Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

28.10.2014

Для понимания тонкой структуры клейковины и для подбора улучшителей хлебопекарных свойств пшеничной муки необходимо систематически исследовать влияние различных химических соединений на свойства клейковинного комплекса. В связи с этим целесообразно изучить и влияние некоторых физических воздействий. Основной методологической предпосылкой при этом должно быть исследование отмытой из теста клейковины, поскольку тесто является более сложной системой и определить влияние того или иного фактора на белки клейковины при исследовании теста труднее. Естественно, что после выявления изменений в свойствах клейковины при воздействии тех или иных химических или физических воздействий следует изучить также и их возможное влияние на тесто в целом. При рассмотрении этих вопросов имеется в виду именно клейковина, а не тесто.
Приведем в систематизированном виде результаты влияния на клейковину разнообразных факторов — в основном химических соединений с различными функциональными группами:
первая группа — факторы, повышающие эластичность, понижают растяжимость. К ним относятся: персульфаты, перекись кальция, перекись натрия, перекись ацетона, перекиси ненасыщенных жирных кислот, непредельные жирные кислоты, альдегиды, полиальдегидный крахмал, анионактивные эмульгаторы, интенсивное механическое воздействие и нагрев;
вторая группа — факторы, понижающие эластичность, повышают растяжимость. К ним относятся: бисульфиты, цистеин, мочевина, глютатион, неионогенные эмульгаторы, протеолитические ферменты (зерна и плесневых грибов);
третья группа — факторы, не оказывающие воздействия на свойства клейковины. К ним относятся: броматы, йодаты, метил- и карбоксиметилцеллюлоза, оксипропилметилцеллюлоза и др.
Для наглядности анализа и иллюстрации некоторых общих положений факторы сгруппированы по результатам их воздействия на клейковину, а именно влияющие в сторону ее укрепления или, наоборот, ослабляющие ее. Наряду с этим выделена группа факторов, не оказывающих воздействия па свойства клейковины. К первой группе относятся неорганические перекиси, из которых подробно изучали перекиси (кальция и натрия) и персульфаты (калия, натрия и аммония). Из органических перекисей были исследованы перекиси ацетона и бензоила. С этими веществами сопоставляли такие широко применяемые в хлебопечении окислители, как йодат и бромат калия. Опыты проводили по единой методике во многих повторностях и полученные результаты обрабатывали математическими методами. Представленные в таблице 44 данные свидетельствуют о том, что перекись кальция резко повышает упругость и понижает расплываемость клейковины при применении дозировок препарата от 0,005% и выше от массы муки. Дозировка около 0,1% дает уже эффект переокисления, клейковина становится чрезмерно крепкой, крошащейся, при испытании в приборе УРК-1 она практически не растягивается.

Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Специально проведенные опыты доказали специфичность воздействия перекиси кальция: укрепление клейковины происходит только под влиянием этого вещества, гидрат окиси кальция и углекислый кальций не влияют на свойства клейковинного геля. Аналогично воздействует на клейковину перекись натрия, если в опыте исключить побочное влияние на белковые вещества едкого натра, присутствующего в препаратах перекиси в незначительном количестве.
Особое внимание было обращено на изучение влияния йодата и бромата натрия как широко известных окислителей, улучшающих хлебопекарные свойства теста. До сих пор эти улучшители исследовали только в аспекте их воздействия на реологические свойства теста и объем хлеба При добавлении йодата калия констатировали быстрое повышение упругости и уменьшение растяжимости теста, а при использовании бромата калия реологические свойства теста изменялись медленнее. Сводка соответствующих материалов дана в нескольких монографиях. Опыты непосредственного определения воздействия этих окислителей на свойства отмытой клейковины до недавнего времени не проводили. В цитированной серия работ йодат и бромат добавляли к муке в широком диапазоне дозировок, рассчитанных как исходя из практики хлебопечения (оптимальные дозы KBrO3 0,001—0,004%, в зависимости от свойств муки), так и из расчета по окислительным эквивалентам этих соединений.
