Амилолитические ферменты муки
В современном хлебопечении в рецептуру основных видов изделий входит тростниковый сахар, т. е. сахароза, которая является лучшим источником сбраживаемых углеводов, чем мальтоза. С другой стороны, в практике хлебопекарной промышленности всех стран широко применяют ферментные препараты плесневых грибов, являющиеся мощными источниками амилаз. Применение их стимулирует накопление продуктов гидролиза крахмала и тем самым способствует более интенсивному брожению теста.
В высшей степени актуален другой показатель, характеризующий карбогидразы муки: активность α-амилазы. Прорастание зерна на корню или в процессе хранения является одним из самых распространенных явлений и достигает в зонах повышенного увлажнения больших масштабов. Было отмечено, что прорастание обусловливает значительные изменения в активности всех ферментов и в первую очередь α-амилазы.
Вопрос о регулировании качества пшеничной и ржаной муки в отношении активности α-амилазы достаточно сложен, Основной предпосылкой для его решения служит наличие адекватной методики определения этой активности.
Наиболее характерным дефектом хлеба, выпеченного из муки с примесью проросшего зерна, является его заминающийся, не эластичный мякиш. Причиной этого дефекта служит интенсивный гидролиз крахмала α-амилазой проросшего зерна, происходящий за короткий период выпечки. Самым лучшим методом определения степени дефектности муки с примесью проросшего зерна будет такой метод, данные которого наиболее тесно коррелируют с основным показателем качества хлеба из дефектной муки, т. е. со степенью отклонения мякиша от его нормального состояния. Для практики контроля исходного качества зерна и муки вопрос следует ставить так: присутствует ли в данной партии проросшее зерно в таком количестве, чтобы отрицательно повлиять на качество хлеба? Как показали проведенные работы, можно подобрать очень чувствительные методы обнаружения α-амилазы в муке, которые могут распознать присутствие даже 2—3% проросшего зерна или выявят наличие α-амилазы в зернах пшеницы, подвергавшейся замочке в течение суток. Однако образцы хлеба, выпеченные из этой муки, не обладали характерными дефектами, мякиш их был совершенно нормальным,
Этот метод определяет активность α-амилазы в иных условиях, чем при выпечке хлеба, По-видимому, в данном случае условия для гидролиза крахмала под действием α-амилазы иные, чем в менее гидратированной среде теста, они ближе к оптимальным. Получаемые при его использовании данные еще не могут служить основой для прогнозирования хлебопекарного качества муки.
Поэтому было необходимо провести очень большую экспериментальную работу для выбора наиболее правильного метода определения активности α-амилазы в аспекте ее воздействия на свойства мякиша готового хлеба.
В настоящее время существует и применяется не менее 20 различных методов определения активности α-амилазы в пшеничной или ржаной муке. Все эти методы можно разделить на две большие группы. К первой относятся методы определения относительной активности фермента в изучаемой муке, основанные на экстракции фермента и воздействии его на крахмал. Ко второй группе относятся методы, при которых активность фермента определяется в нативном субстрате. Недавно многие методы были подвергнуты экспериментальному исследованию, чтобы можно было сопоставить величину активности α-амилазы с качеством мякиша хлеба.
В отличие от ранее проведенных работ, в которых качество мякиша хлеба оценивалось органолептически, в этих исследованиях для характеристики свойств хлеба применяли объективные показатели: относительную упругость мякиша, учитываемую прибором Николаева, и содержание в мякише водорастворимых продуктов гидролиза крахмала. Наряду с этим активность амилазы определяли по автолитическому методу ВНИИХП, по результатам хроматографического анализа крахмальных полисахаридов методом Ульмана, а также экспресс-выпечкой колобков и выпечкой микрохлебов. За основной метод определения активности фермента был принят так называемый метод числа падения, предложенный Хагбергом и Пертеном и принятый МОХЗ в качестве международного стандарта. Сущность метода заключается в определении скорости погружения плунжера в клейстеризованную при определенных условиях мучную суспензию. В зависимости от активности амилазы она дает клейстер различной вязкости, плунжер погружается с разной скоростью. Чем меньше число падения, тем активнее α-амилаза. Полученные результаты были обработаны методами вариационной статистики для расчета коэффициента корреляции качества хлеба с показателями активности фермента, определенными различными методами. Величина числа падения очень хорошо коррелирует с относительной упругостью мякиша выпеченного хлеба и с этой же величиной, определенной при помощи пенетрометра. Аналогичная корреляция отмечена у величины числа падения с содержанием водорастворимых веществ в мякише хлеба. Тесная связь существует также между числом падения и активностью α-амилазы, учитываемой по хроматографическому методу Ульмана, а также с данными, полученными по автолитической пробе ВНИИХП, Значительными преимуществами метода числа падения по сравнению с последним являются его очень хорошая воспроизводимость (коэффициент вариации не превышает 4%), а также быстрота выполнения анализа (не более 15 мин). Имеющиеся в настоящее время приборы для определения числа падения автоматизированы. Этот метод принят как официальный в Швеции для характеристики качества заготовляемого зерна и в ГДР как ведомственный стандарт для анализа зерна и муки. Американская ассоциация зерновых химиков также утвердила этот метод в качестве стандартного. Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют о возможности применять метод числа падения в условиях производственных лабораторий для контроля качества зерна с примесью проросшего.
В отношении ржаной муки также имеются многочисленные материалы, свидетельствующие о закономерной связи величины числа падения с качеством выпеченного хлеба, а также с другими показателями хлебопекарных свойств, Так, была установлена тесная корреляция величины числа падения ржаной муки с максимальной высотой амилограммы, хорошо отражающей хлебопекарные свойства. Аналогичные данные были получены позднее при сопоставлении методов определения активности α-амилазы с числом падения.
Для практического использования метода числа падения при регулировании качества вырабатываемой пшеничной и ржаной муки необходимо решить еще один вопрос. Недостаточно только констатировать факт, что различные партии зерна, поступившие на мукомольный завод, имеют повышенную активность α-амилазы, выявленную методом числа падения. Необходимо еще располагать данными о том, при каком уровне величины числа падения из зерна может быть получен хлеб нормального качества и можно ли, ориентируясь на число падения, составлять партии, обеспечивающие выработку нормальной муки. Опыты показали, что величина числа падения не поддается закону аддитивности, т.е. из величии этого числа двух партий зерна нельзя рассчитать величину числа падения смеси.
Однако на основании большого экспериментального материала удалось подобрать эмпирическую формулу для расчета так называемого числа разжижения по величине числа падения.
Величина числа разжижения подчиняется закону аддитивности. Зная ее, можно построить прямую, которая покажет, каким образом можно получить смесь заданного качества, обеспечивающую выработку нормального хлеба. На основании экспериментальных данных оказалось возможным установить применимость числа разжижения для составления смесей пшеничной и ржаной муки, характеризуемых разной величиной числа падения. На основании этого можно рассчитать состав смеси, которая будет иметь нормальную активность амилаз.
Таким образом, вопрос о методах распознавания степени дефектности зерна вследствие примеси проросшего можно считать разрешенным.
На основании ряда исследований показателя автолитической активности и числа падения ВНИИЗ и ВНИИХП внесли предложения по уточнению метода определения примеси проросшего зерна в ржаной муке.
Для зерна Западной Европы установлено, что число падения свыше 200 характеризует нормальное качество муки, а число падения ниже 100 — дефектную муку.