Без рубрики

Хімічний склад борошна

30.07.2015

Хімічний склад борошна

Хімічний склад борошна залежить від складу зерна, з якого вона виготовлена, і від її сорту. Чим вищий сорт борошна, тим більше в ній міститься крохмалю. Зміст інших вуглеводів, а також жиру, золи, білків та інших речовин з пониженням сорту борошна збільшується.

Особливості кількісного та якісного складу борошна визначають її харчову цінність і хлібопекарські властивості.

Азотисті і білкові речовини

Азотисті речовини борошна в основному складаються з білків. Небелковые азотисті речовини (амінокислоти, аміди та ін) містяться в невеликій кількості (2-3 % від загальної маси азотистих сполук). Чим вище вихід борошна, тим більше міститься в ній азотистих речовин і небілкового азоту.

Білки пшеничного борошна. У борошні переважають прості білки— протеїни. Білки борошна мають наступний фракційний склад (в %): проламины 35,6; глютелины 28,2; глобуліни 12,6; альбуміни 5,2. Середній вміст білкових речовин у пшеничному борошні 13-16%, нерозчинного білка 8,7%.

Проламины і глютелины різних злаків мають свої особливості в амінокислотному складі, різні фізико-хімічні властивості і різні назви.

Проламины пшениці та жита називаються глиадинами, проламін ячменю — гордеином, проламін кукурудзи — зеином, а глютелин пшениці — глютенином.

Слід враховувати, що альбуміни, глобуліни, проламины і глютелины — не індивідуальні білки, а тільки білкові фракції, які виділяються різними розчинниками.

Технологічна роль білків борошна в приготуванні хлібних виробів дуже велика. Структура білкових молекул і фізико-хімічні властивості білків визначають реологічні властивості тіста, впливають на форму і якість виробів. Від співвідношення дисульфідних і сульфгчдрильных угруповань багато в чому залежить характер вторинної та третинної структури молекули білка, а також технологічні властивості білків борошна, особливо пшеничного.

При замісі тіста та інших напівфабрикатів білки набухають, адсорбуючи більшу частину вологи. Більшою гидрофильностью відрізняються білки пшеничного та житнього борошна, здатні поглинути до 300 % води від своєї маси.

Оптимальна температура для набухання білків клейковини 30 °С. Глиадиновая і глютелиновая фракції клейковини, виділені окремо, розрізняються за структурно-механічними властивостями. Маса гідратованого глютелина коротко розтяжна, пружна; маса гліадину рідка, в’язка, позбавлена пружності. Клейковина, утворена цими білками, включає в себе структурно-механічні властивості обох фракцій. При випічці хліба білкові речовини піддаються тепловій денатурації, утворюючи міцний каркас хліба.

Середній вміст сирої клейковини в пшеничному борошні 20-30%. У різних партіях борошна вміст сирої клейковини коливається ст. широких межах (16-35%).

Склад клейковини. Сира клейковина містить 30-35 % сухих речовин і 65-70 % вологи. Сухі речовини клейковини на 80-85 % складаються з білків і різних речовин борошна (ліпідів, вуглеводів та ін), з якими гліадин і глютенін вступають в реакцію. Білки клейковини пов’язують близько половини всієї кількості ліпідів борошна. До складу клейковинного білка входить 19 амінокислот. Переважає глютамінова кислота (близько 39%), пролін (14 %) і лейцин (8 %). Клейковина різної якості має однаковий амінокислотний склад, але різну структуру молекул. Реологічні властивості клейковини (пружність, еластичність, розтяжність) значною мірою визначають хлібопекарське гідність пшеничного борошна. Поширена теорія про значення дисульфідних зв’язків у молекулі білка: чим більше дисульфідних зв’язків виникає в молекулі білка, тим вище пружність і нижче розтяжність клейковини. У слабкої клейковини дисульфідних і водневих зв’язків менше, ніж у міцною.

