|
|
Выход клейковины и ее качественная
характеристика, а следовательно, и хлебопекарное достоинство пшеницы
изменяются в очень широких пределах. Факторы, влияющие на клейковину, можно
объединить в три группы: внутренние причины, свойственные сорту
(генетические); условия произрастания злакового растения и созревания зерна
(экологические); действие физических и химических агентов, которыми
обрабатывают зерно, муку или клейковину (экзогенные).
Сорт несет в себе совокупность всех наследственных
факторов злакового растения, от которых в значительной мере зависит
химический состав тканей растения, в том числе и его важ
нейшего репродуктивного органа — семёни. В связи с
э¥йм становятся понятными наблюдаемые наследственные различия сортов
пшеницы по способности накапливать в одних и тех же условиях определенное
количество белка и клейковины. Экспериментально проверены генетические
различия между сортами по уровню белковости и содержанию клейковины.
Установлено, что доля генотипической изменчивости достаточно высока и
составляет 48% по содержанию белка и 43% по содержанию сырой клейковины от
общей изменчивости.
Обнаружена сортовая устойчивость содержания глиадиновой
фракции в клейковине. Отмечено устойчивое превышение гли- адина в клейковине
пшеницы Одесская 3 при посевах по всем предшественникам. Можно говорить о
полноценности белка как о сортовом признаке. Доказана роль определенных
хромосом и генов в наследовании содержания белка в зерне пшеницы.
Изучение генетической (сортовой) зависимости содержания и
качества белка и клейковины в зерне пшеницы только еще начинается. Получены
данные о том, что компонентный состав глиадина, глютенина и консистенция
эндосперма являются важнейшими факторами, обусловливающими генетический
уровень качества муки, в том числе по таким показателям, как седиментация,
сила муки, водопоглотительная способность, объем хлеба. Выявлено, что
основную роль в накоплении белка в зерне пшеницы и формировании его качества
играют гены ядра. Получена замещенная линия сорта Одесская 26, в которую
введена чужеродная хромосома линии пшеницы 168. В замещенной линии
значительно увеличилось содержание клейковины, но физические свойства теста
резко ухудшились. Таким образом, селекция способна увеличить содержание белка
в зерне пшеницы, но может при этом ухудшить физические свойства клейковины.
Это направление обеспечивает лишь создание высокобелковых форм фуражной
пшеницы, относящихся к высокопотенциальному, преимущественно полукарликовому
типу.
Со временем с помощью цитогенетических методов у зерна
пшеницы можно будет направленно регулировать уровень содержания и качество
белка и клейковины, а также их аминокислотный состав. Решающее влияние на
содержание и качество клейковины оказывают почвенно-климатические условия
выращивания пшеницы. Эти условия могут сильно исказить количественную и
качественную характеристику белкового комплекса как наследственного признака.
Между содержанием белка и влажностью (количеством осадков
на протяжении вегетационного периода) наблюдается устойчивая обратная
зависимость: чем выше влажность, тем ниже содержание накопленного белка.
Высокая влажность, обеспечивающая повышенные урожаи, обычно ведет к снижению
белковости зерна и, следовательно, его пищевой ценности. Выдающийся советский
агрохимик и биохимик Прянишников показал, что зерно при большой влажности
беднее азотом, так как растению приходится образовывать гораздо большее число
зерен при том же запасе азота в почве, что и при малой влажности. Он
определил пути предотвращения обеднения зерна белком с ростом урожайности.
Если с увеличением влажности повысить уровень питания азотом, то можно
предупредить снижение белковости зерна даже при резком увеличении урожая.
Практика подтвердила правильность этого положения — можно
регулировать содержание белковых веществ в зерне, умело применяя азотистые
удобрения, орошение и сортовые особенности. Наука и практика выявили, что
влияние запасов азота в почве на количество и качество белка и клейковины
пшеницы проявляется не однозначно, а носит сложный характер. Различное
содержание белка в зерне в условиях обильного или недостаточного увлажнения
зависит не только от содержания азота в почве, но и от многих других
факторов: величины, структуры урожая (соотношение между корнями и надземной
массой), особенностей углеводного обмена и кислородного режима, влияющих на
характер и интенсивность процессов поглощения и усвоения азота растением и
др.
Так как синтез белковых веществ связан с затратой энергии,
температурные условия вегетационного периода пшеницы, особенно в период
формирования и налива зерна, оказывают влияние на формирование качества зерна
пшеницы. Вегетационными опытами показано, что снижение температуры с 35 до 20
°С уменьшает содержание белка в зерне яровой пшеницы с 15,5 до 12,2%. В годы
с сухим и жарким летом сила пшеничной муки всегда значительно выше, чем в
годы с обильными осадками и пониженной температурой.
