Біохімія зерна і хліба

Крохмальні зерна пшениці, жита і ячменю прості, тоді як у кукурудзи, вівса і рису складні, складаються з окремих, немов би склеєних між собою дрібних крохмальних зерняток.

Крохмаль дає дуже характерну реакцію з розчином йоду – забарвлюється в синій колір. Ця реакція застосовується для виявлення і кількісного визначення крохмалю.

Крохмальні зерна при нагріванні їх у воді утворюють крохмальний клейстер. Клейстеризація крохмалю різного походження наступає при різній температурі. Пшеничний крохмаль клейстеризується при 62, 5 °С, житній – при дещо більш низькій температурі.

Крохмаль складається з амілози і амілопектину. Ці речовини сильно розрізняються за своїми хімічними властивостям. Так, наприклад, від йоду амілоза забарвлюється в синій колір, а амілопектин – в червоно-фіолетовий. Вони розрізняються і по розчинності: амілоза легко розчиняється в теплій воді і дає розчини з порівняно невисокою в'язкістю, тоді як амілопектин розчиняється у воді лише при нагріванні під тиском і дає дуже в'язкі розчини.

В картопляному крохмалі міститься від 19 до 22% амілози і від 78 до 91% амілопектину; в пшеничному і кукурудзяному – відповідно 25 і 75%.

Таким чином, в крохмалі міститься від 19 до 25% амілози і від 81 до 75% амілопектину.

Амілоза і амілопектин відрізняються за своєю хімічною будовою. В молекулі амілози окремі залишки глюкози зв'язані між собою у вигляді нерозгалуженої нитки.

Молекулярна маса амілози коливається від 3 • 105 до 1 • 106. Амілопектин побудований дещо інакше. Якщо молекула амілози є лінійним полімером, то молекула амілопектину сильно розгалужена. Молекулярна маса амілопектину сягає сотень мільйонів.

Глікоген – близький до крохмалю полісахарид – міститься в зерні деяких сортів і видів кукурудзи і в дріжджах.

Глікоген має структуру, схожу із структурою амілопектину, тобто також є розгалуженим полісахаридом; проте на відміну від амілопектину молекула глікогену побудована як би більш компактно (розгалуження утворюються значно частіше).

Між окремими «гілками» молекули амілопектину знаходиться вісім-дев'ять залишків глюкози; в глікогені ця відстань менше. Молекулярна вага глікогену ще більше, ніж у амілопектнну. Так само як амілопектин, він забарвлюється йодом в червоно-коричневий колір.

При кип'яченні з кислотами і крохмаль, і глікоген гідролізуютсья: утворюється глюкоза. Крохмаль гідролізується ферментами, які носять назву амілаз. Особливо багато амілаз в пророслому зерні. Вони розщеплюють крохмаль з утворенням декстринів і мальтози. Декстрини – це високомолекулярні речовини, що є проміжними продуктами розщеплення крохмалю під дією амілаз і кислот. Таким чином, при розщепленні крохмалю амілазами утворюється кінець кінцем не глюкоза, а мальтоза, а при гідролізі під дією кислот – глюкоза.

Декстрини бувають різного складу і молекулярної ваги. При дії амілази на крохмаль спочатку утворюються декстрини з дуже великою молекулярною масою, або, як їх називають, амілодекстрини, які забарвлюються йодом в синій колір. Потім утворюються декстрини з меншою молекулярною масою – еритродекстрини, що дають від йоду червонувато-буре забарвлення. При подальшій дії амілаз утворюються декстрини, які мають ще меншу молекулярну масу і не забарвлюються від йоду, – ахроодекстрини. Нарешті, утворюються мальтодекстрини – декстрин з порівняно низькою молекулярною масою, близькі до мальтози; йодом вони також не забарвлюються. Кінець кінцем утворюється мальтоза. Такі етапи розщеплювання крохмалю амілазами.

Амілази діють на крохмаль наступним чином.

По-перше, вони розріджують крохмаль. Далі амілази перетворюють крохмаль на різні декстрини (завдяки декстринізуючий властивості), що можна легко прослідити по зміні забарвлення з йодом. І нарешті, оскільки при дії амілаз на крохмаль утворюється цукор (мальтоза), вони виявляють оцукрюючу дією.

Амілази містяться в зерні в двох видах – у вигляді вільних амілаз, які можуть бути легко экстраговані з борошна водою, і у вигляді зв'язаних, які міцно адсорбовані, пов'язані з білками.

Залежно від характеру дії розрізняють дві амілази: α-амілазу, або, як її інакше називають, декстриногенамілазу, і β-амілазу, або сахарогенамілазу.

β-Амілза, діючи на крохмаль, утворює головним чином мальтозу і мало декстринів. α-Амілаза розщеплює крохмаль з утворенням головним чином декстринів і невеликої кількості мальтози. Мабуть, α-амилаза мов би дробить молекулу крохмалю на крупні частини, декстрини, які при цьому утворюються. Що стосується β-амілази, то вона мов би лущить частинку крохмалю з поверхні, відщеплюючи від молекули мальтози, причому залишається молекула високомолекулярного декстрину – амілодекстрину, який за своїми властивостями наближається до первинного крохмалю.

Амілази мають дуже велике значення в оцінці якості зерна і борошна: процес накопичення цукру під час бродіння тіста і сам процес бродіння залежать від швидкості накопичення в тісті мальтози, що у свою чергу залежить від дії цього ферменту. Амілази мають дуже велике значення в спиртовій і пивоварній промисловості, де застосовується солод, що є пророслим і обережно висушеним зерном, яке, по суті кажучи, є джерелом активної амілази.

α- і β-амілази досить істотно розрізняються за своїми властивостями, а