Білки житнього борошна. За амінокислотним складом і властивостями білки житнього борошна відрізняються від білків пшеничного борошна. Житнє борошно містить багато водорозчинних білків (близько 36 % від загальної маси білкових речовин) і солераство-римых (близько 20%). Проламиновая і глютелиновая фракції житнього борошна значно нижче по масі, в звичайних умовах не утворюють клейковину. Загальний вміст білкових речовин у житньому борошні дещо нижче, ніж пшеничного (10-14%). В особливих умовах з житнього борошна можна виділити білкову масу, що нагадує по еластичності і розтяжності клейковину.

Гідрофільні властивості житніх білків специфічні. Вони швидко набухають при змішуванні борошна з водою, причому значна частина їх набухає необмежено (пептизируется), переходячи в колоїдний розчин. Харчова цінність білків житнього борошна вище, ніж у білків пшениці, так як в них міститься більше незамінних в харчуванні амінокислот, особливо лізину.

Вуглеводи

У вуглеводному комплексі борошна переважають вищі полісахариди (крохмаль, клітковина, геміцелюлоза, пентозани). У невеликій кількості борошно містить сахароподобные полісахариди (ді — і трісахаріди) і прості цукри (глюкоза, фруктоза).

Крохмаль. Крохмаль — найважливіший вуглевод борошна, міститься у вигляді зерен розміром від 0,002 до 0,15 мм. Розмір, форма, здатність до набухання і клейстеризації крохмальних зерен різні для борошна різних видів. Крупність і цілість крохмальних зерен впливає на консистенцію тіста, його вологоємність і вміст у ньому цукру. Дрібні та ушкоджені зерна крохмалю швидше осахариваются в процесі приготування хліба, ніж великі і щільні зерна.

У крохмальних зернах, крім власне крохмалю, що міститься незначна кількість фосфорної, кремнієвої і жирних кислот, а також інших речовин.

Структура зерен крохмалю кристалічна, тонкопористая. Крохмаль характеризується значною адсорбційною здатністю, внаслідок чого він може зв’язувати велику кількість води навіть при температурі 30 °З, т. тобто при температурі тесту.

Крахмальное зерно неоднорідне, воно складається із двох полісахаридів: амілози, що утворює внутрішню частину крохмального зерна, і амілопектину, що становить його зовнішню частину. Кількісні співвідношення амілози і амілопектину в крохмалі різних злаків складають 1. 3 або 1. 3,5.

Амілоза відрізняється від амілопектину меншою молекулярною масою і більш простим будовою молекули. Молекула амілози складається з 300-800 глюкозних залишків, що утворюють прямі ланцюга. Молекули амілопектину мають розгалужену будову і містять до 6000 глюкозних залишків. При нагріванні крохмалю з водою амілоза переходить у колоїдний розчин, а амілопектин набрякає, утворюючи клейстер. Повна клейстеризація крохмалю борошна, при якій його зерна втрачають форму, здійснюється при співвідношенні крохмалю і води 1. 10.

Піддаючись клейстеризації, крохмальні зерна значно збільшуються в обсязі, стають пухкими і більш податливими дії ферментів. Температура, при якій в’язкість крохмального холодцю найбільша, називається температурою клейстеризації крохмалю. Температура клейстеризації залежить від природи крохмалю й від ряду зовнішніх факторів: рН середовища, наявності у середовищі електролітів та ін

Температура клейстеризації, в’язкість і швидкість старіння крохмального клейстеру крохмалю у різних видів неоднакова. Житній крохмаль клейстеризується при температурі 50-55 °С, пшеничний при 62-65 °С, кукурудзяний при 69-70 °С. Такі особливості крохмалю мають велике значення для якості хліба.

Присутність кухонної солі значно підвищує температуру клейстеризації крохмалю.

Технологічне значення крохмалю борошна у виробництві хліба дуже велике. Від стану крохмальних зерен багато в чому залежить водопоглотительной здатність тіста, процеси його бродіння, структура хлібного м’якушки, смак, аромат, пористість хліба, швидкість черствіння виробів. Крохмальні зерна при замісі тесту пов’язують значну кількість вологи. Особливо велика водопоглотительной здатність механічно пошкоджених і дрібних зерен крохмалю, так як вони мають велику питому поверхню. В процесі бродіння і вистоювання тіста частина крохмалю під дією 3-амілази

осахаривается, перетворюючись в мальтозу. Утворення мальтози необхідно для нормального бродіння тіста і якості хліба.

