Способ определения хлебопекарных качеств пшеницы по коэффициенту агрегации Советский патент 1990 года по МПК G01N33/10 

Изобретение относится к биохимии эерна пшеницы и может быть использовано при селекции зерна в системе заготовок и переработке пшеницы, а также в хлебопекарной промышленности для оценки качества муки из зерна.

Целью изобретения является новы- ( шение достоверности результата путем увеличения степени корреляции между коэффициентом агрегации растворимой в уксусной кислоте фракции клейковины и хлебопекарными качествами пшеницы.

Способ осуществляют следующим образом.

Из анализируемого образца пшеницы готовят пробу муки. Из навески муки массой около 25 г отмывают водопроводной водой клейковину. Навеску массой около 750 кг сырой клейковины диспергируют в 10 см3 раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм в течение 29-31 ч при 4°С. Затем добавляют 10 см раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,01- Ь,05 г-моль/дм3, содержащего 0,0228- 0,0234 г хлорида натрия, при этом концентрация хлорида натрия в получен- „ ной смеси составляет 0,039- 0,042 г-моль/дм3. Смесь вновь диспергируют в течение 29-3 1 ч при 4 С, затем центрифугируют, отделяют образовавшуюся надосадочную жидкость и прибавляют к ней фосфатный буфер (0,2г-моль, рП 7,35 7,45), содержащий 1 г-моль хлорида натрия.

После повторного центрифугирования отделяют выпавший осадок собственно клейковиниых белков и перерастворяют его в 3-х см3 раствора уксусной кислоты, с концентрацией 0,05 г-моль/дм3. Из полученной жидкой фазы отбирают аликвоту - 1 см3 и определяют в ней белок по методу Къельдаля.

Исходя из полученных данных, к оставшемуся объему жидкой фазы прибавляют раствор уксусной кислоты с концентрацией 0,01-0,05 г-моль/дмэ в та- ком количестве, чтобы получить стандартный раствор с концентрацией белка 0,016-0,018%. Затем к белковому раствору добавляют фосфатный буфер с рН 5,6. По данным оптической плотности раствора собственно клейковин- ных белков, измеренной при длине волны 350 нм в течение 1 мин через каждые 5с, строят кривую агрегативной устойчивости. По константе скорости начального этапа агрегации определяют коэффициент агрегации, по значению которого и прогнозируют хлебопекарные к аче с тв s пшен ицы.

0

Д5

Повышение достоверности оценки хлебопекарных качеств пшеницы при использовании предлагаемого способа обусловлено более полной и эффективной экстракцией солерастворимых белков из клейковины при проведении такой экстракции в строго определенных условиях.

Q Высокие хлебопекарные достоинства зерна мягкой пшеницы обусловлены составом и структурой белков клейковины. Решающее влияние на свойства клейковины И| следовательно, на хлебопекарные

5 качества пшеницы оказывают собственно клейковинные белки: глиадин, растворимый в 70%-ном этаноле, иглютенин, белки которого хорошо растворяются в слабых растворах щелочей. Две другие фракции белков, имеющие более низкие молекулярные массы (альбумины и глобулины) , растворимые в солевых растворах, не играют решающей роли в проявлении высоких хлебопекарных качеств

5 мягкой пшеницы. Эти солерастворимые белки понижают водоудерживающую способность, сокращают время замеса, ослабляют силу теста, повышают его рас- тяжимость. Собственно клейковинные белки, наоборот, повышают водоудерживающую способность, силу теста, удлиняют время замеса, обуславливают эластичные свойства клейковины. Объем хлеба также зависит от глютенина (низкомолекулярного белка), затем глиадина и альбумина.

