Autor: dipl. ing. Milena Marković

Proizvodnja hlebnih proizvoda koji sadrže pšenično brašno započinje mešanjem brašna, vode i raznih drugih sastojaka, kako bi se formiralo testo. Kada se pšenično brašno i voda pomešaju u različitim odnosima, oni formiraju oblike od emulzije, kada je voda u velikom višku (≥ 60% čini voda), do suvog, ali pomalo kohezivnog praha, kada je brašno u velikom višku (< 35% čini voda). Kod količina vode između ovih, tečniji sistemi su opisani kao testa, dok na 40-60%, mešavina vode i brašna više liči na lepljivu masu. Međutim, kada se takav sistem kontinuirano meša javljaju se neverovatne promene. Sistem deluje kao da postaje manje vlažan i lepljiv, i formira se testo sa kohezivnim i viskoznim karakteristikama.
Kod hlebnih testa, različiti sastojci brašna imaju različitu kapacitet za apsorpciju vode. U sistemu testa, skrob (granulirani i oštećeni) je sastavljen od oko 46% vode, proteini oko 32%, a arabinoksilani oko 22%.

Osnove formiranja testa

Čestice brašna su veoma higroskopne i brzo apsorbuju vodu. Kada se voda doda u brašno, površina čestica brzo hidrira zato što je voda u velikom višku u odnosu na površinu čestice. Mikroskopska istraživanja su pokazala da se nakon kvašenja čestica brašna formiraju proteinski lanci u interakciji vazduh-brašno-voda, usled površinske sila napona. Proteinski lanci brzo reaguju međusobno i formiraju ukrštene veze između čestica brašna.

U odsustvu mešenja, jedina pokretačka snaga za pomeranje vode sa površine ka centru čestice brašna je difuzija, koja je spora. Mešenje obezbeđuje dodatni mehanizam uklanjanjem hidratisane površine čestice, i otkrivanjem novih površina čestica brašna, spremnih za interakciju sa vodom. Kako sve više slobodne vode biva iskorišćeno za hidrataciju proteina i skroba, otpor sistema prema širenju progresivno raste, a visina krive mešanja polako prelazi u vrh. U ovoj fazi ne postoje nedirnute čestice brašna, a neprekidni filmovi proteina sa pripojenim granulama skroba, formiraju homogenu mešavinu (testo). Kada testo pokaže svoj maksimalni otpor širenju, kaže se da je formirano. Sve čestice brašna su tada hidratisane. Čestice iz tvrdog pšeničnog brašna su guste i voda u njih ulazi veoma polako, dok su čestice iz mekog pšeničnog brašna ređe, manje, i sadrže šupljine koje dozvoljavaju brži unos vlage. Pošto je razvoj testa, u suštini, rezultat potpune hidratacije pšeničnih čestica i formiranja viskozno-elastične proteinske mreže, testa od tvrdog pšeničnog brašna zahtevaju duža vremena mešanja, nego teta od mekih pšeničnih brašna. Kinetika razvoja testa je takođe pod uticajem proteinskog sadržaja brašna. U miksografu, brašna sa manjom količinom proteina (< 12 %) zahtevaju duža vremena mešanja, samo zato što sadrže manje proteina. Sadržaj proteina u brašnu koji premašuje 12% ne utiče na vreme mešanja. Testo koje je mešano do vrha mešanja, se može nazvati, na primer, umešano testo, testo minimalne pokretljivosti, ili optialno umešano testo. Svi ovi nazivi ukazuju na to da je postignuta finalna tačka procesa, tačka do koje bi testo trebalo mešati da bi dalo veknu hleba.

Uloga proteina u formiranju testa

Testo napravljeno od pšeničnog brašna je viskozno-elastično, ono ima i viskozni “tok”, i elastično obnavljanje poput gume. Sadržaj proteina u brašnu, i kvalitet predstavljaju glavne faktore koji su odgovorni za viskozno-elastične karakteristike testa, a samim tim i na karakteristike mešanja testa, i kvalitet procesa pravljenja hleba. Uopšteno, brašna sa višim nivoima proteina (> 12 %) obezbeđuju jača testa sa većom elastičnošću, većim otporom na prekomerno mešanje, i većim potencijalom za pravljenje hleba.

Izgleda da je prosečna molekularna masa polimernih delova (glutein) posebno važna. Sastav, struktura, distribucija molekularne veličine, i agregatno ponašanje gliadina i glutenina, koji zajedno formiraju gluteinsku masu, određuju kvalitet proteina uskladištenih u endospermu. Uz poštovanje proteinskog sastava, podjedinice glutenina velike molekularne mase su rangirane po veličini svog uticaja na kvalitetet pravljenja hleba. Podjedinice su rangirane po veličini svog uticaja na jačinu glutena.

Smara se da je mehanizam po kom određene podjedinice velike molekularne mase doprinose elastičnosti testa i karakteristikama pravljenja hleba, povezan sa njihovim strukturnim sastavom. Ponavljajući domeni podjedinicama velike molekularne mase imaju β-helični sklop koji može biti u osnovi elastičan, sposoban za širenje i kontrakcije u odgovoru na stres, a samim tim je od velikog značaja za formiranje glutenske elastičnosti.

Smatra se da veličina glutenina proteina može biti odgovorna za njegova elastična svojstva. Kvantitativni uticaji, kao što je nivo i odnos podjedinica glutenina velike i male molekularne mase, se takođe smatraju pretpostavkom bitnih potencijala. U posebnim podjedinicama postoji mogućnost formiranja unutar-lančanih disulfidnih veza. Pozicija i orijentacija cistinskih ostataja u podjedinicama velike molekularne mase sposobnim za kreiranje intramolekularnih disulfidnih veza, utiče na stvaranje polimernih struktura glutenina visoke molekularne mase, koje imaju disulfidne veze. Ova struktura predstavlja ključni faktor koji određuje snagu i elastičnost testa. Hijerarhijsko uređenje gluteninskih podjedinica velike i male molekularne mase, je predloženo u odnosu na njihov, pretpostavljeno, bitan doprinos jačini testa. Ovo uređenje je zasnovano na mogućnosti podjedinice da formira razgranate polimere, kao i na dužini domena ponavljajuće sekvence. Razgranati polimeri i duži domeni ponavljajuće sekvence vode ka jačem testu.

Naučni model polimera je predložen za razvoj neprekidne proteinske strukture u sistemu testa. Model uključuje “istanjivanje” (tj. klizanje polipeptidnih lanaca jedan o drugi), i ukrštene veze i/ili mreže između velikih gluteninskih polimera koji se konstantno kidaju i reformišu. To omogućava polimerima da se relaksiraju nakon stresa, i da na taj način smanje svoje naprezanje. Testa od glutena i vode su manjeg elasticiteta od testa sačinjenih od brašna i vode. Stoga izgleda da skrob deluje kao filter u polimeru glutena. Popunjeni polimeri obično imaju veće elastične module nego nepopunjeni.

Situacija je slična onoj kada se koristi ugljen crna kao punjač guma na točkovima. Generalno, razvoj testa koji je praćen povećanjem konzistencije testa, a vrh na optimalnom razvoji je praćen raspadom testa, tj. smanjenjem konzistencije testa. Različiti tipovi ukrštenih veza, kao što su sulfidril-disulfid, menjaju reakcije, nekovalentne vodonične veze između glutaninskih sporednih lanaca, hdrofobne interakcije, i umreženi lanci utiču na reološke karakteristike testa. Smanjenje konzistencije testa nakon preteranog mešanja, tj. slabljenje testa, je praćeno lomljenjem velikih makropolimera gluteinske strukture, verovatno usled naprsnuća disulfidnih veza, i gubitka podjedinica glutenina velike molekularne mase. Hemijski redukujući agensi, kao što su cistein, ditiotreitol, natrijum bisulfit, i povezana jedinjenja su prilično efikasna u slabljenju testa, i skraćivanju vremena mešanja, tako što razaraju disulfidne veze. Brašno sadrži redukujući agens glutation. Suprotno tome, oksidacija povećava snagu testa , a dodavanje oksidacionih agensa u delimično redukovano testo vraća originalnu snagu testa. Ovaj tretman je praćen povratkom na početnu distribuciju molekularne mase glutenina, is toga obezbeđuje dokaz o značaju sulfidril-disulfid reakciija prilikom formiranja testa. Reakcija oksidacionih agensa, kao što su jodati i N-etilmaleimida (NEMI) u testu, se izgleda nastavlja preko blokiranja dostupne i reaktivne tiol (SH) grupe. Ovo vodi ka inhibiciji sulfidril-disulfid reakcija, a posledično i do stabilizacije nagomilanih pšeničnih proteina. Pekari su praktično iskoristili ove disulfidne reakcije tokom procesa nastanka testa. Dodavanjem malih količina redukujućih supstanci, kao što je cistein, testo se može dobiti mnogo brže, na manjim brzinama mešanja, tj. sa manjim utroškom energije. Tako dobijeno testo je veoma krhko, pa se tamo gde je to dozvoljeno, stabilizuje dodavanjem sporo delujućih oksidacionih agensa, kao što je kalijum bromat.

