Биопотенциал зерна тритикале и его технологические достоинства

Введение
Использование тритикале, как продовольственной культуры, в нашей стране остается до сих пор крайне ограниченным, тем не менее, это интересное, перспективное направление расширения сырьевой базы и ассортимента выпускаемой продукции для перерабатывающих отраслей пищевой индустрии. Сорт тритикале Тимирязевская 150 – новый сорт озимой гексаплоидной тритикале, созданный учеными РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева [7], и включенный в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в России в 2017 г. [3].

Известно, что качество зерна, в том числе и тритикале, очень сильно зависит от особенностей сорта, поэтому комплексное изучение технологических, биохимических особенностей и реологических свойств новых сортов, в частности сорта Тимирязевская 150, позволит в полной мере выявить их биопотенциал, а значит, и полноценно и целенаправленно использовать как зерно тритикале, так и продукты его переработки в различных отраслях пищевой индустрии [5,11].

Объекты и методы исследования
В работе использовали зерно озимого тритикале сорта Тимирязевская 150, урожая 2015-2017 годов, предоставленное Селекционной станцией им. П.И. Лисицына РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Оценку технологических показателей качества проводили в соответствии с действующими ГОСТами, принятыми в отрасли. Число падения (ЧП) по ГОСТ 27676-88. Фракционный состав белков и ферментативную активность протеаз по методикам, описанным в издании [6].
Оценку реологических свойств осуществляли на приборе миксолаб фирмы ChopinTechnologies (Франция) [2,9,10].

Результаты исследований
На основе проведенных исследований были получены значения технологических показателей качества зерна тритикале сорта Тимирязевская 150 урожая 2015-2017 годов, которые представлены в таблице 1.


Состояние белково-протеиназного комплекса оценивали по общему содержанию белка, количеству и качеству клейковины, фракционному составу растворимых белков, активности кислых и нейтральных протеиназ зерна тритикале. Так, общее содержание белка (N× 6,25) в среднем 9,6%; количество сырой клейковины – от 8,40 до 17,33%, при этом клейковина всех исследуемых образцов, относиться ко II группе качества, удовлетворительно крепкая (35,49,40 ед. ИДК).

Изучение фракционного состава растворимых белков показало, что процентное соотношение всех фракций примерно одинаково и составляет 20-25%, при этом следует отметить, что в образце зерна тритикале урожая 2016 года, доля спирто- и щелочерастворимых белков суммарно больше, чем в образце зерна тритикале урожая 2015 года (47,22 и 49,58% соответственно). Образец зерна тритикале урожая 2017 г. занимают промежуточное положение.

Известно, что протеолитические ферменты играют существенную роль в процессах, протекающих в зерне при его хранении и переработке. Мука, получаемая при механическом воздействии на зерно, нарушении его целостности, представляет собой с биохимической точки зрения совершенно другой объект исследования. Объект, в котором активируются, в первую очередь, окислительные и гидролитические процессы, в том числе процессы, связанные с протеолизом эндогенных белков.
В зерне тритикале показано наличие трех типов протеиназ при действии на бычий сывороточный альбумин (стандартный субстрат) и собственные белки: кислые протеиназы с оптимумом рН 3,5; нейтральные протеиназы с оптимумом рН 6,5; щелочные протеиназы с оптимумом рН 9,5 [1].

В таблице 2 представлены данные об активности кислых и нейтральных протеиназ зерна тритикале сорта Тимирязевская 150. Извлечение протеаз проводили, как описано в работе [1]. Определение активности протеаз модифицированным методом Ансона [6].


Из представленных данных следует, что активность нейтральных протеаз в 1,5-2,0 раза выше активности кислых протеиназ.

Величина протеолитической активности в исследуемых образцах зерна тритикале имеет, наряду с другими биохимическими показателями, принципиальное значение, поскольку протеиназы способны активно гидролизовать собственные, в том числе и клейковинные белки, что, в конечном счете, сказывается на технологическом процессе и готовом продукте. Кроме того, протеолитические ферменты участвуют в регуляции активности других ферментных систем, например, амилаз.

Активность амилолитических ферментов зерна и муки – еще одна важная технологическая и биохимическая характеристика, которая определяет наряду с другими показателями, хлебопекарные достоинства муки. Ее оценка проводилась с помощью метода определения числа падения (ЧП). Для зерна тритикале урожая 2015 г. ЧП составило 133 с, для зерна тритикале урожая 2016 г. – 96 с., урожая 2017 г. – 169 с. Это косвенно свидетельствует о повышенной амилолитической активности в данных образцах зерна тритикале.

Анализ реологических свойств зерна тритикале сорта Тимирязевская 150, урожая 2017 г. с использованием системы миксолаб выявил следующие основные параметры реологического профиля и расчетные показатели скоростей реакций (табл. 3, рис. 1).





На рисунке представлены основные индексы исследуемого образца зерна сорта Тимирязевская 150. Данные интегральной оценки реологических свойств теста визуализируются на графике в виде круговой диаграммы (профайлер миксолаба).

