Свойства клейковины зерна пшеницы и методы их определения

28.10.2014

Одной из наиболее характерных особенностей отмытой из пшеничного теста клейковины является большая лабильность ее геля, способность изменять свои вязко-упруго-эластичные свойства под влиянием различных факторов. Систематическое изучение их не только имеет большое значение для технологии, но и позволяет глубже исследовать структуру макромолекулы клейковинных белков, познать весь комплекс сложных взаимоотношений отдельных белковых компонентов и роль других органических и неорганических соединений, содержащихся в пшеничной муке.
К сожалению, до сих пор еще не было сделано попыток обобщить весь обширный материал, имеющийся в литературе, по этому вопросу. Большинство исследователей рассматривали только какую-либо одну его сторону, не сопоставляя ее с другими многочисленными фактами и гипотезами.
Наряду с этим значительным препятствием к получению сопоставимых и хорошо воспроизводимых данных, характеризующих свойства клейковины, является отсутствие единого и достаточно удовлетворительного метода определения этих свойств. В практике мукомольной и хлебопекарной промышленности в нашей стране и за рубежом для оценки клейковины применяют приборы. Однако недостаточно критическое отношение к ним нередко приводит к получению неправильных выводов.
Прежде чем переходить к анализу имеющихся материалов, необходимо сформулировать некоторые принципиальные моменты, касающиеся клейковины в целом. Одним из первых положений, которое следует учитывать при любом исследовании клейковины, является то, что сам процесс формирования связного комплекса клейковины протекает во времени и со скоростью, зависящей в первую очередь от температуры воды, применяемой для замеса, и температуры окружающей среды во время отлежки замешенного теста. Второе — необходимо учитывать, что качество уже отмытой клейковины также тесно связано со скоростью ее формирования. Третье, очень важное положение, на которое не всегда обращают должное внимание, заключается в том, что свойства отмытой клейковины как упруго-вязко-эластичного тела изменяются с течением времени.
Для иллюстрации первого положения можно привести данные, полученные давно, но не потерявшие своего принципиального значения до сих пор. Для исследования была взята пшеница, подвергнутая термической обработке при. температуре 80° С, что обусловило изменение ее свойств по сравнению с контрольной пшеницей.
При отмывании замешенного теста частицы клейковины очень медленно и плохо слипаются в связный комок, клейковина крошится, мельчайшие ее частицы отрываются и проходят через предусмотренное стандартом сито. Эти особенности были достаточно резко выражены, если замес теста и отмывание клейковины проводились по установленной стандартом методике и в еще большей степени, если для замеса и отмывания применяли воду температурой 5—7° С. В обоих случаях выход клейковины был очень низким (табл. 32), а качество ее характеризовалось как неудовлетворительное (крошащаяся, коротко-рвущаяся).

