Изменения белковых веществ при брожении

24.10.2014

При брожении опары, жидких полуфабрикатов и теста на белковые вещества влияют три группы факторов: 1) повышенная активная кислотность теста, в результате которой изменяются растворимость белков, их гидратационная способность и реологические свойства; 2) действие протеолитических ферментов муки, направленное как на дезагрегацию молекул белка, так и на гидролиз полипептидных цепей; 3) действие протеолитических ферментов дрожжей и других микроорганизмов теста, а также выделение ими некоторых специфических соединений, например глютатиона, оказывающих влияние на белковые вещества.
Разграничить влияние каждой группы факторов при изучении процесса брожения очень трудно. Целесообразно рассматривать влияние этих групп факторов последовательно. Следует также подчеркнуть наличие значительных методических трудностей при изучении вопросов об изменении белковых фракций при автолизе бездрожжевого или при брожении дрожжевого теста. Из приведенных ранее данных, характеризующих белковые вещества злаков, видно, что наиболее глубокие изменения реологических свойств пшеничного теста происходят вследствие изменения на уровне макромолекул белка; отсюда следует, что и для исследования влияния брожения необходимо изучить именно эти тонкие изменения, для определения которых требуется применение соответствующих методов химии и физики макромолекул.
Между тем, все данные, характеризующие изменения белковых веществ при тестоведении, были получены с применением методов, не дающих полного представления о сущности происходящих в белках процессов. Так, например, мало что дает определение количества небелкового азота по стадиям технологического процесса, так как в подавляющем большинстве случаев гидролиз белка не заходит так далеко, чтобы образовывались В значительном количестве продукты распада, неосаждаемые такими реактивами, как трихлоруксусная кислота. Поэтому излагаемые ниже материалы еще не дают полного представления о происходящих процессах.
При добавлении к тесту дрожжей белковые вещества изменяются под влиянием повышенной кислотности. По-видимому, при этом происходит дальнейшее набухание белков за счет перераспределения влаги между отдельными компонентами теста, и, вероятно, переход части клейковинных белков в раствор.
В зерне пшеницы находится ряд ферментов, в результате совместного действия которых происходит расщепление белка сначала на более мелкие молекулы, а затем (а может быть и одновременно) длинные полипептидные цепи гидролизуются, отщепляя свободные аминокислоты. Наибольший интерес Представляют протеиназы, и в первую очередь цистинредуктазы, поскольку именно эти ферменты изменяют коллоидные свойства белков клейковины.
Автолиз бездрожжевого теста изучался при помощи таких приборов, как фаринограф и экстенсограф. Полученные данные показали, что при отлежке замешенного теста в нем происходят определенные изменения в сторону ослабления консистенции, увеличения растяжимости. Эти изменения можно рассматривать только как структурную релаксацию, рассасывание напряжения внутри макромолекул белков клейковины. Однако аналогичные изменения свойств теста и клейковины происходят под влиянием ферментных препаратов, полученных из проросшего зерна. Различия между этими изменениями в случае простого автолиза теста и автолиза при добавлении протеолитических ферментов носят чисто количественный характер, а не качественный. Многочисленные работы, рассмотренные ранее, показали, что при автолизе в течение 3—6 ч в тесте лишь немного повышается содержание растворимого белка и азотистых соединений, неосаждаемых трихлоруксусной кислотой. Эти изменения очень незначительны по сравнению с изменениями реологических свойств клейковины. Вопрос о ферментативном распаде белков в процессе брожения изучен недостаточно, но можно предполагать, что повышенная кислотность интенсифицирует этот процесс. He изучен вопрос об участии ферментов дрожжей в протеолизе клейковины; хотя дрожжевые клетки и имеют достаточно активные протеазы и полипептидазы, но, вероятно, они остаются в пределах клеток и не диффундируют в бродящую среду.
На белковые вещества теста влияет также глютатион — трипептид, содержащийся в значительном количестве в дрожжевых клетках. При отмирании клеток глютатион диффундирует в бродящую среду и как энергичный восстановитель сильно снижает упругость клейковины. Это наблюдается при использовании долго хранившихся прессованных дрожжей, клетки которых уже автолизировались, или же при применении сушеных дрожжей.
Особый интерес представляет вопрос об изменении клейковины в процессе брожения. В зависимости от продолжительности брожения, количества добавленных прессованных или тем более жидких дрожжей, кислотность теста непрерывно повышается, и чем она выше, тем большее количество клейковинных белков (в основном глиадина) переходит в промывную воду при отмывании клейковины из теста. Остающаяся фракция по своим свойствам все в меньшей степени соответствует нативной клейковине, образующей упругий скелет теста. Таким образом, изолированная из бродящего теста клейковина представляет собой артефакт — часть нативной клейковины, оставшуюся после растворения в кислой среде белков. На рис. 81 показано изменение фракций белков при брожении теста. В более ранних работах указывалось, что после нейтрализации накопившихся при брожении кислот из бродившего теста можно получить клейковину в количестве, равном ее содержанию в исходной муке. Таким образом, процесс растворения клейковины при добавлении воды можно считать обратимым. В данном случае, следовательно, наблюдается пептизация белков под влиянием кислот, не связанная, по-видимому, с необратимыми изменениями их макромолекулы.
В процессе брожения происходит лишь самое незначительное изменение содержания азотистых веществ, неосаждаемых трихлоруксусной кислотой. В основном изменяются коллоидные свойства белков клейковины без глубокого их распада. Многочисленные исследования посвящены вопросу об изменении свободных аминокислот при брожении теста в различных условиях. Применение хроматографического разделения и определения аминокислот позволило получить важные данные, касающиеся динамики их содержания в полуфабрикатах, тесте и хлебе.

