Какими реологическими свойствами обладает клейковина

Пшеница – важнейшая продовольственная культура, так как благодаря содержащейся в ней клейковине из нее получают хлеб высокой питательности, приятного вкуса, с пористым, упругим и эластичным мякишем. При замешивании пшеничной муки с водой ее белки поглощают воду и набухают, слипаясь в массу теста.

Если кусок теста отмыть в воде от крахмала и частиц оболочек, то остается сильно гидратированный, упругий, эластичный и связный студень, состоящий в основном из белков и называемый сырой клейковиной. Сырая клейковина содержит в среднем 65% воды. Клейковина отли­чается от запасных белков семян других растений прежде всего своими уникальными реологическими свойствами, являющи­мися основой хлебопекарных достоинств пшеничной муки. При обезвоживании получают сухую клейковину. Количество воды, поглощаемой сухой клейковиной, выражают в процентах и на­зывают гидратацией, или гидратационной способностью клей­ковины, которая колеблется от 170 до 250%.

Технологическое значение клейковины заключается в том, что она формирует тесто. При набухании вместе с другими ве­ществами зерна и веществами добавляемыми (дрожжами и др.) она образует сплошную упругую сетку, соединяющую в ком­пактную массу все вещества муки, из которой в результате фер­ментных процессов в тесте и завершающего этапа — выпечки получают хлеб.

Клейковина состоит из двух веществ. Одно из них, раствори­мое в спирте — глиадин, второе, растворимое в щелочах — глютенин. Свыше двух с половиной веков специалисты разных стран изучают клейковину, однако и в настоящее время многие важ­ные стороны состава и свойств клейковины неясны. Белки муки состоят из альбумина, глобулина, глиадина и глютенина. Из общего количества белка на долю альбумина падает 5,7 – 11,5%, глобулина 5,7 – 10,8%.Большая часть белка представлена глиадином (40 – 50%) и глютенином (34 – 42%)

Как установлено многочисленными исследованиями, альбумин, глобулин и глиадин и глютенин не являются однородными индивидуальными белками, а представляют собой многокомпонентные фракции белкового вещества, искусственно выделяемого растворением в соответствующих растворите­лях. Они отличаются значительной молекулярной массой. Так, например, глиадиновая фракция имеет молекулярную массу в пределах 18000-100000. Средняя молекулярная масса глютенина достигает 2-3 млн.

Значение клейковины заключается в том, что она формирует тесто, обра­зует при набухании сплошную упругую сетку, соединяющую в компактную упругую массу все вещества муки. При внесении дрожжей в тесто в результате процесса брожения выделяется диоксид углерода, который растягивает клейковину. Сначала сплошной комок теста начинает быстро увеличиваться в объе­ме (подниматься). К концу брожения тесто приобретает порис­тое строение. Разрыхленное тесто, состоящее из огромного ко­личества пузырьков, стенки которых образованы в основном клейковиной, закрепляется в таком виде при выпечке, образуя характерную пористую структуру хлебного мякиша.

Клейковина — важнейший фактор хлебопекарного досто­инства пшеничной муки. От нее зависит газоудерживающая способность теста, а, следовательно, объем и пористость хле­ба. Крепкая клейковина в нормальной муке дает слишком ту­гое тесто с трудом поддающееся растяжению диоксидом угле­рода. Слабое тесто плохо задерживает диоксид углерода, так как свойственная ему слабая клейковина не может создать в тесте белкового каркаса необходимой прочности. Сильная клейковина при брожении более стойко сохраняет присущие ей физические свойства.

Мука характеризуется способностью давать тесто, облада­ющее в ходе брожения и расстойки определенными физиче­скими свойствами, что в сочетании с другими хлебопекарны­ми достоинствами (количество и состав Сахаров, активность ферментов, состав и свойства крахмала и др.) обеспечивает по­лучение хлеба хорошего качества. Все сорта мягкой пшеницы по их хлебопекарному достоинству делят на три группы: силь­ная, средняя и слабая.

Сильная пшеница. Из нее получают муку, способную погло­щать при замесе теста нормальной консистенции относитель­но большое количество воды. Тесто из такой муки очень устой­чиво сохраняет свои первоначальные физические свойства (консистенцию, эластичность и сухость на ощупь) при замесе и брожении. Куски теста из муки сильной пшеницы хорошо обра­батываются на округлительных машинах, их рабочие органы не замазываются. Сформированные куски теста, обладая хорошей способностью удерживать диоксид углерода, при расстойке и выпечке хорошо сохраняют свою форму и мало расплываются. Подовый хлеб из муки сильной пшеницы при достаточной га­зообразующей способности хорошо разрыхляется, имеет боль­шой объем и малую расплывчатость.

