanie, mylone przez nadgorliwych HACCP - owców z utrwalaniem, czego konsekwencją jest powołanie abstrakcyjnego krytycznego punktu kontroli, rzekomo wpływającego na jakość zdrowotną pieczywa. Pieczywo, którego wypiek ukończonoby w momencie, gdy temp. jego miękiszu osiągnie poziom 93°C czy 97°C (jak przeczytałem ostatnio na łamach „Cukiernictwa...") z pewnością nikomu nie zaszkodzi, choć jego jakość - wygląd skórki - będzie miała wiele do życzenia. I gdzie tu monitoring i jego konsekwencja? - przyrost temp. wewnątrz miękiszu chleba od 93 - 97°C zachodzi w czasie, co najmniej 5 - 7min i z pewnością procesu wypieku nie ukończy. Proces kształtowania prawidłowego miękiszu, związany z wyhamowaniem migracji niezwiązanej (oddawanej przez denaturowane białko) wody przez skrobię (powodującej odmiękanie skórki chleba), kończy się w temp. 98 - 9 9°C. Powyżej 99°C następuje ubytek masy wypiekanego pieczywa pomniejszający masę deklarowaną bochenków mierzoną po 6 godz.). Wypiek w optymalnych warunkach czasu, temperatury i wilgotności, obok negatywnych skutków związanych z obniżeniem zawartości składników odżywczych, wywiera korzystny wpływ na strawność niektórych aminokwasów białka zbóż. I tak na przykład: metionina, tryptofan i treonina są łatwiej strawne w chlebie niż w pszenicy. W przypadku leucyny przemiał ogranicza jej dostępność o 25% a wypiek zwiększa prawie do 100%. Zasadniczy wpływ na zachodzenie tych procesów w czasie wypieku ma denaturacja białka, dla której środowisko ciasta o określonej zawartości wody jest idealne - denaturacja białka w wypiekanym chlebie zachodzi szybko w temp. do 100°C. Denaturacja jest procesem pożądanym nie tylko z tego powodu, że denaturowane białka są bardziej dostępne dla enzymów trawiennych, ale również, dlatego, że denaturowane białka zwiększają ilość oddawanej wody do otoczenia - pieczonego ciasta, (w którym kleikowana skrobia „cierpi" na jej niedobór) wprost proporcjonalnie do wzrostu temperatury. Przy bardziej intensywnym ogrzewaniu ciasta w piecu nagrzanym powyżej optymalnych temperatur (powyżej 280°C. dla określonego gatunku pieczywa z wyłączeniem ciastek trwałych), obok zbyt szybkiego wyhamowania rozwoju objętości kęsów i szybkiego wybarwienia zbyt cienkiej skórki pieczywa kojarzonego z ukończeniem wypieku, następuje obniżenie wartości odżywczych białek w powierzchniowych warstwach wytwarzającego się miękiszu, wynikające z następujących przyczyn:

a/ oksydatywnej destrukcji aminokwasów,

b/ tworzenia się wiązań, które nie ulegają hydrolizie w czasie trawienia - spadek biologicznej dostępności,

c/ wolniejszego uwalniania aminokwasów w czasie trawienia,

d/ zmiany smakowitości.

Zmiana szybkości uwalniania aminokwasów z białek w czasie trawienia powoduje, że nie następuje uwolnienie w procesie proteolizy wszystkich niezbędnych aminokwasów - nie znajdują się one do dyspozycji organizmu wówczas, kiedy są potrzebne i w ten sposób część z nich nie może wziąć udziału w biosyntezie białek - chleb upieczony w takich warunkach zatraca swoje najważniejsze znaczenie pokarmowe.

Drugim, bardzo istotnym procesem towarzyszącym wypiekowi chleba i pieczywa jest hydroliza skrobi - rozpad na cząsteczki prostsze (dekstryny, dwucukry, cukry proste) pod wpływem wody. Przebiega ona tym szybciej im wyższa jest temp. tworzącego się miękiszu. Pamiętamy z poprzednich artykułów, że na przebieg hydrolizy ogromny wpływ wywierają enzymy rodzime i dodane do mąki z grupy amylaz, które są stosunkowo termostabilne. Podczas umiarkowanego ogrzewania nie tylko nie ulegają inaktywacji, a przeciwnie, wykazują optimum działania w temp. 70 - 80°C. Ponieważ w czasie wypieku chleba przewodzenie ciepła do wnętrza jest bardzo powolne, hydroliza skrobi bywa znaczna. W chlebie jest, zatem zawsze mniej skrobi, a więcej rozpuszczalnych cukrów niż w mące (należy również uwzględnić, że 1 - 4% suchej substancji ulega procesom fermentacyjnym przy rośnięciu - fermentacji zasadniczej - ciasta). Im dłużej trwa wypiek, tym więcej tworzy się cukrów; np. pumpernikiel, który wypieka się przez 24 godziny, jest słodkawy, ponieważ zawiera aż 20% cukrów redukcyjnych: maltozy i glukozy. Podczas wypieku reagują one z białkami tworząc kondensaty, które nadają temu gatunkowi chleba brązowa barwę. W czasie wypieku chleba i pieczywa skrobia ogrzewana w cieście kleikuje - przybiera formę rozpuszczalną w wodzie - i daje konsystencje typowa dla miękiszu chlebowego. Ponieważ woda z głębszych warstw ciasta nie ulatnia się praktycznie w czasie wypieku chleba, konsystencja jego miękiszu zależy od ilości wody użytej do wytworzenia ciasta. W czasie przygotowywania ciasta w temp. pokojowej retrogradacja skrobi (pisałem o niej w poprzednich artykułach) przebiega łatwo, natomiast w temp. 60 - 70°C zjawisko to nie występuje. Podczas ogrzewania skrobi, jej makrocząsteczki ulegają rozszczepieniu na mniejsze fragmenty - dekstryny. Tworzą się one np. w czasie wypieku na powierzchni chleba w temp. 160 - 180°C, tworząc typowa dla niego skórkę. Dekstryny w trakcie dalszego ogrzewania karmelizują i ciemnieją, w co raz grubszej warstwie skórki. Ciemnienie w trakcie wypieku chleba i pieczywa jest wywołane interakcjami grup redukcyjnych cukrów z grupami aminowymi białek. Gdy skórka chleba ma, co najmniej 3,7 mm grubości a temperatura centralnego punktu miękiszu osiągnie 98°C procesy zachodzące w czasie wypieku są ukończone.

Wypiek to szereg procesów, w których ma miejsce wiele interakcji pomiędzy mikro- i makroskładnikami ciasta proporcjonalnie do wzrostu temperatury wewnątrz miękiszu. W wyniku tych procesów powstaje jego właściwa tekstura, bukiet i smakowitość.

W pomieszczeniach piekarni (średnia temperatura - 26°C), szafie fermentacyjnej (średnia temperatura - 34°C) i gorącym piecu przed wypiekiem (średnia temperatura - 240°C) panują podobne warunki ciśnienia powietrza. Podczas fermentacji uformowanych z ciasta bochenków (w garowni) wytwarzany jest gaz fermentacyjny - dwutlenek węgla, który napiera na ścianki ciasta powiększając jego objętość. Zamknięty wewnątrz ciasta dwutlenek węgla znajduje się, więc w stanie coraz wyższego ciśnienia względem tego, które panuje w piekarni, garowni czy piecu. Po zasadzeniu przefermentowanych bochenków ciasta do gorącego pieca i zaparowaniu, zachodzą zmiany w ciśnieniu wewnątrz pieca i wewnątrz bochenków tam włożonych. Woda wprowadzona do gorącej komory wypiekowej pieca przechodzi ze stanu ciekłego w stan pary (gazu) - powiększając swoją objętość. Wypiera z jego wnętrza znajdujące się tam rozgrzane powietrze. Para wodna napotykając chłodne bochenki zaczyna kondensować (skraplać się na ich powierzchni zwilżając ją) - zgodnie z prawami fizyki zmniejsza swoją objętość - ciśnienie i temperatura wewnątrz pieca spadają. Gaz fermentacyjny znajdujący się wewnątrz ciasta przed włożeniem do pieca posiadając wyższe ciśnienie od panującego w piecu po zaparowaniu będzie dążył do wyrównania ciśnienia z tym, jakie panuje w danym momencie w piecu (niższe niż przed zaparowaniem). Objętość gazu wzrasta proporcjonalnie do przyrostu jego temperatury. Gwałtowny wzrost temperatury otoczenia (komory wypiekowej) względem temperatury wypiekanego ciasta musi doprowadzić do gwałtownego przyrostu ciśnienia dwutlenku węgla zamkniętego w jego torbielach a więc do wzmożonego parcia na ich ścianki - bochenki zwiększają swoją objętość. Po około 2 minutach odprowadza się z komory wypiekowej nadmiar pary poprzez otworzenie kanałów wylotowych. Wzrastająca temperatura w piecu powoduje wytwarzanie się na powierzchni ciasta skórki, która zaczyna ograniczać przyrost objętości. Wzrastająca temperatura wewnątrz ciasta rozpoczyna nasilającą się denaturację białka, począwszy od 42°C, której efektem jest oddawanie do otoczenia (ciasta) odpowiedniej - coraz większej ilości wody. Wraz ze wzrostem temperatury nasila się również proces kleikowania - rozpuszczania skrobi. Pamiętamy z poprzednich artykułów, iż skrobia nie rozpuszcza się w zimnej wodzie, w wyższej temperaturze pęcznieje, ale proces ten jest odwracalny. W temperaturze około 65°C następują już zmiany nieodwracalne. Rozpoczyna się proces kształtowania miękiszu. Od tej temperatury skrobia wchłania duże ilości wody, tak, że zanika struktura ziaren skrobi i zmienia się wyraźnie lepkość zawiesiny skrobiowej. To ona odbierze nadmiar wody powstałej w cieście w wyniku denaturacji białka. To jej zdolności fermentacyjne (do wytwarzania gazów fermentacyjnych) - uszkodzenie skrobi przy udziale enzymów amylolitycznych w ziarnie znajdującym się jeszcze w kłosie lub podczas nieodpowiedniego przechowywania oraz w trakcie intensywnego przemiału będą decydowały o gęstości tworzącego się z ciasta miękiszu. Zbyt gęsty krochmal skrobiowy (spowodowany zbyt wysoką liczbą opadania i niską aktywnością amylolityczną mąki) pomimo odpowiednich własności technologicznych i mechanicznych glutenu (alweografia - pisałem o niej w poprzednich artykułach) będzie wpływał na obkurczanie bochenków w drugiej połowie wypieku. Pęcznienie skrobi można wyjaśnić następująco; w ziarnach skrobi cząsteczki amylozy i amylopektyny są wzajemnie powiązane wiązaniami wodorowymi, w czasie pęcznienia w podwyższającej się temperaturze cząsteczki wody przenikają między łańcuchy i wiążą się między nimi wiązaniami wodorowymi. To zjawisko wyjaśnia również, dlaczego pieczywo „zapiekane"(przerywamy wypiek, gdy temperatura wewnątrz miękiszu osiągnie ok. 92°C) i półpieczone" (przerywamy wypiek, gdy temperatura wewnątrz miękiszu osiągnie ok. 95°C) należy zamrażać szokowo w momencie, gdy jego temperatura w trakcie studzenia nie obniży się poniżej 64°C. Podczas pieczenia makrocząsteczki skrobi ulegają rozszczepieniu na dekstryny tworząc na powierzchni chleba charakterystyczną ciemną chrupiąca skórkę. Tak przebiegają procesy niczym niezakłócone. A jak interpretować efekty towarzyszące wypiekowi i wynikające z nich nieprawidłowości?

- mąka pszenna o małej zawartości glutenu,

- mąka świeża, niedojrzała,

- mąka o zbyt niskim współczynniku P/L < 0,4 i W < 180 (alweografia)

- mąka z ziarna porośniętego,

- mała aktywność drożdży,

- zbyt luźna konsystencja ciasta,

- za mała ilość soli,

- przemieszanie ciasta - nadmierny rozwój,

- krótka fermentacja kwasu,

- zbyt długi czas dojrzewania ciasta w dzieży,

- długa fermentacja kęsów ciasta,

- zbyt długa fermentacja podmłody,

- zbyt duży udział podmłody w cieście,

- zbyt duże zaparowanie komory wypiekowej > 4 litry wody/m³,

- zbyt niska temperatura komory wypiekowej,

- mąka pszenna o zbyt dużej ilości glutenu,

- mąka pszenna z przesuszonej - przegrzanej w trakcie suszenia - pszenicy,

- mąka pszenna przesuszona,

- mąka pszenna o zbyt wysokim współczynniku P/L > 1,6 i zbyt niskim Je < 47%

- mąka pszenna o wysokiej liczbie opadania > 380 s,

- zbyt gęsta konsystencja ciasta,

- zbyt krótki czas dojrzewania ciasta w dzieży,

- zbyt krótki czas fermentacji podmłody,

- zbyt wysoka temperatura ciasta,

- niepełny rozrost kęsów ciasta przed wypiekiem,

- zbyt małe zaparowanie komory wypiekowej,

- zbyt wysoka temperatura komory wypiekowej,

- mąka świeża niedojrzała,

- mąka pszenna z przesuszonej - przegrzanej w trakcie suszenia - pszenicy,

- mąka pszenna przesuszona,

- mąka pszenna o zbyt wysokim współczynniku P/L > 1,6 i zbyt niskim Je < 47%

- mąka pszenna o wysokiej liczbie opadania > 380 s,

- zbyt gęsta konsystencja ciasta,

- zbyt krótka fermentacja kwasu - kwas zbyt „młody",

- zbyt długa fermentacja kwasu - kwas „stary",

- zbyt krótki czas dojrzewania ciasta w dzieży,

- zbyt krótki czas fermentacji podmłody,

- zbyt małe zaparowanie komory wypiekowej,

- mąka z ziarna porośniętego,

- zbyt luźna konsystencja ciasta,

- zbyt duża ilość soli w cieście,

- zbyt krótkie mieszenie ciasta,

- zbyt długa fermentacja kwasu - duże dziury w zbitym miękiszu,

- niska temperatura ciasta < 24°C - miękisz odstający od skórki, „ślady wodne",

- zbyt wysoka temperatura ciasta - skórka dolna odstaje od miękiszu,

- niewłaściwa obróbka ciasta podczas formowania,

- nadmierna podsypka mąki - puste przestrzenie z gładkimi ścianami,

- nadmierny rozwój kęsów ciasta,

- zbyt wysoka temperatura szafy fermentacyjnej,

- nadmierna ilość drożdży w cieście,

- niska zawartość glutenu w mące pszennej - skórka pomarszczona i popękana,

- mąka z ziarna porośniętego - skórka nadmiernie wybarwiona (brązowo - czerwona),

- mała aktywność drożdży - pęknięcia skórki,

- zbyt luźna konsystencja ciasta - skórka z pęcherzykami, zapadająca się, odstająca,

- zbyt mała ilość soli - nadmiernie przebarwiona skórka,

- zbyt duża ilość soli - skórka blada,

- zbyt krótka fermentacja ciasta, kwasu, podmłody - skórka popękana i odstająca,

- zbyt długa fermentacja kwasu - skórka z pęcherzykami często odstająca,

- zbyt długa fermentacja ciasta, podmłody - skórka nierównomiernie zabarwiona,

- fermentacja kęsów w zbyt suchych warunkach - gruba skórka z pęknięciami,

- zbyt małe zaparowanie komory wypiekowej - skórka matowa, popękana,

- zbyt niska temperatura wypieku - skórka jasna, twarda, popękana,

- zbyt wysoka temperatura wypieku - skórka ciemna, miękka,

- krotki czas wypieku w warunkach optymalnych - skórka wilgotna, pomarszczona, jasna,