При обработке белков клейковины слабым раствором уксусной кислоты происходит сообщение их молекулам одноименных положительных зарядов, в результате чего молекулы отталкиваются и переходят в раствор. В растворенном состоянии находятся низкомолекулярный глютенин, глиадин, а также альбумины и глобулины. Агрегирующая способность указанных фракций разная: наибольшей скоростью агрегации обладают белки глютенина, наименьшей - глиадина, а белки солерастворимой фракции практически не агрегируют (коэффициент агрегации ,00022-10 4- 0,00084-10 4). Исходя из этого, величины коэффициентов агрегации суммарных уксуснораст- воримых белков зависят от соотношения в них отдельных фракций: чем больше .

55 солерастворимой фракции в составе белков агрегирующей системы, тем значение коэффициента агрегации ниже. Уменьшение коэффициента агрегации белков сопровождается снижением объек0

5

0

50

10

15

20

25

тивности оценки хлебопекарных качеств зерна пшеницы, так как белки, растворимые в солях, значительной мере не влияют на эти качества.

Способ удаления солерастворимых белков путем использования для отмывки клейковины солевого раствора не стандартизирован, требует трудоемкого контроля полноты их отделения.

Суммарные выделения солерастворимых и собственно клейковинных белков, осуществляемые путем отмывки клейковины водопроводной водой, и последующее отделение солерастворимых белков на стадии осаждения собственно клейковинных белков фосфатным буфером, содержащим хлорид натрия, гарантируют отсутствие солерастворимых белков в анализируемой оптической плотности фазе, исключают ошибку, вносимую этими белками в значение коэффициента агрегации.

Более полное отделение солерастворимых белков обеспечивается дробной экстракцией, первая стадия которой осуществляется раствором уксусной кислоты с концентрацией 0,01 - 0,05 г-моль/дм3 и обеспечивает более полное растворение собственно клейко- винных белков.

Полный перевод в раствор солерастворимых белков за счет разрыва ионных связей в молекулах белка на второй стадии экстракции осуществляют раствором уксусной кислоты с концентрацией 0,01-0,05 г-моль/дм3, содержащим 0,078-0,082 г-моль на 1 дм3 раствора.

Проведение экстракции клейковины в один этап с использованием раствора 40 уксусной кислоты, содержащим хлорид натрия, может привести к более полному переводу в раствор солерастворимых белков в ущерб исчерпывающему растворению собственно клейковинных белков.

Проведение экстракции в течение 29-31 ч как на первом, так и на втором этапах экстракции обеспечивает

30

35

45

Последующее центрифугирование является операцией, обязательной для отделения собственно клейковинных белков.

При значении времени меньше, чем 29 ч, и содержании хлорида натрия в растворе уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм меньше 0,078 г-моль/дм3 в раствор не переходит достаточного количества клейковинных (преимущественно глютенина) и солерастворимых белков. Значение рН фосфатного буфера меньше, чем 7,35, не приводит к полному выпадению клейко- винных белков, в результате чего снижается зависимость между значениями коэффициентов и показателями хлебопекарных качеств пшеницы.

Увеличение времени экстрагивания белков свыше 31 не вызывает изменения фракционного состава (соотношения клейковинных и солерастворимых белков) , что в большей степени влияет на корреляцию между коэффициентом агрегации и хлебопекарными качествами пшеницы.

Повышение концентрации хлорида натрия в растворе уксусной кислоты сверх 0,084 г-моль/дм3 вызывает выпадение значительной части клейковинных белков в осадок, что приводит к выравниванию значений коэффициента агрегации и снижению достоверности способа.

Повышение значения рН буфера для выделения раствора клейковинных белков сверх 7,45 приводит к неполному

осаждению клейковинных белков, i

П р и м е р 1. муку из пробы зерна. Из муки отмывают водопроводной водой клейковину. Навеску сырой клейковины кассой 750 мг диспергируi

ют в 10 см уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3 в течение 30 ч при 4 С в закрытой центрифужной пробирке при скорости вращения 2 об/мин. Затем в пробирку добавляют еще 10 см3 раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм, сополноту экстракции клейковинных бел- 50 Держащего 0,08 г-моль (0,0234 г) хло- ков.рида натрия, и вновь перемешивают масДействие фосфатного буфера (рН7,35- СУ 30 ч при тех же условиях. Затем 7,45), содержащего хлорид натрия,реакционную смесь центрифугируют в теобеспечивает наиболее полное осажде-чение 20 мин при 6000 об/мин, огделяние собственно клейковинных белков пу- 55 ют нал°саД°чНУю жидкость, содержащую тем создания в системе изоэлектричес- суммарно солерастворимые и собствен- кой точки (рН 6,75-6,85) с частичнойно клейковинные белки, к которой донейтрализацией одноименных положитель- бавляют фосфатчый буфер (0,2 г-моль, ных зарядов на молекулах белка.Рн 7,4) содержащий 1 г-моль хлорида |

0

5

0

5

0

0

5

5

Последующее центрифугирование является операцией, обязательной для отделения собственно клейковинных белков.

При значении времени меньше, чем 29 ч, и содержании хлорида натрия в растворе уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм меньше 0,078 г-моль/дм3 в раствор не переходит достаточного количества клейковинных (преимущественно глютенина) и солерастворимых белков. Значение рН фосфатного буфера меньше, чем 7,35, не приводит к полному выпадению клейко- винных белков, в результате чего снижается зависимость между значениями коэффициентов и показателями хлебопекарных качеств пшеницы.

Увеличение времени экстрагивания белков свыше 31 не вызывает изменения фракционного состава (соотношения клейковинных и солерастворимых белков) , что в большей степени влияет на корреляцию между коэффициентом агрегации и хлебопекарными качествами пшеницы.

Повышение концентрации хлорида натрия в растворе уксусной кислоты сверх 0,084 г-моль/дм3 вызывает выпадение значительной части клейковинных белков в осадок, что приводит к выравниванию значений коэффициента агрегации и снижению достоверности способа.

Повышение значения рН буфера для выделения раствора клейковинных белков сверх 7,45 приводит к неполному

осаждению клейковинных белков, i

П р и м е р 1. муку из пробы зерна. Из муки отмывают водопроводной водой клейковину. Навеску сырой клейковины кассой 750 мг диспергируi

ют в 10 см уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3 в течение 30 ч при 4 С в закрытой центрифужной пробирке при скорости вращения 2 об/мин. Затем в пробирку добавляют еще 10 см3 раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм, со

натрия. Выпавший осадок собственно клейковинных белков растворяют в 3 см уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3. Полученный раствор нагревают при 98°С в течение 10 мин для инактивации ферментов. Затем из раствора отбирают аликвоту 1 см3 и определяют содержание в. нем белка по Къельдалю. Исходя из полученных данных, к оставшемуся объему жидкой фа- зы прибавляют раствор уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3 в таком количестве, чтобы получить стандартный раствор с концентрацией белка 0,016%. К 1,3 см3 полученного раствора белка добавляют 1,3 см3 фосфатного буфера (0,2 г-моль, рН5,6) содержащего 2 г-моль хлорида натрия, измеряют коэффициент агрегации известным способом и по значению коэф- фициента агрегации определяют хлебопекарные качества пшеницы.

П р и м е р 2. Повторяют все приемы осуществления Способа по примеру 1, но диспергирование клейковины в 10 см3 уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3 в течение 29 ч. Затем в пробирку добавляют еще 10 см3 раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3, содержащего 0,078 г-моль (0,0228 г) хлорида натрия, и перемешивают массу центрифугированием также в течение 29 ч. Осаждение клейковинных белков осуществляют фосфатным буфером (0,2г-моль, рН 7,35), содержащим 1 г-моль хлорида натрия.