Тесто из муки очень сильной пшеницы ввиду ограничен­ной способности к растяжению имеет пониженную газоудерживающую способность и поэтому получаемый из нее хлеб мало расплывчатый, пониженного объема (обжимистый).

При смешивании муки из сильной пшеницы с мукой, име­ющей низкие хлебопекарные достоинства (слабой), получа­ют муку с улучшенными свойствами. Поэтому сорта сильной пшеницы называют сортами — улучшителями. В зависимости от качества (силы) примесь из муки сильной пшеницы колеб­лется от 25 до 50%. В соответствии с этим сорта — улучшители подразделяют на пшеницу с посредственной, хорошей и вы­сокой хлебопекарной силой.

Сильная пшеница должна содержать белка не менее 14% (на сухое вещество), сырой клейковины в зерне — не менее 28% и в муке первого сорта — не менее 32% (1-й группы с хорошей упру­гостью и нормальной растяжимостью). Здоровая твердая пше­ница обычно вся сильная, сорта ее на группы по силе не делят. По хлебопекарному достоинству она ниже стекловидной мяг­кой пшеницы. При выпечке в чистом виде твердая пшеница дает хлеб низкого объема, с более плотным мякишем и рваной кор­кой, у нее очень упругая, недостаточно растяжимая, короткорвущаяся клейковина. При добавлении к слабой мягкой пшени­це здоровой твердой также улучшаются ее свойства.

Средняя пшеница. Способна сама давать хороший по каче­ству хлеб, не нуждается в примешивании к ней сильной пше­ницы, но не способна эффективно улучшать слабую пшеницу. Ее называют «филлер» (наполнитель).

Слабая пшеница. Характеризуется низким содержанием бел­ка (8—10%) и клейковины (ниже 20%) либо достаточным со­держанием белка, но низкого качества, Из слабой пшеницы невозможно получить хлеб удовлетворительного качества, для этого необходимо добавлять сильную пшеницу. Мягкая пше­ница используется преимущественно для приготовления хле­ба, а твердая — в макаронном производстве.

Хлебопекарная сила пшеничной муки зависит не только от количества и качества клейковины, но и от углеводно-амилазного комплекса. С этим комплексом связано второе важней­шее свойство муки — газообразующая способность (образова­ние при брожении диоксида углерода, необходимого для разрыхления теста). Физико-химические изменения крахма­ла (набухание, клейстеризация, декстринизация) определя­ют наряду с клейковиной реологические свойства теста.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-03
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Поиск по сайту:

Осборн и сотр. первыми предприняли широкое аналитическое исследование клейковины и ее фракций. Для элементарного состава глиадина и глютенина они получили следующие величины.

Хорошее совпадение значений для этих более или менее очищенных веществ является указанием, что эти величины можно считать справедливыми и для клейковины, из которой получены эти вещества. Присутствие небольших количеств водорастворимых белков, обычно содержащихся в клейковине, полученной путем отмывания, вероятно, оказывает большее влияние на содержание отдельных аминокислот, чем на элементарный состав. Величина общего азота, равная примерно 17,5%, является главным основанием для использования коэффициента 5,7 для перевода полученных по Кьельдалю величин азота в показатели для общего белка пшеничных продуктов. Хотя содержание общего азота в альбуминном и глобулиновом белках равно соответственно 17,1 и 18,6%, эти величины вызывают только незначительное отклонение от коэффициента пересчета, поскольку содержание каждого из этих белков в муке, как правило, не превышает 10% общего азота.

Таким образом, ошибка, которую вносят глобулиновые компоненты, сравнительно мала и непостоянна. В литературе имеется мало данных относительно содержания азота в белках отрубей и зародыша, представленных, по-видимому, почти полностью альбуминами и глобулинами.

Данные по содержанию аминокислот в клейковине, обобщенные Блишем, были получены до расцвета хромато графических и микробиологических методов определения и имели много недостатков в связи с трудностями анализа. Современные данные для клейковины и отдельных ее компонентов представлены. Тем не менее в данном разделе будут рассмотрены основные особенности аминокислотного состава клейковины и ее компонентов, поскольку они определяют химические свойства и поведение клейковины. Характерной особенностью аминокислотного состава клейковины является необычайно высокое содержание глютаминовой кислоты, пролина и амидного азота. Примечательным является также сравнительно низкое содержание основных аминокислот и триптофана. Характерные особенности растворимости клейковины и ее фракций могут объясняться низким содержанием в них ионизируемых групп. Основные группы малочисленны, многочисленные же карбоксильные группы в значительной степени связаны в амидной форме. Большое число боковых цепей, несущих амидные группы, также затрудняет образование многочисленных водородных связей между белковыми цепями. Связывание полярных липидов, таких как фосфатидная кислота и лизолецитин, которые, логически рассуждая, должны находиться на заряженных участках молекулы, может также оказывать влияние на растворимость и на способность молекул к взаимодействию и вследствие этого на дальнейшее уменьшение числа ионных (заряженных) групп.

