Hlebinfo.ru – рецепты хлеба, оборудование для пекарни и дома. Ферменты муки

Химический состав пшеничной и ржаной муки. Ферменты

www.pudov.ru

Ферменты относятся к веществам, которые способны ускорять различные процессы и реакции. Они имеют белковую природу. Клетками вырабатывается небольшое количество ферментов, но их высокая активность влечет за собой большие изменения. Ферменты действуют специфично: каждый из них способен послужить катализатором только для одного вещества или группы, имеющей одинаковое строение.

Ферменты очень чувствительны к изменениям атмосферных условий. Каждому из них свойственно проявлять наибольшую активность при определенной температуре и уровне кислотности среды. Такие условия называются оптимальными.

При определенной кислотности среды и значении температуры может происходить инактивирование ферментов — их разрушение. Так, например, при нагреве среды до 70-80оС происходит разрушение почти всех ферментов, в результате чего происходит их свертывание и потеря главных свойств. Кроме того, активность ферментов зависит от наличия или отсутствия некоторых химических веществ: одни способны увеличить их активность (активаторы), другие — снизить (ингибиторы).

Зерна пшеничной и ржаной муки в изобилии содержат различные микро и макроэлементы. В их состав входят и ферменты, большая часть которых содержится в оболочке и зародыше. Отсюда можно сделать вывод, что в муке высших сортов содержание катализаторов меньше, чем в муке грубого помола. Активность ферментов отличается в зависимости от сорта и партии муки. На неё оказывают влияние условия и территория выращивания злаков, процессы сушки и кондиционирования зерен. У проросших зерен наблюдается высокая активность, а прогретым, в результате высушивания, характерна пониженная. Длительность хранения злаков отрицательно сказывается на катализирующие способности ферментов.Ферменты проявляют свою активность исключительно в растворах, чем объясняется их нейтральности при хранении зерен в сухом виде. После замеса теста многие ферменты активизируются и ускоряют протекание реакций разложения сложных веществ муки на более простые составляющие. Активность ферментов, принимающих участие в данном процессе, называется автолитической, характеризующейся как саморазложение.

Автолитическая активность муки является одним из главных показателей при определении хлебопекарных свойств муки. Для производства хлеба необходимо, чтобы она была умеренной, т.к. слишком высокая и слишком низкая приводят к отрицательным результатам при выпечке хлеба. Для грамотного регулирования процессов разложения нужно знать все свойства ферментов муки.

Теперь поговорим ферментах, которые содержатся в муке. От их особенностей улучшающих или ухудшающих хлебопекарные свойства муки.В муке содержатся амилолитические ферменты (альфа- и бета-амилазы). Взаимодействуя с крахмалом, альфа-амилаза превращают его в декстрины и образуют немного мальтозы. Когда происходит взаимодействие бета-амилазы с крахмалом, мальтоза выделяется в больших количествах. В случае если на крахмал действуют сразу обе амилазы, то он практически полностью гидролизуется. Это возможно из-за легкости осахаривания декстрин.Альфа- и бета-амилазы по разном реагируют на одинаковые условия среды. У первой, в отличие от второй, наблюдается более сильная реакция на уровень кислотности и слабая на температурный режим. Инактивация альфа-амилазы происходит при 70-95оС, бета-амилазы — при 60-84оС. Оптимальной температурой для взаимодействия ферментов с крахмалом является 63-65оС. Чем выше кислотность, тем ниже требуется тепла для протекания реакции.С технологической точки зрения альфа-амилазы, образуя декстрины, понижают качество хлебных изделий, а бета-амилазы увеличивают количество сахаров, тем самым усиливая процесс спиртового брожения. Их количество сильно сказывается на хлебопекарных качествах муки.

Кроме вышеперечисленных ферментов в муке содержатся протеолитические ферменты. Они влияют на белки и продукты, которые образовались в результате гидролиза. Протеолитические ферменты иначе называют протеиназами. Их можно встретить во всех злаках. Активность ферментов невысока. Считается, что протеиназы при взаимодействии с белками лишь частично разрушают молекул и изменяют структуру. Как следствие можно наблюдать и изменение некоторых свойств теста.Наибольшей активностью обладают протеиназы в проросших или несозревших зернах, а также в тех, которые поражены клопом-черепашкой. Чем выше активность протеолитических ферментов, тем хуже качество клейковины. Она теряет эластичность, упругость и возможность набухать. Для изготовления качественного хлеба из пшеничной или ржаной муки необходимо, чтобы протеиназы были умеренно активными при взаимодействии с белками. Тем самым они улучшат свойства клейковины и сделают хлеб пористым и объемным. Повышенную активность протеиназы проявляют при 45-47оС в слабокислых средах. Она значительно снижается, если отсутствуют окислители (йодат калия) и возрастает в присутствии восстановителей (глютатион).

В зернах злаков также содержится липаза — фермент, который ускоряет процесс расщепления жиров. Он очень значим при хранении муки. Именно действие липазы вызывает увеличение кислотности муки во время её хранения.Липоксигеназа служит окислителем жирных ненасыщенных кислот муки. Она проявляет свои свойства при наличии кислорода. В итоге, после взаимодействия её с жирными кислотами образуются пероксиды, увеличивающие силу муки за время хранения.

О-дифенолоксвдаза в муке предназначена для окисления фенолов и образуют меланины. Цвет конечного продукта зависит от его молекулярной массы — чем меньше молекула, тем светлее она будет и наоборот. В зависимости от массы цвет молекул меланина может меняться от черного до бледно розового. Меланины — это те элементы, которые отвечают за цвет выпечки. Они способны вызывать потемнение хлебных продуктов.

Ферменты муки. Их свойства и технологическое значение. Способы регулирования активности ферментов в процессе производства изделий.

Поиск Лекций

Ферменты— вещества белковой природы, способные катализировать (ускорять) различные реакции. Ферменты вырабатываются живыми клетками в ничтожных количествах, однако ввиду высокой активности вызывают изменения в огромной массе вещества. Действие ферментов специфично. Каждый фермент катализирует только определенную реакцию для одного вещества, а чаще для группы веществ сходного строения.

Все ферменты чувствительны к температуре и реакции среды. Для каждого фермента существует значение температуры и кислотности среды, при которых он наиболее активен (оптимальные условия). При определенных значениях температуры и кислотности фермент разрушается (инактивируется). Нагревание до 70—80' С разрушает почти все ферменты, они свертываются и теряют каталитические свойства. На активность многих ферментов влияет присутствие определенных химических веществ. Некоторые из них активируют ферменты (активаторы), другие — снижают их активность (ингибиторы).

В зерне находятся разнообразные ферменты, сосредоточенные главным образом в зародыше и периферийных (краевых) частях зерна. Поэтому в муке низших сортов содержится больше ферментов, чем в муке высших сортов. Ферментная активность разных партий одного и того же сорта муки неодинакова. Она зависит от условий произрастания, хранения, сушки и кондиционирования зерна. Активность ферментов проросшего зерна повышенная. Прогревание зерна при высушивании или кондиционирование снижают ферментную активность. В процессе хранения зерна и муки она также несколько уменьшается.

Ферменты активны только в растворе, поэтому при хранении сухого зерна и муки их действие почти не проявляется. После замеса полуфабрикатов многие ферменты начинают катализировать реакции разложения сложных веществ муки. Активность, с которой происходит разложение сложных нерастворимых веществ муки на более простые водорастворимые вещества под действием ее собственных ферментов, называется автолитической активностью (автолиз - саморазложение).

Автолитическая активность муки — важный показатель ее хлебопекарных свойств. Как низкая, так и высокая автолитическая активность муки отрицательно влияют на качество теста, хлеба. Желательно, чтобы автолитический процесс разложения белков и крахмала теста происходил с определенной, умеренной скоростью. Для того чтобы регулировать автолитические процессы в производстве хлеба, необходимо знать свойства важнейших ферментов муки, действующих на белки, крахмал и другие компоненты муки.

Амилолитические ферменты (амилазы). Амилолитические ферменты (а- и Р-амилазы) действуют на крахмал. а-Амилаза превращает крахмал главным образом в декстрины, образуя небольшое количество мальтозы. 0-Амилаза действует на крахмал или на декстрины, образуя значительное количество мальтозы. При совместном действии обеих амилаз крахмал гидролизуетсяется почти полностью, так как декстрины осахариваются сравнительно легко. Особенно легко осаха- ривается клейстеризованный крахмал, так как рыхлые набухшие крахмальные зерна быстро поддаются действию ферментов.

Чувствительность а- и Р-амилаз к условиям среды различна, а- Амилаза более чувствительна к кислотности среды и менее чувствительна к температуре по сравнению с р-амилазой. Температура инактивации этих ферментов в зависимости от кислотности среды соответственно равна 70-95 и 60-84“ С. Оптимальная температура осахаривания пшеничного крахмала под совместным действием а- и Р-амилаз 63—65° С. В кислой среде амилазы инактивируются при более низкой температуре.

Технологическое значение амилаз различно, р-Амилаза, осахари- вая крахмал, содержащийся в тесте, способствует накоплению сахаров, необходимых для спиртового брожения в тесте, а а-амилаэа, превращая крахмал в декстрины, ухудшает качество хлебных изделий. По сравнению с крахмалом декстрины плохо набухают в воде. Мякиш с большим содержанием декстринов становится липким и влажным даже при нормальной влажности хлеба.

3-Амилаза содержится в муке всех видов и сортов, а а-амилаза - в муке из несозревшего или проросшего зерна.

В ржаной муке нормального качества всегда содержится а-амилаза, что значительно влияет на ее хлебопекарные свойства.

Протеолитические ферменты (протеиназы). Протеолитические ферменты действуют на белки и продукты их гидролиза. В зерне и муке всегда содержатся протеиназы, активность которых обычно невысока. Считают, что зерновые протеиназы не разрушают полностью белковую молекулу, но изменяют ее сложную структуру, отчего меняются свойства белков и теста. Значительно активны протеиназы зерна проросшего, несозревшего и в особенности зерна, пораженного клопом- черепашкой. Повышенная активность протеиназ ухудшает качество клейковины, лишает ее эластичности, упругости и способности к набуханию. Умеренное воздействие протеиназ на белки необходимо для «созревания» теста. Клейковина становится более пластичной, что улучшает структуру пористости и повышает объем хлеба.

Зерновые протеиназы наиболее активны в слабокислой среде при температуре 45—47' С. Активность протеиназ значительно снижается в присутствии окислителей, например иодата калия (КЮ3), который применяется для улучшения качества хлеба при переработке слабой муки, а также при добавлении поваренной соли. Активность протеиназ значительно увеличивается в присутствии восстановителей, например глютатиона, который содержится в дрожжах и способен улучшить качество хлеба при переработке муки с чрезмерно крепкой, крошащейся клейковиной.

Липаза всегда содержится в муке, она катализирует расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты. Липаза имеет большое значение при хранении муки, так как увеличение кислотности муки при хранении связано главным образом с действием этого фермента.

Липоксигеназа окисляет жирные ненасыщенные кислоты муки в присутствии кислорода до пероксидов (перекисей), которые способствуют увеличению силы муки при ее хранении.

О-дифенолоксидаза (полифенолоксидаза) окисляет фенолы в хи- ноны, которые конденсируясь, превращаются в меланины. Цвет образовавшихся меланинов зависит от их молекулярной массы. Чем крупнее молекула, тем темнее окраска. По мере увеличения молекулярной массы цвет меняется от розового до черного. Меланины вызывают потемнение теста и мякиша хлеба при переработке некоторых партий муки.

poisk-ru.ru

Белково-протеиназный комплекс пшеничного зерна и муки

В белково-протеиназный комплекс муки включают белковую составляющую муки, протеолитические ферменты и соединения, способные оказать влияние на активность протеолитических ферментов (активаторы и ингибиторы протеаз).

Состояние белково-протеиназного комплекса в значительной мере определяет силу пшеничной муки. Белки пшеничной муки имеют важное отличие от белков других зерновых культур – способность образовывать не растворимую в воде, достаточно однородную, связную и эластичную субстанцию – клейковину.

В сильной муке содержится достаточное количество высококачественных клейковинных белков, а активность протеолитических ферментов при брожении теста способствует формированию стабильного и хорошо развитого клейковинного каркаса.

Сильная мука способна связывать относительно большое количество воды и образовывать при этом тесто нормальной консистенции. Тесто из сильной муки имеет оптимальные реологические характеристики (консистенцию, эластичность, пластичность, вязкость), обладает высокой газоудерживающей способностью, не доставляет проблем при замесе, ручной и машинной формовке. Заготовки из такого теста при расстойке и выпечке не теряют форму. Хлеб из сильной муки при правильном приготовлении имеет хорошую структуру пористости, высокий объемный выход, сухой эластичный (не крошливый) мякиш и долго не черствеет.