Изменения белковых веществ при брожении

В технологическом процессе приготовления хлеба можно ожидать как увеличения количества свободных аминокислот, так и его понижения. Последнее наблюдается, если дрожжевые клетки, так же как и другие микроорганизмы, будут потреблять аминокислоты в процессе обмена веществ. Накапливаться аминокислоты будут при интенсивно идущем гидролитическом распаде белковых веществ.
Таким образом, фактическое количество свободных аминокислот зависит от двух основных факторов — образования их из белка и потребления их микроорганизмами. Имеются, вероятно, и другие пути снижения содержания аминокислот в процессе брожения, например ферментативное их дезаминирование.
Изменения белковых веществ при брожении
Изменения белковых веществ при брожении

Наиболее четкое изменение свободных аминокислот можно наблюдать при очень длительном брожении, например опары для крекеров — от 18 до 72 ч. При этом сильно повышается кислотность среды и значительная часть белков переходит в раствор. Исследования показали, что за первые 18 ч брожения опары резко снижается содержание почти всех аминокислот, находящихся в опаре в начале процесса (табл. 113). При более длительном брожении наблюдается увеличение количества свободных аминокислот, происходящее, по-видимому, за счет гидролиза белков. После брожения в течение 72 ч содержание их повышается значительно. Понижение количества свободных аминокислот в начале брожения обусловлено потреблением их дрожжами и другими микроорганизмами бродящей опары. После нейтрализации опары раствором соды тесто бродит еще около 4—6 ч; в течение этого времени содержание свободных аминокислот изменяется незначительно. Для сокращения продолжительности брожения опары без ухудшения качества готовых изделий были проведены исследования по стимулированию протеолиза путем добавления протеолитических ферментов плесневых грибов (Роциме-А4). В этом случае содержание свободных аминокислот в опаре повысилось уже через 18 ч брожения; количество свободных аминокислот было не намного меньше, чем в контрольной опаре, бродившей 72 ч (табл. 114). В бродящем безопарном тесте также отмечается закономерное снижение содержания аминокислот к концу брожения (табл. 115). Для безопарного пшеничного теста с более коротким периодом брожения недавно были получены следующие данные (табл. 116), Если сопоставить данные о содержании свободных аминокислот в дрожжевом и бездрожжевом тесте, то можно отметить, что не все аминокислоты расходуются дрожжевыми клетками (и другими микроорганизмами) в равной степени. Дальнейшие исследования в этом направлении могут выявить ряд важных закономерностей, характеризующих азотистый обмен дрожжевых клеток при брожении как безопарного, так и опарного теста в различных условиях. Вопрос о содержании свободных аминокислот к моменту посадки теста в печь весьма актуален в связи с теми реакциями взаимодействия их с восстанавливающими сахарами, протекающими на поверхности выпекаемых изделий.
Изменения белковых веществ при брожении

Большинство исследований посвящено вопросу изменения количества свободных аминокислот при брожении пшеничного теста. Изучалась там же интенсивность гидролитического расщепления белка при брожении ржаного или ржано-пшеничного теста, в процессе которого значительно повышается кислотность. Полученные данные свидетельствуют, что при многоступенчатом брожении ржано-пшеничного теста на первой стадии (закваска) увеличивается количество свободных аминокислот, но затем, уже на второй стадии брожения, отмечается резкое их снижение.
Можно предположить, что и абсолютное содержание свободных аминокислот и количественные изменения их в процессе брожения зависят от активности протеолитических ферментов муки.
Приведенные выше данные показывают некоторое повышение количества свободных аминокислот в случае использования муки с более высокой активностью протеаз.
Изменения белковых веществ при брожении

Исследования изменений реологических свойств теста при помощи современных методов начались недавно и имеющиеся по этому вопросу данные еще не систематизированы. При изучении процесса брожения пшеничного безопарного теста, приготовленного по рецептуре ГОСТ 9404—60, было установлено, что в процессе брожения модуль упругости, эластичности и равновесный модуль понижаются. Значительно также снижается структурная и пластическая вязкость и статическое предельное напряжение сдвига (табл. 117). В какой момент процесса брожения тесто обладает оптимальными реологическими свойствами, обеспечивающими получение наиболее разрыхленного хлеба наибольшего объема и какая зависимость существует между этими показателями, остается пока не выясненным.
Изменения белковых веществ при брожении

При изучении бродящего опарного теста при помощи прибора «Вискозон» Брабендера было установлено, что вязкость теста постепенно снижается. Абсолютные значения вязкости сильно колеблются в зависимости от качества муки, но существует общая закономерность — минимальную вязкость имеет тесто к концу расстойки, когда тесто вполне готово к выпечке.
По мере «созревания» пшеничного теста происходит значительное понижение его плотности. Перебивка или тем более разделка теста (деление, округление и формовка), в результате которых удаляется накопившийся в тесте углекислый газ, сильно повышает плотность куска теста, но все же она ниже плотности теста в начале брожения (рис. 82).
Изменения белковых веществ при брожении

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: