Факультет

Студентам

Посетителям

Химический состав клейковины. Факторы, определяющие состав клейковины

Как упоминалось выше, изучение клейковины пшеницы началось еще в XVIII столетии. Уже в то время удалось установить, что она представляет собой сложное органическое вещество белковой природы. В дальнейшем было проведено разделение клейковины на ряд белковых фракций, отличающихся по растворимости, причем разные авторы проводили фракционирование по-разному, а потому и сами фракции получали различные названия: глютин, растительный желатин, глютен-фибрин и др. Не останавливаясь на методике выделения и характеристике этих фракций, подробно описанных в статье Насмита (Nasmith, 1904) и в монографии Бэйли (Bailey, 1944), отметим, что хотя наибольшее внимание исследователей всегда привлекали белки клейковины как главная составная часть этого вещества, все же начиная со второй половины XIX столетия появляются данные о небелковых компонентах клейковины.

В 1860 г. Бибра указал на присутствие в клейковине около 6% жира, что подтвердил спустя четыре года Риттгаузен, обнаруживший кроме того в клейковине крахмал. Позднее Ванклин и Купер (1881 г.) сообщили о наличии в составе клейковины золы, а Осборн и Фурхис (1893) обнаружили в остатке клейковины после удаления глиадина фитохолестерин и лецитин. Таким образом, к началу XX столетия было установлено, что клейковина пшеницы представляет собой сложное соединение или смесь многих веществ различной химической природы.

В табл.2 сопоставлены результаты нескольких химических анализов сухого вещества клейковины, выполненных различными методами и на различном материале. Из приведенных данных видно, что содержание в клейковине белков, жиров, углеводов и зольных элементов подвержено весьма значительным колебаниям. Это подтверждается также цифрами, где сведены некоторые результаты многочисленных определений процента белковых м жировых веществ в клейковине. Хотя определение процента белка в клейковине везде основано на методике Кьельдаля с последующим применением одного и того же коэффициента— 5,7 — для пересчета азота на белок, колебания получились весьма значительные — от 38,1 до 100% белка на сухое

Вещество клейковины. Не меньшие различия наблюдаются и в содержании жировых веществ в клейковине, где, впрочем, трудно было бы и ожидать однородных результатов, поскольку одни исследователи ограничивались извлечением сухой клейковины эфиром, а другие стремились определить не только свободные, но и связанные липиды, применяя для их выделения различную методику.

От каких же причин зависит разнообразие состава клей комплекса, необходимыми для его формирования в отличие от других веществ, являющихся лишь трудноотделимыми примесями? Основным способом выделения клейковины из муки является, как известно, ее отмывание. Этому процессу могут предшествовать некоторые операции по удалению из муки тех или иных ее небелковых компонентов, например, жиров, липоидов и даже основного компонента муки крахмала (метод Гесса), что приводит к большему или меньшему повышению концентрации белковых веществ в препарате, из которого затем отмывается клейковина. С другой стороны, возможно непосредственное отмывание клейковины из муки с последующей очисткой полученного студня от небелковых примесей путем растворения и переосаждения клейковины из различных растворителей. Известны также способы извлечения клейковинных белков некоторыми растворителями прямо из муки с последующей очисткой полученных дисперсий и осаждения из них клейковины в виде гидратированного студня. Естественно, что все эта способы выделения клейковины из муки обусловливают различную степень чистоты получаемых препаратов. В табл. 2 и 3 имеется несколько анализов клейковины, очищенной специальными методами. Так, например, клейковина с наиболее низким содержанием крахмала, равным 0,01%, была получена Лузепа путем растворения отмытой из муки сырой клейковины в разбавленной уксусной кислоте, с последующей очисткой дисперсии центрифугированием и удалением растворителя с помощью лиофильной сушки. Клейковина, содержавшая всего 0,7% связанных липоидов (Вакар, 1952), была отмыта из муки, подвергнутой тщательному обезжириванию серным эфиром, этанолом и вновь серным эфиром. Наконец, наиболее чистые препараты клейковины, содержавшие почти 100% белка (Вакар, Толчинская, 1961), получены отмыванием остатков крахмала и водорастворимых белков из препаратов промежуточного белка (цвикельпротеина), выделенных из муки методом Гесса.