Слабая мука имеет достаточно выраженные отклонения показателей количества и качества клейковины и активности ферментов от оптимального уровня. Для слабой муки характерна пониженная влагосвязывающая способность. Тесто из слабой муки имеет более низкие и нестабильные реологические свойства (низкая эластичность, липкость, разжижаемость). Такое тесто трудно разделывать, заготовки из слабого теста сильно расплываются, готовые изделия получаются пониженного объема и при хранении быстро черствеют.

Сила муки зависит от особенностей зерна и способа его размола. Различные белки (клейковинные и неклейковинные) и ферменты распределяются в зерне неравномерно. Внутренние части зерновки содержат больше клейковинных белков. Во внешних частях зерновки содержится больше ферментов и белков, не образующих клейковину.

При помоле происходит удаление периферийных частей зерна, в результате общее содержание белка в муке уменьшается, но содержание клейковинных белков становится выше. По данным Д.А. Жигунова, в среднем содержание клейковины в муке выше, чем в зерне на 2,5-3%, а общее содержание белка ниже на 1-1,4%.

При помоле зерна наблюдается укрепление клейковины на 5-10 единиц прибора ИДК.

Основная часть протеолитических ферментов сосредоточена в зародышевой части зерновки. Удаление зародышей при помоле приводит к снижению протеолитической активности муки по сравнению с зерном.

Протеолитическая активность ферментов муки и зерна

Протеолитическая активность зерна и муки может быть косвенно охарактеризована через показатель «число падения» («число падения» характеризует активность амилаз, однако, как правило, чем выше активность амилаз, тем выше активность протеаз). Обычно полученная при размоле зерна мука имеет более высокое число падения, чем само зерно, т.е. в муке активность ферментов ниже, чем в зерне.

Протеолитические ферменты муки активируются при замешивании теста. Под действием этих ферментов происходит расщепление сложных белковых молекул до более простых соединений – пептонов (крупные фрагменты белковых молекул), полипептидов и аминокислот. Активность протеолитических ферментов изменяется в зависимости от температуры и скорости ее изменения, влажности и кислотности теста, от содержания в тесте активаторов или ингибиторов и их активности, от особенностей и доступности субстрата (белков и продуктов их расщепления) и от некоторых других факторов.

Считается, что наибольшую активность протеиназы пшеничной муки проявляют в слабокислой среде (рН 4-5,5) при температуре около 45оС. Однако в зерне и муке содержатся различные протеиназы, и каждая из них имеет свои оптимальные условия активности. При температурах выше оптимального уровня активность ферментов снижается. Это связано с тем, что повышенные температуры вызывают денатурацию белковой составляющей ферментов.

Под влиянием протеиназ клейковина становится более слабой, упругость теста снижается.

На активность протеиназ большое влияние оказывают вещества, способные проявлять окислительные или восстановительные свойства. Восстановители повышают активность протеиназ, а окислители понижают. Это явление объясняется тем, что под действием окислителей сульфгидрильные группы белков (-SH) окисляются до дисульфидных групп (-S-S-) и фермент снижает или теряет активность.

Активирующее влияние на протеиназы муки оказывает трипептид глютатион (глутатион, γ-глутамилцистеинилглицин) и аминокислота цистеин. Под воздействием глютатиона и цистеина восстанавливаются дисульфидные связи (-S-S-) белков. Разрыв дисульфидных связей приводит к ослаблению пшеничной клейковины, клейковинные белки становятся более доступными для действия ферментов.

Значительное количество глютатиона содержится в дрожжевых клетках. При гибели дрожжей глютатион попадает в тесто и существенно ослабляет клейковину. Благодаря этому инактивированные дрожжи нашли широко применение в качестве натуральной добавки для ослабления излишне крепкой клейковины.

Содержание глютатиона повышается при прорастании зерна, что способствует снижению качества клейковины.

Глютатион и цистеин находятся в муке и зерне в основном в окисленном состоянии, В окисленном состоянии эти соединения не способны активировать протеиназы или восстановить дисульфидные группы. Переводу глютатиона и цистеина в активное восстановленное состояние способствуют ферменты глютатионредуктаза и цистеинредуктаза, содержащиеся в зерне и муке.

На состояние клейковины определенное влияние могут оказать и другие ферменты окислитель-восстановительного действия (каталаза, пероксидаза, аскорбиноксидаза, полифенолоксидаза, липоксигеназа и др.).

hlebinfo.ru