Белки пшеничного зерна

    По данным Т.Осборна, в пшеничном зерне содержится:

    4% проламинов,         

     4.4% глютелинов,

    0.6% глобулинов,

     2.4% альбуминов и других водорастворимых веществ белковой природы.

    Т.е. суммарное содержание белка составляет 11,4%.

    В зерне пшеницы больше всего проламинов и глютелинов, которые образуют клейковину. Проламин пшеницы называют глиадином. Он лучше всего растворяется в 60% - ном этаноле. Изоэлектрическая точка соответствует рН 7,0.

    Аминокислотный состав глиадина отличается малым содержанием незаменимых аминокислот – триптофана и лизина. Вместе с тем много глютаминовой кислоты (46,6%) и пролина (17,0%).

    Глютелин пшеницы называют глютенином (от французского Gluten - клейковина). По аминокислотному составу он отличается от глиадина, но также содержит много глютаминовой кислоты (42,1%)..

    В наше время установлено, что глиадин и глютенин состоят из ряда белков, различающихся по молекулярной массе и аминокислотному составу. Так, глиадин был разделен на 4 основные фракции( ), а каждая из этих фракций была разделена на ряд индивидуальных белков с молекулярной массой от 30000 до 160000 Да.

    Глютенин также состоит из ряда белковых компонентов, молекулярные массы которых значительно выше и составляет 2-3 млн Да.

    Содержащийся в пшеничном зерне альбумин был назван лейкозином. Он содержится, главным образом в зародыше. Этот белок легко денатурируется и теряет свою растворимость.

    Если получить водный экстракт из пшеничного зерна или зародыша и добавить к нему даже немного спирта или ацетона, то лейкозин выпадает в осадок и его уже нельзя перевести снова в водный раствор. Легко денатурируется под влиянием нагревания.   При неправильной сушке зерно перегревается под действием высоких температур и теряет всхожесть. Это вызвано денатурацией лейкозина.

    Исследование последних лет показали, что лейкозин представляется собой комплекс разных белков с молекулярной массой 20000 – 25000 Да, причем, в состав этого комплекса входят белки-ферменты.

    В зерне пшеницы найден белок, который, по-видимому, связан с липидами и поэтому экстрагируется из муки петролейным эфиром. Этот белок называется пуротионином, он содержит около 16% цистина. Состоит из 2-х компонентов (α- и β-пуротионина) с молекулярной массой 12500 и 5000 – 7000 Да.

Подобные белки найдены в зерне ячменя и названы гордотионином.

    В зерне твердой пшеницы обнаружен водорастворимый белок, содержащий 0,03% меди и имеющий коричневую окраску. От него зависит коричневый цвет макарон, которые получают из некоторых партий твердой пшеницы.

    Клейковина – была открыта в 1745 г итальянским ученным Беккари в пшеничной муке. Клейковинные белки содержатся также в зерне некоторых сортов ячменя, пырея и др. По данным Казакова Е.Д., некоторые сорта пырея содержат более 65% сырой клейковины.

    Содержание клейковины в зерне и муке пшеницы является важным показателем качества.

    Сырая клейковина содержит 2/3 (66%) воды и 1/3 сухого вещества, которое в основном состоит из белков. От количества и реологических свойств клейковины зависит способность пшеничной муки давать при выпечке пышный хлеб с упругим эластичным и пористым мякишем.

    Клейковина представляет собой сложный белковый комплекс, состоящий из 2-х фракций - глиадиновой и глютениновой в соотношении 1:1 (белки составляют 80-85%, углеводы 10-15%, липиды 2-8%)

    Отдельно эти фракции свойствами клейковины не обладают. При этом глиадин легко отделяется от глютенина путем экстракции 60-70%-ным этанолом. Это указывает на то, что две фракции соединены нековалентными связями.

    Клейковина разного качества имеет одинаковый аминокислотный состав и состоит из одних и тех же белковых компонентов. Но прочность их взаимного соединения разная. В крепкой клейковине «плотность упаковки» белковых элементов выше, чем в слабой.

    В формировании структуры клейковины и ее свойств важную роль играют дисульфидные (–S-S-) и водородные связи. Установлено, что глиадин имеет внутренние -S-S- связи, т.е. состоит из нескольких полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями. Таким образом, клейковина представляет собой единый олигомерный белок, имеющий трехмерную сетчатую структуру.

    Прочность и одновременно подвижность структуры молекулы клейковины создают специфические реологические (реология – наука о деформациях и текучести вещества) свойства – упругость, эластичность, растяжимость и др. Это объясняется наличием большого количества нековалентных связей, которые легко разрываются и вновь возникают при различных воздействиях на белок.

    Качество клейковины тесно связанно с количеством дисульфидных связей, что оценивается соотношением число –S-S- связей к числу SH- групп.

    В зависимости от реологических свойств клейковины сорта пшеницы подразделяются на твердые и мягкие.

