Созревание пшеничной муки
При хранении пшеничной муки после помола в ней происходят следующие изменения:
1) влажность стремится достигнуть значения равновесной влажности, соответствующей параметрам воздуха;
2) цвет становится светлее вследствие окисления пигментов муки;
3) кислотность нарастает в результате накопления свободных преимущественно ненасыщенных жирных кислот;
4) протеолитическая активность, атакуемость белковых веществ и количество активаторов протеолиза понижаются, вследствие этого улучшаются реологические свойства клейковины и теста, увеличивается водопоглотительная способность муки и она становится сильнее;
5) сахаро- и газообразующая способность либо остается практически неизменной, либо несколько снижается.
Изменения влажности, цвета и кислотности муки сами по себе не могут быть причиной улучшения качества хлеба. Некоторое снижение сахаро- и газообразующей способности муки, обычно наблюдаемое в результате созревания муки, также не может улучшить качество хлеба.
Сущность процесса созревания обусловлена процессами, изменяющими реологические свойства клейковины и теста, т. е. белково-протеиназный комплекс муки, делающими муку более сильной.
Какова же сущность процессов, изменяющих белково-протеиназный комплекс муки в результате ее созревания?
Экспериментальные данные, полученные различными исследователями, позволяют считать, что белково-протеиназный комплекс муки в процессе созревания изменяется в результате окислительного воздействия.
Еще в 1924 г. Кентом Джонсом было показано, что мука, хранившаяся в отсутствие кислорода (в вакуум-эксикаторе над раствором пирогаллола), не изменяет своего цвета и хлебопекарных свойств.
Общеизвестно, что изменение свойств свежесмолотой муки, аналогичное тому, которое происходит при ее естественном созревании в течение одного-двух месяцев, может быть достигнуто и искусственным окислительным воздействием на муку или тесто. Отбелка такой муки рядом окислителей (окислами азота, хлором, треххлористым азотом и др.) вызывает практически мгновенное посветление муки и изменение белково-протеиназного комплекса, аналогичное тому, которое происходит при естественном созревании муки.
Такой же эффект вызывается добавлением к тесту при его замесе тысячных долей процента (от массы муки) таких добавок окислительного действия, как бромат калия (КВгО3) или йодат калия (КIО3). Аналогичный эффект может быть достигнут и при замесе теста в атмосфере кислорода.
Окисление может изменять все компоненты белково-протеиназного комплекса муки.
Установлено, что при длительном хранении пшеничной муки с обычной влажностью (14,5%) в ней существенно снижается количество —SН-групп как общее, так и доступных окислению их части (лабильные —SН-группы). Количество —SН-групп снижалось очень резко в течение первого года хранения муки (общее количество с 0,9 до 0,71 и количество лабильных групп — с 0,68 до 0,43 мк • экв. на 1 г муки) и очень медленно и незначительно в течение 5 последующих лет ее хранения.
Снижение количества — SН -групп в муке при ее созревании может происходить в результате окисления их во всех компонентах белково-протеиназного комплекса.
Окисление — SН -групп в белковом веществе муки с образованием поперечных —S —S— связей приводит к уплотнению и упорядочению структуры белка и уменьшению его податливости протеолизу.
Происходит окисление —SН-групп и в активаторе протеолиза — глютатионе муки. Установлено, что в пшеничной муке 60%-ного выхода количество восстановленного глютатиона всего за 14 дней хранения после помола снижалось с 0,9 до 0,06 мг на 100 г.
Наконец может происходить окисление сульфгидрильных групп и в молекуле протеиназы, переводящее этот фермент или часть его в неактивное состояние.
Такое влияние окислительного воздействия на компоненты белково-протеиназного комплекса муки хорошо согласуется с экспериментальными данными значительного ряда исследований и вполне обоснованно и логично может характеризовать сущность процесса созревания пшеничной муки.