Связность белкового комплекса и стойкость теста при
брожении, в зависимости от условий роста и развития растения пшеницы,
особенно в период созревания и налива зерна, изменяются более чем в два раза.
На количество и особенно качество клейковины в период вегетации большое
влияние оказывают вредители (клоп-черепашка, пшеничный трипе и др.) и болезни,
а также неблагоприятные условия произрастания (засуха, действие заморозков).
Велика роль агротехнических приемов: способов и сроков обработки почвы;
количества и состава удобрений; сроков, дозы и способов их внесения;
предшественников, орошения, сроков и способов уборки и т. д.
Разнообразны средства, при помощи которых можно изменить
выход и качество клейковины после того, как зерно пшеницы убрали с поля (при
обработке и переработке). На количество и состав клейковины влияют степень
раздробленности муки (ее крупность), соотношение между количеством воды и
муки при замесе куска теста, продолжительность и температура отлежки теста,
промывная жидкость и ее состав, способ и продолжительность отмывания
(результаты отмывания клейковины во многом зависят от навыков и умения
лаборанта).
Жидкость, применяемая для отмывания клейковины, имеет
большое значение, так как клейковинные белки способны растворяться в
различных жидкостях неодинаково. Так, в зависимости от состава промывной
жидкости количественное соотношение глютенина и глиадина изменялось от 1,61
(отмывание 0,001 %-ным водным раствором бромата калия) до 6,13 (отмывание
водой). Дистиллированная вода значительно снижает выход сухой клейковины в
результате перехода в раствор клей- ковинных белков, главным образом
глиадина, обладающего заметной растворимостью в дистиллированной воде.
Известную роль в переходе белков клейковины в раствор играет также повышенная
растворимость диоксида углерода воздуха в дистиллированной воде.
Солевые растворы и водопроводная вода значительно меньше
растворяют клейковинные белки. Соли укрепляют клейковину, делают ее более
упругой, менее растяжимой. Практически наиболее удобно применять
водопроводную воду. Установлено влияние химического состава воды (содержание
и состав растворенных в ней солей) на количество и качество отмываемой
клейковины. Выход клейковины из одной и той же пробы муки различен в
зависимости от жесткости воды. Расхождение достигает 3,7%.
При отмывании клейковины из зерна пшеницы Безостая 1
дистиллированной и водопроводной водой, взятой в г. Краснодаре жесткостью 4,1
мг/экв и в станице Каневской жесткостью 0,52 мг/экв получен выход (%.): 27,9;
29,5; 27,0. Неодинаковым оказалось и качество клейковины (в единицах прибора
ИДК): 70,8; 85,5; 73,5. Значение имеет не только общая жесткость воды, но и
ее состав — содержание в воде одновалентных катионов К+ и Na+ и двухвалентных
Mg++ и особенно Са++. Увеличение продолжительности отлежки замешенного теста
значительно повышает выход клейковины из морозобойного и пересушенного зерна,
особенно в течение первых 20.. .30 мин. Это следствие того, что в таком зерне
белки менее гидрофильны и
требуют большего времени для набухания, предшествующего
образованию связной клейковины.
Большое значение имеет содержание в муке ненасыщенных
жирных кислот: олеиновой, линолевой и линоленовой. Эти кислоты и их соли
оказывают сильное укрепляющее действие на клейковину. Присутствие ничтожного
количества этих кислот делает клейковину упругой, малорастяжимой и даже
крошащейся. Это имеет большое значение при хранении пшеничной муки, в процессе
ее так называемого созревания. Подобное действие ненасыщенных жирных кислот
объясняется влиянием на клейковину продуктов их окисления. Качество
клейковины в значительной степени зависит от повышенных температур при сушке
и горячем кондиционировании зерна, при котором зерно перед помолом
увлажняется, а затем прогревается в кондиционерах. Повышенные температуры
укрепляют клейковину, она становится менее растяжимой и более упругой. Если
температура нагрева зерна слишком высокая, белки клейковины свертываются,
денатурируются, и тогда отмыть ее уже нельзя. Зерно, подвергшееся действию
слишком высоких температур, теряет свои первоначальные хлебопекарные
достоинства.
На качество клейковины большое влияние оказывают вещества,
содержащие сульфгидрильные группы, — SH. Эти вещества при добавлении их в
небольшом количестве к муке или к тесту резко ухудшают качество клейковины и
теста, вызывают их расплывание и разжижение. Среди соединений, содержащих
группу —SH, нужно особенно отметить уже рассмотренную ранее аминокислоту
цистеин и глютатион ( 15). Глютатион Представляет особый интерес, так как
содержится в довольно большом количестве в зародыше пшеничного зерна (0,45%),
а также в дрожжах (особенно старых). Глютатион оказывает на клейковину
сильное разжижающее действие — клейковина и тесто расплываются и ослабевают.
