8.1.4. Пісірілетін қамыр дайындамасында жүретін биохимиялық процестер

Пісіру барысында ПҚД, ал кейіннен одан пайда болған жұмсақ ортада биохимиялық процестер мен өзгерістер жүретіні байқалады.

Ашытқы және қышқыл түзгіш бактериялардың әсерінен оның ашуы пісу кезінде ПҚД-ның қабаттарының температурасы ашытушы микроорганизмдердің өмір сүруі тоқтағанға дейінгі деңгейге жеткенше жалғаса береді. Сондықтан, пісірудің бастапқы кезеңінде қамырда және ПҚД-ның жұмсақ ортасында аздаған мөлшерде спирт, CО₂, сүт және сірке қышқылдары, басқа да ашудан бөлінетін өнімдер пайда болады.

ПҚД-ның құрамындағы крахмалдар бастапқы клейстерленген қабілетінен өзгеріп, біршама гидролизденеді де, осының нәтижесінде ПДҚ-ның құрамындағы крахмал пісіру кезінде азаяды.

Пісіру кезіндегі жүретін биохимиялық процеске амилолитикалық ферменттердің әсерінен болатын крахмал гидролизі және протеолитикалық ферменттердің әсерінен ақуыздың гидролизі жатады. Қамыр дайындамасының қызуы кезінде амилаза мен протеиназа белсенділігінің өзгеруі маңызды көрсеткіш болып табылады. Бидай ұнынан дайындалған нандарда температура 82-84^оС болғанда β-амилаза толықтай белсенді күйге көшеді де, α-амилаза 97-98^оС дейін өзінің белсенділігін сақтайды. Нанды пісіру кезінде қамырдың ақуыз-протеиназа кешені де өзгереді. 80-85^оС температурада ақуыздың ферменттерге ұшырауы жоғарылайды.

Сондықтан, жоғарғы сұрыпты, І және ІІ сұрыпты бидай ұнынан дайындалған қамырда және ПҚД-ның жұмсақ ортасында крахмалдың гидролизденуі негізінен (мүмкін тұтасымен) қамырдағы амилазаның әрекетіне байланысты болады.

Пісіру кезінде қара бидай ұнынан дайындалатын нан крахмалының өзгеруі ерекше болады. Қара бидай ұны қамырының қышқылдығы бидай ұны қамырымен салыстырғанда 3-4 есе жоғары. Сондықтан да қара бидай қамырының қызуы кезінде амилаза инактивациясы неғұрлым төмен температурада жүреді.

Мысалы, қышқылдығы әдеттегідей қарапайым қара бидай ұны қамырын пісіру процесі кезінде β-амилаза 60ºC температурада толығымен инактивацияланса, ал α-амилаза - 71ºC да белсенді күйде болатыны анықталған. Сонда қара бидай нанының жұмсақ ортасында жүретін крахмалдың гидролитикалық ыдырауы пісіру процесінің соңына дейін жүретіні, тіпті дайын ыстық нан өнімін сақтаудың алғашқы сағаттарында да жалғасатыны анықталған. Осыдан қара бидай нанында крахмалдың гидролиздену әрекеті, ондағы амилаза инактивациясы тоқтағанда да жүре беретіндігін түсінуге болады.

Пісіру барысында α-амилаз β-амилазаға қарағанда аса жоғары температурада инактивацияланады. Пісіру уақыт аралығында, мысалы β-амилаза инактивтелген кезде, α-амилаз әлі де болса белсенді күйде бола алады, соған орай нанның жұмсақ ортасында жабысқақтық пен қолға білінетіндей ылғалдылықты беретін едәуір мөлшерде төменмолекулярлық декстриндер түзіледі.

Бұл құбылыстың болуына крахмалдың ылғалды ұстап қалу қабілетін төмендететін α-амилазаның крахмалға әсер етуі себеп болады.

Сондықтан, осы жағдайға байланысты өнген дәннен тартылған бидай ұнынан нан пісіргенде, α-амилазаның инактивтелу температурасын төмендететін қамырдың қышқылдығын арттыру қажет. Қара бидай ұны өнбеген дәннен тартылса да белгілі мөлшердегі α-амилазаның белсенділік жағдайындағы түріне ие болады, сондықтан да қара бидай қамырын жоғары қышқылдылықта дайындайды.

Егер қара бидай нанын қышқылдығы 4 град шамасында қамырдан пісетін болса α-амилаза пісірілудің соңына дейін, яғни 96ºC температурада өзінің жоғары белсенділігін сақтап қала алатын қабілетке ие екендігі анықталған. Сондықтан ПҚД-ғы амилолитикалық ферменттердің әсері пісіру кезінде нанның сапасына да өз әсерін тигізетіні айқын.

ПҚД-ның құрамында крахмалдың амилолизі нәтижесінде пайда болатын қанттар, пісірілудің бастапқы кезеңінде ашуы салдарынан біршама шығындалады. Сонымен қатар, пісірілу процесі кезінде қара бидай қамырының жоғары молекулярлық пентозандарының аздап гидролизденуі жүріп, ПҚД-да суда ерігіш, төменмолекулярлы пентозандарға айналатыны көрсетілген.

