Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Зерноведение. Учебное пособие
.pdf
31
поддаются тепловой денатурации и быстро «стареют», постепенно теряя
способность к набуханию и размягчению.
При замешивании пшеничного теста глиадин и глютенин набухают и,
склеиваясь, образуют непрерывную фазу теста. Если тесто промыть водой, то из
него будут удалены крахмал, водорастворимые вещества, раздробленные частицы
оболочек и клеточных стенок и останется комочек эластичной резиноподобной
массы – клейковины. Она представляет собой сильно гидратированный гель,
состоящий в основном из глиадина и глютелина, но содержащий в небольшом
количестве также углеводы, липиды и минеральные вещества. Доля влаги в сырой
клейковине достигает 67 %. Дрожжи, внесенные в тесто, в результате процесса
брожения выделяют углекислый газ, который растягивает клейковину. Вначале
сплошной комок теста начинает быстро увеличиваться в объеме – подниматься. К
концу брожения тесто приобретает пенистое строение.
Разрыхленное тесто, состоящее из огромного количества пузырьков, стенки
которого образованы в основном клейковиной, закрепляются в таком виде при
выпечке, образуя характерную пористую структуру хлебного мякиша.
От количества и качества клейковины зависит газоудерживающая
способность теста, а следовательно, объем и пористость хлеба.
При обычных условиях замеса теста ржаного клейковина не образуется, и на
этом основании долгое время считали, что ржаная мука клейковины не содержит.
Однако было разработано ряд методов, позволивших выделить клейковину из
ржаной муки.
По физическим свойствам клейковина зерна ржи напоминает слабую
клейковину зерна пшеницы с низкой упругостью и эластичностью. Растяжимость ее
колеблется в очень широких пределах. В одних случаях она растягивается до тонкой
нити, в других получается в виде рыхлой малосвязной массы, которая быстро
разрывается при слабом растягивании.
Ржаная клейковина обладает гидратацией, превышающей гидратацию
пшеничной и ячменной клейковины (от 220 % до 310 %).
32
По содержанию клейковины зерно тритикале приближается, а в некоторых
случаях и превосходит лучшие сорта пшеницы. Вместе с тем по качеству (по
растяжимости, набухаемости) клейковина тритикале уступает пшеничной.
Из муки, полученной из зерна многих сортов ячменя, можно отмыть
клейковину, применяя нагретую воду.
По своему качеству клейковина зерна ячменя схожа с плохой,
короткорвущейся клейковиной зерна пшеницы. Растяжимость ее мала, цвет серый,
гидратационная способность ниже, чем у пшеницы. Хлеб из ячменной муки низкого
качества: быстро черствеет, имеет неприятный привкус.
Клейковина в пивоварном ячмене нежелательна. Она резко ухудшает
технологический процесс приготовления пива, снижает его количество и качество.
Скорость расщепления белков ячменя с высоким содержанием клейковины при
производстве пива в несколько раз меньше, чем бесклейковинного зерна,
ферментативная активность солода (пророщенное и высушенное зерно) снижается.
Протеиды или сложные белки – это вещества, состоящие из белка и
добавочной группы небелковой природы – простетической группы.
В зависимости от химической природы входящего в них небелкового
вещества такие соединения подразделяют на белки, содержащие фосфор, фосфопротеиды, соединенные с нуклеиновыми кислотами – нуклеопротеиды, с
углеводами – гликопротеиды, с пигментами - хромопротеиды.
Нуклепротеиды имеют огромное значение в явлениях наследственности.
Высоко содержание нуклепротеидов и нуклеиновых кислот в зародыше зерна.
К небелковым азотосодержащим веществам относятся продукты гидролиза
или неполного синтеза белков (аминокислоты, пептоны, полипептиды), алколоиды,
соли азотной и азотистой кислот, нуклеиновые кислоты и другие вещества. Многие
из них участвуют в образовании специфических вкуса и аромата продуктов, а также
в стимулировании деятельности пищеварительных желез.
К нуклеиновым кислотам относятся рибонуклеиновая (РНК) и
дезоксирибонуклеиновая (ДНК) кислоты. Нуклеиновые кислоты оказывают
33
контролирующее воздействие на синтез специфических белков в клетке, что делает
их совместно с белками основой жизненных процессов.
3.1.2 Ферменты
Ферменты, или энзимы – это специфические белки, вырабатываемые живой
растительной, животной или микробной клеткой и обладающие способностью
ускорять химические реакции.
В зависимости от природы белков ферменты делят на однокомпонентные и
двухкомпонентные. Первые состоят из простых белков (протеинов), вторые состоят
из белка и небелковой части, называемой простетической группой. В построении
простетической группы принимают участие нуклеотиды, атомы железа, меди,
магния, витаминов и других элементов.
