Autor: dipl. ing. Milena Marković

Bajatost

Hleb vremenom gubi poželjan izgled kada je van peći. Ove nepoželjne promene koje se vremenom javljaju se zajednički nazivaju bajatost: kora uzima vlagu iz vazduha ili mrvica, i gubi hrskavost i postaje tvrda; mrvice postaju neelastične, suve, tamne, čvrste i mrvljive, i gube koherentnost; miris i ukus sve više postaju bljutavi i gubi se ukus.

Promene koje se odigravaju u kori se jasno razlikuju od onih koje se javljaju u mrvicama. Jačina kore je uglavnom povezana sa kretanjem vode, od mrvice ka kori. Kada je hleb konačno ispečen, kora se suši i sadrži samo 2-5% vlage. Pod ovim uslovima kora je hrskava, mrvljiva i poželjna. Vremenom, vlaga ide u koru, pošto se upostavlja ravnoteža. U isto vreme, vlaga se gubi u atmosferi tako da su karakteristike kore u velikoj meri očuvane. Ipak, ako se hleb stavi u plastičnu kesu gubitak vlage iz kore je usporen. Kao rezultat ovog širenja vlage od mrviica ka kori, sadržaj vlage u kori se povećava. Sledstveno tome, kora gubi svoju mrvljivost i postaje tvrda, biopolimeri (ugljeni hidrati, proteini) koji formiraju koru prolaze kroz staklastu promenu temperature, i time iz staklastog, hrskavog stanja prelaze u jedno koje je kožasto, ili gumasto.

Molekularne promene koje se javljaju u hlebu tokom skladištenja, i koje su odgovorne za učvršćivanje i fenomen bajatosti su prilično kompleksne. Pre oko 150 godina je pokazano da učvršćivanje mrvica hleba ne predstavlja fenomen sušenja. Učvršćivanje se dešava čak iako se ne izgubi vlažnost. U svežim mrvicama hleba, tanak sloj proteina glutena odvaja nabubrele, želatinizovane granule skroba. Bajatost hleba obuhvata, između ostalog, ponovnu kristalizaciju skroba, posebno deljenje amilopektina (retrogradacija). U osnovi, nijedan od amilopektina ne postaje rastvorljiv tokom pečenja. Unutar ostataka granula skroba, amilopektinski lanci počinju se ponovo povezuju u uređene strukture, formiranjem “zona spajanja” koje se sastoje od dvostrukih spirala. Ove zone spajanja služe kao mesto nukleizacije za nagomilavanje dvostrukih spirala u kritale (retrogradacija). Tako se formira mreža koja se sastoji od lanaca skroba koji prolaze kroz amorfne i kristalne oblasti unutar ostataka granula. Ova mreža doprinosi razvoju rigidnosti mrvica.

Pojačano potamnjivanje mrvica je verovatno izazvano razvojem kristala, koji menjaju indeks prelamanja. Koncepti staklene tranzicije , kao i teorija neuravnotežnosti kristalizacije (nukleizacija i širenje: formiranj kristala i razvoj kristala) su primenjeni kako bi se objasnio snažan uticaj vremena skladištenja i temperature na retrogradaciju skroba. Prema ovim konceptima, brzina ponovne kristalizacije amilopektina zavisi od ukupnog sadržaja vode preko slabljenja Tg i temperature skladištenja. Vekna hleba u frižideru ima temperaturu skladištenja bližu svojoj Tg, a brzina nukleizacije kristala će biti viša.

Zato, ako se hleb drži na sobnoj temperaturi, on će postati bajat, odnosno brže će se učvrstiti. Kinetika strukturnih promena skroba u mrvicama se može pratiti, na primer, promenom kretanja i raspoređivanja lanaca skroba sa NMR, razvojem obrasca β-vrste u obrascu prelamanja X-zraka, ili razvojem istopljenog endoterma na oko 55°C (vrh bajatosti) u DSC (Diferencijalna skenirajuća kolorimetrija).

Retrogradacija skroba se posmatra kao osnovni uzrok buđavosti hleba. Ipak, brzina učvršćavanja i brzina retrogradacije skroba nisu iste. Pored toga, zagrevanje može obrnuti učvršćivanje mrvica hleba. Ovo je jedna od prednosti tost hleba; za koji se kaže da se obnavlja. Retrogradirani kristali amilopektina se tope na oko 50oC, ali mrvice hleba nastavljaju da gube čvrstinu prilikom zagrevanja iznad 60oC do oko 100oC. Ovo pokazuje da učvršćivanje tokom skladištenja i obnavljanje tokom zagrevanja, nisu u potpunosti objašnjeni retrogradacijom amilopektina.
Očigledno je da su drugi faktori, poput redistribucije vode i interakcije skrob-gluten takođe uključeni u fenomen buđavosti. Na primer, može se koristiti krio-skenirajuća mikroskopija da bi se izvukao zaključak o stanju vode u mrvici hleba. Voda koja se može smrznuti se može detektovati uvođenjem formiranja kristala leda tehnikom sporog smrzavanja: veliki kristali ukazuju na visok sadržaj vode koja se može smrznuti, a mali – na nizak sadržaj vode. U svežem hlebu formiranje kristala leda se može posmatrati na periferiji granule skroba ukazujući na viši sadržaj vode na površini granule, nego u centru granule.