Подсчет ионизируемых групп клейковины, основанный на данных аминокислотного состава, показал присутствие 27—30 карбоксильных групп, большей частью в амидной форме, двух гидроксильных групп тирозина и 4—6 основных групп в 10 000 г белка, причем эти количества до некоторой степени зависели от того, имели ли дело с неочищенным клейковинным студнем или с очищенной клейковиной. Определение, основанное на кривых титрования пшеничной клейковины, дало следующие количества ионизирующихся групп на 100 000 г белка: карбоксильных — 29, имидазольных—15, альфа-амино — 2, сульфгидрильных — одна, тирозильных — 20, лизильных — 9. Константы ионизации, присущие каждой отдельной группе, являются, по-видимому, нормальными для всех групп, за исключением имидазольной, где она несколько низка. Поскольку установлено, что общее количество остатков глютаминовой и аспарагиновой кислот составляет примерно 312 для одного и того же веса белка, особенный интерес представляло точное определение свободных карбоксильных групп.

Глиадиновые компоненты обычно содержат больше карбоксильных групп, также в основном в амидной форме, но меньше основных групп, чем клейковина, что согласуется с особенностями их растворимости (за исключением омега-глиадина) и их электрофоретической подвижностью при низких рН. При щелочных значениях рН, когда ионизация основных групп подавлена, глиадиновый компонент неспособен растворяться и обладает очень низкой электрофоретической подвижностью, вследствие того, что практически все карбоксильные группы находятся в неионной амидной форме.

Ряд исследователей показали, что все имеющиеся в белке пшеницы сульфгидрильные группы почти поровну разделены между растворимыми белками и белками клейковины. Распределение сульфгидрильных групп между различными белками клейковины еще не изучено, хотя было установлено, что сульфгидрильные группы, имеющие наиболее непосредственное отношение к изменению свойств теста во время замешивания, локализованы, по-видимому, в глютениновой части комплекса. Общее количество сульфгидрильных групп в муке невелико. На каждые 10—12 молей цистина приходится всего 1 эквивалент сульфгидрильных групп. Такие небольшие количества сульфгидрильных групп лучше всего определять методом амперометрического титрования, используя доведенные почти до нейтрального рН растворы хлористой ртути и азотнокислого серебра. Степень чувствительности сульфгидрильных групп к окислению такими улучшителями хлеба, как бромат или йодат, не вполне определена, хотя несомненно, что, по крайней мере, часть их реагирует с этими веществами. Издавна считалось, что увеличение сопротивления замесу во время формирования теста объясняется окислением сульфгидрильных групп с образованием дисульфидных мостиков. Однако с теоретической точки зрения более вероятным кажется обмен радикалов между сульфгидрильными группами и дисульфидными мостиками.

