Гемицеллюлозы и слизи
Ввиду отсутствия единой номенклатуры некрахмальных полисахаридов зерна применяют условную классификацию этих углеводов. В биохимии зерна предложено обозначать гемицеллюлозы как нерастворимые в воде некрахмальные полисахариды в отличие от растворимых в воде пентозанов. Это определение, однако, неточно передает особенности последней группы.
Гемицеллюлозы составляют почти половину всех компонентов клеточных стенок оболочек зерна злаков, которые содержат также некоторое количество целлюлозы и лигнина. Выделяемые щелочной экстракцией гемицеллюлозы пшеничных отрубей представляют собой высокоразветвленные ксиланы, состоящие в основном из L-арабинозы, D-ксилозы и глюкуроновой кислоты. Остатки моносахаридов соединены в ксиланах β-1,4-связями.
В эндосперме пшеницы и других злаков находится около 2% нерастворимых в воде, но набухающих в ней некрахмальных полисахаридов, образующих при отмывании крахмала слизистый слой (хвостовые фракции). При полном кислотном гидролизе они дают преимущественно D-ксилозу и L-арабинозу и в незначительном количестве галактозу.
Растворимая в воде фракция некрахмальных полисахаридов, характерная своей высокой вязкостью и объединявшаяся ранее под общим названием слизистых веществ, или гумми, представляет собой в основном пентозаны, в состав их также входят и остатки гексоз. Фракционирование их на колонках с ДЭАЭ-целлюлозой дало следующие результаты (табл. 74).
В позднейших исследованиях в водорастворимых пентозанах пшеничной муки было обнаружено около 9% глюкозы и следы маннозы.
Слизистые вещества ржи были недавно изучены в связи с их ролью в процессе формирования ржаной клейковины. Суммарное содержание слизистых веществ в зерновке ржи значительно выше, чем в пшенице, что обусловливает и специфические особенности ржаного теста. Выделенные из зерновки специальными методами слизистые вещества представляют собой сложные гетерополисахариды, по-видимому, соединенные с белками, поскольку отделить их от белковых фракций не удается (табл. 75).
Во всех фракциях присутствуют белки. Наибольшей вязкостью отличаются фракции I и VI, содержащие и наибольшие количества пентозанов.
Очень сложным и до конца не решенным является вопрос о застудневании растворимых в воде пентозанов пшеничной муки под действием окислителей. Выше приводились данные о том, что застудневанию подвергаются не собственно пентозаны, а гликопротеиды, состоящие из белка и пентозанов. В дальнейшем было установлено, что образование геля может происходить в растворе, содержащем эфир гуарана и кофейной кислоты при окислении в присутствии ионов кальция. Есть предположение, что механизм получения геля заключается в образовании поперечных связей между молекулами гуарана посредством хелатных мостиков, образованных эфиром кофейной кислоты. Диалогичный механизм предполагали и в отношении желирования гликопротеина.
Этот вопрос был вновь пересмотрен позднее. Повторная хроматография застудневающего раствора гликопротеиновой фракции на ДЭАЭ-целлюлозе позволила разделить его на три фракции. Способностью формировать гель при окислении обладала только фракция, лишенная белка, но содержащая кофейную кислоту. Она состояла из 48,8% D-ксилозы, 41,4% L-арабинозы, 1,8% D-галактозы и 0,2% кофейной кислоты. Из приведенных данных можно сделать вывод об огромном значении фенолов, в частности кофейной кислоты, в формировании гелей при окислении растворимых в воде некрахмальных полисахаридов. Ho этот вопрос в целом нуждается в дальнейшем экспериментальном исследовании, учитывая его большое практическое значение для технологии.
В зерне ячменя содержится значительное количество (до 10%) гемицеллюлоз и до 15% водорастворимых слизей. Состав и свойства их и изменения в процессе солодоращения неоднократно изучали в связи с ролью, которую они играют при выработке пива.
Гемицеллюлозы содержатся в основном в клеточных стенках. Большая часть их остается незатронутой при прорастании, но около 25% гидролизуется под воздействием цитолитических ферментов, образуя растворимые в воде вещества, повышающие вязкость экстракта. Они имеют огромное значение для качества пипа, в частности для устойчивости пены
Изучение растворимых в воде слизей ячменя и солода показало возможность их фракционирования сернокислым аммонием возрастающей концентрации. При 20—30%-ном растворе сульфата в осадок выпадает полисахарид, состоящий только из глюкозы — глюкан, количество которого составляет около 4% массы зерна. Этот полисахарид характеризуется левым вращением и очень высокой вязкостью. Осаждаемые при более высокой концентрации сульфата компоненты представляют собой смешанные полисахариды, построенные как из гексоз, так и из пентоз (табл. 76)
Это, вероятно, арабино-ксиланы. Во фракции, осаждаемой при наибольшей концентрации сульфата, обнаруживают также в небольшом количестве маинозу. Наиболее подробному изучению подвергли глюкан ячменя, в котором было установлено присутствие β-1,4- и β-1,3-связей в равном соотношении или в соотношении 7:3.
До сих пор исследование технологического значения слизей ячменя проводили в аспекте соложения и выработки пива, He меньший интерес представляет исследование слизей в связи с вопросом о формировании клейковины ячменя. Как было отмечено, наличие отмываемой клейковины было доказано только для некоторых сортов ячменя, но способность формировать клейковинный комплекс не была поставлена в связь с количеством или свойствами слизей, в частности β-глюкана.
В зерновке овса был идентифицирован также β-глюкан, содержащий как 1,4-, так и 1,3-связи, однако изучение возможной технологической роли его еще проведено не было.