Варьировали также время отлежки замешенного теста, учитывая возможное влияние фактора времени на процесс распада окислителя. Ни в одном из вариантов опытов не было обнаружено изменение свойств клейковины под влиянием йодата или бромата. Особого внимания заслуживает сопоставление результатов воздействия йодата и бромата и олеиновой кислоты. Дозировка йодата калия была рассчитана исходя из теории, выдвинутой некоторыми зарубежными исследователями о том, что все свободные сульфгидрильные группы белков клейковины могут быть окислены йодатом калия, прибавленным в количестве 23 мг-экв на 1 г белка, и что йодат калия при полном восстановлении отдает шесть атомов кислорода. Соответственно этому было взято от 23 до 2300 мг-экв на 1 г белка (0,008—0,8% по отношению к массе муки). Максимальная дозировка йодата в 200 раз превышала среднюю дозировку, применяемую в хлебопечении для воздействия на свойства теста. И в этом случае не было отмечено изменение свойств клейковины, хотя такие же и даже значительно меньшие дозы йодата четко влияют на реологические свойства теста. Отсюда можно сделать вывод, что эффект окислителя не обусловлен его влиянием на белковые вещества клейковины. Вопрос о возможном механизме действия йодата на тесто следует рассмотреть несколько позже. Таким образом, в отличие от неорганических перекисей йодат и бромат должны быть отнесены к группе веществ, не влияющих на свойства клейковины. Перманганат калия в минимальных дозировках (23 мг-экв на 1 г белка) практически не влияет на свойства клейковины, а более высокая его концентрация заметно укрепляет клейковину.
При еще более высоких дозировках происходит полная денатурация клейковинного белка; он не образует связного комочка клейковины.
Из органических перекисей подробно была изучена перекись ацетона, применяемая в хлебопечении США как препарат, ускоряющий созревание муки. Несмотря на то, что воздействие его на свойства теста и качество хлеба изучали довольно подробно, влияние его непосредственно на клейковину до сих пор не исследовали. В работах было показано, что перекись ацетона (применяемая в виде крахмального концентрата, содержащего около 10% активного кислорода) оказывает специфическое воздействие на клейковину, увеличивая ее упругость и понижая растяжимость.
К этой же группе факторов, укрепляющих клейковину, относятся также альдегиды, воздействие которых было подробно изучено. Наибольшее воздействие оказывает формальдегид, затем пропионовый альдегид, ванилин и фурфурол. Степень воздействия на свойства клейковины, по-видимому, зависит не только от содержания альдегидных групп в исследованных веществах, но и от растворимости альдегида в водной среде и еще некоторых пока не изученных факторов. В пределах использования одного и того же альдегида наблюдается ясная зависимость между количеством вносимого в тесто альдегида и степенью изменения свойств клейковины. При очень высоких дозировках альдегида клейковина денатурируется полностью, теряя способность образовывать связанный гидратированный гель.
Особое значение для понимания действия некоторых окислителей имеет обнаруженный недавно факт воздействия на реологические свойства теста продуктов периодатного окисления крахмала. При периодатном окислении крахмала образуется полиальдегид — диальдегидный крахмал, добавление которого в количестве 0,1-0,2% сильно укрепляет пшеничное тесто. Эти данные были подтверждены и расширены в дальнейших работах, показавших, что диальдегидный крахмал воздействует не только на тесто, но и па отмытую из него клейковину. Этого и следовало ожидать, учитывая специфичность воздействия альдегидных групп на клейковинные белки.
Очень резко выраженное влияние на клейковину в сторону ее укрепления оказывают непредельные жирные кислоты, входящие в состав триглицеридов пшеницы. Специфичность этого воздействия была показана достаточно давно и с тех пор неоднократно подтверждалась. Наряду с этим было установлено, что неменьшее воздействие на клейковину (и на тесто в целом) оказывают перекиси непредельных алифатических кислот.
Насыщенные жирные кислоты с тем же количеством углеродных атомов в цепочке лишены специфического влияния на клейковину, и имеющиеся в литературе противоположные утверждения основаны на методических ошибках при проведении опытов.
Резко выраженный эффект укрепления клейковины и теста дают также ПАВ анионактивного типа, например додецил- и тетрадецилсульфаты натрия. Дозировки этих веществ в пределах от 0,2 до 1,0% массы муки обусловливают переход даже самой слабой, разжижающейся клейковины в группу сильной или даже чрезмерно крепкой. Учитывая, что додецил- и тетрадецилсульфаты натрия не являются пищевыми эмульгаторами, в дальнейшем проводили опыты, используя два допущенных к применению в хлебопекарном производстве препарата анионактивных ПАВ: панодан AM и тегомульс ДВ. Из данных, приведенных в таблице 45, видно, что оба эмульгатора обусловливают четко выраженное укрепляющее воздействие, но в разной степени. Препарат панодан в дозировке 0,25% массы муки еще не влияет на свойства клейковины, но при дозировке 0,5% массы муки укрепляющее действие видно ясно. Препарат тегомульс ДВ эффективен уже при дозировке 0,25%. Аналогичные результаты укрепления клейковины получили при использовании приборов: пенетрометра АП/4/1 и ПЭК-3А.