При випічці хліба крохмаль клейстеризується, пов’язуючи до 80% вологи, що знаходиться в тесті, що забезпечує утворення сухої еластичної м’якушки хліба. Під час зберігання хліба крохмальний клейстер піддається старінню (синерезису), що є основною причиною черствіння хлібних виробів.

Клітковина. Клітковина (целюлоза) знаходиться в периферійних частинах зерна і тому у великій кількості міститься в борошні високих виходів. У обойному борошні міститься близько 2,3 % клітковини, а в борошні пшеничного вищого сорту 0,1—0,15 %. Клітковина не засвоюється організмом людини і знижує харчову цінність борошна. В окремих випадках високий вміст клітковини корисно, оскільки прискорює перистальтику кишкового тракту.

Геміцелюлози. Це полісахариди, що відносяться до пентозанам і гексозанам. За фізико-хімічними властивостями вони займають проміжне положення між крохмалем і клітковиною. Однак організмом людини геміцелюлози не засвоюються. Пшеничне борошно в залежності від сорту має різний вміст пентозанів — основної складової частини геміцелюлози.

У борошні вищого сорту міститься 2,6 % усієї кількості пентозанів зерна, а в борошні II сорту — 25,5%. Пентозани діляться на розчинні та нерозчинні. Нерозчинні пентозани добре набухають у воді, поглинаючи воду, в кількості, що перевищує їх масу в 10 разів.

Розчинні пентозани або вуглеводні слизу дають дуже в’язкі розчини, які під впливом окислювачів переходять в щільні гелі. Пшеничне борошно містить 1,8—2 % слизей, житнє — майже в два рази більше.

Ліпіди

Ліпідами називаються жири і жироподібні речовини (липоиды). Всі ліпіди нерозчинні у воді й розчинні в органічних розчинниках.

Загальний вміст ліпідів у цілому зерні пшениці близько 2,7 %, а в пшеничному борошні 1,6—2 %. У борошні ліпіди знаходяться як у вільному стані, так і у вигляді комплексів з білками (ліпопротеїди) і вуглеводами (гликолипиды). Останні дослідження показали, що пов’язані з білками клейковини ліпіди значно впливають на її фізичні властивості.

Жири. Жири — складні ефіри гліцерину і високомолекулярних жирних кислот. В пшеничному і житньому борошні різних сортів міститься 1-2 % жиру. Жир, що знаходиться в борошні, має рідку консистенцію. Він складається в основному з гліцеридів ненасичених жирних кислот: олеїнової, лінолевої (переважно) та ліноленової. Ці кислоти мають високу харчову цінність, їм приписують вітамінні властивості. Гідроліз жиру під час зберігання борошна і подальші перетворення вільних жирних кислот істотно впливають на кислотність, смак борошна і на властивості клейковини.

Липоиды. До липоидам борошна відносяться фосфатиди — складні ефіри гліцерину і жирних кислот, що містять фосфорну кислоту, з’єднану з яким-небудь азотистих підставою.

У борошні міститься 0,4—0,7 % фосфатидів, що належать до групи лецитинов, в яких азотистих підставою є холін. Лецитини та інші фосфатиди характеризуються високою харчовою цінністю і мають велике біологічне значення. Вони легко утворюють сполуки з білками (ліпо-протеидные комплекси), що грають важливу роль в житті кожної клітини. Лецитини — гідрофільні колоїди, добре набухаючі у воді.

Будучи поверхнево-активними речовинами, лецитини також хороші харчові емульгатори та поліпшувачі хліба.

Пігменти. До розчинним у жирах пігментів відносяться каротииоиды і хлорофіл. Колір каротиноїдних пігментів борошна жовтий або оранжевий, а хлорофілу — зелений. Каротииоиды мають провитаминными властивостями, так як здатні в тваринному організмі перетворюватися на вітамін А.

Найбільш відомі каротииоиды являють собою ненасичені вуглеводні. При окисленні або відновлення каротиноїдні пігменти переходять в безбарвні речовини. На цій властивості заснований процес відбілювання пшеничного сортового борошна, яке застосовується в деяких зарубіжних країнах. У багатьох країнах відбілювання борошна заборонено, так як воно знижує її вітамінну цінність. Жиророзчинним вітаміном борошна є вітамін Е, інші вітаміни цієї групи в борошні практично відсутні.

Мінеральні речовини

Борошно складається в основному з органічних речовин і невеликої кількості мінеральних (зольних). Мінеральні речовини зерна зосереджені головним чином у алейроновим шаром, оболонках і зародку. Особливо багато мінеральних речовин в алейроновим шаром. Вміст мінеральних речовин в ендоспермі невеликий (0,3—0,5%) і підвищується від центру до периферії, тому зольність служить показником сорту борошна.

Велика частина мінеральних речовин борошна складається із з’єднань фосфору (50%), а також калію (30%), магнію і кальцію (15 %).

У незначних кількостях містяться різні мікроелементи (мідь, марганець, цинк та ін). Вміст заліза в золі різних сортів борошна 0,18—0,26%. Значна частка фосфору (50-70 %) представлена у вигляді фітину — (Са — Mg — сіль інозітфосфорной кислоти). Чим вищий сорт борошна, тим менше в ній мінеральних речовин.

Ферменти

В зернах хлібних злаків містяться різноманітні ферменти, зосереджені головним чином в зародку і периферійних частинах зерна. Зважаючи на це в борошні високих виходів ферментів міститься більше, ніж у борошні низьких виходів.

Ферментна активність у різних партій борошна одного і того ж сорту різна. Вона залежить від умов вирощування, зберігання, режимів сушки і кондиціонування зерна перед помелом. Підвищена активність ферментів відзначена у борошна, отриманої з недоспілого, пророслого, морозобійного або ураженого клопом-черепашкою зерна. Висушування зерна при жорсткому режимі знижує активність ферментів, при зберіганні борошна (або зерна) вона також трохи зменшується.

Ферменти активні тільки при достатній вологості середовища, тому при зберіганні борошна вологістю 14,5 % і нижче дію ферментів проявляється дуже слабо. Після замісу в напівфабрикатах починаються ферментативні реакції, в яких беруть участь гідролітичні і окислювально-відновні ферменти борошна. Гідролітичні ферменти (гідролази) розкладають складні речовини борошна на більш прості водорозчинні продукти гідролізу.

Зазначено, що протеоліз у пшеничному тісті активізується речовинами, що містять сульфгідрильні групи, та іншими речовинами з відновлюючими властивостями (амінокислота цистеїн, тіосульфат натрію та ін).

Речовини з протилежними властивостями (з властивостями окислювачів) значно гальмують протеоліз, укріплюють клейковину і консистенцію пшеничного тіста. До них належать перекис кальцію, бромат калію і багато інші окислювачі. Вплив окисників та відновників на процес протеолізу позначається вже при дуже малих дозах цих речовин (соті і тисячні частки % від маси борошна). Існує теорія, що вплив окисників та відновників на протеоліз пояснюється тим, що вони змінюють співвідношення сульфгідрильних груп і дисульфідних зв’язків у молекулі білка, а можливо і самого ферменту. Під дією окислювачів за рахунок груп утворюються дисульфідні зв’язки, які зміцнюють структуру білкової молекули. Відновники розривають ці зв’язки, що викликає ослаблення клейковини пшеничного тіста. Хімізм дії окисників та відновників на протеоліз остаточно не встановлений.

Автолитическая активність пшеничного і особливо житнього борошна служить найважливішим показником її хлібопекарського гідності. Автолітичні процеси в напівфабрикатах при їх бродінні, расстойке і випічці повинні протікати з певною інтенсивністю. При підвищеній або зниженій авто-політичної активності борошна в гіршу сторону змінюються реологічні властивості тіста і характер бродіння напівфабрикатів, виникають різні дефекти хліба. Для того щоб регулювати автолітичні процеси, необхідно знати властивості найважливіших ферментів борошна. До основних гідролітичні ферментів борошна належать протеолітичні і амілолітичні ферменти.