Свойства клейковины зерна пшеницы и методы их определения

Замес теста на воде, подогретой до температуры 40° С, отлежка и отмывание клейковины при этой же температуре ускоряют формирование связного геля и приближают свойства клейковины к нормальным. Выход клейковины при этом повышается почти в три раза по сравнению с опытом при температуре
Таким образом, при соблюдении равной продолжительности отлежки замешенного теста и величины выхода клейковины ее свойства в значительной степени зависят от скорости формирования гидратированного студия, а скорость, в свою очередь,— от температуры внешней среды (чем выше температура, тем скорее будет формироваться клейковинный комплекс). Эти закономерности применимы и для клейковины, отмытой из нормального зерна, но при этом количественные различия, т. е. по величине выходов клейковины, не будут такими заметно резкими.
Изменение свойств клейковины с течением времени является общеизвестным фактором. Более того, на этом основан один из методов характеристики «силы» клейковины по величине расплываемости ее шарика за определенный промежуток времени. Тем не менее это не всегда учитывают при оценке свойств отмытой клейковины. Соблюдение установленного стандартом срока отлежки отмытой клейковины до момента определения ее качества тем или иным методом или прибором может привести к неправильным заключениям о технологической ценности муки как сырья для хлебопечения.
Так, при характеристике медленно формирующейся при замесе теста клейковины по стандартному методу она может быть квалифицирована как крошащаяся, недостаточно связная. Если же применить воду более высокой температуры или более длительную отлежку отмытой клейковины, то она приобретает нормальные свойства. При этом, конечно, надо учесть, что в процессе приготовления теста применяют воду температурой не менее 30° С. Иначе говоря, условия замеса теста в производстве будут более благоприятными для формирования клейковины, чем предусмотренные стандартом условия замеса и отмывания (температура 20° С).
Применяемый в настоящее время метод оценки качества клейковины, широко используемый и даже вошедший в ГОСТ 9404—60 способ определения растяжимости клейковины над линейкой недостаточно точен. Результаты зависят от многих факторов, не поддающихся учету, и прежде всего от степени воздействия рук лаборанта, что не позволяет получать достоверную оценку свойств клейковины. Более объективным является способ определения растяжимости клейковины, находящейся в водной среде при определенной температуре под действием определенной нагрузки. Вариант этого метода, учитывающий так называемую удельную растяжимость клейковины, т. е. растяжимость за единицу времени с использованием прибора УРК-1, применяется в нашей стране и за рубежом. Ho при исследовании этого метода было установлено, что его использование ограничено определенной зоной качества клейковины — очень слабая клейковина растягивается под тяжестью груза мгновенно и очень сильно и обрывается, тогда как очень крепкая клейковина при тех же условиях не растягивается совершенно или настолько мало, что величина удельной растяжимости равна нулю.
В соответствии с этим воспроизводимость результатов определения удельной растяжимости колеблется в зависимости от ее свойств. Исследования показали, что коэффициент вариации величины удельной растяжимости для клейковины средней силы составляет 8,2%, крепкой и слабой значительно больше — 18,0 и 14,3% соответственно.
Несомненно, что на основании этих данных можно было бы видоизменить метод определения удельной растяжимости, применяя в зависимости от качества клейковины температуру (например, повышая температуру воды для очень крепкой клейковины) или величину нагрузки. Ho для осуществления такой модификации необходимо провести большую экспериментальную работу по уточнению условий применения того или иного варианта в зависимости от свойств клейковины. Пока такая работа не проводилась, и поэтому при использовании метода определения удельной растяжимости необходимо осторожно подходить к полученным результатам.
Диалогичное ограничение возможности применения метода определенными пределами качества клейковины наблюдается и в отношении другого, также очень распространенного прибора для характеристики клейковины—пластометра АВ-1. На этом приборе, представляющем собой модификацию прибора Саймона для определения величины водопоглотительной способности теста, определяют скорость выпрессовывания комочка клейковины из вискозиметра — истечения под действием определенной нагрузки. Считается, что чем больше продолжительность выпрессовывания, тем крепче клейковина; чем быстрее проходит комочек клейковины через отверстие вискозиметра, тем она слабее. Воспроизводимость показаний этого прибора невысока, Она составляет для клейковины среднего качества около 15%, но с повышением упругости клейковины воспроизводимость результатов определения ухудшается. Кроме того, если клейковина чрезмерно крепкая, крошащаяся, то определить ее свойства на пластометре вообще невозможно — комочек выходит неравномерно, толчками, поверхность выпрессовываемого жгутика неровная, узловатая, а скорость истечения составляет несколько секунд. В этом случае по скорости истечения клейковина может быть охарактеризована как слабая, тогда как на самом деле она очень сильная, и в процессе хлебопечения проявит себя именно как таковая.