Существенный интерес для практики представляет установленный недавно факт воздействия на клейковину в сторону ее укрепления препаратов полисахаридов морских водорослей. Особенно эффективен в этом отношении каррагенин-полисахарид, добываемый из красных морских водорослей рода Chondrus. Каррагенин является смесью водорастворимых галактанов, этерифицированных серной кислотой и характеризующихся высоким содержанием эфирного сульфата — до 50% от массы препарата.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Близкий к каррагенину полисахарид водоросли фурцеллярин — фурцелларан — характеризуется меньшим содержанием эфирного сульфата и обладает разветвленной цепью. В таблице 46 представлено влияние каррагенина, фурцелларана и агароида на реологические свойства слабой клейковины. Понижение удельной растяжимости и повышение продолжительности выпрессовывания в пластометре проявляются совершенно четко при использовании всех перечисленных препаратов, но наиболее эффективным оказался каррагенин.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Слабее, но все же ясно выражено воздействие фурцелларана, агаронда, а также альгината натрия Агар, отличающийся от вышеперечисленных полисахаридов во много раз меньшим содержанием сульфатной серы, практически не влияет на свойства клейковины, На рисунке 43 приведены данные, характеризующие зависимость изменения свойств клейковины от дозировок полисахаридов. Наиболее эффективным в минимальных дозах является препарат каррагенина.
Перечисленные полисахариды представляют собой анионактивные эмульгаторы благодаря наличию эфирного сульфата. Они весьма значительно укрепляют клейковину.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Из других факторов влияющих на свойства клейковины, надо отметить прежде всего воздействие тяжелой воды D2O. Замена в гидратированной клейковине обычной воды на дейтерированную значительно повышает эластичность и снижает растяжимость. Этот эффект выражен тем сильнее, чем выше содержание дейтерия в обработанной клейковине.
Интенсивная механическая обработка муки также обусловливает укрепление слабой клейковины, как это видно из данных таблицы 47.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Нагрев зерна или муки в определенных пределах температуры и влажности также укрепляет клейковину. Этот эффект положен в основу способов улучшения качества пшеничной муки в процессе подготовки зерна к помолу.
Как показали исследования, персульфаты, применяющиеся в хлебопечении, как улучшители в дозировках 0,02% от массы муки заметно укрепляют клейковину, и именно в результате этого улучшается формоустойчивость хлеба.
Механизм воздействия веществ, укрепляющих клейковину, не может быть одинаков у окислителей, у альдегидов и у анионактивных веществ, диссоциирующих в водных растворах с образованием длинноцепочечных ионов, несущих отрицательный заряд.
Строго доказанным (экспериментально и теоретически) можно считать механизм взаимодействия альдегидов и белковых веществ клейковины. По отношению к диальдегидному крахмалу, было показано, что происходит образование поперечных связей между альдегидными группами и белковыми веществами клейковины. При этом был получен продукт высокой эластичности. Непосредственное изучение взаимодействия альдегида, в частности глютарового, с глиадином подтвердило, что происходит образование поперечных связей между молекулами глиадина посредством альдегида.
К сожалению, в этих исследованиях не был затронут вопрос о влиянии глютарового альдегида непосредственно на клейковину. Однако рассмотренные работы дают все основания полагать, что по своему воздействию на клейковину он не будет отличаться от других.
Менее ясен вопрос о механизме действия окислителей, относящихся к первой группе, т. е. укрепляющих ее. Традиционная трактовка явления состояла бы в том, что эти вещества окисляют сульфгидрильные группы в дисульфидные с образованием межмолекулярных мостиков. Ho тогда трудно объяснить, почему йода т и бромат калия, которые, как показали исследования, способны окислять сульфгидрильные группы в пшеничном тесте, не осуществляют этого при непосредственном воздействии на клейковинный белок, даже в дозировках в 200 раз больших. Следует заметить, впрочем, что определение суммы сульфгидрильных групп и дисульфидных связей до и после обработки клейковины в тесте вышеперечисленными окислителями не проводили, и этот пробел следует восполнить.