Как уже указывалось выше, окислительные процессы муки при хранении вызывают ее посветление, сопутствующее изменению ее силы. Однако не все исследователи, занимавшиеся изучением процессов, происходящих при созревании муки, разделяют эту точку зрения.
Так, Н. П. Козьмина в исследованиях, проведенных ею и ее сотрудниками, экспериментально установила зависимость между накоплением в муке при хранении после помола свободных ненасыщенных жирных кислот и изменением физических свойств клейковины. Было установлено, что чем больше кислотное число жира муки, чем больше в ней свободных ненасыщенных жирных кислот, тем сильнее клейковина, тем сильнее мука. Если из созревшей муки экстрагировать жировую фракцию; то клейковина приобретает свойства клейковины свежесмолотой муки. В то же время добавление к свежесмолотой муке свободных ненасыщенных жирных кислот, например олеиновой кислоты, увеличивало силу клейковины и муки.
Исходя из этих данных, Козьмина, рассматривая вопрос об изменении клейковины и хлебопекарных качеств муки при хранении, считала причиной этих изменений специфическое влияние свободных ненасыщенных жирных кислот на коллоидные свойства клейковины, уменьшающее ее способность к набуханию и укрепляющее ее студень. Роль окислительного воздействия на белково-протеиназный комплекс муки при этом даже не упоминалась.
Исследования последних лет и современные представления о природе окислительно-восстановительных систем в биологических объектах позволяют с достаточной достоверностью считать окислительные процессы основной причиной, обусловливающей изменение свойств клейковины и силы муки в процессе ее созревания. При этом роль свободных ненасыщенных жирных кислот ни в какой мере не умаляется.
Как уже отмечалось, ненасыщенные жирные кислоты в присутствии фермента липоксигеназы легко окисляются, образуя соединения типа пероксидов. Эти соединения обладают большой окислительной активностью и, несомненно, способны окислять не только пигменты, влияющие па цветовой оттенок муки, но и соответствующие химические группы других составных веществ муки. Вполне логично допускать окисление этими пероксидами и сульфгидрильных групп как в белковых веществах муки, так и в активаторах протеолиза и протеиназе муки, имеющих белковую природу.
Еще в 1936 г. было экспериментально показано, что ненасыщенные жирные кислоты, окисленные до пероксидных соединений, во много раз эффективнее изменяют свойства клейковины по сравнению с неокисленными ненасыщенными жирными кислотами.
Установлено также, что окисляющее действие образовавшихся при созревании муки гидропероксидов на —SН-группы может происходить посредством предварительного окисления содержащейся в муке тиоктовой (α-липоевой) кислоты, моноокисная форма которой затем окисляет —SН-групны белков и глютатиона.
Роль пероксидных соединений свободных жирных ненасыщенных кислот как активных окислителей показана и в исследованиях Е.И. Ведерниковой, изучавшей изменения жировой фракции зародыша зерна в связи с его влиянием на свойства клейковины, теста и качество хлеба.
Известную роль играют и другие окислительно-восстановительные системы, имеющиеся в зерне и муке.
Возможно, что и некоторые другие процессы, происходящие при созревании и хранении муки, также в известной мере влияют на изменение ее белково-протеиназного комплекса.
Можно, в частности, указать, что восстанавливающие сахара в процессе хранения муки вступают в реакционное взаимодействие с ее белковыми веществами, образуя с ними комплексные соединения. При этом отмечается, что восстанавливающие углеводы могут образовывать в структуре белкового вещества поперечные связи. Дополнительные поперечные связи могут вызывать уплотнение структуры белкового вещества.
При созревании пшеничной муки может происходить и полимеризация водорастворимых пентозанов, приводящая к повышению вязкости их водных растворов, что установлено экспериментально для ржавой муки.
И все же основной причиной изменения хлебопекарных свойств пшеничной муки в процессе ее созревания следует считать окислительные процессы, интенсивность которых неразрывно связана с содержанием в муке и окислением свободных ненасыщенных жирных кислот