Материал: Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. - Биохимия зерна и хлебопродуктов

ГЛАВА 2 __________________________________________________________

но говорить только о слабо выраженной тенденции в этом на- правлении.

Для оценки пищевого достоинства зерна пшеницы большое значение имеет аминокислотный состав белков. В наибольшем количестве содержится глютаминовая кислота (в среднем 21,9%), в наименьшем — триптофан (0,8%), цистин (1,1%), метионин (1,4%) и тирозин (1,8%). Аминокислоты в зерне пше- ницы распределены неравномерно. Зародыш наиболее богат незаменимыми аминокислотами и, прежде всего лизином. В за- родыше его содержится в два с лишним раза больше, чем в эн- досперме (соответственно в среднем 5,6 и 2,1%).

Белки в разных частях эндосперма различаются соотноше- нием содержания отдельных аминокислот. Многие из них в периферийных частях эндосперма содержатся в большем ко- личестве, чем в центральных. Опытами установлено, что к ним относятся (в среднем в % к массе белков): аргинин 2,9—4,5; цистин 1,5—1,9; лизин 1,9—2,6; метионин 1,1 — 1,4; триптофан

0,9-1,1; валин 3,6-4,0.

Центральная часть эндосперма богаче, чем периферийные его слои (%): изолейцином 6,6—7,0; лейцином 8,0—9,1; фени-

1 — оболочки; 2 — алейро- кобелковой пшеницы, и для глютами-

новый слой; 3 —эндосперм

82

БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

новой кислоты, пролина и фенилаланина, находящихся в низ- кобелковой пшенице в меньших количествах. Важнейшие бел- ки зерна пшеницы — проламины и глютелины. На их долю приходится около 74% от всей массы белковых веществ. Наи- большее технологическое (хлебопекарное) значение имеют проламины (глиадин) и глютелины (глютенин). Именно они составляют клейковину. На альбумины приходится 20—22% и глобулины 5—6%.

Различно содержание белка и его аминокислотного состава

взерне разной окраски. Отмечено, что темные и желтые зерна красной озимой пшеницы отличаются по тому и другому при- знаку. В темных зернах содержание белка колеблется от 13,50 до

16,63% (в среднем 14,54%), в желтых от 10,81 до 14,17% (в сред-

нем 12,14%). Наибольшие различия в аминокислотном составе обнаружены по шести аминокислотам. Содержание пяти из них

вжелтых зернах выше по сравнению с темными зернами (г/100 г белка): лизина 2,69—3,0; аспарагиновой кислоты 4,98—5,18; ;1ланина 3,24—3,44; метионина 2,27—2,91 и фенилаланина 4,19— 4,28. Глютаминовая кислота в большем количестве содержится

втемных зернах (31,34—33,43 г/100 г белка).

Учитывая множественность факторов, влияющих на зерно в период роста и созревания, различия в химическом составе в зависимости от окраски, в том числе по белку и его аминокис- лотному составу, можно ожидать только в пределах партий зер- на, выращенного в одинаковых условиях.

§ 12. КЛЕЙКОВИНА ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

Пшеница— важнейшая продовольственная культура, так как благодаря содержащейся в ней клейковине из нее получа- ют хлеб высокой питательности, приятного вкуса, с пористым, упругим и эластичным мякишем. При замешивании пшенич- ной муки с водой ее белки поглощают воду и набухают, слипа- ясь в массу теста.

Если кусок теста отмывать в воде от крахмала и частиц обо- лочек, то остается сильно гидратированный, упругий, эластич- ный и связный студень, состоящий в основном из белков и на- зываемый сырой клейковиной, или просто клейковиной. Сырая

83

ГЛАВА 2 ____________________________________________________________

клейковина содержит в среднем 65% воды. Клейковина отли-

чается от запасных белков семян других растений прежде всего своими уникальными реологическими свойствами, являющи- мися основой хлебопекарных достоинств пшеничной муки. При обезвоживании получают сухую клейковину. Количество воды, поглощаемой сухой клейковиной, выражают в процентах и на- зывают гидратацией, или гидратационной способностью клей- ковины, которая колеблется от 170 до 250%.

