Материал: А27886 Фёдорова РА Биохимические особенности прод переработки зерна МУКА

Методы разделения этих полимеров достаточно подробно изучены. Наиболее часто применяют способы, основанные на осаждении амилозы из раствора в виде комплексов с высшими спиртами. Наряду с этим широко используют также методы амперометрического титрования раствора амилозы, содержащего йод. Конечная точка титрования определяется по появлению в растворе свободного йода, что происходит, когда амилоза уже образовала комплекс с максимальным количеством йода. Существует также ускоренный метод колориметрического определения содержания амилозы в крахмале, основанный на измерении интенсивности голубого окрашивания раствора крахмала с йодом при длине волны

625 нм.

Значение крахмала в технологии мукомольного, крупяного и хлебопекарного производства определяется его свойствами как высокополимерного вещества. Особое внимание обращает на себя

водопоглотительная способность крахмала.

45

Скорость поглощения воды и увеличение объема крахмальных

зерен в большой степени зависят от температуры. Так, поглощение

воды при температуре 20 – 30 оС заканчивается уже в течение 1 часа

при соответствующем увеличении объема крахмальных зерен до 50 %

от исходного. Дальнейшее увеличение температуры в пределах от 40

до 60 оС обусловливает больший объем поглощения вода и

незначительное увеличение размеров крахмальных зерен. При

повышении температуры до 70 оС и выше начинается процесс

клейстеризации крахмала.

Процесс клейстеризации крахмала при повышении

температуры его водной суспензии имеет огромное значение для

технологии пищевых производств, так как при этом происходит

глубокое изменении свойств субстрата и повышение скорости

ферментативных процессов.

Увеличение прозрачности вначале мутной суспензии крахмала

является характерным для первых стадий процесса клейстериэации.

Одним из наиболее характерных признаков завершения этого процесса является значительное повышение вязкости суспензии, образование крахмального клейстера.

Процесс клейстериэации и вязкость крахмального клейстера зависят от влияния многих факторов: присутствия водорастворимых полисахаридов и белков, концентрации соли и разного рода эмульгирующих добавок. Это необходимо учитывать при исследовании процессов тестоведения.

6.2. Собственные сахара муки

Содержание собственных сахаров, т.е. моноди- и трисахаридов в зерне злаков мало по сравнению с содержанием крахмала.

Главную часть сахаров составляют трисахариды – рафиноза и глюкодифруктоза, а также глюкофруктаны, представляющие собой легко гидролизующиеся олигосахариды различной молекулярной массы. Содержание в зерне сахарозы, глюкозы и фруктозы незначительно.

Антроновый метод определения гексоз и пентоз основан на использовании дигидро-оксо-антрацена в присутствии серной кислоты. Гексозы, конденсируясь с антраценом, образуют

окрашенное в синий цвет вещество; интенсивность окрашивания

можно определить с помощью фотоэлектрокалориметров.

46

Применение этого метода позволяет определить содержание в

растворе, как гексоз, так и пентоз, что в соединении с

идентификацией отдельных групп сахаров хроматографическим

методом дает возможность провести их полный анализ.

6.3. Гемицеллюлозы и слизи

Вбиохимии зерна предложено обозначать гемицеллюлоэы как

нерастворимые в воде некрахмальные полисахариды в отличие от

растворимых в воде пентозанов.

Выделяемые щелочной экстракцией гемицелюолозы

пшеничных отрубей представляют собой высокоразветвленные

ксиланы, состоящие в основном из α–арабинозы, d–ксилозы и

глюкуроновой кислоты.

Вэндосперме пшеницы и других злаков находится около 2 %

нерастворимых в воде, но набухающих в ней крахмальных

полисахаридов, образующих при отмывании крахмала слизистый слой (хвостовые фракции). При полном кислотном гидролизе они образуют преимущественно d–ксилозу и α–арабинозу и в незначительном количестве галактозу.

Растворимая в воде фракция некрахмальных полисахаридов, характерная своей высокой вязкостью и объединявшаяся ранее под общим названием слизистых веществ или гумми, представляет собой

восновном пентозаны, в состав которых входят также и остатки гексоз. Разделение на фракции для подробного изучения свойств сахаров проводят хроматографическим методом на колонках с целлюлозой.

6.4. Амилолитические ферменты

Технологический процесс приготовления хлеба, особенно на стадии тестоведения, во многом определяется степенью гидролитического расщепления крахмала амилолитическими ферментами зерна. От концентрации и активности амилаз зависит такое важное хлебопекарное свойство муки, как сахарообразующая способность.

В зерне злаковых культур содержатся два специфических фермента, обусловливающих гидролиз крахмала, а именно: α –1,4–

глюкангидролаза или α–амилаза и α –1,4–глюканмальтогидролаза или

β–амилаза.

47

Свойства α – амилазы

α–амилаза гидролизует α–1,4–глюкановые связи крахмала и

родственных ему полисахаридов, причем эти связи разрываются

беспорядочно. При этом происходит снижение вязкости

клейстеризованного крахмала, образование низкополимеризованных

декстринов.

α–амилаза растворяется в воде, но эти растворы нестойки и уже

через 2 – 3 часа теряют свою активность. Однако ионы кальция

обладают способностью стабилизировать фермент. Если же добавить

в ферментный раствор α–амилазы этилендиаминтетраацетат, который

связывает кальций, то α–амилаза инактивируется полностью. На 80–

90 % инактивирует α–амилазу диазосульфоновая кислота, а также

соли ртути и серебра.

Кислотный оптимум α–амилазы пшеницы, ржи, ячменя и

других злаков лежит в пределах значений рН 4,7–5,0. При более

низком значении рН происходит необратимая инактивация фермента. Температурный оптимум действия α –амилазы в среднем на 10 °С выше, чем β–амилазы и лежит в диапазоне 55– 65 °С.

α–амилаза гидролизует крахмал муки или зерна с образованием низкополимеризованных продуктов (декстринов), которые далее подвергаются осахариванию под действием β–амилазы во много раз активнее, чем нативный крахмал. В этом случае образуется значительно большее количество мальтозы, чем при действии одной β–амилазы. При этом гидролизу подвергается практически все количество крахмала, тогда как одна β–амилаза может гидролизовать только 64 % от его массы.

Свойства β –амилазы

β–амилаза гидролизует α–1,4–глюкановые связи в поли-

сахаридах, последовательно отщепляя остатки мальтозы от концов цепей. При действии ее на крахмал образуется мальтоза. β–амилаза слабо разжижает клейстеризованный крахмал; осахаривание его происходит быстро, но прекращается при образовании около 60 % мальтозы и 40 % декстринов.

В нормальном непроросшем зерне пшеницы в свободном активном состоянии содержится только β–амилаза. В проросшем зерне пшеницы, или поврежденном клопом-черепашкой, а также в

нормальном зерне ржи наряду с β–амилазой содержится и α–амилаза.

48

β–амилаза растворима в воде и солевых растворах. Фермент

извлекается из муки 10 %–ным раствором поваренной соли. Обработ-

ка раствора фермента KJO3 не влияет на его активность. Ингибируя

воздействие на β– амилазу пшеницы оказывают вещества:

аскорбиновая кислота, β– хлорбензойная кислота,

фенилмеркуроацетат.

При атом ингибированная аскорбиновой кислотой β– амилаза

может быть реактивирована цистеином. Полное ингибирование β–

амилазы отмечалось только при обработке ее растворов солями ртути.

Существенное значение для технологии переработки зерна

имеют температурный и кислотный оптимумы действия β– амилазы.

Температурный оптимум действия β– амилазы пшеницы, ржи и

ячменя лежит в диапазоне 48 – 51 °С. Кислотный оптимум для β–

амилазы пшеницы в определенной степени зависит от температуры.

Чем выше температура, тем в менее кислую область, сдвигается

кислотный оптимум.

Так, при рН 5,4 оптимальная температура действия β– амилазы пшеничной муки будет 62 64 °С.

К веществам, стимулирующим гидролиз крахмала под действием амилаз, относятся – органические кислоты уксусная, молочная и др., присутствующие, как правило, в бродящем тесте.

На интенсивность ферментативного гидролиза крахмала β– амилазой очень сильное влияние оказывает состояние самого субстрата. Нативные зерна крахмала поддаются гидролизу значительно меньше, чем клейстеризованные. Клейстеризации повидает интенсивность осахариваиия в 30 раз.

6.5. Углеводно-амилазный комплекс пшеничной муки и его

изменения в процессе приготовления теста

Углеводно-амилазный комплекс теста в процессе брожения непрерывно изменяется. Собственные сахара муки довольно быстро сбраживаются дрожжами. В это же время, из крахмала муки под действием ее амилаз непрерывно образуется мальтоза. При этом происходит непрерывное потребление сахаров на процесс брожения и одновременно непрерывное пополнение их количества мальтозой, образующейся в результате амилолиза крахмала. Соотношение интенсивности этих двух процессов может приводить либо к

уменьшению, либо к увеличению общего количества сахаров в тесте в

процессе его брожения.

49