Сонымен, пісіру процесі кезінде нанның құрамында суда еритін көмірсулардың мөлшері бірден жоғарылайтынын айтуға болады.

ПҚД-ның ақуыз-протеиназа кешені де қызу нәтижесінен өзгерістерге ұшырайды.

0,1 сірке қышқылының ерітіндісінде қыздырылған бидай қамырының суда ерімейтін ақуыздарының ерігіштігі қамырдың қызу температурасы 70ºC болғанда бірден төмендеп кетеді. Бұл, қамыр дайындамасы 70ºC қызу кезінде термиялық денатурацияға ұшырайтындығын дәлелдейді.

51% ылғалдылықтағы қамырда 95ºC температурада қыздырған кезде 15 мин аралығында протеиназа белсенділігінің сақталып қалатыны анықталған.

ПҚД-ын қыздыру барысында қамырдағы ақуыздардың протеолитикалық ферменттердің әсеріне ұшырауында да өзгерістер зерттелген. Ылғалдылығы 48% және рН мөлшері ашуының соңында 5,85 болған жағдайда бидай қамырын 15 мин арасында қыздырғанда ақуыздардың папаиндердің әсеріне ұшырауы анағұрлым арта түскені байқалады, ол температураны 50-ден 80ºC дейінгі аралықта қыздыра отырып жүргізілген кезде анықталған.

Тіпті, 90ºC дейінгі қыздырылудың соңында да 80ºC дейінгі қызумен салыстырғанда қамырда ақуыздардың папаиндердің әсеріне ұшырауы біршама бәсеңдесе де қыздырылмаған күйдегіден 7 есеге жуық артық болатыны анықталған.

Бірқатар еңбектерде суда еритін азотты заттар мөлшері де пісірілген кезде, пісіруге дейінгі қамырдағымен салыстырғанда айтарлықтай мөлшерде (50-70%) төмендейтіні атап көрсетілген.

Қара бидай ұнынан дайындалған қамырға қарағанда қара бидай нанының жұмсақ ортасының күңгірттенуі негізінен полифенолоксидазаның (тирозиназа) тирозинге әсер етуінен туындайды. Қара бидай нанының ұзақ пісірілуі барысында оның жұмсақ ортасы күңгірттене түседі. Бұл, ондағы меланоидиндердің түзілуі – қамырдағы қалпына келетін қанттармен ақуыздардың ыдырауы кезіндегі өнімдердің өзара әрекеттесуі негізінде қалыптасуы мүмкін.

Нанды пісірген кезде оның сыртқы қыртысында жүретін биохимиялық процестер нанның сапасына да айтарлықтай әсер етеді. Нан қыртысында көп мөлшерде суда ерігіш заттар мен декстриндер болады. Алайда, ферменттелген гидролиз құбылысы мұнда жетекші рөл атқармайтынын атап көрсеткен жөн.

ПҚД-ның қыртысы және оның сыртқы қабаты жылдам қызуға ұшырайды, ол мұндағы ферменттердің өте тез арада инактивтелген күйге түсуінен болады.

ПҚД-ның қыртысындағы суда ерігіш заттар мен декстриндердің түзілуі, негізінен крахмалдың термиялық өзгеріске ұшырауынан болады деп дәлелденеді (нан қыртысының сыртындағы температурасы 180ºC дейін жетеді, ал қыртысының орталығында температурасы шамамен 130ºC).

Нан қабығының түзілуі қамыр дайындамасының сыртқы қабатының суалу нәтижесінен болады. Сыртқы қабық пайда болған соң нанның көлемінің өсуі тоқтайды. Суалу кезіндегі ылғал нанның қабығының айналасына сосын ішіне енеді. Қабықтың түзілуі қамыр дайындамасының қызуынан крахмал мен ақуыздың өзгеру нәтижесінен пайда болады. Пісірудің алғашқы минуттарында будың суға айналу нәтижесінен крахмал қамыр дайындамасының үстіне клейстерленеді. Еріген крахмал мен декстриннің сұйық массасы дайындаманың үстіңгі бетінің тесіктерін толтырып, ұсақ біркелі емес тұстарын тегістеп және суалудан кейін қабыққа жылтырлық береді.

Нанның сапасына баға беруде оның қыртысының түсі ерекше рөл атқарады.

Мысалы қыртысы талапқа сай қалыпты жағдайдағы бидай нанын алу үшін оны пісірер алдында қамыр құрымында ашымаған 2-3% қант болуы тиіс. Ұнның қант- және газ түзілу қабілеті неғұрлым жоғары болса, бидай ұны нанының қыртысының түсі де соғұрлым қанық болады. Сондықтан, тәжірибелі наубайшылар ерте кезден-ақ, қант- және газ түзілу қабілеті төмен ұнды «ыстыққа төзімді» деп атап келген.

Бидай наны қабығының боялуы каремелизация өнімдерінің қоңыр түске боялуы немесе ашу кезіндегі пісіруге дейін қамырда ашымай қалған қалдық қанттардың дегидратациясымен түсіндіріледі.

Нан қыртысындағы қанттың карамельденуі мен дегидрациялануы жоғары температураның әсерінен туындайды. Кейбір зерттеушілер нан қыртысының түсін келтіретін құбылыс, крахмалдың термиялық декстринделуі мен ақуызды заттардың нан қыртысындағы термиялық өзгеріске ұшырауының салдарынан болады деп санайды.

Өнімнің үстіне ақуыз заттардың денатурациялануы 70-90^оС температурада жүреді. Осының нәтижесінен тығыз иілгіш емес қабық түзіледі. Сыртқы қабықтың қанық түсі негізінен ашымаған қанттардың тотығуының өзара әрекетінен күңгірт түстің түзілуінен болады. Бұл реакция меланоидин реакциясы деп аталады. Осы реакцияның аралық және жанама өнімдері (альдегидтер, кетондар, эфирлер және т.б.) нанның хош иісі мен дәмінің түзілуіне тікелей қатысады.

Бидай нанының сыртқы қабығының боялу қарқындылығы негізінен қамырдағы ашымай қалған қанттың қоңыртүсті тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш өнімдермен өзара әрекеттесуі және ақуыз заттарының протеолиздің, яғни меланоидиннің түзілуімен негізделеді.

Нанның қыртысының түсіне әсер ететін меланоидин түзгіш заттардың рөлі көптеген еңбектерде дәлелденген.

Аминқышқылдары мен қалпына келуші қанттардың өзара әрекеттесуі кезіндегі меланоидин түзілу реакциясын алғаш рет 1912 ж. француз зерттеушісі Майяр (Maillard L.) сипаттаған, сол себепті арнайы әдебиеттерде осы әрекет Майяр реакциясы деп аталады.

Жоғарыда аталғандарды ескере келе, ПҚД-ның қыздыру интенсификациясы және нанды пісіру ұзақтығын қысқарту – нан құрамындағы хош иісті заттардың төмендеуіне алып келеді, себебі физикалық процестердің қарқындылығы биохимиялық процестердің қарқындылығына әсер етпейді. Хош иісті заттардың түзілу қарқындылығы – пісірудің екінші кезеңіндегі жылуалмасудың қарқындылығы кезінде жүруі мүмкін. Осы кезеңде ПҚД-ның беткі қабатына карбонильді қосылыстардың жинақталуы – кезеңнің ұзақтығына ғана емес, сондай-ақ беткі қабаттың температурасына да тәуелді.

Қара бидай ұнынан дайындалған нан жұмсағына – қоңыр-қошқыл түс және нанға тартымды дәм мен хош иіс беретін меланоидиннің түзілуі – үлкен массалы нанды ұзақ уақыт пісіргенде ғана қарқынды түрде жүреді.

ПҚД пісіру барысында нанның ақуыз құрамындағы жекелеген аминқышқылдары өзгереді. Қара бидай және бидай мен қара бидай ұнының қоспаларынан дайындалған нанды пісіру барысындағы бос аминқышқылдар құрамының өзгеріске ұшырайтындығын дәлелдейтін бірнеше ғалымдардың В. Л. Кретович, А. Н. Пономарева, Р. Р. Токарева ғылыми жұмыстарды зерттеулерінде келтірілген. Р. Р. Токарева және В. Л. Кретович анықтағандай, ұн құрамындағы бос аминқышқылымен салыстырғанда қамыр құрамындағы бос аминқышқылдарының (аспарагин, глутамин, серин, глицин, треонин, аланин, алиномай, валин, лейцин+изолейцин, фенилаланин және глутамин) деңгейі жоғарылайды; пісірілген нан жұмсағында – қамырдағы құрамымен салыстырғанда аздап төмендеуі (аспарагин және глутамин қышқылы) немесе аздап жоғарылауы мүмкін.

Нанның сыртқы қабығындағы бос аминқышқылдарының құрамы бірден төмендейді. Қамыр құрамында қайта қалпына келуші қанттардың деңгейі жоғары болған сайын, нанның сыртқы қабығы құрамындағы бос аминқышқылдарының деңгейі соғұрлым төмендейді. Бұл бос аминқышқылдарының меланоид түзу реакциясына қатысы бар екендігін зерттеу мәліметтерінде дәлелденген. Пісіру барысында нан ақуызы құрамындағы лизин деңгейі, әсіресе, нан қабығында айтарлықтай төмендейтіні белгілі болған.

Осы мәліметтерге қарап, пісіру барысында – нан сапасының жақсаруына алып келетін барынша қарқынды меланоидин түзілуін қамтамасыз ететін режимді таңдау керектігі түснікті. Қамырды дайындау барысында ПҚД-да бос аминқышқылдары мен қайта қалпына келетін қанттардың көп мөлшерде жинақталуын қамтамасыз ету қажет.

Р.Р.Токарев және В.И.Маклюков зерттеулері көрсеткендей, пісіру барысындағы нан қабығына жинақталатын хош иіс түзуші заттар – карбонильді қосылыстардың құрамы – қамырды дайындау барысында осы заттардың түзілуіне байланысты. Қамырдың ашу ұзақтығын азайтқанда, нан қабығындағы карбонильді қосылыстар құрамы төмендейді.