Zato se može pretpostaviti da je površina granule mekša, fleksibilnija i lakše se može mehanički deformisati nego središte što omogućava klizanje granula skroba preko gluteinskog filma. Ovo će dovesti do mekše teksture mrvica. U smrznutom bajatom hlebu kristali leda sve više nestaju sa spoljašnjosti granule ka unutra, ukazujući da voda, bar delimično, postaje vezana u okviru granule skroba kao hidrat, ili kao nesmrznuta voda u kristalima amilopektina koji se formira starenjem. Kao rezultat, granule postaju čvršće. Pored toga, stepen vlage između skroba i površine granule skroba i okruženja glutenske faze bi uveo redistribuciju vode od glutena u skrob. Ovaj gubitak plastifikatora (nesmrznuta voda) bi mogao izazvati spajanje skrobne i glutenske faze omogućujući klizanje. Ovo bi opet doprinelo učvršćivanju teksture mrvica.

Predložen je model za učvršćivanje koji uključuje efikasno ukrštanje stalne glutenske faze sa želatinizovanim skrobom u hlebu. Ovaj model je delimično zasnovan na činjenici da je gluten stalna faza u hlebu, i da je učvršćivanje hleba fenomen koji dugo traje. Tako, samo po sebni, ne bi bilo važno da li je prekid faze skroba čvrst ili fleksibilan. Previše je mali da bi se primetio. Ipak, jednom kada se formira interakcija između glutena i skroba, učvršćivanje ostatka granula skroba će pomoći da se učvrsti ukupna mreža.

Stepen i kinetika buđavosti pekarskih proizvoda su pod uticajem nekoliko faktora, kao što su poreklo i vrsta sirovog materijala žitarica (pšenica, raž, brzina ekstrakcije, brašno od celog zrna), sastojaka (voda, masti, šećeri, emulzifikatori, etanol), uslovi obrade (vreme pečenja, temperature, vlažnost), vrsta proizvoda (hleb, zemičke, kifle, kolači, itd.), veličina proizvoda i uslovi skladištenja (vreme, temperature, vlažnost).

Brojni faktori menjaju brzinu bajatosti, i daju mekši hleb koji zadržava svoju mekoću tokom vremena. Pečeni proizvod sa visokom zapreminom i finom strukturom mrve je mekši, i bolje zadržava mekoću nego proizvod sa niskom zapreminom, i vlaknastim mrvaicama. Raženi hlebovi, sporije postaju bajati nego pšenični hlebovi i pekarski proizvodi od slabo ekstrahovanog brašna. Brašno proizvedeno od delimično voskaste pšenice pokazuje sporiju brzinu učvršćivanja. Uočene su funkcionalne karakteristike voskaste pšenice i njenih varijacija, zbog uticaja okruženja i genotipa. Korišćenje masti, šećera, surfaktanata i enzima u receptu ili poprskanog etanola po površini pekarskih proizvoda (npr. proizvodi poput kolača) mogu usporiti bajatost i zadržavaju hleb mekanim. Korišćenje surfaktanata (emulzifikatora) kao aditiva protiv bajatosti je, između ostalog, povezano sa dva faktora: (1) surfakanti formiraju uključene komplekse sa amilozom i tako sprečavaju povezivanje i kristalizaciju lanca amiloze , i (2) u prisustvu surfakanata, skrob ne bubri kao kada je sam. Uvođenje sredstava za skraćivanje u formuli za hleb povećava brzinu bajatosti.

Pored toga, korišćenje relativno toplotno stabilne α-amilaze u formuli za hleb usporava bajatost. Efekat ovih enzima protiv učvršćivanja može se objasniti poboljšanjem zapremine vekne, kao i strukture mrve , “omekšavanjem” mreže skroba , smanjenje formiranje kristala amilopektina tokom skladištenja ili uticanjem na interakcije skroba-glutena. Uslovi u kojima se hleb skladišti su takođe važni. Više temperature zaustavljaju bajatost, dok hladnije temperature (iznad smrzavanja) povećavaju brzinu učvršćivanja.

Mikrobiološko kvarenje

Brašno sadrži mnoge mikroorganizme, a većina njih su inaktivirani tokom pečenja. Hleb i vlažni fini pekarski artikli su, zbog svog visokog vodenog aktiviteta i obilnosti dostupnih nutrimenata, dobro sredstvo za razvoj mikroorganizama. Ako su ovi proizvodi kontaminirani nakon pečenja, oni se mogu brzo pokvariti. Jedan organizam koji preživljava pečenje je onaj koji izaziva pojavu kanapa (“rope”).