Все ферменты, в зависимости от видов катализируемых ими реакций,
разделяют на шесть классов: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы,
изомеразы, лигазы.
В зерне, как и во всяком живом организме, большое количество ферментов.
Они сосредоточены в основном в зародыше и периферийных частях зерна.
Активность ферментов несозревшего или проросшего зерна повышенная.
Ферменты активны только в растворе, поэтому при хранении сухого зерна и
муки их действие почти не проявляется. После замеса полуфабрикатов многие
ферменты начинают катализировать реакции разложения сложных веществ муки.
Рассмотрим некоторые ферменты, имеющие наибольшее значение для
биохимических процессов, протекающих в зерне и оказывающих влияние на
качественное состояние зерна при хранении и его переработке.
Протеолитические ферменты или протеазы зерна не разрушают полностью
белковую молекулу, но изменяют ее сложную структуру, отчего меняются
физические свойства белков и теста. Значительно активны протеазы зерна
34
проросшего, несозревшего и в особенности зерна, поврежденного клопом-
черепашкой. Повышенная активность протеаз ухудшает качество клейковины,
лишает ее эластичности, упругости и способности к набуханию. Умеренное
воздействие протеаз на белки необходимо для «созревания» клейковины. Она
становится более пластичной, что улучшает пористость и объем хлеба. Зерновые
протеазы более активны в слабокислой среде при температуре от 45 °С до 47 °С.
Значительно их активность снижается в присутствии окислителей, которые
применяют для улучшения качества хлеба при переработке слабой муки, а также
при наличии поваренной соли.
К амилолитическим ферментам относятся: α – амилаза, β – амилаза,
глюкоамилаза. При действии β – амилазы на крахмал образуются, главным образом,
мальтоза и небольшое количество высокомолекулярных декстринов
(промежуточный продукт гидролиза крахмала). При действии на крахмал α –
амилазы образуются в большем количестве декстрины меньшей молекулярной
массы и незначительное количество мальтозы. При совместном действии обеих
амилаз крахмал осахаривается почти полностью, так как декстрины осахариваются
сравнительно легко. Особенно легко осахаривается оклейстеризованный крахмал,
так как рыхлые набухшие крахмальные зерна быстро поддаются действию
ферментов.
Осахаривание крахмала, содержащегося в тесте, β – амилазой улучшает
качество хлеба, так как собственных сахаров муки не хватает на весь цикл брожения
полуфабрикатов. Они сбраживаются в первые 2 часа после замеса теста.
Значительная активность α – амилазы ухудшает состояние хлебных изделий,
так как этот фермент превращает крахмал в декстрины, которые портят состояние
мякиша. По сравнению с крахмалом декстрины плохо набухают в воде, мякиш
становится липким и качество хлеба ухудшается.
В нормальном здоровом зерне пшеницы и ячменя содержится только β –
амилаза; α – амилаза образуется при прорастании.
Во ржи присутствуют оба фермента – α и β – амилазы, при прорастании
количество и активность α – амилазы резко возрастает. В непроросших зернах сорго
35
имеется α – амилаза, а в соевых бобах, непроросших и проросших встречается
только β – амилаза.
Кроме протеолитических и амилолитических ферментов, на свойства теста и
качество хлеба влияют и другие ферменты. Это липаза, липоксигеназа,
полифенолоксидаза (тирозиназа). Липаза катализирует расщепление жиров на
глицерин и жирные кислоты. Липоксигеназа окисляет жирные непредельные
кислоты муки до перекисей. Полифенолоксидаза окисляет аминокислоту муки
тирозин с образованием темноокрашенных соединений – меланинов, которые
вызывают потемнение теста и мякиша при переработке некоторых партий муки.
Особенно много ее в ржаной муке.
3.1.3 Углеводы
Углеводы – основной источник энергии для живого организма. Калорийность
углеводов составляет 4,0 ккал/г (17,2 кДж).
В состав углеводов в основном входят углерод, водород и кислород.
Некоторые углеводы содержат также и азот.
В растительных продуктах на долю углеводов приходится до 90 % сухих
веществ и около 2 % сухих веществ в продуктах животного происхождения.
Все углеводы разделяют на две группы – монозы или моносахариды, и
полиозы или полисахариды, состоящие из остатков молекул моносахаридов.
Важнейшие углеводы, встречающиеся в зерне, представлены в виде
следующей схемы:
36
Пентозы (арабиноза и ксилоза) могут встречаться в растениях в небольших
количествах в свободном виде, но содержатся в них главным образом в виде
сложных полисахаридов – пентозанов, которые входят в состав клеточных стенок.
Много их в семенных и плодовых оболочках. Рибоза входит в состав
рибонуклеиновых кислот. Пентозаны разделяют на водорастворимые и
нерастворимые, но растворяющиеся в водных растворах щелочей.
Водорастворимые пентозаны оказывают влияние на качество муки и теста
вследствие сильно выраженных коллоидных свойств, способности к
гелеобразованию и повышенной гидратации. Важную роль в тестообразовании
играют водорастворимые пентозаны зерна ржи (слизи). Пентозы и пентозаны
дрожжами не сбраживаются.
Гексозы представлены главным образом глюкозой и фруктозой или
левулезой. В зрелом зерне их немного – от 0,1 % до 0,2 %. Они сбраживаются
дрожжами при подготовке теста и при выпечке хлеба.
Моносахариды в большом количестве содержатся в недозревшем или
проросшем зерне. Глюкоза и фруктоза входят в состав сложных углеводов.
Сложные углеводы, или полисахариды, представлены большим количеством
веществ. Важнейшими из них являются: полисахариды первого порядка, или
37
сложные сахара, - сахароза, рафиноза и мальтоза; полисахариды второго порядка,
или высокомолекулярные углеводы, - крахмал, гликоген (в некоторых сортах и
видах кукурузы), клетчатка, левулезаны, гемицеллюлозы и слизи.
Сахароза, или тросниковый сахар С12Н22О11. Из всех сахаров сахароза в зерне
содержится в наибольшем количестве: в пшенице от 1,93 % до 3,67 %, в сое от 3,3 %
13,50 %, в овсе 0,33 %. Концентрация сахарозы наиболее высока в зародыше,
периферических слоях эндосперма. Так, в зародыше пшеницы найдено 16,2 %
сахарозы, ржи – 22,9 %, кукурузы – 11,4 % на сухое вещество. Сахароза необходима
для питания зародыша при прорастании.
Мальтоза, или солодовый сахар С12Н22О
. В свободном виде в нормальном
11
здоровом зерне мальтозы нет, она появляется при прорастании зерна. В больших
количествах образуется при гидролизе крахмала диастазой (амилазой). Мальтоза
имеет большое значение в хлебопечении.
Крахмал (С
6Н10О5)n
не является химически индивидуальным веществом: на
97,6 % состоит из полисахаридов, образующих при кислотном гидролизе глюкозу; в
нем найдены высокомолекулярные жирные кислоты (до 0,6 %) и минеральные
вещества, главным образом фосфорная кислота (от 0,2 % до 0,7 %).
Крахмал – главное из веществ, содержащихся в зерне злаковых. Содержание
крахмала в зерне пшеницы, ржи, овса и кукурузы составляет от 60 % до 75 %, у
ячменя – от 50 % до 60 %; особенно много крахмала в рисовом зерне – от 75 % до
80 %. В семенах других культур крахмал в среднем составляет (в %): гречиха – 77,
горох – 34, фасоль – 44, соя – 3.
В зерне крахмал содержится в виде крахмальных зерен различного размера и
формы. Крахмальные зерна в большинстве случаев напоминают линзы сферической,
овальной или неправильной формы размером от 2 до 170 мкм с характерной
слоистостью. Особенно крупные зерна крахмала у картофеля. Каждая культура
имеет свою характерную для нее форму крахмальных зерен.
Крахмал дает характерную реакцию с раствором йода – окрашивается в синий
цвет. Эта реакция используется для обнаружения и количественного определения
крахмала.
38
Крахмальные зерна при нагревании их в воде образуют крахмальный
клейстер. Клейстеризация крахмала разного происхождения наступает при
различной температуре. Пшеничный крахмал клейстеризуется при 62,5 °С, ржаной –
при несколько более низкой температуре от 50 °С до 55 °С.
Крахмал состоит из амилозы и амилопектина. Эти вещества сильно
различаются по своим физическим и химическим свойствам. Так, от йода амилоза
окрашивается в синий цвет, а амилопектин – в красно-фиолетовый. Они
различаются и по растворимости: амилоза легко растворяется в теплой воде и дает
растворы со сравнительно невысокой вязкостью, в то время как амилопектин
растворяется в воде лишь при нагревании под давлением и дает очень вязкие
растворы.
В крахмале содержится от 19 % до 25 % амилозы и от 75 % до 81 %
амилопектина. Амилоза и аминопектин имеют разное строение. В молекуле
амилозы остатки глюкозы связаны между собой в виде неразветвленной цепочки.
Молекула амилопектина сильно разветвлена.
При кипячении с кислотами крахмал гидролизуется с образованием глюкозы.
Крахмал, обладая в клейстеризованном состоянии коллоидными свойствами,
вместе с белками (клейковиной) определяет консистенцию и структуру хлеба.
Гидролиз крахмала играет важную роль в процессе тестоприготовления, влияя на
качество хлеба.
Слизи (гумми). Содержащиеся в зерне слизи представляют собой
полисахариды, в большинстве случаев растворимые в воде. Сравнительно много
слизей в зерне ржи — от 2,5 % до 7,4 % от сухого вещества зерна. Слизи ржаного
зерна являются полисахаридами, которые при кипячении с кислотами, т. е. при
гидролизе, дают главным образом пентозы, а именно арабинозу и ксилозу. В состав
слизей входят также глюкоза (до 20 %), немного фруктозы и галактозы. Слизи ржи
очень легко набухают в воде и образуют чрезвычайно вязкие растворы. Если
приготовить определенной концентрации растворы желатина и слизей, то окажется,
что вязкость раствора ржаных слизей во много раз выше вязкости раствора
желатина той же концентрации.
39
Слизи имеют большое значение при переработке ржаного зерна. По-
видимому, именно потому, что в ржаном зерне содержатся слизи, оно
размалывается труднее, чем пшеничное. Повышенная по сравнению с пшеничным
зерном вязкость ржи при размоле объясняется именно наличием слизей в ржаном
зерне.
Содержание слизей в зерне ржи неравномерно. Наиболее богаты слизистыми
веществами периферийные части зерна. К центру зерна содержание слизистых
веществ уменьшается почти в два раза. Вместе с тем относительная вязкость слизей
в центральных частях значительно (в 50 раз) выше, чем у слизей, выделенных из
периферийных частей зерна.
Установлена зависимость вязкости слизей от их химического состава: с
повышением доли пентозанов и одновременным уменьшением относительного
содержания гексозанов вязкость возрастает.
Слизи играют определенную роль в формировании структуры ржаного теста и
его реологических свойств.
Левулезаны. В зерне многих культур (ржи, пшеницы, овса, ячменя)
содержатся левулезаны — полисахариды, состоящие из остатков левулезы
(фруктозы). Левулезаны — сложные полисахариды, в большинстве случаев
растворимые в воде, которые при гидролизе (при кипячении с кислотами) дают
левулезу. Левулезаны в заметном количестве содержатся в зерне ржи — до 1,5 % от
сухого вещества. Левулезаны играют важную роль в процессе созревания
пшеничного и ржаного зерна, в процессе образования в нем крахмала. Углеводы,
образовавшиеся в листьях при фотосинтезе, превращаются в левулезаны различной
молекулярной массы, в виде которых они поступают затем в стебель и созревающий
колос и превращаются в крахмал. Во время созревания ржи, например на ранних
фазах ее созревания, левулезанов в зерне до 35 % от сухого вещества. По мере
созревания зерна постепенно количество их падает до 2 %, в то время как
количество крахмала соответственно возрастает.
В пшеничном зерне левулезанов значительно меньше – всего лишь около 0,3
%. На этом основании применяется метод распознавания примеси ржаной муки к
40
пшеничной по разной интенсивности цветной реакции на фруктозу. С этой целью
пробу муки нагревают с крепкой соляной кислотой HCl и резорцином. В
присутствии левулезы появляется интенсивное вишнево-красное окрашивание.
При большой концентрации левулезанов (фруктозы) образуется красно-бурый
осадок.
Клетчатка, или целлюлоза, образует структурную основу оболочек
растительных клеток и представляет полимер глюкозы (С6Н10О
. Содержится
5)n
главным образом в оболочках зерна и в стенках клеток алейронового слоя.
Клетчатка – химически очень стойкое вещество, не растворяющееся в воде и
разбавленных растворах кислоты и щелочи; в организме человека не
переваривается. Тем не менее клетчатка является важной составной частью хлеба.
Клетчатка не переваривается в желудочно-кишечном тракте человека. Она
переваривается лишь жвачными животными, в желудке которых имеются особые
бактерии, гидролизующие клетчатку с помощью выделяемого ими фермента
целлюлазы.
Зерно и семена содержат клетчатку в следующих количествах (в %):
пшеница – 3, рожь – 2,2, ячмень с цветковыми оболочками – до 8, кукуруза – 2,2,
рис с цветковыми оболочками – 9 и без них – 1,2, горох – 4, соя – 3,8,
подсолнечник с плодовой оболочкой – 15 и ядро – 2,2.
Гемицеллюлозы (полуклетчатки) представляют собой большую группу
высокомолекулярных полисахаридов разнообразного химического состава, но с
общими физическими свойствами. Гемицеллюлозы не растворяются в воде, но
растворяются в щелочах. Вместе с клетчаткой гемицеллюлозы образуют
механические скелетные вещества клеточных оболочек, являясь в то же время
запасной тканью, используемой при прорастании семени. В зерне пшеницы и ржи
содержится от 8 % до 10 % гемицеллюлоз.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]