Ho в отношении перекисных соединений, и особенно персульфатов, можно высказать и другую рабочую гипотезу. Как известно, эти вещества являются классическими инициаторами полимеризации за счет образования свободных радикалов, Возможность такой полимеризации для клейковинных белков еще не изучена, но исключать ее нет оснований.
В отношении окислителей, не действующих непосредственно на клейковину, но явно влияющих на реологические свойства теста, можно сделать единственный вывод о том, что условия действия их в многокомпонентной системе теста совершенно иные, чем в отмытой из теста клейковине. В частности, повышение формоустойчивости и газоудерживающей способности теста может быть обусловлено образованием гелей гликопротеинов или пентозанов.
Наряду с приведенными выше окислителями заслуживают внимания еще очень мало изученные перйодаты. Известно, что перйодат натрия и перйодат калия широко применяют для окисления крахмала в полиальдегидный крахмал, а он обладает резко выраженным воздействием на клейковину в сторону ее укрепления. Отсюда можно было сделать предположение, что при добавлении в тесто перйодата, возможно, будет происходить реакция взаимодействия перйодата с крахмалом муки, а образовавшийся полиальдегидный крахмал окажет соответствующее влияние на свойства клейковины и теста. При экспериментальной проверке это предположение полностью подтвердилось — добавление в муку с очень слабой клейковиной перйодата натрия в дозировке 0,0005—0,1% очень сильно укрепило тесто.
В отношении анионактивных поверхностно-активных веществ (ПАВ) известно, что они обусловливают сильные конформационные изменения белковых веществ, соединяясь с ними при взаимодействии молекул, несущих противоположные заряды. На этом явлении основан принцип коллоидного титрования белков и метод электрофореза в присутствии додецилсульфата натрия таких высокомолекулярных белков, как глютенин.
Взаимодействие клейковинных белков с синтетическими анионактивными детергентами — поливинилсульфатом и поливинилацетатом натрия — было специально изучено методом коллоидного титрования в присутствии индикатора толуидинового голубого.
При добавлении к уксуснокислому раствору клейковинных белков ПАВ происходило выпадение в осадок клейковины и в тем большем количестве, чем ближе к эквивалентному уровню зарядов было добавлено анионактивного детергента. Так, если отношение эквивалентов зарядов белка и ПАВ равнялось 4,2, то в осадок выпадало около 17% всего белка. При отношении эквивалентов зарядов, равном 1,1, осаждалось уже 65% всего растворимого белка, и, наконец, при избытке анионактивного полимера (отношение зарядов 0,5) осаждалось почти 90% всего белка. Отсюда авторы делают вывод, что взаимодействие белка с анионактивными синтетическими полимерами является реакцией нейтрализации положительных и отрицательных зарядов.
К сожалению, свойства выпавшей в осадок клейковины или ее комплекса с поливинилсульфатом натрия изучены не были, однако были исследованы реологические свойства теста при добавлении в условиях естественной кислотности (pH 6,0) ПАВ. Эффект воздействия выражался в значительном укреплений теста, понижении его растяжимости, т. е. был аналогичен тому, который наблюдался по отношению к клейковине в работах других авторов.
В отношении механизма воздействия непредельных жирных кислот, в частности олеиновой, было высказано предположение о том, что взаимодействие их с клейковиной происходит с участием карбоксильных групп. При достаточной концентрации олеиновой кислоты частицы клейковинного белка уменьшают свою гидрофильность вследствие появления на поверхности гидрофобных радикалов олеиновой кислоты. Это приводит к уменьшению связанности геля сырой клейковины и к понижению ее растворимости в водных растворах.
Дальнейшие работы в этом направлении действительно обнаружили, что добавленная в муку олеиновая кислота образует комплекс с глиадином и глютенином.