Приведенные примеры показывают, как влияет различная подготовка материала и очистка отмытой клейковины на ее состав. В подавляющем большинстве случаев клейковину отмывают из муки непосредственно и потому необходимо остановиться на причинах непостоянного состава клейковины, получаемой прямым отмыванием без какой-либо подготовки муки или очистки отмытой клейковины. При отмывании клейковины из теста удаляются лишь вещества, растворимые в воде или механически отмываемые ею, а все те составные части муки, которые вступают в химическое или адсорбционное соединение с набухшими белками, образующими основу клейковинного геля, в дальнейшем учитываются как составные части клейковины; однако многие из этих веществ возможно и не являются необходимыми для формирования клейковины. Даже имея определенную муку в качестве исходного материала, можно получить из нее клейковину с неодинаковым составом, если варьировать методику ее выделения. Так, по данным Фишера и Гальтона (Fisher, Halton, 1936), для муки среднего качества увеличение времени отлежки теста с 30 минут до 1 часа повысило содержание белка в клейковине с 84,9 до 86,6%. Изменение времени отмывания клейковины существенно влияет на ее состав, что вполне понятно, так как при отмывании происходит постепенное растворение, а также механическое удаление ряда веществ, входивших в состав исходного теста. В качестве примера приведем данные В. С.Смирнова (1938), из которых отчетливо видно, как по мере удаления примесей в процессе отмывания повышается процент белка в сухой клейковине. Аналогичные результаты получены и другими авторами (Dill, Alsberg, 1924).

Казалось бы, что чем больше продолжительность отмывания, тем полнее будут удалены ненужные примеси и тем «чище» получится препарат клейковины. Однако это не совсем так, поскольку длительное отмывание приводит к постепенному растворению белков, входящих в состав клейковины, благодаря чему происходит искусственное изменение этого состава. Последнее обстоятельство заставляет обращать особое внимание на характер жидкости, применяемой для отмывания клейковины. Так, Дилл и Алсберг (Dill, Alsberg, 1924) показали, что употребление дистиллированной воды значительно снижает выход сухой клейковины, очевидно, за счет перехода в раствор клейковинных белков, главным образом глиадина, который, по данным Шарпа и Гортнера (Sharp, Gortner, 1923), обладает заметной растворимостью в дистиллированной воде. Солевые растворы и водопроводная вода значительно меньше растворяют клейковинные белки и потому более пригодны для отмывания клейковины. М. И. Княгиничев (1940) определил содержание глиадина и глютенина в образцах клейковины, отмытой с помощью: а) воды, б) 0,001 % водного раствора бромата калия и в) 50% раствора глицерина. Было показано, что в зависимости от состава промывной жидкости количественное соотношение глютенина и глиадина колебалось очень резко: от 1,61 (отмывание броматом) до 6,13 (отмывание водой). Эти данные показывают, что в зависимости от степени растворения собственных белков клейковины той или иной промывной жидкостью состав конечного препарата заметно изменяется, а. потому при сравнительных опытах отмывать клейковину следует раствором постоянного состава и в течение определенного времени.

Полученная тем или иным способом сырая клейковина может непосредственно служить материалом для изучения ее химического состава, но чаще она предварительно обезвоживается в вакууме над поглотителями влаги или путем прямого высушивания при высокой температуре или же с помощью лиофилизации. Несомненно, способ высушивания и особенно" степень нагрева оказывают значительное влияние на химический состав получаемого продукта. Частичная денатурация белков при нагревании отражается прежде всего на их растворимости, вследствие чего последующее фракционирование обычными растворителями будет давать искаженную картину соотношения белковых фракций в клейковине. В качестве примера можно упомянуть о работе Блиша и Сандстедта (Blish, Sandstedt, 1926), показавших, что сушка сырой клейковины при 60—65° С приводит к полной невозможности перевести в уксуснокислый раствор глютениновую фракцию клейковины, хорошо извлекаемую тем же растворителем из сырой клейковины.

Позднее Олькот и Блиш (цит. по Blish, 1945) показали, что в зависимости от условий сушки сырой клейковины резко меняется растворимость получаемого препарата в смеси разбавленной уксусной кислоты и спирта. Несомненно, что и жировая фракция клейковины подвергается значительным изменениям в результате сушки при высокой температуре. Все это указывает на необходимость применения мягких режимов обезвоживания клейковины, обеспечивающих относительную неизменность состава получаемого препарата, в частности способа лиофильной сушки, когда влага удаляется в вакууме из замороженного препарата сырой клейковины. Таким образом, следует признать, что первым и обязательным условием опытов по сравнительному изучению химического состава клейковины является строгое постоянство методики получения ее исходных препаратов. Однако, химический состав клейковины зависит не только от методики работы, но и от характера исходного материала, т. е. от сорта пшеницы, условий ее произрастания, сорта муки и т. п. В. С. Смирнов и Р. С. Будницкая (цит. по В. С. Смирнову, 1949 г.) провели определение белковых фракций и зольности в клейковине, полученной из муки 70%-ного помола трех селекционных сортов пшеницы: Лютесценс 62 (8 образцов из различных областей СССР), Цезиум 111 (3 образца) и Саррубра (один образец).

Приведенные результаты этой работы показывают, что различия в химическом составе клейковины из исследованных сортов пшеницы сравнительно невелики и лежат, по-видимому, в пределах погрешности методики. Гораздо большие колебания наблюдаются между отдельными образцами одного и того же сорта, что особенно заметно для пшеницы Лютесценс 62, поскольку этот сорт представлен относительно большим числом образцов, выращенных в различных природных условиях. Содержание белка в клейковине этого сорта колеблется, например, в пределах 10%, тогда как между сортами разница в среднем содержании белка не превышает 1,5%.

Известно, что общий химический состав зерна пшеницы и, в частности, содержание в нем белка зависит в большей степени от условий произрастания пшеницы, чем от сорта. Подобная картина наблюдается, по-видимому, и в отношении химического состава клейковины, который является, таким образом, в известной мере отражением химического состава всего зерна.

Рассмотрим далее состав клейковины, полученной из различных продуктов помола одной и той же пшеницы. Мука различных выходов имеет неодинаковый химический состав, поэтому a priori можно предполагать, что и образцы клейковины, отмытые из такого неоднородного материала, будут заметно отличаться друг от друга. Это полностью соответствует действительности.

Приведены данные В. С. Смирнова и Р. С. Будницкой (цит. по В, С. Смирнову, 1949) о составе клейковины из трех сортов муки, полученной размолом одной и той же озимой пшеницы.

Из приведенных в таблице данных видно, как меняется состав клейковины в зависимости от большего или меньшего содержания периферических частей зерна в муке. Как известно, мука низшего сорта содержит больше зольных элементов и больше жира, чем мука, полученная из центральных частей зерна, и в соответствии с этим наблюдается закономерное увеличение процента золы и жира в клейковине по мере снижения сорта исходной муки. Общее содержание белков при этом несколько понижается за счет большой примеси посторонних веществ, труднее отмываемых из муки низших сортов. Растет процент глобулина — белка, содержащегося преимущественно в наружных частях пшеничного зерна. Аналогичные результаты получены В. С. Смирновым (1938) для клейковины, отмытой из товарной муки 30, 75, 85 и 96%-ного выходов. Часть этих анализов представлена в табл. 2, где дано сравнение химического состава клейковины, отмытой из муки 30%-ного (4-я строка таблицы) и 96%- ного помола (5-я строка таблицы).

Все изложенное позволяет прийти к заключению, что химический состав клейковины, отмываемой из муки, варьирует в зависимости от состава исходного материала и от применяемой методики выделения клейковины. Несомненно, что основу клейковины составляют белковые вещества. Что же касается небелковых компонентов клейковинного студня, то для выяснения их влияния на процесс формирования клейковины и ее свойства рассмотрим данные, относящиеся к этим веществам по отдельности.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: