Теоретичні відомості. Клейковина – це комплекс білкових речовин здатних при набуханні у воді утворювати зв’язну еластичну масу

Клейковина – це комплекс білкових речовин здатних при набуханні у воді утворювати зв’язну еластичну масу. Клейковину утворюють нерозчинні у воді високомолекулярні білкові речовини пшениці проламіни (гліадин) і глютеліни (глютенін) під час контакту з водою.

Головним показником сили борошна є кількість і фізичні властивості клейковини. Кількість клейковини, що відмивається з борошна, називають виходом сирої клейковини. Вміст клейковини нормується нормативною документацією за сортами борошна (табл. 3.1).

 

Таблиця 3.1 – Кількість і якість клейковини за сортами пшеничного борошна

 

Показник	Борошно пшеничне, сорт
вищий	перший	другий	обойне
Кількість сирої клейковини, %, не менше	24,0	25,0	21,0	18,0
Якість клейковини	Не нижче другої групи

 

Сила борошна є основним фактором, що визначає його хлібопекарські властивості. Під терміном «сила борошна» розуміють його здатність утворювати тісто, яке має певні структурно-механічні властивості (пружність, еластичність, пластичність, в’язкість) під час дозрівання, вистоювання, у процесі випікання і, залежно від цього, здатне забезпечити виготовлення з нього хліба певної якості.

Сильне борошно містить багато білків, має високу водопоглинальну здатність, утворює велику кількість клейковини. Тісто із сильного борошна повільно набуває своїх оптимальних реологічних властивостей, добре їх зберігає під час дозрівання та вистоювання, воно має високу газо- і формоутримуючу здатність, сухе на дотик, пружне, гарно піддається механічній обробці при округлюванні та закатуванні. Сформовані з нього тістові заготовки добре зберігають форму під час вистоювання і випікання, не розпливаються, достатньо збільшуються в об’ємі. Хліб з такого борошна має великий об’єм, правильну форму, гарно розпушену м’якушку. Слід додати, що при використанні дуже сильного борошна тісто набуває надмірної пружності, має недостатню пластичність. Хліб з такого борошна має малий об’єм, недостатню пористість.

Слабке борошно при виготовленні з нього тіста поглинає мало води, утворює нееластичну, надмірно розтяжну або крихку клейковину, вихід клейковини низький. У такому тісті інтенсивно протікає протеоліз, тісто швидко розріджується, має низьку пружність, липке на дотик. Сформовані тістові заготовки під час вистоювання розпливаються, газоутримуюча здатність їх понижена, вони мало збільшуються в об’ємі. Хліб з такого борошна має понижений об’єм, подові види хліба надто розпливчасті.

Середнє за силою борошно займає проміжне місце між борошном сильним і слабким. Таке борошно здатне утворювати достатньо пружні тісто і клейковину. Хліб має високі органолептичні та фізико-хімічні показники якості.

Сила борошна обумовлена станом його білково-протеїназного комплексу: кількістю і станом білків, активністю протеолітичних ферментів, наявністю активаторів та інгібіторів протеолізу. Поряд з цим на структурно-механічні властивості тіста впливають стан крохмалю, вміст у борошні пентозанів, ліпідів, ліполітичних ферментів.

Клейковина не є однорідною речовиною. С.Д. Казаков, проаналізувавши дані різних авторів, наводить такий середній склад клейковини зерна пшениці. Масова частка білків становить 83,5 %, у тому числі утворюючих клейковину – 79,5, із них: гліадину – 43,5, глютеніну – 36,0 %, решта – альбуміни і глобуліни. Масова частка ліпідів становить 7; крохмалю – 6, цукрі – 1,3, клітковини – 1,3 %. Зольність клейковини – 0,9 %.

Крохмаль і клітковина у клейковині є механічними домішками, що важко відмиваються.

Цукри і ліпіди можуть міститись у формі адсорбованих комплексів або у вигляді сполук (гліколіпідів, ліпопротеїдів).

Клейковина має ферментативну активність. Вона містить амілолітичні та протеолітичні ферменти, дифенолоксидази, каталази.

Кількість сирої клейковини залежить від ступеню набухання білків борошна.

Відмита з тіста клейковина це сильно гідратовані білки. Вміст води у сирій клейковині (гідратаційна здатність) становить від 150 до 280 % на сухі речовини. Чим більша гідратаційна здатність клейковини, тим вона менше пружна, більше розтяжна.

Набухлі клейковинні білки у тісті утворюють каркас у вигляді сітки. Міцність його обумовлена водневими, дисульфідними, іонними та іншими різними за силою зв’язками, що утворюють білкову глобулу з різною за щільністю упаковкою поліпептидних ланцюгів. Після ковалентних зв’язків найбільше значення в укріпленні клейковини мають водневі. Це було доведено шляхом дейтерування клейковини. У разі, коли тісто замішували на важкій воді, клейковина укріплювалась внаслідок збільшення енергії водневих зв’язків при заміщенні атомів водню дейтерієм. Кількість і міцність дисульфідних, водневих та інших зв’язків у макромолекулах білків тіста з часом змінюється. Окремі зв’язки розриваються, утворюються нові. Це обумовлює зміну реологічних властивостей тіста у процесі бродіння, змінюється його пружність, еластичність, в’язкість. Основна роль у цих процесах належить протеолітичним ферментам, а також активаторам та інгібіторам протеолізу.

У створенні білками каркасу в тісті певну роль відіграють сполуки білків з цукрами, ліпідами. Утворений білками у тісті каркас має розтяжність і еластичність, утримує в ньому диоксид вуглецю, а в період випікання закріплює форму і стінки пор у тістовій заготовці. Міцність цього каркасу обумовлюється силою клейковини, її фізичними властивостями.

Як сильну, так і слабку клейковину утворюють білкові комплекси з різною просторовою структурою, з’єднані між собою неоднаково міцно. Структурно-механічні властивості клейковини обумовлюються агрегатним станом ЇЇ білків. Слабка клейковина має меншу щільність упаковки білків, ніж сильна. У слабкої клейковини порушена структура білкових молекул на третьому і четвертому рівнях організації. Вона містить менше ковалентних, дисульфідних зв’язків, що призводить до рихлості білкових агрегатів.

Реологічні властивості клейковини тіста обумовлені гліадиновою і глютеніновою фракціями білків. Ці фракції відрізняються за своїми структурно-механічними властивостями. Гідратований глютенін – це гумоподібна короткорозтяжна, пружна маса. Гідратований гліадин має в’язко-текучу консистенцію, сильно розтяжний, липкий. Це в деякій мірі пояснюється структурою молекул цих білків.

Гліадин має структуру, у якій окремі поліпептидн ланцюги скомпоновані у молекули внутрішньомолекулярними дисульфідними містками. У глютеніні окремі поліпептидні ланцюги, що скомпоновані у молекули внутрішньо молекулярними дисульфідними містками. Дисульфідні зв’язки зв’язані такими ж містками між собою.

Фракція глютеніну складається з багатьох білкових компонентів, різних за молекулярною масою – від 50000 до 3000000. Ця фракція містить менше, ніж фракція гліадину, залишків глютамінової кислоти і проліну, вона зв’язує біля 80 % ліпідів, що містяться у клейковині.

У сирій клейковині поєднані властивості обох фракцій, що забезпечує її пружність, розтяжність, еластичність. Роботами дослідників не встановлена пряма залежність між співвідношенням гліадину і глютеніну в клейковині та її якістю. Є тільки дані, що одна із глютенінових фракцій, яка нерозчинна в 0,1 м розчині оцтової кислоти, так званий глютенін II, поліпшує структурно-механічні властивості тіста. Можливо, саме відносна кількість цієї фракції в загальній масі глютеніну впливає на реологічні властивості клейковини.

На вихід і якість клейковини впливають генетичні властивості сорту, ґрунтово-кліматичні умови вирощування і визрівання, урожайність зерна. Зерно, вирощене в жарких, сухих умовах, містить сильнішу клейковину, ніж в умовах підвищеної вологості та помірної температури. Високоврожайні сорти зерна мають нижчу білковість.

На закінчення процесу формування в зерні білків негативно впливають ранні заморозки. Низьку якість має клейковина борошна із зерна, ушкодженого клопом-черепашкою, пророслого зерна.

Самозігрівання і сушіння зерна при високих температурах призводить до часткової денатурації білків, утворення темної короткорваної клейковини з низькою гідратаційною здатністю. Формування сили пшениць пов’язане з дією ферментів аскорбіноксидази, каталази, поліфенолоксидази у період формування зерна.

Існує кілька методів визначення вмісту сирої клейковини. Усі вони передбачають відмивання її (вручну чи за допомогою механізованих засобів) з тіста, що замішане з борошна та води.