    У твердой пшеницы клейковина крепкая, при растяжении короткорвущаяся. Тесто получается прочное, с высокой упругостью, малорастяжимое. Такими свойствами должно обладать тесто для изготовления макаронных изделий, манной крупы.

    У мягкой пшеницы клейковина сочетает упругость с эластичностью и растяжимостью. Тесто имеет хорошую газоудерживающую способность и при выпечке дает хлеб пористой структуры. Такие свойства необходимы для производства хлебобулочных изделий.

    Группа мягкой пшеницы по свойствам клейковины подразделяется на сильные, средние и слабые.

    Мука из пшеницы сильных сортов дает упругое эластичное тесто, хлеб хорошо сохраняет форму, при выпечке дает пористую структуру мякиша.

    Тесто из муки очень сильной клейковины имеет ограниченную способность к растяжению и пониженную газоудерживащую способность, поэтому хлеб имеет пониженный объем.

    При подмешивании муки из сильной пшеницы к муке с низкими хлебопекарными свойствами, получают муку с хорошими свойствами. Поэтому сорта сильной пшеницы называют сортами – улучшителями.

    Средняя пшеница сама дает хлеб хорошего качества, но она не сможет эффективно улучшать слабую пшеницу.

    Мука из пшеницы слабых сортов дает низкий, расплывчатый хлеб с плохой пористостью. Хороший хлеб можно получить, если только добавлять сорта улучшители.

    В эндосперме пшеничного зерна клейковина распределяется неравномерно. Больше всего клейковины локализовано в наружном слое эндосперма, меньшего всего – во внутренних слоях. Поэтому мука II сорта будет содержать больше клейковины.

Белки зерна ржи

    В зерне ржи содержится глиадин и глютенин, но при обычных условиях отмыть клейковину не удается. Это объясняется тем, что белки ржи отличаются от пшеничных по аминокислотному составу, физическим и химическим свойствам. Например, глиадин ржи лучше растворяется в водноспиртовых растворах.

    При экстракции белков ржи водой, а затем слабым раствором кислоты с последующей нейтрализацией щелочью, получают белковую массу, которая имеет свойства клейковины. Она обладает эластичностью и растяжимостью. Но такая клейковина значительно слабее пшеничной, т.к. содержит меньше дисульфидных и водородных связей.

Белки ячменя и овса

    Также как и пшеница зерно ячменя имеет небольшое количество альбуминов. Проламинов и глютелинов содержится примерно в равных количествах. Проламин ячменя называется гордеин.

    Клейковина ячменя похожа на плохую, короткорвущуюся клейковину пшеницы. Она имеет серый цвет, плохую растяжимость и гидратационную способность.

    Ячмень применяют для выпечки хлеба и лепешек, там, где по природным условиям нельзя выращивать другие злаки. Хлеб из ячменной муки имеет неприятный привкус, низкое качество, быстро черствеет.

    В зерне овса также присутствует проламин, Глютелин и некоторое количество альбумина. Спирторастворимый белок овса называется авенин, но преобладающая фракция – глютелины. По содержанию отдельных аминокислот белки зерна овса заметно обличаются от пшеницы и ячменя. В них содержится в 2 раза больше лизина, чем в белках пшеницы. Поэтому овес характеризуется высокой биологической активностью.

Белки кукурузы

    Наибольшее количество белка содержит зародыш, на втором месте – эндосперм. Кукурузное зерно содержит, главным образом, два белка: проламин, который называют зеин и глютелин. Глютелин составляет примерно 40% от всего белка, зеин – примерно столько же.

    Зеин отличается от других белков аминокислотным составом – он практически не содержит незаменимых аминокислот – лизина и триптофана, поэтому является биологически неполноценным. Зеин имеет промышленное знание. В США он широко применяется для производства особых сортов бумаги и пластических масс.

Белки зерна риса

    Характеризуются отсутствием проламинов. Основная масса белка представлена глютелином, который называется оризенином. Его содержание составляет 93% от общего количества белков. Оризенин имеет большую молекулярную массу (до 2 млн Да) и состоит из субъединиц двух типов, соединенных дисульфидной связью.

    В составе белков риса содержится все незаменимые аминокислоты, что обуславливает его биологическую ценность. Первой лимитирующей аминокислотой является – лизин, второй – треонин. По аминокислотному составу рис приближается к белкам гречихи.

Белки зерна гречихи

Фракционный состав характеризуется почти полным отсутствием проламинов. Преобладают глобулины, на втором месте – водорастворимые белки. Белки гречихи отличаются высоким содержанием незаменимых аминокислот. По лизину зерно гречихи превосходит пшеницу, рожь, рис и приближается к соевым бобам. По содержанию валина может быть прировнено к молоку, по лейцину – к говядине, а по фенилаланину к молоку и говядине. По содержанию триптофана зерно гречихи не уступает продуктам живого происхождения.

    Таким образом, белки зерна гречихи хорошо сбалансированы по содержанию незаменимых аминокислот. Исключение составляют изолейцин и особенно серосодержащее аминокислоты, которых недостаточно в белках гречихи.