В результате происходит увеличение плотности упаковки частиц клейковины, характерное для ее укрепления и сопровождающееся повышением содержания дисульфидных связей в молекуле белков. He отрицая возможности такого механизма взаимодействия олеиновой и других ненасыщенных жирных кислот, следует все же заметить, что в этих исследованиях не были изучены возможные окислительные изменения жирных кислот. Между тем достаточно хорошо известно, что наличие двойных связей у атомов углерода в цепочке этих кислот делает их очень нестойкими к окислению. Образование же перекисей и гидроперекисей может дать толчок к целому ряду окислительных реакций, в том числе и обусловленных свободными радикалами. Несомненно, что механизм воздействия непредельных жирных кислот на клейковинные белки должен быть в дальнейшем всесторонне изучен.
Особого внимания заслуживают установленные недавно факты возвращения автолизированной клейковины в исходное состояние под влиянием тех же веществ, которые укрепляют слабую клейковину.
В проведенных исследованиях клейковину из пшеницы, поврежденной клопом-черепашкой, или из проросшей пшеницы отмывали из теста, а затем подвергали автолизу в течение 24 ч при температуре 30° С. В этих условиях клейковина теряла свою упругость, превращаясь в сметанообразную массу, напоминающую гидратированный препарат глиадина. Ho если поместить ее в раствор персульфата натрия или персульфата аммония или в растворы альдегидов, то происходит быстрое укрепление ее. Процесс завершается получением упругой, эластичной клейковины, по своим свойствам значительно более крепкой, чем исходная клейковина до автолиза. Укрепление клейковины сопровождается понижением растворимости ее белков в слабой уксусной кислоте (табл. 48). На автолизированную клейковину наиболее эффективно влияют персульфаты и альдегиды. Менее резко, но достаточно ясно проявляется воздействие полиальдегидного крахмала и анионактивных эмульгаторов. Особенно подробному исследованию были подвергнуты классические улучшители хлебопекарных свойств, т. е. броматы и йодаты. Опыты показали, что никакого воздействия на автолизированную клейковину они не оказывают даже при применении растворов 5%-ной концентрации, т. е. во много раз превышающей концентрации, применяемые в хлебопечении. Предыдущие исследования показали, что йодаты и броматы инертны по отношению к клейковине. Интерпретация изложенных фактов о регенерации клейковины в данный момент весьма затруднительна, Следует подчеркнуть, что на основе этих результатов может быть проведено глубокое изучение всех особенностей клейковинных белков как до автолиза, так и после него и регенерации клейковины.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Большого внимания при этом заслуживает определение не только количества сульфгидрильных групп и дисульфидных связей, но и молекулярной массы продуктов автолиза клейковины, а также количества их концевых аминных и карбоксильных групп и аминокислотного состава отдельных фракций, получаемых при гельфильтрации белков.
Эти исследования должны быть проведены как в автолизированной клейковине, так и после ее регенерации.
Рассматривая группу веществ, ослабляющих клейковину, следует отметить в первую очередь также такие восстановители, как бисульфит, цистеин, глютатион.
Механизм действия восстановителей на белок достаточно хорошо изучен и уже был рассмотрен. Восстановление дисульфидных связей приводит к деполимеризации глютенина с образованием субъединиц намного меньшей молекулярной массы. Именно вследствие этого клейковина становится более растворимой в водных растворах и понижает свою эластичность. Изменения молекулярной массы глиадина при действии на него восстановителей не происходит, так как его дисульфидные связи являются внутримолекулярными. В какой мере изменение формы молекулы глиадина, которая становится более асимметричной при разрыве этих связей, может оказать влияние на свойства клейковины, остается пока не изученным.
Ослабление клейковины под влиянием протеолитических ферментов также обусловлено деполимеризацией ее белков. В отношении механизма этого расщепления можно предполагать и разрыв пептидных связей полипептидных цепей белка, осуществляемый ферментами пептид-пептидилгидролазами, и восстановление дисульфидных межмолекулярных связей под действием фермента дисульфидредуктазы, обнаруженной во многих растениях.
Результат воздействия мочевины на тесто и кленковинные белки, вероятно, состоит в ослаблении водородных связей вторичной структуры белковых молекул (явление, противоположное тому, которое наблюдается при дейтерировании клейковины).