Дисульфидные мостики в клейковине особенно важны, по-видимому, для поддержания структурной целостности белков, поскольку их разрыв при восстановлении даже небольшого числа дисульфидных групп вызывает быстрый и сильный распад некоторых белковых цепей. Как показали сравнительно недавние исследования, при восстановлении глютенина образуется большое количество фрагментов, тогда как из глиадина они совсем не образуются. При замешивании с небольшим количеством какого-либо восстанавливающего агента или с сильной щелочью клейковина сама быстро теряет свои пластические и упругие свойства и вязкость. Как это имеет место и в случае других белков, ионизирующая радиация вызывает значительный разрыв молекулярных связей в клейковине, причем особенно разрушаются дисульфидные мостики. Весьма вероятно, что чувствительность клейковины к щелочи объясняется чувствительностью к ней дисульфидных мостиков. В сильно щелочных растворах глиадина осмотическое давление постепенно увеличивается, а константа седиментации падает, что свидетельствует о распаде его молекул. По данным Короса, при молекулярном весе, равном 27 500, глиадин содержит три М-концевых остатка, однако это представление подвергнуто сомнению Дейчем, который не смог найти ни одного А-концевого остатка гистидина. В глиадине из твердой пшеницы последний автор нашел один JV-концевой остаток тирозина, а в глиадине из обыкновенной пшеницы он нашел по одному iV-концевому остатку глютаминовой кислоты и тирозина. Повторное исследование этого вопроса Рамачандраном и Мак-Коннелом вновь подтвердило данные о том, что глиадин при молекулярном весе 27 000 содержит три концевых остатка гистидина. Кроме того, получены доказательства, что глютаминовая кислота и лейцин занимают С-концевое положение. В изученных препаратах установлено также присутствие ничтожных количеств Af-концевых аспарагиновой и глютаминовой кислот, аланина, валина и серина. В другой работе приводятся данные о наличии в клейковине ЛА-концевого серина. В более поздней работе Финлейсона и Мак-Коннела с окисленным глиадином показано, что глютаминовая кислота, треонин и фенилаланин занимают iV-концевое положение. Войчик и сотр. показали, что глютаминовая и аспарагиновая кислоты и треонин являются iV-концевыми группами глютенина; глиадин, кроме того, содержит iV-концевые серии и аланин. Винцор и Центнер добавили к списку установленных Af-концевых аминокислот клейковины глицин, лейцин и метионин. Для выяснения этой довольно запутанной картины необходима более обширная работа с очищенными фракциями. По-видимому, необходимо также соблюдать меры предосторожности против образования артефактов, которые могут иметь место в результате обмена радикалов между сульфгидрильными и дисульфидными группами. Метилирование глютенина с помощью диметилсульфата приводит к образованию фибриллярного белка, который набухает в воде, поглощая ее в 375-кратном количестве по отношению к своему весу и образуя плотный гель. Типичный препарат содержал 3% метоксильных и 1,2% метиламидных групп; при этом метилированию подвергаются, по-видимому, только аминные и карбоксильные группы. Безводный хлористый водород в метиловом спирте также вызывает метоксилирование карбоксильных групп путем замещения амидных групп. Подобная гельобразующая способность сульфатных и фосфатных производных клейковины была описана ранее. Фосфорилированный продукт лучше всего образуется при нагревании сухой клейковины со смесью фосфорной кислоты и концентрированного раствора мочевины. Ортофосфатные группы, по-видимому, этерифицируются с гидроксильными группами серина и треонина. Денатурированная клейковина не образует производных, способных к образованию геля. Реакция глиадина с ангидридами с последующим взаимодействием с пропаноламином использовалась для получения водорастворимых полипептидильных производных, поли-аланил-глиадина — и поли-аспартил-глиадина соответственно.

К другим недавно изученным производным клейковины относится соединение клейковины с краской тиазоловым желтым, с помощью которой микроскопически были изучены стадии превращения клейковины при замешивании теста и других технологических процессах. Обработка 2,4- фтординитробензолом приводит к образованию двух фракций, одна из которых растворима в воде. Ультрацентрифугирование растворимой части не показало ее гомогенности, однако, исходя из результатов других опытов по ультрацентрифугированию, можно предположить, что это растворимое производное образуется из глиадина.

Исследование реакционной способности групп боковых цепей (боковых групп) сырой и сухой клейковины в процессе ее прогревания выявило ранее предполагавшееся увеличение их реакционной способности по мере повышения температуры. Исключение в этом смысле представляют основные группы, у которых наблюдался период замедления в реакции с кислыми красками. Изменение поглотительной способности теста с увеличением температуры имеет волнообразный характер, возможно, из-за наличия индукционного периода у основных групп. В другой работе тепловая денатурация клейковины прослеживалась по изменению ее растворимости в разбавленной кислоте и по изменению хлебопекарных качеств «воссозданного» теста. Энергия активации всей реакции, являющейся, по-видимому, реакцией первого порядка, определенная методом пробной выпечки, была равна 35 000 кал/моль, а методом растворимости — 44 000 кал/моль. Скорость денатурации была максимальной при влажности от 35 до 40%. При рН 4 денатурация была медленной, но усиливалась при более высоких значениях рН. При низких значениях рН имело место ухудшение хлебопекарных качеств, не связанное с нагреванием. Денатурация глиадиновой фракции была менее быстрой по сравнению с денатурацией всей клейковины, и ее можно было заметить благодаря наличию определенного индукционного периода.

Чрезвычайно интересное и важное исследование поглощения меченой радиоактивной аминокислоты составными частями семени позволяет предположить, что максимальная скорость биосинтеза глиадина достигается в более поздний период, чем дляглютенина, альбуминов и глобулинов; возможно, что глиадины самостоятельно участвуют в образовании белков, хотя на основании более поздних сведений о составе глиадина можно допустить, что за эти факты ответственны отдельные компоненты данной группы белков. Так, например, появление активности в отдельных, различимых глиадиновых компонентах происходит неравномерно и, вероятно, с различными скоростями во время созревания зерна. Белки оболочек образуются, по-видимому, на более поздних стадиях созревания зерна, чем белки эндосперма.