Testa od pšeničnog brašna mešana u azotnoj atmosferi ili u odsustvu delova brašna koji su rastvorljivi u vodi ne gube na konzistenciji usled prekomernog mešanja. Ova opservacija ukazuje na to da su oksidacione reakcije, potpomognute komponentama koje su rastvorljive u vodi uključene u mehanizam raspada testa. Dodavanje fumarične kiseline, i povezanih jedinjenja, u deo brašna koji je rastvorljiv u vodi, redukuje vreme mešanja, a takođe značajno povećava brzinu raspadanja testa. Određena α, β-nezasićena karbonilna jedinjenja, kao što su fumarne (fumarične), maleične, ili ferulične kiseline imaju uticaj na prekomerno mešanje sličan onom koji ima blokirajući reagens sulfhidrila, N-etilmaleimid. Uticaj aktiviranih jedinjenja sa dvostrukom vezom na pucanje testa tokom preteranog mešanja može biti poništen uz pomoć lipoksigenaza prisutnih u enzimski aktivnom brašnu od soje, ili uz pomoć razlagača slobodnih radikala. pH vrednost testa takođe utiče na vreme mešanja, tako što niži pH skraćuje vreme mešanja, a viši pH (sve do pH 10) produžava ovo vreme. Ovo bi se moglo objasniti kao uticaj nakon naelektrisavanja proteina. Uticaj malog pH se može prevazići dodavanjem soli (verovatno putem stvaranja zaštite od naelektrisanja).

Ako je testu umešanom do optimima, dozvoljeno da se relaksira, a zatim se ono ponovo promeša, ono će se opet razviti, a otpor širenju će biti vraćen na svoju originalnu vrednost. Ovo ukazuje na to da postoje reverzibilne i/ili nekovalentne molekularne veze. Direktni dokaz za prisustvo vodoničnih veza u glutenu se može izvesti iz eksperimenta mešanja sa teškom vodom (D2O). Hidrofobne interakcije mogu biti povezane sa visokim nivoom (30%) nepolarnih ostataka amino kiselina u glutenu. Izrazito niska gustina napona gluten proteina takođe potpomaže lančane interakcije.

Istraživanje se fokusira na interakcije između sastojaka brašna, pogotovo između različitih gluten proteina i ne-proteinskih sastojaka brašna, a to su skrob, lipidi i arabinoksilani.

Fazno ponašanje biopolimernih mešavina i isključeni uticaji zapremine makromolekula predstavljaju kritične faktore koji utiču na funkcionalnost testa. Tokom mešenja brašna i vode, albumini, globulini, skrob rastvorljiv u vodi, i arabinoksilani formiraju tečnu vodenastu fazu. Ovo se ne može pomešati sa glutenskom fazom.

Na početku, hlebno testo sadrži dve kontinuirane faze, gluten tiksotropičnu gel fazu, i tečnu fazu. Mehanički tretman značajno utiče na odnos strukture i karakterisika testa, tako što uspostavlja ravnotežu između istovremeno postojećih faza: transformaciju kontinuirane tečne protein-polisaharid faze u raspršenu fazu, i orijentaciju polipeptidnih lanaca gluten faze.

Aeracija testa tokom mešenja

Ubacivanje vazduha tokom mešenja testa je neophodno da bi se dobila vekna hleba dobrog obima, strukture i teksture. Kako testo postaje kohezivno, ono počinje da uvlači vazduh i tako smanjuje gustinu. Mehurići vazduha, stvoreni u fazi testa tokom mešenja, daju mesta nukleizacije na kojima se CO2, proizveden od strane kvasca, razlaže tokom fermentacije. Bez ovih nukleusa, zrna završnog hleba bi bila veoma hrapava, sa nekoliko velikih ćelija, zato što kvasac ne može da stvori nove ćelije gasa. Viskozno-elastična tekstura testa može da zadrži CO2 proizveden tokom dizanja testa, bez pucanja.

Ukupan broj mehurića po kubnom centimetru testa proizvedenog tokom mešanja zavisi od uslova mešanja. Kod laboratorijskih mešalica za testo, koje rade pod atmosferskim pritiskom, oko 5,000–10,000 mehurića sa prečnikom od oko 50-100 μm, biva inkorporirano u testo.