Анализируя данные интегральной оценки реологических свойств по 6- ти основным индексам: ВПС …8, Замес …2, Клейковина+ …6, Вязкость …1, Амилаза …4, Ретроградация крахмала …4, можно констатировать, что исследуемый образец зерна характеризуется высокой водопоглотительной способностью, так как содержит в отличии от муки большее количество белков, некрахмальных полисахаридов, за счет присутствия периферийных частей зерновки. Низкий индекс замеса свидетельствует о недостаточной стабильности теста во время замешивания и соответствует слабой или средней муке (типология по фариногафу), которая может быть рекомендована для хлеба с малым объемом, слоеного теста, крекеров, лапши [4, 8].

Индекс клейковины отражает два очень важных явления, которые происходят во время нагревания теста от 30° до 40°: крахмальные гранулы набухают, но их структура остается неизменной, при этом действие α- амилазы совсем незначительное; структура клейковинных белков изменяется, что связано с особенностями белковых комплексов, разрывом водородных связей, другими факторами, оказывающими влияние на структуру и свойства клейковины, а именно липидов, углеводов, ферментов (протеазы и их белковые ингибиторов, амилазы, липоксигеназа) [8]. Исследуемый образец зерна тритикале имеет индекс клейковины – 6, группу качества по показаниям ИДК – II удовлетворительная крепкая (40 ед. ИДК).

Индекс вязкости описывает фазу, при которой наибольшее количество физико-химических и биохимических параметров вступают во взаимодействие. На этой стадии роль белков отходит на второй план, а наибольшее значение приобретает состояние крахмала, его клейстеризация и активность амилаз, которая достигает своего максимума при температуре 60-70°. Низкий уровень индекса вязкости свидетельствует о высокой амилолитической активности, что коррелирует с индексом амилазы и подтверждается данными, полученными с использованием метода числа падения.

Индекс ретроградации крахмала напрямую связан со способностью конечного продукта противостоять черствению. Исследуемый образец зерна имеет средний уровень индекса ретроградации крахмала, что позволяет предположить достаточно хорошую устойчивость продуктов после выпечки.

Выводы
Комплексная оценка качества зерна тритикале сорта Тимирязевская 150 с использованием традиционных и современных методов исследования показала, что исследуемые образцы зерна имеют достаточно высокий технологический потенциал для использования в продовольственных целях, особенно в технологиях, где высокая амилолитическая активность не является отрицательным фактором.

Список использованных источников
1. Витол И.С., Карпиленко Г.П., Кандроков Р.Х., Стариченков А.А., Коваль А.И., Жильцова Н.С. Белково-протеиназный комплекс зерна тритикале // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2015. – № 8. – С. 36- 39.
2. ГОСТ ISO 17718-2015. Зерно и мука из мягкой пшеницы. Определение реологических свойств теста в зависимости от условий замеса и повышения температуры. – М.: Стандартинформ. – 2015. – 31с.
3. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т.1. Сорта растений (офиц. изд.). Москва: ФГБНУ Росинформагротех. – 2017. – С. 17-18.
4. Дюба, А., Рысев К. Д. Современный метод контроля качества зерна и муки по реологическим свойствам теста, определяемых с помощью миксолаб профайлер // Сб. материалов: I-ой научно-практической конференции с международным участием “Управление реологическими свойствами пищевых продуктов”. – М.: МГУПП. – 2008. – С. 86-95.
5. Мелешкина Е.П., Панкратов Г.Н., Панкратьева И.А., Чиркова Л.В., Кандроков Р.Х., Витол И.С., Игорянова Н.А., Политуха О.В., Туляков Д.Г. Тритикале (технологии переработки). Монография (под ред. Е.П. Мелешкиной). – М.: ФЛИНТА. – 2018. – 183 с.
6. Нечаев А.П.,Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А., Колпакова В.В., Витол И.С., Кобелева И.Б. Пищевая химия. Лабораторный практикум. – СПб.: ГИОРД. – 2006. – 304 с.
7. Рубец В.С., Игонин В.Н., Пыльнев В.В. Селекция озимой тритикале в РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева: история, особенности, достижения // ИзвестияТСХА. – 2014. – № 1. – С.115-124.
8. Antanas S., Alexa E., Negrea M., Guran E., Lazureanu A. Studies regarding rheological properties of triticale, wheat and rye flours // J. of Horticulture, Forestry and Biotechnology. – 2013. – v.17. – № 1. – P. 345-349.
9. Dubat A. Le mixolab Profiler: unoutilcomplet pour le controlequalite des bles et des farines // Industries des Cereales. – 2009. – № 161. – P. 11-26.
10.ICC № 173. Whole meal and flour from T. aestivum – Determination of rheological behavior as a function of mixing and temperature increase. – 2008. ICC. Standard. Vienna. 11. Meleshkina E.P., Pankratov G.N., Vitol I.S., Kandrokov R.H., Tulyakov D.G. Innovative Trends in the Development of Advanced Triticale Grain Processing Technology // Foods and Raw Materials. 2017. Vol.5. № 2. P. 70- 82. DOI: 10.21179/2308-4057-2017-2-70-82.
 

---