Отрицательное влияние на клейковину оказывает только восстановленная форма
глютатиона
Разжижающее действие цистеина и глютатиона на тесто и
клейковину обычно объясняли тем, что эти вещества активизируют
протеолитические ферменты муки, которые начинают энергично расщеплять белки
клейковины. Опыты, проведенные вне действия протеолитических ферментов,
показали, что цистеин или глютатион вызывают немедленное расплыва- дие
клейковины. Сульфгидрильные соединения оказывают действие непосредственно на
белки клейковины, вызывая глубокое изменение их физических свойств.
Качество клейковины зависит также от действия
протеолитических ферментов. Под их влиянием клейковина теряет свои
первоначальные физические свойства, разжижается и иногда становится
неотмываемой. Это явление наблюдается у муки, полученной из зерна,
пораженного клопами-черепашками. Из такой муки нельзя отмыть клейковину
потому, что клопы-черепашки, накалывая созревающее зерно, впускают в него
слюну, содержащую активный протео- литический фермент. Внесенный в зерно
протеолитический фермент сохраняется в нем, фермент начинает действовать,
разрушая белки клейковины в приготовленном из такой муки тесте. В зернах
злаковых и семенах бобовых культур содержатся белки-ингибиторы, способные
соединяться с протеолитическими ферментами, снижая их активность, что также
может сказываться на качестве клейковины.
В эндосперме пшеничного зерна клейковина распределена
неравномерно ( 16). Больше всего клейковины в наружном слое эндосперма, в
следующих меньше, совсем мало во внутренних слоях. Таким образом, мука,
полученная из наружных слоев, более богата клейковиной, чем мука из
внутренних слоев эндосперма. На изменение реологических свойств клейковины
существенное влияние оказывает фермент протеиндисульфидре- дуктаза,
расщепляющая дисульфидные мостики в клейковине, активность фермента
повышается в проросшем и недозревшем зерне. Интенсивная механическая
обработка пшеничной муки с использованием шаровой мельницы оказывает
необычайно сильное воздействие на клейковину, резко укрепляя ее. Цвет
клейковины не сказывается на упругих свойствах и на хлебопекарном достоинстве
пшеничной муки.
Немецкий исследователь Гесс выдвинул теорию микро- и
субмикроструктуры эндосперма пшеницы. При обработке муки высшего сорта
органическими жидкостями с относительной плотностью около 1,38 он выделил две
фракции белка. Одна из них состоит почти из чистого белка и в неразрушенном
зерне
составляет сплошную основу (подложку), в которой распреде^
лецы зеркй кра&мала. При исследований © ^лейтроншм микроскопе этот белок
имеет вид бесструктурных пластинок. Гесс назвал эту фракцию белка промежуточным,
или клиновидным, белком — цвикельпротеином (Zwickelprotein). Вторая фракция
белка плотно прикреплена к поверхности крахмальных зерен, ее не удается
выделить даже после измельчейия муки на шаровой мельнице. По Гессу
прикрепленный белок — хафтпротеин (Haftprotein), имеющий фибриллярную
структуру. Советские исследователи подтвердили наличие двух фракций белка в
эндосперме пшеницы. Гесс утверждал, что прикрепленный белок не может
формировать сам по себе клейковину, но участвует в ее образовании вместе с
промежуточным белком, обусловливая газоудерживающую способность набухшей
клейковины. Советские исследователи убедились, что оба типа белка образуют
нормальную клейковину. Они доказали также, что из стекловидного эндосперма
даже после энергичного механического воздействия шаров вибрационной мельницы
фракционированием (по Гессу) извлекается меньше промежуточного белка, чем из
мучнистого. Азот этой фракции из зерна мучнистой пшеницы составляет в среднем
36,8% общего азота муки, а из зерна стекловидной пшеницы—12,03% (в три раза
меньше). Отсюда вытекает зависимость количественного соотношения между
промежуточным и прикрепленным белком от консистенции зерновки.
В стекловидном эндосперме зерна белковая подложка прочно
связана с крахмалом. При разрушении такого эндосперма крахмальные зерна
раскалываются вместе с окружающим их белком. В мучнистом эндосперме
крахмальные зерна слабо связаны со слоем прикрепленного белка, промежутки
между зернами крахмала легко освобождаются от окружающего их белка. Белковые
фракции, получаемые по Гессу, охарактеризованы недостаточно.
При измельчении стекловидный эндосперм разрушается по
линиям между группами клеток, а содержимое клеток сохраняется как
организованное целое даже при разрушении клеточных .оболочек. При измельчении
мучнистого эндосперма его клетки разрушаются полностью, их содержимое
высыпается наружу. Частицы муки из такого эндосперма лишены клеточной
структуры. Отсюда становятся понятными физические различия между крупчатой
мукой из стекловидного эндосперма и мажущейся из мучнистого.
|