“Kanapi” se primarno javlja u proizvodima koji su zakišeljeni kvascem. “Kanapi” u hlebu počinju da se primećuju 12 sati posle pečenja. Mrva hleba razvija neznatno gorki ukus i voćni miris. Vremenom, mrva postaje sve bezbojnija, a ukus odvratan, kako se mrvice hleba raspadaju. Tamna mrva gubi svoju elastičnost i može se ugurati u fine, svilene niti (odnosno, kanapi, konopci). U ovoj tački hleb nije jestiv i može izazvati dijareju i povraćanje.

Pečeni proizvod nema gljive kada se vadi iz peći. Ipak, on se može kontaminirati tokom hlađenja, sečenja ili pakovanja. Buđ se može razviti za oko 3 dana pod idealnim uslovima. Hlebovi sa višim sadržajem vlage i tanke kore su podložniji nego oni sa nižom vlagom i tvrdom, debelom korom. Buđavi hleb ima nepoželjan ukus i miris, i moraju se odbaciti usled bezbednosnih razloga pošto mikroorganizmi koji daju buđ mogu takođe proizvesti mikotoksine.

Pakovanje hleba

Trend uvećanja pekara, a time i transporta pekarskih proizvoda preko većih razdaljina, je učinio zadržavanje kvaliteta važnijim. Uslovi skladištenja su usmereni ka smanjenju gubitka vlage, kontaminacije mikroorganizmima i enzimskih reakcija. Preporučeni uslovi skladištenja su 15-20oC, i 65-75% relativne vlažnosti za hleb. I zagrevanje i smrzavanje se mogu koristiti za očuvanje pekarskih proizvoda. Smrzavanje omogućava da se pekarski proizvod skladište duži vremenski period bez pojave bajatosti ili mikrobnog oštećenja. Da bi se smanjila bajatost, proizvod mora biti smrznut i brzo otopljen, pošto je skladištenje iznad temperature smrzavanja podložno brzom očvršćavanju. Smrzavanje takođe može izazvati dehidraciju (smrznuto sušenje) proizvoda. Zato je važno dobro pakovanje.

Generalno, smrzavanje je skupo. Očuvanje zagrevanjem (45-65oC, 75-89% relativne vlažnosti) je takođe prilično efikasno prilikom usporavanja bajatosti i mikrobnog razvoja, ali nema nepoželjne usputne efekte. Hleb sa blago obojenom korom može postati tamniji i to utiče na ukus. Takođe se koristi polupečenje kako bi se sačuvali pečeni proizvodi kao što su artikli tipa bageta, zemički i kili. Ovakvi proizvodi se delimično ispeku, upakuju pod modifikovanom atmosferom, ili tretiraju sa konzervansima, i imaju stabilan rok trajanja nekoliko nedelja. Potpuno pečeni, u peći kupca, oni daju sveže ispečene proizvode. Pekarski proizvodi često nisu upakovani, ako se očekuje da će se brzo prodati i jesti. Iz higijenskih razloga roba može biti upakovana u papir. Voskasti papir ne zadržava masnoću i proizvod lako može biti kontaminiran sa buđi. Rupičast papir/plastične kese omogućavaju prenos vlage od proizvoda do vazduha koji okružuje kesu. Ovaj mehanizam olakšava isparavanje vlage od proizvoda do vazduha izvan, i time se izbegava ponovni transfer vlage do kore i pomaže da se održi hrskavost kore duži vremenski period. Ovo ne štiti od kontaminacije sa buđi.

Za hleb koji je isečen i daleko transportovan, često se koriste polietilenske kese. One mogu izdržati zagrevanje od 120oC, dobro zadržavaju vlagu, mogu se razvući i fleksibilne su. Za dugotrajno skladištenje (npr. korišćenje u vojsci) hleb se može peći u konzervama, koje se zatim mogu zapečatiti i sterilisati.

Hemijski konzervansi

Koiršćenje hemijskih konzervanasa je u različitim državama kontrolisano različitim pravilim i propisima. U većini država se koriste različite propionske kiseline, kako bi se zaustavila buđ i mikroorganizmi koji izazivaju razvoj buđi i organizmi koji izazivaju pojavu “kanapa”. Najčešće korišćen aditiv kojim se inhibira razvoj buđi u hlebu je kalcijum propionat (0,15-0,30g/kg). Kalcijum proprionat takođe zautavlja aktivnost kvasca do izvesne mere. Sorbinska kiselina je veoma efikasna u zaustavljanju buđi. Međutim, ona je takođe efikasna i kod inhibiranja aktivnosti kvasca. Zato se ne može koristiti kao sastojak formule za hleb. Često se koristi hemijski sistemi za kišeljenje ili kao prskanje površine pekarskih proizvoda. Etanol se takođe koristi kako bi se očuvali pekarski proizvodi, posebno proizvodi tipa kolača.