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

Клейковина состоит из двух веществ. Одно из них, раствори- мое в спирте — глиадин, второе, растворимое в щелочах — глю- тенин. Свыше двух с половиной веков специалисты разных стран изучают клейковину, однако и в настоящее время многие важ- ные стороны состава и свойств клейковины неясны. Значение клейковины заключается в том, что она формирует тесто, обра- зует 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 ко- личества пузырьков, стенки которых образованы в основном клейковиной, закрепляется в таком виде при выпечке, образуя характерную пористую структуру хлебного мякиша.

Клейковина — важнейший фактор хлебопекарного досто- инства пшеничной муки. От нее зависит газоудерживающая способность теста, а, следовательно, объем и пористость хле- ба. Крепкая клейковина в нормальной муке дает слишком ту- гое тесто с трудом поддающееся растяжению диоксидом угле- рода. Слабое тесто плохо задерживает диоксид углерода, так

как свойственная ему слабая клейковина не может создать в

84

БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

тесте белкового каркаса необходимой прочности. Сильная

клейковина при брожении более стойко сохраняет присущие ей физические свойства.

Мука характеризуется способностью давать тесто, облада- ющее в ходе брожения и расстойки определенными физиче- скими свойствами, что в сочетании с другими хлебопекарны- ми достоинствами (количество и состав Сахаров, активность ферментов, состав и свойства крахмала и др.) обеспечивает по- лучение хлеба хорошего качества. Все сорта мягкой пшеницы по их хлебопекарному достоинству делят на три группы: силь- ная, средняя и слабая.

Сильная пшеница. Из нее получают муку, способную погло- щать при замесе теста нормальной консистенции относитель- но большое количество воды. Тесто из такой муки очень устой-

чиво сохраняет свои первоначальные физические свойства (консистенцию, эластичность и сухость на ощупь) при замесе и брожении. Куски теста из муки сильной пшеницы хорошо обра- батываются 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 га- зообразующей способности хорошо разрыхляется, имеет боль- шой объем и малую расплывчатость.

Тесто из муки очень сильной пшеницы ввиду ограничен- ной способности к растяжению имеет пониженную газоудер-

живающую способность и поэтому получаемый из нее хлеб мало расплывчатый, пониженного объема (обжимистый).

При смешивании муки из сильной пшеницы с мукой, име- ющей низкие хлебопекарные достоинства (слабой), получа- ют муку с улучшенными свойствами. Поэтому сорта сильной пшеницы называют сортами — улучшителями. В зависимости от качества (силы) примесь из муки сильной пшеницы колеб- лется от 25 до 50%. В соответствии с этим сорта — улучшители подразделяют на пшеницу с посредственной, хорошей и вы- сокой хлебопекарной силой.

Сильная пшеница должна содержать белка не менее 14% (на сухое вещество), сырой клейковины в зерне — не менее 28% и в

ГЛАВА 2

муке первого сорта — не менее 32% (1-й группы с хорошей упру- гостью и нормальной растяжимостью). Здоровая твердая пше- ница обычно вся сильная, сорта ее на группы по силе не делят. По хлебопекарному достоинству она ниже стекловидной мяг- кой пшеницы. При выпечке в чистом виде твердая пшеница дает хлеб низкого объема, с более плотным мякишем и рваной кор- кой, у нее очень упругая, недостаточно растяжимая, короткор- вущаяся клейковина. При добавлении к слабой мягкой пшени- це здоровой твердой также улучшаются ее свойства.

Средняя пшеница. Способна сама давать хороший по каче- ству хлеб, не нуждается в примешивании к ней сильной пше- ницы, но не способна эффективно улучшать слабую пшеницу. Ее называют «филлер» (Filler— наполнитель).

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

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

§ 13. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА КЛЕЙКОВИНЫ*

Клейковину выделяют вручную отмыванием в воде куска теста, полученного из 25 г муки. Для этого используют также приборы, механизирующие и ускоряющие отмывание клей-

* Методы определения количества и качества клейковины подробно опи-

саны в лабораторном практикуме

БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

ковины. Принцип действия приборов основан на постепен- ном отмывании клейковины из шарика теста при помощи раз- личных механизмов.

Рабочий орган прибора представляет собой вал, вращаю-

щийся внутри неподвижно закрепленного плексигласового стакана с ввинчивающимся стальным крючком. Тесто, а затем клейковина постоянно вращаются и переворачиваются с по- мощью крючка, закрепленного на валу под плексигласовым стаканом.

Отмывание клейковины из цельносмолотого зерна на при- боре «Глютаматик» предложено фирмой «Фоллинг Намберг» (Швеция). Навеску шрота (размолотого зерна) массой 10 г вы- сыпают в испытательную камеру прибора, наливают 2%-ный раствор поваренной соли и замешивают тесто, затем прибор автоматически переключается на отмывание клейковины.

Через 2 минуты прибор останавливают и, собрав клейко- вину, переносят ее вместе с отрубями в камеру с металлотка- ным ситом (для удаления отрубей) и продолжают отмыва- ние. В дальнейшем сырую клейковину центрифугируют (для удаления воды), взвешивают и высушивают в печи «Глюторк 2020» при температуре 160 °С для получения сухой клейко- вины.

Устройство МОК-1 применяют для механизированного от- мывания клейковины из шрота пшеницы. Оно представляет собой герметичную камеру, в которой вращается рабочий орган с рифлями (жгутами). Клейковина отмывается при механи- ческом воздействии рабочего органа на тесто при непрерыв- ной подаче воды в камеру под давлением.

Содержание сырой клейковины в муке пшеницы и трити- кале определяют центрифужным методом. Две навески муки массой по 10 г высыпают в центрифужные стаканчики и зали- пают 2%-ный раствором поваренной соли (по 20 мл). Центри- фугирование проводят при частоте вращения 5—5,5 тыс. об/ мин в течение 3 минут. Надосадочную жидкость сливают, оса- док количественно переносят шпателем на сито. Клейковину отмывают вручную на сите под слабой струей 2%-ного раство- ра поваренной соли в течение 3—4 минут. Отмытую клейкови- ну отжимают между ладонями.

ГЛАВА 2______________________________________________________________

Таблица 9

Определение качества клейковины на приборе ИДК-2

Для технологической оценки зерна пшеницы важное зна- чение имеет не только количество, но и качество клейкови- ны. Под качеством клейковины понимают совокупность ее физических свойств (сочетание определенных реологических свойств): растяжимость, упругость, эластичность, вязкость, связность, способность сохранять физические свойства во времени.

Клейковину по качеству делят на три группы: I — хорошая, II — удовлетворительная и III — неудовлетворительная (табл. 9).

Для определения качества клейковины служит прибор ИДК- 2.

Вприборе свободно падающий пуансон сжимает образец клейковины (4 г) в течение 30 ± 2 с. Прибор измеряет упругие

свойства клейковины по величине деформации под действием нагрузки сжатия в условных единицах шкалы прибора. В на- стоящее время качество клейковины и ее деление на три груп- пы производят по одному показателю — упругости (эластично- сти) клейковины, т. е. величине ее деформации.

По стандарту количество клейковины должно быть в хле- бопекарной пшеничной муке высшего сорта не менее 28%, первого — не менее 30%, второго — не менее 25% по качеству не ниже II группы.

Вмуке макаронного помола из твердой пшеницы количе- ство клейковины в высшем сорте (крупке) должно быть не

БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

менее 30%, в первом — не менее 32% по качеству не ниже II группы.

ВНИИЗом разработан метод и комплекс средств для опре-

деления количества и качества клейковины в зерне пшеницы и пшеничной муке. В основу метода положена механизация всех операций анализа. В комплексе механизированных средств применяются виды оборудования, которым приводятся крат- кие описания:

1.Сушильный аппарат ЛСА для подсушивания проб зерен пшеницы с влажностью свыше 18%; сушка в аппарате гаран тирует сохранение качества зерна, в первую очередь количе ство и качество клейковины.

2.Мельница лабораторная YI — ЕМЛ, в которой размалы вают навески зерна 30-50 г в течение 50 с при гарантирован ной крупности размола.

3.Стабилизатор состава воды YI — ЕСС — 60 с применени

ем ионообмена между питьевой водой и ионообменными смо лами, обеспечивающий получение стабильного раствора хло рида натрия в концентрации не более 0,1%.

4.Стабилизатор температуры воды YI — ЕСТ, обеспечива

ющий в автоматическом режиме температуру используемой воды 18+1 "С.

5.Дозатор ДВЛ — 3 для отмеривания и ввода воды в дежу

тестомесилки требуемого количества с точностью 2,0% от ве личины ее дозы.

6. Тестомесилка ТЛ — I — 75 для автоматизированного за

меса теста стандартной его готовности из навески шрота и муки от 10 до 50 г.

7.Устройство МОК— 1 или МОК— ЗМ для отмывания и частичного отжима клейковины, о котором написано выше.

8.Приспособление Y1 — УФК, при помощи которого от мытая и отжатая клейковина в количестве 4 г формуется в виде шара. Получается полусфера, ее закрепляют зажимом в шар и помещают в емкость с водой для отлежки.

9.Прибор типа ИДК (ИДК - 1, ИДК - 1М, ИДК - 2) пред

назначен для определения качества клейковины измерением величины деформации под действием нагрузки сжатия между плоскостями прибора.

ГЛАВА 2

При определении клейковины в муке используют приве-

денное оборудование за исключением сушильного аппарата ЛСА и мельницы YI — ЕМЛ, в этом случае они не требуются.

§ 14. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ КЛЕЙКОВИНЫ

ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

В состав клейковины зерна пшеницы, кроме белковых, вхо- дят и другие вещества (табл. 10).

Наиболее чистые образцы клейковины, содержащие почти 100% белка, получают отмыванием остатков крахмала и водо-

растворимых белков из предварительно выделенного методом Гесса промежуточного белка (цвикельпротеина). На большие расхождения по составу клейковины, помимо особенностей исходного материала, решающее влияние оказывают способы ее выделения (продолжительность отмывания, температура воды, способы обработки муки перед отмыванием, методы очистки выделенной клейковины и т. д.). При всех способах выделения в клейковине содержатся, кроме образующих бел- ков, составляющих главную ее массу, другие фракции белков, крахмал, липиды, сахара, клетчатка.

Качество клейковины определяется главным образом свой- ствами, входящих в ее состав клейковинообразующих белков глиадина и глютенина.

Небелковые вещества оказывают влияние на изменение ее свойств, наиболее существенно — липиды, взаимодействую- щие с белками.

На долю белков приходится (%) 73—90, в среднем 83,5, в том числе клейковинообразующих 74—85, в среднем 79,5, ос- тальное — альбумины и глобулины 3,35—6,75, в среднем 4. Содержание глиадина во всех случаях преобладает над глюте- нином. Соотношение между их количеством колеблется от 1,0 (глютенин) до 1,10-1,43 (глиадин), в среднем 1 — 1,21. Липи- ды, главным образом связанные — в среднем свободных 1 %, связанных 6%.

Белки и, естественно, клейковина состоят из аминокислот. Казалось бы, что состав и конкретное соотношение между ними должны быть связаны со свойствами клейковины раз-

БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

ного качества. В аминокис-

лотном составе клейковины выявляется общая законо- мерность—первое место,

как и в суммарном белке зерна, занимают глютами- новая кислота и пролин,

причем их содержание в клейковине значительно выше, чем в зерне пшени- цы, глютаминовой кислоты 43,79% (в среднем) вместо

23,5% и пролина 15,89%

вместо 9,3%. Заметно обед- нение клейковинных бел-

ков наиболее дефицитной для зерна пшеницы незаме- нимой аминокислотой ли- зином. Так, при содержании

лизина в зерне пшеницы в среднем по пяти сортам 2,57 мг/100 г белка в отмы- той клейковине его оказа-

лось 2,08 (табл. 11).

Принципиальных разли- чий в количественном соот- ношении отдельных амино-

кислот в клейковине сильной и слабой пшеницы ист. Аминокислотный со- став клейковины при прора-

стании зерна пшеницы по сравнению с исходным зер- ном не изменяется. Таким образом, кардинальные раз- личия в физических и физи- ко-химических свойствах сильной и слабой клейкови-