ПримерЗ. Повторяют все приемы осуществления способа по примеру 1, но диспергирование клейковины как в уксусной кислоте с концентрацией 0,05 г-моль/дм3, так и в уксусной кислоте, содержащей хлорид натрия, проводят 31 ч. При этом концентрация хлорида натрия в уксусной кислоте

0,082 г-моль/дм3. Осаждение собственно клейковинных белков проводят фосфатным буфером (0,2 г-моль с рН 7,,41, содержащим 1 г-моль хлорида натрия.

П р и м е р 4. Проводят определе- ние хлебопекарных качеств пшеницы типично сильного сорта Саратовская 29. Для этого готовят пробу муки, отмывают из нее водопроводной водой клейковину. 750 мг препарата клейко- вины диспергируют в 10 смг раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3 в течение 29 ч при 4 С в закрытий центрифужной пробирке

5

5 0

0 5

0 5

0 5

при вращении 2 об/мин. Затем в пробирку добавляют 10 см раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,05 г-моль/дм3, содержащего 0,08 г-моль (0,0231 г) хлорида натрия для достижения его конечной концентрации в смеси 0,048 г-моль и диспергируют 31 ч при тех же условиях. Реакционную смесь центрифугируют при 15 тыс.об/мин в течение 30 мин и к 10 см3 надосадочной жидкости добавляют равный объем фосфатного буфера (0,2 г-моль, рН 7,4), содержащего 1 г-моль хлорида натрия. Выпавший осадок клейковинных белков отделяют центрифугированием при тех же условиях, растворяют в растворе уксусной .кисло ты с концентрацией 0,5 г-моль/дм. Раствор нагревают для инактивации ферментов при 98 С 10 мин. Затем определяют в нем содержание белка по Къельдалю. Раствор с концентрацией белка 0,018% используют для определения константы агрегации, а по ней пшеницу относят к определенной категории хлебопекарного достоинства.

Результаты приведены в табл. 1.

Примеры 5 иб. Работают по примеру 1. Проводят определение хлебопекарных достоинств пшеницы среднего Пиротрикс 28 и типично слабого сорта Акмолинка 1.

Результаты приведены в табл. 1 .

Пример. Проводят определение хлебопекарных качеств пшеницы типично слабого сорта Акмолинка 1, при этом работают по примеру 1, но с использованием для осаждения Клейковинных белков фосфатного буфера с рН 7,45 (0,2 г-моль) рН 7,45, содержащего 1 г-моль хлорида натрия.

Полученные данные приведены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что изменение концентрации хлорида натрия, времени экстрагирования клейковинных и соле- растворимых белков, а также значения рН фосфатного буфера для осаждения клейковинных белков в указанных интервалах вызывают изменение конечного результата не более, чем на 0,7%.

Примеры 8-11. Работают по примеру 1, но определяют хлебопекарные качества пшеницы сортов Белорусская 80 и Целинная 21, выращенных в резко контрастных почвенно-климати- ческих условиях.

Результаты приведены в табл. 1.

Для получения сравнительных данных проводят определение коэффициентов агрегации белков в образце пшеницы примеров 4-7 по способу-прототипу. Данные способов выражают в условных относительных процентах, т.е. (определяемый образец: эталон)«100. За 100% принимают определенный образец, за эталон - наименьшие значения коэффициентов агрегации в каждом из способов. Из табл. 1 видно, что между сортами способ прототип дает разницу 20%, тогда как предлагаемый - 65%. Таким образом, предлагаемый способ обладает чувствительностью в 3 раза большей по t

сравнению с прототипом.

Из табл. 1 (примеры 8-11) видно, что предлагаемый способ по величине коэффициента агрегации белков позволяет выявить различия в хлебопекарных качествах пшеницы, обусловленных не 2 только сортовыми особенностями, но и условиями ее произрастания. Сильные сорта Белорусская 80 и Целинная 21, выращенные в прохладном и влажном климате Могилевской области, име- 2 ли более низкие хлебопекарные достоинства, чем аналогичные сорта, но выращенные в сухом и жарком климате Целиноградской области. При изменении показателей качества пшеницы изменя- з лись и коэффициенты агрегации белков.

Таким образом, хлебопекарные качества пшеницы могут быть определены и на фенотипическом уровне.

В табл. 2 приведены значения коэффициентов корреляции между коэффициентами агрегации белков пшеницы разного качества и характеристикой хлебопекарного качества для известного и предлагаемого способов.

Из табл. 2 видно, что предлагаемый способ определения хлебопекарных качеств пшеницы имеет более высокую корреляционную зависимость по сравнению с известным для показателейд теста (удельной работой, разжижениемs валориметрической оценкой) и хлеба (удельным объемом, формо;гстойчнвостыо, пористостью и общей хлебопекарной оценкой).

П р и м е р 12. Работают по методике примера 1, но определяют хлебопекарные достоинства пшеницы 15-ти образцов разных сортов, полученных в различных условиях выращивания.

Из табл. 2 видно, что с ухудшени- ем хлебопекарных свойств коэффициенты агрегации клейковинчых белков уменьшаются со средней величины 46,1

3

5

j

0 5 о

,„

г

5

5

0

для образца высокого качества до 28,2 для образца с неудовлетворительными свойствами. В табл. 2 приведены численные значения коэффициентов, по которым производится отнесение пшеницы к определенной категории качества (сильной, средней или слабой) в сравнении с принятой квалификацией мягких пшениц по силе, т.е. полезности их для хлебопекарной промышленности. Пшеницу, отличающуюся по величинам коэффициентов белков, определяемых пердлагаемым способом, относят к группе качества в соответствии с пятью категорями вместо трех - очень сильной, сильной, средней, слабой и очень слабой.

Коэффициенты корреляции, отражающие взаимосвязь коэффициентов агрегации и хлебопекарных качеств (упругость клейковины на ИДК-1, валори- метрическая оценка и объем хлеба) пшеницы, определяемых известными, но трудоемкими методами )отмыванием клейковины, измерением физических свойств теста на альвеографе, фари- нографе, микромиксографе, выпечкой и анализом хлеба) , выше, чем в способе-прототипе. В отличии от прототипа проявляется высокая взаимосвязь коэффициентов агрегации и с другими показателями качества, такими, как стекловидиость зерна, удельная глёю- та деформации, разжижение, максимальная высота кривой и высота кривой после 7 мин замеса теста, формоустой- чивость, пористость и общая хлебопекарная оценка хлеба.

Преимуществом предлагаемого способа является исключение трудоемкой стадии обезжиринания муки перед отмы- вднием кленковгны, что приводит к упрощению определения потенция л nil силы пшсн;г;ы.

Использовам е прсдла it. -iio С коо- ба обеспечивает повышение логюьер- ностн определения хпебоае чзрчых качеств пшеницы, более высекут eio чувствительность , j- n ni}:peiu:c ., - ,t;,. градаций пнениды по потеч.л глытч силе, возможность сценки ных достоинств, обусловленных генотипом и фенотипом.

Формула изобретения

Способ определения хлебопекарных качеств пшеницы по коэффициенту агрегации, включающий отмывание клейкови

ны из пробы муки, экстрагирование собственно клейковинных белков путем выдерживания клейковины в растворе уксусной кислоты с концентрацией 0,01-0,05 моль/дм при перемешивании, центрифугирование, определение содержания белка в жидкой фазе, приготовление стандартного раствора в уксусной кислоте с концентрацией клейко- винного белка 0,016-0,018%, осаждение белков прибавлением фосфатного буфера, содержащего хлорид натрия, с рН 5,6, построение кривой агрегации по значениям оптической плотности стандартного раствора, измеренной в течение 1 мин при длине волны350 нм и вычисление коэффициента агрегации по константе скорости начального этапа агрегации, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результата путем увеличения степени корреляции между коэффициентом агрегации растворимой в уксусной кислоте клейковины и хлебопекарными ка- чествами пшеницы, отмывание пробы муки проводят водопроводной водой с выделением суммарно солерастворимых

5

и собственно клейковинных белков, раствор уксусной кислоты для экстракции делят на две равные части, в одну из которых добавляют хлорид натрия в количестве 0,078-0,082 моль на 1 дм уксусной кислоты, экстрагирование суммарно солерастворимых и клейковинных белков проводят в два этапа, на первом из которых отмытые из пробы муки белки выдерживают в растворе уксусной кислоты при перемешивании в течение 29-31 ч, а на втором прибавляют раствор уксусной кислоты, содержащий хлорид натрия, и выдерживают смесь при перемешивании еще 29-31 ч, выделение жидкой фазы, содержащей собственно клейковинные белки, проводят после центрифугирования уксуснокислого раствора суммар- ,ных белков путем прибавления к надоса- дочной жидкости буфера, содержащего хлорид натрия, с рН 7,35-7,45, последующего центрифугирования смеси, отделения осадка собственно клейковинных белков и перерастворения их в уксусной кислоте с концентрацией 0,01- 0,05 моль/дм3.

Саратовская 29,Целиноградская, 1983

Белорусская 80,Целиноградская, 1983 Целиноградха, Цетиноградская, 1984 Белорусская 80,Ц лнноградская, 1984 Саратовская 29, Целиноградская, 1984 Целинная 21, Цел ноградская, I984 Целинная 21, Моплевская, 1984 Мироновская 808, Уральская, 1983 Пиротрикс 28, Це-1ино1радская, 1984 Белорусская 80, Могилевская, 1984 Пиротрикс 28, МогилевсКая,1984 Снегурка, Целиноградская, 1984 Снегурка, Могилевская, 1984 Акмолинка 1, Целиноградская, 1983 Акмолинка 1, Целиноградская, 1984 Акмолинка 1, Могилевская 1984

Изобретение относится к биохимии зерна пшеницы и может быть использовано как при селекции зерна в системе заготовок, так и в хлебопекарной промышленности для прогнозирования качества хлеба из пшеничной муки. Цель изобретения - повышение достоверности результата путем увеличения степени корреляции между коэффициентом агрегации растворимой в уксусной кислоте клейковины и хлебопекарными качествами пшеницы. Из анализируемого образца пшеницы готовят пробу муки. Из навески муки отмывают клейковину. Около 750 мг сырой клейковины экстрагируют 10 см 3 раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,01-0,05 моль/дм 3 в течение 29-31 ч, после чего добавляют 10 см 3 раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,05 моль/дм 3, содержащего 0,078-0,082 моль/дм 3 хлорида натрия, и вновь диспергируют в течение 29-31 ч. Затем смесь центрифугируют, отделяют надосадочную жидкость, добавляют к ней фосфатный буфер (0,2 моль, PH 7,35-7,45), содержащий 1 моль хлорида натрия. Выпавший осадок собственно клейковинных белков отделяют после центрифугирования, добавляют к нему 3 см 3 уксусной кислоты с концентрацией 0,05 моль/дм 3. Аликвоту раствора (1 см 3) отбирают для определения содержания белка по Къельдалю. Исходя из полученных данных раствор собственно клейковинных белков разбавляют уксусной кислотой с концентрацией 0,05 моль/дм 3 до содержания клейковинных белков в нем 0,016-0,018%. К полученному раствору прибавляют фосфатный буфер PH 5,6), содержащий 2 моль хлорида натрия, после чего определяют константу агрегации клейковинных белков, а по ней прогнозируют хлебопекарные качества исследуемого образца пшеницы. 2 табл.

Коэффициенты корреляции медду коэффициентами агрегации и хлебопекарными качествами

0,857 0,739 0,789 0,889 0,880 0,806 0,772 0,872 0,932 0,788 0,851