Непосредственное воздействие мочевины на свойства клейковины было изучено методом замеса клейковины в фаринографе. Опыты показали, что добавление мочевины сверх 0,2 миллимоля на 1 г сухой клейковины обусловливает сильное разжижение геля (рис. 44,б) по сравнению с контролем (рис. 44, а). Аналогичная картина (рис. 45, а, б) наблюдается при замесе теста с добавлением мочевины. Эти данные еще раз подтверждают, что на реологические свойства теста влияет в первую очередь клейковина. Эффект разжижения клейковины наблюдается также при добавлении в нее при замесе гуанидингидрохлорида и ацетона.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Попытка сопоставить изменение консистенции клейковины при добавлении мочевины с ее растяжимостью по видоизмененному методу Козьминой — Кранца оказалась неудачной, вероятно, вследствие неправильного метода изучения: мочевину добавляли в уже замешенное тесто и из него отмывали клейковину. Можно не сомневаться, что в процессе отмывания в присутствии мочевины происходило растворение белковых фракций, в частности глиадина. Вместо ожидаемого увеличения растяжимости клейковины обнаружили ее уменьшение, обусловленное, вероятно, потерей части глиадина. Таким образом, консистенция теста понижалась, в то время как растяжимость отмытой клейковины не повышалась, как можно было ожидать, а также понижалась, что противоречит твердо установленным соотношениям этих показателей реологических свойств.
Поскольку мочевина является веществом, ослабляющим или даже разрывающим водородные связи, эффект ее воздействия на клейковину может быть объяснен именно этим. Ацетон разрывает гидрофобные связи в молекуле белка и оказывает на клейковину такое же действие, как и мочевина, Этот эффект в обоих случаях сводится к нулю при добавлении в замешиваемую клейковину сернокислого магния. Отсюда авторы делают весьма вероятное предположение, что изменение реологических свойств клейковины в том и другом случае обусловлено изменением вторичной структуры молекулы белков.
Предложенный метод непосредственного замеса клейковины с испытуемыми реактивами является весьма перспективным и может быть применен для выяснения существенных вопросов особенностей структуры клейковины с большим успехом, чем изучение свойств теста, в состав которого входит много компонентов. Каждый из них может оказать влияние на клейковину.
При высоких концентрациях мочевины происходит диспергирование клейковины, переход ее в раствор. Наряду с этим отмечают также некоторое денатурирование клейковинных белков.
Представляет интерес попытка непосредственного определения количества сульфгидрильных и дисульфидных групп, имеющих прямое отношение к реологическим свойствам теста. Постановка опытов заключалась в следующем: муку разной силы замешивали в месилке фаринографа и сопоставляли скорость образования теста и его устойчивость при замесе как в контрольном опыте, так и с добавлением разных количеств н-этилмалеимида или дитиотреитола. Первый реактив, как известно, связывает сульфгидрильные группы, а второй восстанавливает дисульфидные связи. Одновременно амперометрическим титрованием определяли в тесте сумму сульфгидрильных и дисульфидных групп. Затем рассчитывали количество этих соединений, принимавших участие в изменении реологических свойств теста. В таблице 49 приведены соответствующие данные, из которых видно, что влияние на скорость образования теста оказывает только менее 4% суммы дисульфидных соединений, а на устойчивость его при замесе — около 12%. Около 25—35% всех сульфгидрильных групп оказывает воздействие на скорость образования и на устойчивость теста при замесе.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Между содержанием в тесте дисульфидных связей, воздействующих на его реологические свойства, и скоростью формирования теста имеется положительная корреляция при сравнении разных образцов муки. Прибавление к тесту, ослабленному добавлением дитиотреитола, раствора йодата калия резко повышает его консистенцию (рис. 46). Полученные данные трактуют в аспекте роли дисульфидно-сульфгидрильного обмена во влиянии на реологические свойства теста.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Если анионактивные эмульгаторы сильно укрепляют клейковину, что можно объяснить ионным взаимодействием, то в отношении неионогенных ПАВ можно считать твердо установленным, что они ослабляют клейковину, понижают ее упругость, повышают растяжимость. Это было доказано опытами с применением различных эмульгаторов, проводившимися в многократных повторностях и результаты которых обрабатывались математическими методами.
Существенный интерес для понимания механизма действия ПАВ на клейковину имеет недавно установленный факт наличия антагонизма и синергизма в воздействии этих веществ. При совместном добавлении в тесто препаратов анионактивных и неионогенных эмульгаторов, например алкил-сульфатов и моноглицеридов стеариновой кислоты, укрепляющее действие первых снимается значительно или совсем, в зависимости от дозировок обоих препаратов. Аналогичный результат антагонистического взаимодействия анионактивных и неионогенных эмульгаторов наблюдается и при использовании других препаратов ПАВ.