Протеолітичні ферменти. Діють на білки і продукти їх гідролізу.

Найбільш важлива група протеолітичних ферментів — протеїнази. Протеїнази типу папаїн містяться в зерні та борошні різних злаків. Оптимальними показниками для дії зернових протеїназ є рН 4-5,5 і температура 45— 47 °С-

При бродінні тіста зернові протеїнази викликають частковий протеоліз білків.

Інтенсивність протеолізу залежить від активності протеїназ і від податливості білків дії ферментів.

Протеїнази борошна, одержаної із зерна нормальної якості, мало активні. Підвищена активність протеїназ спостерігається у борошна, приготовленої з пророслого зерна і особливо із зерна, ураженого клопом-черепашкою. Слина цього шкідника містить сильні протеолітичні ферменти, проникаючі при укусі в зерно. Під час бродіння в тісті, приготованому з борошна нормальної якості, відбувається початкова стадія протеолізу без помітного накопичення водорозчинного азоту.

В процесі приготування пшеничного хліба регулюють протеолітичні процеси, змінюючи температуру і кислотність напівфабрикатів і додаючи окислювачі. Протеоліз дещо гальмує кухонна сіль.

Амілолітичні ферменти. Це р — і а-амілази. р-Амілаза виявлена як у пророслих зернах хлібних злаків, так і в зернах нормальної якості; а-амілаза міститься тільки в пророслих зернах. Однак помітне кількість активної а-амілази виявлено у житньому зерні (борошні) нормальної якості. а-Амілаза відноситься до металлопротеинам; до складу її молекули входить кальцій, р — і а-амілази знаходяться в борошні головним чином у зв’язаному з білковими речовинами стані і після протеолізу розщеплюються. Обидві амілази гідролізують крохмаль і декстрини. Найбільш легко розкладаються амилазами механічно ушкоджені зерна крохмалю, а також оклейстеризованный крохмаль. Роботами В. В. Глазунова встановлено, що при осахаривании декстринів р-амилазой утворюється в 335 разів більше мальтози, ніж при осахаривании крохмалю. Нативний крохмаль гідролізується р-амилазой дуже повільно. р-Амілаза, діючи на амилозу, перетворює її повністю в мальтозу. При впливі на амілопектин р-амілаза відщеплює мальтозу тільки від вільних кінців глюкозидных ланцюжків, спричиняючи гідроліз 50-54 % кількості амілопектину. Високомолекулярні декстрини, що утворюються при цьому, зберігають гідрофільні властивості крохмалю. а-Амілаза відщеплює відгалуження глюкозидных ланцюжків амілопектину, перетворюючи його в низькомолекулярні декстрини, не фарбуються, йодом і позбавлені гідрофільних властивостей крохмалю. Тому при дії а-амілази субстрат значно розріджується. Потім декстрини гідролізуються а-амилазой до мальтози. Термолабильность і чутливість до рН середовища в обох амілаз різні: а-амілаза порівняно з (3-амилазой більш термостійка, але більш чутлива до підкислення субстрату (зниження рН). р-Амілаза найбільш активна при рН середовища 4,5—4,6 і температурі 45-50 °С. При температурі 70 °С н-ами-лазу інактивується. Оптимальна температура а-амілази 58-60 °С, рН 5,4—5,8. Вплив температури на активність а-амілази залежить від реакції середовища. При зниженні рН знижується як температурний оптимум, так і температура інактивації а-амілази.

На думку деяких дослідників, а-амілаза борошна інактивується у процесі випічки хліба при температурі 80— 85 °С, проте деякі роботи показують, що у пшеничному хлібі а-амілаза інактивується лише при температурі 97— 98 °С.

Активність а-амілази значно знижується в присутності 2 % хлористого натрію або 2 % хлористого кальцію (у кислому середовищі).

р-Амілаза втрачає свою активність при дії речовин (окисників), які перетворюють сульфгідрильні групи в дисульфідні. Цистеїн та інші препарати з протеолітичною активністю активізують р-амілазу.Слабке нагрівання водно-борошняної суспензії (40-50° С) протягом 30— 60 хв підвищує активність р-амілази борошна на 30-40%. Підігрів до температури 60-70 °С знижує активність цього ферменту.

Технологічне значення обох амілаз по-різному.

Під час бродіння тіста р-амілаза осахаривает деяку частину крохмалю (в основному механічно пошкоджені зерна) з утворенням мальтози. Мальтоза необхідна для отримання пухкого тіста і нормальної якості виробів із борошна пшеничного сортовий (якщо цукор не входить у рецептуру вироби) .

Осахаривающее вплив р-амілази на крохмаль значно зростає при клейстеризації крохмалю, а також у присутності а-амілази.

Декстрини, утворені а-амилазой, осахариваются р-амилазой значно легше, ніж крохмаль.

При дії обох амілаз крохмаль може бути гидролизован повністю, в той час як одна р-амілаза гідролізує його приблизно на 64 %.

Оптимальна температура для а-амілази створюється в тесті при випічці з нього хліба. Підвищена активність а-амілази може призвести до утворення значної кількості декстринів у м’якушці хліба. Низькомолекулярні декстрини погано зв’язують вологу м’якушки, тому він стає липким і заминающимся. Про активність а-амілази в пшеничного і житнього борошна судять зазвичай по автолитической активності борошна, визначаючи її за числом падіння або по автолитической пробі. Крім амилолитичних і протеолітичних ферментів на властивості борошна і якість хліба впливають інші ферменти: ліпазу, липоксигеназа, полифенолоксидаза.

Ліпаза. Ліпаза розщеплює жири борошна при зберіганні на гліцерин і вільні жирні кислоти. У зерні пшениці активність ліпази невисока. Чим більший вихід борошна, тим вище порівняльна активність ліпази. Оптимум дії зерновий ліпази знаходиться при рН 8,0. Вільні жирні кислоти — основні кислореагирующие речовини борошна. Вони можуть піддаватися подальшим перетворенням, що впливає на якість борошна — тесту — хліба.

Липоксигеназа. Липоксигеназа відноситься до окисно-відновним ферментам борошна. Вона каталізує окислення киснем повітря деяких ненасичених жирних кислот, перетворюючи їх у гидроперекиси. Найбільш інтенсивно липоксигеназа окисляє лінолеву, арахідонову і ліноленову кислоти, які входять до складу жиру зерна (борошна). Точно так само, але більш повільно, діє липоксигеназа у складі нативних жирів на жирні кислоти.

Оптимальними параметрами для дії ліпоксигенази є температура 30-40 °С і рН середовища 5-5,5.

Гидроперекиси, що утворилися жирних кислот під дією ліпоксигенази, самі є сильними окислювачами і справляють відповідний вплив на властивості клейковини.

Липоксигеназа міститься в багатьох злаках, в тому числі в зернах жита і пшениці.

Полифенолоксидаза (тирозинази) каталізує окислення амінокислоти тирозину з утворенням темнозабарвлених речовин — меланінів, що викликають потемніння м’якуша хліба із сортового борошна. Полифенолоксидаза міститься головним чином в борошні високих виходів. У пшеничному борошні II сорту спостерігається велика активність цього ферменту, ніж у борошні вищого або I сорту. Здатність до потемніння борошна в процесі переробки залежить не тільки від активності поліфенолоксидази, але і від вмісту вільного тирозину, кількість якого в борошні нормальної якості незначно. Тирозин утворюється при гідролізі білкових речовин, тому борошно з пророслого зерна або ураженого клопом-черепашкою, де протеоліз йде інтенсивно, має високу здатність до потемніння (майже в два рази вище, ніж у нормальної борошна). Кислотний оптимум поліфенолоксидази знаходиться в зоні рН 7-7,5, а температурний — при 40-50 °С. При рН нижче 5,5 полифенолоксидаза неактивна, тому при переробці борошна, що має здатність до потемніння, рекомендується підвищувати кислотність тіста в необхідних межах.

Короткий опис статті: борошно Хімічний склад борошна Хімічний склад борошна

Джерело: Хімічний склад борошна

Також ви можете прочитати