Конечно, при наличии такой клейковины можно определять скорость истечения из пластометра не через 30 мин отлежки, а через 1 или 3 ч, когда клейковина приобретет более однородную структуру и несколько ослабеет. Такой прием и практикуется при некоторых специальных исследованиях, но для широкого применения надо разработать специальную шкалу, сопоставляя время выпрессовывания клейковины разного качества при различной продолжительности отлежки.
Широко применяется также метод определения свойств клейковины на автоматизированном пенетрометре АР-4. В модифицированном методе предусматривается определение деформации сжатия образца клейковины при помощи специального тела сжатия, погружаемого в клейковину под нагрузкой в 100 г.
Для определения качества клейковины зерна пшеиицы ГОСТ 13586-1—68 предусматривает прибор ПЭК-3А (прибор эластичности клейковины), выпускаемый в настоящее время под маркой ИДК-1 (измеритель деформации клейковины). Значение Нидк характеризует степень деформации сжатия образца клейковины по его высоте и лежит в пределах от 30 до 120 единиц прибора. Материалы исследований показывают, что результаты, полученные при помощи этого прибора обладают хорошей воспроизводимостью, коэффициент вариации колеблется в пределах от 2,0 до 3,9%.
Заслуживает внимания и дальнейшего изучения предложенный недавно метод оценки одновременно количества и качества клейковины пшеницы при помощи прибора ИДК-1. Исследованиями было установлено, что величина усилия, с которой образец клейковины сопротивляется деформирующей нагрузке сжатия, зависит не только от качества клейковины, но и от количества последней. Следовательно, чем большее количество клейковины подвергается сжатию и чем выше ее упругие свойства, тем больше способность навески клейковины сопротивляться деформации сжатия. Таким образом, если подвергнуть деформации сжатия всю клейковину, выделенную из определенной навески зерна или муки, то прибор зафиксирует некоторую величину, обозначенную как комплексный критерий клейковины Kк, зависящую как от качества клейковины, так и от ее количества. Величина этого критерия колеблется в пределах менее 55 единиц ИДК-1 для очень сильной пшеницы и до 120 единиц для очень слабой. Опыты показали, что критерий хорошо коррелирует с реологическими свойствами теста, определяемыми при помощи альвеографа.
Предложен также метод определения свойств клейковины и их изменения под влиянием различных факторов, основанный на замесе лиофилизированной клейковины в месилке фаринографа. Фаринограмма замеса клейковины вполне аналогична фаринограмме замеса теста. Это позволяет сделать принципиально важный вывод о том, что реологические свойства теста определяются в основном клейковинным комплексом. Далее будет показано, что все те факторы, которые оказывают воздействие на клейковину, воздействуют и на тесто в целом. Ho полностью отождествлять клейковину и тесто, конечно, нельзя. Последнее представляет собой более сложную систему. Это проявляется, в частности, в том, что некоторые вещества, воздействующие на тесто в целом, являются инертными по отношению к белковым веществам клейковины.
Классические методы изучения упруго-вязко-эластических свойств высокополимерных соединений применяют для исследования клейковины значительно реже, хотя именно они могли бы дать наиболее правильную реологическую характеристику ее.
На приборе измерения деформации сдвига в плоскопараллельном зазоре изучалась вязкость, модуль эластичности-вязкости и отношение вязкости к модулю эластичности-вязкости клейковины, отмытой из муки разных сортов пшениц в сопоставлении со свойствами теста и хлеба.
Полученные показатели в определенной степени коррелируют с величиной удельной работы растяжения теста по альвеографу и с показателями свойств клейковины, определяемыми по пластометру (табл. 33, 34). Коэффициент корреляции между продолжительностью истечения из пластометра и вязкостью клейковины составил 0,65. Более тесная корреляция была найдена между модулем упругости-эластичности и растяжимостью сырой клейковины, хотя последний показатель определялся растяжимостью над линейкой. Несомненно, однако, что использование прибора для измерения деформации сдвига может дать правильную характеристику свойств клейковины, если глубже изучить методику его применения и сопоставить результаты с данными, полученными при использовании более надежных методов исследования, чем растяжение комочка клейковины вручную,
Для исследования вязко-эластических свойств клейковины применяется также прибор Инстрон модель ТТС, учитывающий растяжение под действием определенного груза.
Свойства клейковины зерна пшеницы и методы их определения

На рисунке 36 изображена схема прибора, а на рисунке 37 приспособление для зажима тяжа клейковины. Рисунок 38 воспроизводит типичную кривую растяжения в сантиметрах или удлинения в процентах. Изучение при помощи этого прибора клейковины при разных вариантах ее получения и при воздействии на нее различных химических реактивов позволило получить существенные результаты. Прежде всего было показано, что важнейшим вязко-эластическим компонентом клейковины является глютенин, который характеризуется более высоким модулем эластичности и более медленной релаксацией напряжения, чем сама клейковина. Было замечено также, что очистка клейковины от небелковых включений почти не влияла на ее реологические свойства.
Свойства клейковины зерна пшеницы и методы их определения

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: