Глиадин. Для этого белка наиболее характерной особенностью
является способность растворяться в водных растворах спиртов при
концентрации 60 – 70 %. Именно на этом основании Осборн выделил
глиадин пшеницы и других культур в особую группу
спирторастворимых белков – проламинов, наличие которых являются
признаком, отличающим зерно злаковых культур от семян растений
других семейств.
Методы извлечения глиадина и его чистых препаратов можно
разделить на 2 группы.
Извлечение непосредственно из муки или зерна.
Извлечение из клейковины сырой или высушенной сублимаци-
онной сушкой.
Если подходить к оценке этих методов с точки здании
получения наиболее чистых препаратов, то следует предпочесть
непосредственное выделение глиадина из муки при замесе муки с
водой и последующем отмыванием клейковины, когда происходит
взаимодействие белков с углеводами и липидами с образованием глико – и липопротеинов.
Следует отметить, что очень чистый глиадин можно получить из препаратов промежуточного белка – цвикельпротеина , извлеченных из пшеничной муки фракционированием тонкоизмельченного продукта.
Глютенин. Выделение из пшеничной муки глютанина методом Осборна, т.е. растворением в щелочи, в значительной степени денатурирует его. Поэтому, сейчас глютенин извлекают при растворении белков в смеси слабой органической кислоты с 70 % раствором спирта.
При последующей нейтрализации щелочью глютенин выпадает в осадок, а в растворе остается глиадин. Повторным растворением в кислоте и переосаждением можно получить чистые препараты
глютамина, содержащие 17 % азота.
Глютенин имеет высокую молекулярную массу (от 100000 до нескольких миллионов), поэтому при электрофорезе этот белок не диффундирует в гель, а остается на старте. Однако, если восстановить глютенин меркаптэтанолом в присутствии гуанидингидрохлорида и додецил-сульфата натрия, то при электрофорезе полученных продуктов можно обнаружить около 20 фракций.
Существует предположение, что глютенин и глиадин
представляют собой один и тот же белок, а имеющиеся между ними
различия в электрофоретической подвижности и растворимости,
35
обусловлены более высокой степенью полимеризации глютопина.
Иначе говоря, предполагается, что молекула глютенина состоит, по
крайней мере, частично из глиадиноподобных единиц, соединенных
между собой дисульфидными связями.
3.5. Методы исследования клейковины пшеничной муки
Глиадин и глютенин являются основными белкам клейковины
зерна пшеницы. Исследования этих белков способствуют
значительному продвижению, исследований свойств клейковины.
Однако, еще многие существенные вопросы структуры и свойств
клейковины остаются невыясненными.
Исследования свойств клейковины начинаются с процесса ее
отмывания. При этом следует помнить, что основными моментами
методики отмывания клейковины, влияющими на ее состав являются
следующие.
Применение для замеса и промывания дистиллированной воды обуславливает частичное растворение глиадина и поэтому не может быть рекомендовано.
Использование солевого забуференного раствора или просто буфера с рН = 6,7 понижает растворимость глиадина и повышает растворимость глобулинов муки.
Увеличение продолжительности отмывания также способствует растворению глиадина.
Вопрос о возможности получения клейковины свободной от небелковых веществ изучали с давних времен.
Очень эффективным является способ, основанный на получении препаратов промежуточного белка (цвакельпротеина) при фракционировании тонкоизмельченной муки по плотности. Эти препараты, содержащие примерно 80 % белка, могут быть
подвергнуты дополнительному фракционированию, и количество белка в них может увеличиться до 85 – 90 %. Отмывание клейковины из обогащенных препаратов дает продукт, содержащий 95 % белка и больше.
Для фракционирования применяют неполярные жидкости (смесь бензола и хлороформа плотностью 1,38 г/мл), затем смесь тех же жидкостей, но меньшей плотности.
36
3.6. Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины
Для понимания тонкой структуры клейковины и для подбора
улучшителей хлебопекарных свойств пшеничной муки необходимо
систематически исследовать влияние различных химических
соединений на свойства клейковинного комплекса.
В связи с этим, целесообразно изучить и влияние некоторых
физических воздействий. Основной методологической предпосылкой
при этом должно быть исследование отмытой из теста клейковины,
поскольку тесто является более сложной системой, и определить
влияние того или иного фактора на белки клейковины при
исследовании теста труднее.
Первая группа – факторы, повышающие эластичность,
понижающие растяжимость. «К ним относятся: персульфаты,
перекись кальция, перекись натрия, перекись ацетона, перекиси
ненасыщенных жирных кислот, непредельные жирные кислоты, альдегиды, полиальдегидный крахмал, анионактивные эмульгаторы, интенсивное механическое воздействие и нагрев.
Вторая группа – факторы, понижающие эластичность, повышающие растяжимость. К ним относятся: бисульфиты, цистеин, мочевина, глютатион, эмульгаторы, протеолитические ферменты зерна и плесневых грибов.
Третья группа – факторы, не оказывающие воздействия на свойства клейковины. К ним относятся: броматы, йодаты, метил – и карбоксиметилцеллюлоза и др.
Таким образом, варьируя применение упомянутых ректоров, можно добиться изменения свойств клейковины а, следовательно и теста в нужную сторону.
3.7. Глиадин и глютенин в процессе формирование клейковины
Для понимания возможных взаимоотношений глиадина и глютенина в процессе формирования клейковины большое значение имеет, так называемая, синтетическая клейковина. Дело в том что, если глютенин выделить так, чтобы избежать его денатурации и затем смешать его с глиадином в соотношении 1 : 1 и добавить воду, то
образуется настоящая клейковина, обладающая типичными
реологическими свойствами последней. При добавлении этих
37
препаратов в муку они также принимают участие в формировании
клейковины, выход которой соответственно повышается.
Метод синтетической клейковины заслуживает пристального
внимания исследователей, так как при помощи него можно выяснить
ряд существенных моментов, например, вопрос о влиянии
количественного содержания глиадина и глютенина на свойства
клейковины.
В настоящее время применяют для улучшения хлебопекарный
свойств «слабой муки» препараты клейковины, полученные
обработкой пшеничной муки слабой уксусной кислотой с
последующей сушкой полученного раствора. Эти препараты содержат
около 60 % белка, а при добавлении в муку образуют затем тесто
вместе с клейковинными белками последней.
3.8. Клейковина ржи
Известно, что непосредственное отмывание клейковины из ржаной муки практически не возможно.
Настоящую ржаную клейковину удалось получить осаждение из слабых растворов органических кислот. По своим свойствам она была очень близка к пшеничной.
В последствие было установлено, что для успешного извлечения клейковины белков кислыми растворами, необходимо предварительно удалить из муки водорастворимую фракцию, тогда в раствор переходит максимальное количество глиадина в глютенина, выпадающих в виде типичной клейковины при нейтрализации до рН 5,9 – 6,4. Выход клейковины может быть повышен, если в нейтрализованный раствор добавить раствор NaCl 2 н. концентрации.
Основным препятствием для формирования клейковины при отмывании из замешанного ржаного теста является фракция
пентозанов.
Установлено, что клейковинные белки могут взаимодействовать со слизями, образуя растворимые в воде комплексы. Слизистые вещества ржи, содержащие пентозаны, оказывают также влияние на реологические свойства клейковины, увеличивая ее растяжимость.
Структурные особенности клейковины ржи изучены еще недостаточно, исследования в этом направлении продолжаются.
38
4 ГЛАВА
ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ МУКИ
ИИХ ИНГИБИТОРЫ
4.1.Протеиназы злаковых культур
Протеиназы зерна и муки обладают резко выраженным
дезагрегирующим действием на белки, сильно изменяющим
физические свойства клейковины и теста, и значительно более слабой
способностью гидролитического разложения белков до продуктов их
глубокого распада – аминокислот.
Протеиназы, содержащиеся в млечном соке и в семенах
растений, а также дрожжах, составляют особую группу ферментов,
типичным представителем которой является папаин. Его получают в
виде сухого порошка из млечного сока плодов дынного дерева (Carica
рapaya). Молекула папаина состоят из 212 аминокислотных остатков.
Первичная структура молекулы папаина полностью выяснена. Она содержит три дисульфидных мостика и одну сульфгидрильную группу. Наиболее характерной особенностью папаина, также как и ряда других протеолитических ферментов растительного происхождения является то, что они активируются синильной кислотой и сульфгидрильными соединениями, содержащими группу
–SH (рис. 4). Среди этих соединений необходимо, прежде всего, отметить цистеин и восстановленный глютатион. Исходя из факта активирования папаина восстановителями полагают, что в папаине имеется равновесная система, состоящая из окисленного и восстановленного фермента (рис.4):
Па-S-S-Па 2Н Па-SH-Па
Рис.4. Равновесная система папаина
Гидролитически активной формой папаина служит именно
восстановленная форма. В соответствии с этим окисление папаина и
подобных ему ферментов приводит к снижению или полному
исчезновению гидролитической активности.
Большое влияние на действие фермента оказывает молекулярная структура субстрата – его атакуемость ферментами, которая определяется несколькими факторами.
39