Синергизм ПАВ проявляется в усилении эффекта воздействия на клейковину эмульгаторов одного и того же типа; эта закономерность касается как анионактивных, так и неионогенных эмульгаторов. Следует отметить, что синергизм обнаруживается также и во влиянии на свойства клейковины таких веществ, как анионактивные эмульгаторы и олеиновая кислота. В результате их совместного воздействия клейковина укрепляется еще сильнее.
Если предположить, что укрепление клейковинного геля под влиянием анионактивных ПАВ происходит вследствие их непосредственного взаимодействия с белковыми веществами, то возможно, что антагонистическое влияние неионогенных ПАВ может быть объяснено образованием на поверхности частиц белка слоя, препятствующего формированию комплексов белка с ионами ПАВ.
Несомненно, что на основе приведенных здесь наблюдений можно глубже изучить явление взаимодействия белков клейковины с ПАВ разного типа и получить важные данные о механизме изменения реологических свойств клейковины под влиянием различных химических веществ.
Определенный интерес представляет группа веществ, инертных по отношению к клейковине, но тем не менее оказывающих влияние на свойства теста. К этой группе относятся прежде всего йодаты и броматы. Применение дозировок этих окислителей, в 10—20 раз превосходящих применяемые в хлебопечении и проявляющие заметно выраженное воздействие на свойства теста, не оказывает влияния на клейковину. Именно при изучении этих явлений становится ясным, что нельзя ставить знак равенства между отмытой клейковиной и тестом, как делают многие исследователи.
Несмотря на то, что реологические свойства теста определяются свойствами клейковинных белков, тесто представляет собой систему более сложную, чем клейковина, при отмывании которой часть веществ удаляется.
Особое внимание при изучении этого вопроса надо обратить на растворимые в воде пентозаны, роль которых в формировании пшеничного и ржаного теста весьма велика. Образование плотного геля при окислении пентозанов кислородом воздуха, йодатами или перекисью водорода является твердо установленным фактом. Однако до сих пор это явление не было сопоставлено с медленно идущими изменениями свойств теста при добавлении в него йодатов, броматов или перйодатов.
Рассмотренные материалы позволяют выдвинуть гипотезу о том, что перечисленные окислители оказывают влияние на реологические свойства теста не прямым путем — воздействием на белковые вещества клейковины, а косвенным окислением пентозанов. Эта рабочая гипотеза должна быть проверена тщательными экспериментами.
К группе веществ, не оказывающих влияния на клейковину, но укрепляющих тесто, относятся простые эфиры целлюлозы, изучение которых было проведено недавно.
Добавление в тесто метилцеллюлозы и оксипропилметилцеллюлозы в количестве 0,5% от массы муки не изменяет свойств отмытой клейковины, которая остается такой же слабой, как и в контрольном опыте (табл. 50). Вместе с тем показатели реологических свойств теста при добавлении эфиров целлюлозы сильно изменяются: вязкость и модуль сдвига значительно повышаются (табл. 51). Особенно эффективна в этом отношении метил-целлюлоза, которую можно использовать как улучшитель свойств теста из зерна, поврежденного клопом-черепашкой. Аналогичные изменения свойств теста обнаруживаются также при изучении его в альвеографе: упругость теста и сила муки заметно повышаются, так же как и величина водопоглотительной способности.
Влияние химических и физических факторов на свойства клейковины

Механизм воздействия простых эфиров целлюлозы на свойства теста пока специально не изучали. Ho можно предполагать, что присутствие в тесте таких гидрофильных коллоидов, как эфиры целлюлозы, не может не повлиять на перераспределение влаги между отдельными компонентами той сложной системы, в которую входят белки и углеводы.
Следует отметить, что для дальнейшего изучения этой необычайно сложной проблемы необходимо прежде всего четко сформулировать поставленные перед каждым экспериментом задачи.
Важной предпосылкой для изучения собственно клейковины является получение ее препаратов, возможно более свободных от небелковых включений. Для этого полезно отмывать клейковину из препаратов промежуточного белка, полученного без применения воздействий, способных денатурировать белок. Такие исходные препараты клейковины, в свою очередь, могут служить хорошими объектами для изучения влияния разнообразных компонентов пшеничной муки на свойства гидратированной клейковины.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: