Взаимосвязь функциональных свойств сухой пшеничной клейковины с аминокислотным составом и показателями её качества Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Оригинальная статья/Original article_

УДК 664.38:664.53

DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-173-180_

Взаимосвязь функциональных свойств сухой пшеничной клейковины с аминокислотным составом и показателями _её качества_

Валентина В. Колпакова 1 [email protected] _Владимир А. Коваленок 1 [email protected]_

j Всероссийский научно-иссследовательский институт крахмалопродуктов - филиал «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, ул. Некрасова, 11, п. Красково, 140051, Россия_

Аннотация. Целью работы явилось изучение зависимости функциональных свойств сухой пшеничной клейковины (СПК) от показателей качества, полученных после регенерации ее в сыром виде, и аминокислотного состава. Учитывая, что основным направлением применения СПК является производство муки и хлеба, то данные по взаимосвязи необходимы для предсказания и более широкого использования ее в производстве кондитерских, колбасных изделий и других пищевых продуктов. В работе использованы 19 образцов СПК производства компании "БМ" (Казахстан), 3 образца, полученные из сильного, слабого и среднего по качеству зерна пшеницы, и методы определения выхода, деформации сжатия (упругостью), гидратационной способности регенерированной сырой СПК, аминокислотного и фракционного состава. Установлено, что функциональные свойства СПК возможно предсказывать исходя из гидратации и деформации сжатия (упругости). Наибольшей пенообразующей способностью обладала СПК с гидратацией 190-200 %, наибольшей жироэмульгирующей способностью - с значениями 140-150 %. В целях обеспечения большей пенообразующей способностью целесообразно использовать СПК с деформацией сжатия 70-80 ед. приб., большей способности эмульгировать и связывать жир - с значениями 60-80 ед. приб., а связывать воду - с показателем СПК 50-70 ед. приб. Для растворимости белков СПК установлена высокая положительная корреляция с суммой неполярных аминокислот целой клейковины и отрицательная - глиадина. Для ВСС клейковины характерна обратная зависимость от суммы полярных аминокислот обеих фракций глютенина (r= -0,67 и -0,98), для ЖСС - прямая зависимость от суммы полярных аминокислот глиадина (r=0,78) и целой клейковины^^^), обратная - от суммы неполярных аминокислот растворимого и нерастворимого глютенина (r=0.86-0,92). ЖЭС положительно коррелировала с суммой неполярных аминокислот целого комплекса клейковины и глиадина (r=0,70-0,86) и отрицательно с - суммой полярных аминокислот СПК и всех ее фракций (-0,62-0,84). Пенообразующая способность взаимосвязана с суммой неполярных аминокислот глиадина и обоих фракций нерастворимого глютенина (r=0,79-0,95).

Relationship of the functional properties of dry wheat gluten with _amino acid composition and its quality indicators_

Valentina V. Kolpakova 1 [email protected] _Vladimir A. Kovalenok 1 [email protected]_

j All-Russian Scientific Research Institute of Starch Products - a branch of the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food

Systems of Russian Academy of Sciences, Nekrasova St., 11, Kraskovo settlement, 140051, Russia_

Abstract. The aim of the work was to study the dependence of the functional properties of dry wheat gluten (DWG) on the quality indicators obtained after regeneration of its raw form, and amino acid composition. Given that the main direction of use of DWG is the production of flour and bread, the data on the relationship are necessary to predict and increase its use in the production of confectionery, sausage products and other food products. We used 19 samples of the DWG produced by «BM» (Kazakhstan), 3 samples obta ined from strong, weak, and average wheat grain quality, and methods for determining the yield and compression deformation (elasticity), the hydration ability of the regenerated raw SPK, amino acid and fractional composition. It is established that the functional properties of the DWG can be predicted on the basis of hydration and compression deformation (elasticity). The DWG with the hydration of 190-200% had the highest foaming capacity, and the most fat emulsifying ability with values of 140-150%. In order to provide greater foaming ability, it is advisable to use the SEC with compression deformation of 70-80 units. app., greater ability to emulsify and bind fat - with values of 60-80 units. app., and to bind water -with an indicator of DWG 50-70 units. app. For the solubility of the DWG proteins, a high positive correlation with the sum of non-polar amino acids of whole gluten and a negative - gliadin was established. For water-binding capacity (WBC) of gluten, an inverse dependence on the sum of polar amino acids of both glutenin fractions (r = -0.67 and -0.98) is characteristic, for LSS, a direct dependence on the sum of polar amino acids of gliadin (r = 0.78) and whole gluten (r = 0.95), the reverse of the amount of non-polar amino acids of soluble and insoluble glutenin (r = 0.86-0.92). WBC of gluten is inversely dependent on the sum of the polar amino acids of both glutenin fractions (r = -0.67 and -0.98), for the fat binding one is directly dependent on the sum of the polar amino acids of gliadin (r = 0.78) and whole gluten (r = 0.95), inverse - from the sum of non-polar amino acids of soluble and insoluble glutenin (r = 0.86-0.92). Fat-emulsifying capacity (FEC) positively correlated with the sum of non-polar amino acids of the whole complex of gluten and gliadin (r = 0.70-0.86) and negatively with the sum of polar amino acids of SEC and all its fractions (-0.62-0.84). Foaming capacity (FC) is interrelated with the sum of non-polar amino acids of gliadin and both fractions of insoluble glutenin (r = 0.79-0.95).

Keywords: dry wheat gluten, functional properties, amino acid composition, quality indicators

Для цитирования

Колпакова В.В., Коваленок В.А. Взаимосвязь функциональных свойств сухой пшеничной клейковины с аминокислотным составом и показателями её качества // Вестник ВГУИТ. 2019. Т. 81. № 1. С. 173-180. (М:10.20914/2310-1202-2019-1-173-180

For citation

Kolpakova V.V., Kovalenok V.A. Relationship of the functional properties of dry wheat gluten with amino acid composition and its quality indicators. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2019. vol. 81. no. 1. pp. 173-180. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2019-1-173-180

Введение

Проблема обеспечения населения белком вызывает необходимость совершенствования процессов плучения белковых продуктов из растительного сырья и улучшения их функциональных свойств для коррекции пищевой, билогической ценности изделий и улучшения технологических показателей качества. Белковые продукты используются в пищевой промышленности благодаря широкому набору функциональных свойств, среди которых основными являются способность связывать воду, жир, образовывать и стабилизировать эмульсии и пены [1, 2]. В настоящее время интерес к сухой пшеничной клейковине (СПК) продолжает оставаться высоким, так как она является натуральным и практически единственным белковым продуктом, выпускаемым в промышленных масштабах из зерновых культур. Основным направлением применения СПК является производство муки и хлеба [3-5], но для ее широкого использования в производстве кондитерских (мучных, сбивных, пастильных), колбасных изделий, напитков и других продуктов осуществляют модификацию функциональных свойств, прежде всего, биотехнологическими методами [6-8].

Для характеристики качества промышленной СПК обычно определяют только химический состав [9], но СПК после взаимодействия с водой может иметь различные реологические характеристики, обусловленные особенностями сорта, условиями выращивания пшеницы [10] или технологическими факторами производства белкового продукта. Реологические характеристики могут отражаться и на функциональных свойствах СПК, поэтому, зная их значения, предварительно можно определить области использования, не прибегая к трудоемким методам анализа водосвязывающей, пенообразующей и жироэмульгирующей способности. С другой стороны, если учесть, что реологические показатели сырой клейковины обусловлены генетическими факторами, то встает задача изучения взаимосвязи функциональных свойств СПК с ее аминокислотным составом как одного из важнейших признаков, характеризующих принадлежность к сорту пшеницы. Цель исследований -расширение сведений о физико-химических свойствах и особенностях белков СПК для научно обоснованного выбора вида и условий действия гидролизующих, сшивающих или других видов энзимов для модификации функциональных свойств.

Материалы и методы

Изучение взаимосвязи функциональных и реологических показателей СПК осуществляли с использованием 19 образцов производства компании "БМ" (Казахстан), качество и

безопасность которых подтверждены сертификатами соответствия. Для определения аминокислотного состава использовали 3 образца клейковины, плученные из типичного «сильного» сорта зерна Саратовская 29 (яровая), типично «слабого» - Акмолинка 1 (яровая) и типично среднего по качеству сорта Горьковская 52 (озимая).

Химический состав

Содержание белка в СПК и ее фракциях определяли по методу Кьельдаля на приборе К)еЬек фирмы «Теса1ог» (Швеция), массовую долю влаги - по ГОСТ 9404-88. Массовая доля белка в продуктах составляла 87,7-98,8% на сухое вещество.

Приготовление регенерированной СПК и определение ее показателей качества

Из муки с выходом 60%, полученной из типично «сильного» зерна сорта Саратовская 29 (яровая), типично «слабого» - Акмолинка 1 (яровая) и типично «среднего» по качеству сорта Горьковская 52 (озимая), вручную отмывали сырую клейковину и высушивали ее на лиофиль-ной установке ^ (Чехия). СПК из «сильного» сорта зерна характеризовалась как малорастяжимая, «крепкая» с показателем прибора 55 ед. приб., СПК из «среднего» по качеству сорта - растяжимая, «нормальная» с показателем 70 ед. приб., из «слабого» - как очень растяжимая и «слабая» с показателем 100 ед. приб. Регенерацию СПК осуществляли путем замешивания шарика теста из 4±0,01 г муки с водопроводной водой при температуре 19±1 °С с последующей отлежкой его в течение 20 мин и отмыванием от крахмала под струей воды. Время отмывания - 10-15 мин. Показатели качества регенерированной СПК оценивали по выходу (ГОСТ Р 54478-2011), деформации сжатия (упругости) (НдефА измеряемой на приборе иДк-1 (ГОСТ 27839 - 88), и гидратационной способности. Для определения гидратационной способности (ГС) навеску 4±0,01 г сырой регенерированной клейковины высушивали в течение 10 мин на приборе ПИВИ-1. Расчет ГС в процентах проводили по формуле: ГС Вх 100/СВ, где В - масса влаги в навеске, СВ - содержание сухого вещества в навеске. Фракционирование белков клейковины

В центрифужную пробирку помещали 0,9 г СПК, взвешенной с точностью ±0,001 г, приливали 30 см3 70% этанола, встряхивали 1 ч и оставляли на ночь. На следующий день вновь встряхивали 1 ч и центрифугировали 15 мин при 8000хq. Центрифугат сливали, к осадку добавляли 30 см3 этанола, встряхивали 1 ч и центрифугировали. Последнюю операцию повторяли еще один раз. Объединенные экстракты представляли собой глиадин. Этанол

досуха отгоняли на роторном испарителе, медообразный глиадин лиофильно высушивали. К остатку после удаления глиадина добавляли 0,1н раствор СНз СОН при соотношении 1:30 по сухому веществу и проводили операции выделения растворимого глютенина при 4 °С, аналогичные стадиям получения глиадина. На роторном испарителе удаляли уксусную кислоту, остаток промывали водой и лио-фильно высушивали. Остаток представлял собой нерастворимый глютенин.

Анализ аминокислотного состава СПК и ее фракций

Для анализа использовали жидкостный хроматограф фирмы "Hitachi" (Япония) в режиме с сульфированным сополимером стирола с дивинилбензолом и ступенчатым градиентом натрий-цитратных буферных растворов с возрастающим значением рН и молярности. Навеску 3-5 мг образца помещали в стеклянную ампулу, добавляли 300 мкл смеси концентрированной соляной и трифторуксусной кислот (2:1) с 0,1% 2-меркаптоэтанолом. Образец замораживали в жидком азоте, вакуумировали и проводили гидролиз при 155 °С в течение 1 ч. Гидролизуе-мую смесь упаривали на роторном испарителе (Centrivap Concentrator Labconco, USA). К остатку добавляли 0,1 н HCl и центрифугировали 5 мин при 8000хq на центрифуге Microfuge 22R (Beckman-Coulter, USA).

Определение функциональных свойств СПК Функциональные свойства образцов СПК разного качества определяли по методикам, описанным в работе [11].

Статистическая обработка Анализы проводились в 3-5 повторностях, результаты представляли как средние арифметические. Для определения доверительного интервала среднего арифметического результата использовали критерий Стьюдента на уровне значимости р = 0,05. Математическую обработку результатов проводили с программами Statistica 6.0, МаШетайса 5.2. и TableCurve 3D v4.0.01.

Результаты и обсуждение

Зависимость функциональных свойств СПК от показателей качества Взаимосвязь показателей качества СПК и ее функциональных свойств исследована с использованием 19 образцов разного качества. Из полученных данных видно, что образцы СПК отличались как по показателям качества (таблица 1), так и по функциональным свойствам (таблица 2). Выход регенерированной СПК находился в пределах 201^247%, деформация сжатия (Н деф.) - 42^79 ед. приб., гидратационная способность - 140^ 186%. Водосвязывающая

способность (ВСС) изменялась в пределах 2,27^2,70 г/г; жиросвязывающая способность (ЖСС) - 0,95^2,35 г/г; жироэмульгирующая способность (ЖЭС) - 49^67%; стабильность эмульсии (СЭ) - 88^ 116%, пенообразующая способность (ПОС) и стабильность пены (СП) - 170^227 и 55^70% соответственно.

Таблица 1 .

Показатели качества СПК разного качества

Table 1.

Indicators of the quality of the DWG of different quality

Выход, % Output, % Н деф., ед. приб. Гидратационная способность, % Hydration ability, %

201 ± 1,0 42 ± 0,2 150 ± 1,0

222 ± 0,5 50 ± 0,5 180 ± 1,1

221 ± 1,0 53 ± 0,5 173 ± 0,6

247 ± 2,0 62 ± 0,2 186 ± 0,8

222 ± 0,2 65 ± 0,7 176 ± 0,7

228 ± 0,8 71 ± 1,0 147 ± 0,5

231 ± 0,7 70 ± 1,0 168 ± 0,3

231 ± 0,3 70 ± 0,4 174 ± 0,1

229 ± 0,4 72 ± 1,0 168 ± 0,1

233 ± 0,2 72 ± 1,0 180 ± 0,4

239 ± 0,4 72 ± 0,5 182 ± 1,0

232 ± 0,5 73 ± 0,7 186 ± 0,8

234 ± 0,7 73 ± 0,8 172 ± 0,5

234 ± 0,2 73 ± 0,2 163 ± 0,4

239 ± 0,3 73 ± 0,5 140 ± 0,5

224 ± 0,5 75 ± 1,0 176 ± 0,4

228 ± 0,4 75 ± 0,6 142 ± 0,7

228 ± 0,6 75 ± 0,7 168 ± 1,3

231 ± 0,7 79 ± 0,7 194 ± 0,9

Закономерности зависимостей, обработанные с элементами статистики, позволили получить уравнения регрессии, адекватно описывающие взаимосвязь между функциональными свойствами, с одной стороны, и показателями качества СПК (выход и деформация сжатия) -с другой. Вид уравнений следующий:

Пенообразующая способность, %: ПОС = -663554,86 + 11657,962х-76,618х2 + 0,22337499х3-0,00024374999х4 - 6,564у + 0,058у2;

Водосвязывающая способность, г/г: ВСС = 6222.6 - 212.8х + 3.4х2- 0.3018х3 -

14.2у + 0.03у2; Жироэмульгирующая способность, %: ЖЭС = -14319 - 19,31х + 0,33х2 - 0,0017х3 + 195,6у-0,86у2+0,0013у3; Жиросвязывающая способность, г/г:

ЖСС = -4537,06 + 210,88х-3,17х2 + 0,0157х3 + 2,18у-0,01у2 + 1,62у3;

где х - Ндеф., ед. приб.; у - выход сырой клейковины, %.

Таблица 2.

Функциональные свойства СПК разного качества

Table 2.

Functional properties of the DWG of different quality

ВСС, г/г ЖСС, г/г ПОС, % СП, % ЖЭС, % СЭ, %

2,27 ± 0,03 0,95 ± 0,04 210 ± 2,0 67 ± 0,5 59 ± 1,0 90 ± 1,0

2,33 ± 0,02 1,86 ± 0,03 190 ± 3,0 66 ± 1,0 61 ± 1,0 111 ± 1,0

2,53 ± 0,01 2,20 ± 0,05 195 ± 1,0 66 ± 0,5 63 ± 1,5 108 ± 2,0

2,39 ± 0,03 2,32 ± 0,06 220 ± 2,0 70 ± 0,5 60 ± 1,2 103 ± 2,0

2,45 ± 0,03 2,16 ± 0,05 200 ± 2,0 68 ± 1,0 49 ± 2,5 108 ± 1,0

2,46 ± 0,05 2,20 ± 0,03 170 ± 1,0 63 ± 1,0 66 ± 2,0 93 ± 3,0

2,58 ± 0,01 2,18 ± 0,08 173 ± 1,0 67 ± 1,0 60 ± 1,0 116 ± 2,0

2,66 ± 0,02 2,26 ± 0,04 187 ± 2,0 66 ± 1,0 66 ± 2,0 91 ± 2,0

2,59 ± 0,03 2,23 ± 0,03 193 ± 3,0 62 ± 1,0 59 ± 1,0 99 ± 3,0

2,49 ± 0,03 2,24 ± 0,05 183 ± 1,0 60 ± 1,0 62 ± 2,0 100 ± 1,0

2,70 ± 0,05 2,23 ± 0,02 200 ± 2,0 65 ± 1,5 60 ± 1,0 108 ± 2,0

2,42 ± 0,04 2,21 ± 0,01 197 ± 1,0 61 ± 1,0 58 ± 1,0 106 ± 1,0

2,56 ± 0,03 2,18 ± 0,03 210 ± 0,0 64 ± 0,5 61 ± 1,0 104 ± 1,0

2,40 ± 0,07 2,20 ± 0,05 183 ± 0,0 60 ± 1,0 63 ± 2,0 95 ± 2,0

2,62 ± 0,05 2,18 ± 0,06 197 ± 3,0 66 ± 1,5 61 ± 3,0 113 ± 2,0

2,67 ± 0,03 2,30 ± 0,04 200 ± 1,0 55 ± 1,0 67 ± 3,0 90 ± 3,0

2,68 ± 0,04 2,34 ± 0,03 193 ± 2,0 64 ± 2,0 66 ± 1,0 88 ± 1,0

2,49 ± 0,01 2,20 ± 0,08 200 ± 3,0 65 ± 1,5 60 ± 1,0 93 ± 2,0

2,30 ± 0,02 2,35 ± 0,04 213 ± 1,0 59 ± 1,0 58 ± 2,0 98 ± 1,0

Из трехмерных картин изображения зависимостей (рисунок 1) следует, что наибольшими значениями ПОС обладали образцы СПК с #деф. 70-80 ед. приб., наименьшими - с Ндеф., равной 50 ед. приб. Чем слабее была регенерированная клейковина, тем ее ПОС выше. Показатель ВСС также взаимосвязан с упругостью (Ндеф.) клейковины: более высокие значения ВВС имели образцы со значениями Ндеф., равными 65-75 ед. приб. (рисунок 2, а). Однозначной зависимости между выходом регенерированной клейковины и ВСС, как и для ПОС, не выявлено. Данные зависимости ЖЭС СПК от исследуемых факторов, приведенные на рисунке 2, Ъ, показывают, что самой высокой ЖЭС обладали образцы СПК с Ндеф. 70-80 ед. приб. и выходом сырой клейковины 210-220%. Чем слабее была регенерированная клейковина и чем выход ее меньше, тем ЖЭС СПК была выше. Из картины влияния выхода и показателя деформации сжатия СПК на ЖСС (рисунок 2, с) следует, что самые низкие показатели ЖСС наблюдались у образцов с Ндеф. 50 ед. приб., самые высокие - у СПК со значениями 60-65 ед. приб. Следовательно, данное свойство можно оценивать с помощью упругости белкового комплекса СПК. Влияние выхода СПК на ЖСС незначительное, поэтому

использовать его для оценки данного свойства нецелесообразно. Определение гидратацион-ной способности СПК (рисунок 3) показало, что с увеличением ее значения ПОС закономерно повышалась (рисунок 3, а), а ЖЭС -уменьшалась (рисунок 3, Ъ). Коэффициенты корреляции (г) равнялись 0,78 и 0,72 соответственно. Показатели ВСС и ЖСС клейковины не зависели от значений ее гидратационной способности.

Рисунок 1. Взаимосвязь ПОС с упругостью и выходом регенерированной СПК

Figure 1. The relationship of the foaming capacity (FC) with elasticity and the release of the regenerated DWG

c

Рисунок 2. Влияние выхода и деформации сжатия СПК на функциональные свойства: a - ВСС; b - ЖЭС; c - ЖСС

Figure 2. Effect of yield and strain DWG compression on the functional properties: a - Water binding capacity (WBC); b - Fat emulsifying capacity (FEC); c - Fat binding capacity (FBC)

ПОС, %

210 205 200 195 190

185

180

ЖЭС, % 70 68 66 64 62 60 58

130 140 150 160 170 180 190 200

Гидратационная способность, % Hydration ability,%

56

130 140 150 160 170 180 190 200 Гидрационная способность, % Hydration ability,%

b

Рисунок 3. Влияние гидратационной способности СПК на ПОС и ЖЭС Figure 3. The effect of the hydration capacity of the DWG on the FC and FEC

Зависимость функциональных свойств от аминокислотного состава СПК и ее фракций Взаимосвязь функциональных свойств СПК с особенностями аминокислотного состава белков изучали на примере 3 образцов разного качества (крепкая, хорошая, слабая) и основных ее фракций (глиадин, растворимый и нерастворимый глютенин). От соотношения и вида аминокислот, как известно, зависят поверхностные свойства белков, следовательно, и их функциональные

свойства. Поэтому рассчитана сумма полярных (лизин, аспарагиновая, глютаминовая кислоты, аргинин) и неполярных аминокислот (глицин, (таблица 3) фенилаланин, аланин, лейцин, ме-тионин, изолейцин, валин валин, пролин) в СПК и ее фракциях. Коэффициенты парной корреляции, отражающие взаимосвязь показателей аминокислотного состава СПК и ее фракций с функциональными свойствами, приведены в таблице 4.

a

Таблица 3.

Коэффициенты корреляции между функциональными свойствами СПК разного качества и

суммой аминокислот

Table 3.

Correlation coefficients between functional properties of DWG of different quality and the amount of amino acids

Функциональные свойства | Functional properties

Растворимость, % Solubility, % ВСС, г/г ЖСС, г/г ЖЭС, % ПОС, % СП, %

Пшеничная клейковина и ее ф зракции (Wheat gluten and its fractions) :

Пшеничная клейковина j Wheat Gluten

Полярные j Polar -Q, 96 Q,54 Q,95 -Q,78 -Q,66 Q,22

Неполярные j Nonpolar Q,98 -Q,36 -Q,76 Q,86 -Q, 11 -Q,36

Глиадин j Gliadin

Полярные j Polar -Q,97 -Q,2Q Q,78 - Q, 84 Q,21 Q,21

Неполярные j Nonpolar -Q,21 -Q,42 -Q,3Q Q,7Q Q,79 Q,99

Растворимый глютенин j Soluble glutenin

Полярные j Polar Q,62 -Q,67 -Q,85 - Q,62 - Q,67 Q,54

Неполярные j Nonpolar Q,88 Q,62 -Q,92 - Q,39 Q,8Q Q,14

Нерастворимый глютенин j Insoluble Glutenin

Полярные j Polar Q,24 -Q,98 -Q,86 - Q,61 Q,97 -Q,49

Неполярные j Nonpolar Q,1Q Q,57 -Q,52 - Q,74 Q,95 Q,9Q

Таблица 4.

Аминокислотный состав пшеничной клейковины разного качества и ее фракций, г/100 г. белка

Table 4.

Amino acid composition of wheat gluten of different quality and its fractions, g/100 g of protein

Аминокислота Amino acid Крепкая СПК j Strong SPK Хорошая СПК | Good SEC Слабая СПК j Weak SPK

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Лизин | Lysin 2,24 Q,7Q 1,17 2,63 1,57 Q,6Q 1,27 1,74 1.51 Q,79 1,21 1,2Q

Гистидин | Gistidine 2,27 1,81 1,47 2,24 1,99 1,7Q 1,6Q 1,76 2,Q4 1.49 1,2Q 1,67

Аргинин | Arginine 3,62 2,87 2,85 3,96 3,76 2,55 3,62 4,24 3,43 2,51 3,1Q 3,44

Аспарагиновая кислота | Asparagus oyster 3,75 2,84 2,69 4,Q9 3,17 3,12 2,62 3,89 3,32 2,95 1,99 4,44

Треонин | Treonin 2,37 2,2Q 2,73 5,13 5,16 2,24 2,58 3,95 2,55 2,49 2,96 4,4Q

Серин | Serin 4,87 4,12 3,33 4,25 3,Q5 4,64 4,61 5,23 4,93 3,97 6,Q8 8,12

Глутаминовая кислота | Glutamic acid 4Q,16 5Q,86 49,56 33,15 43,59 5Q,53 44,36 31,88 43,66 5Q,96 42,Q6 3Q,47

Пролин | Prolin 18,19 18,Q9 17,4Q 12,Q8 17,16 2Q,95 15,44 1Q,73 19,12 18,73 14,62 8,47

Глицин | Glycine 3,96 1,89 3,43 5,32 3,66 1,69 3,51 4,37 4,16 1,63 3,55 5,9Q

Алании | Alanine 3,34 2,5Q 2,53 2,71 3,34 2,27 2,Q5 2,9Q 2,89 2,25 1,97 3,19

Валин | Valin 4,58 5,15 4,53 3,96 5,Q8 5,11 3,69 4,56 4,52 4,74 3,58 3,79

Метионин | Methionine 2,13 1.64 1,78 1,79 1,73 1,48 1,21 1,33 1,91 Q,95 1,21 1,59

Цистин (1/2) | Cistine (1/2) 5,43 5,1Q 5,74 5,1Q 3,25 2,72 3,91 2,81 1,91 2,84 4,23 2,6Q

Изолейцин | Isoleycin 4,8Q 5,1Q 3,65 2,95 4,49 4,84 3,42 3,33 4,42 4,42 3,32 3,26

Лейцин | Leycin 7,84 8,44 7,34 6,82 8,Q8 7,83 6,34 7,33 7,99 7,15 5,92 6,37

Тирозин | Tyrosine 3,88 3,Q1 3,53 3,9Q 3,65 2,87 3,55 3,45 3,48 2,88 3,48 4,62

Фенилаланин | Phenylalanine 6,76 6,61 5,97 4,Q6 7,48 7,Q7 5,25 5,49 7,Q5 6,68 5,2Q 2,83

Сумма полярных аминокислот Polar amino acids 49,77 57,27 56,27 43,83 52,Q9 56,8Q 5Q,6Q 41,75 51,92 57,21 44,Q5 39,55

Сумма неполярных аминокислот Nonpolar amino acids 52,2Q 49,42 46,63 39,69 51,Q2 51,27 4Q,91 4Q,Q4 52,Q6 46,55 39,93 35,4

Примечание: 1 - клейковина; 2 - глиадин; 3 - растворимый глютенин; 4 - нерастворимый глютенин Note: 1 - gluten; 2 - gliadin; 3 - soluble glutenin; 4 - insoluble glutenin

Установлено, что у целого комплекса СПК разного качества высокая положительная корреляция между суммой полярных аминокислот и ЖСС, высокая отрицательная - между суммой этих же аминокислот и растворимостью. Высокая взаимосвязь обнаружена для ЖЭС и суммы неполярных аминокислот (г = 0,86).

Для глиадиновой фракции закономерности взаимосвязи суммы полярных аминокислот с ЖСС и растворимостью аналогичные закономерностям целого комплекса СПК, а для суммы неполярных аминокислот выявлена дополнительная взаимосвязь: чем выше их содержалось в глиадине, тем больше ПОС, СП и ЖЭС

клейковины (r = 0,70±0,99). Для суммы неполярных аминокислот в растворимой фракции имелась высокая отрицательная корреляция с ЖСС, высокая положительная - с растворимостью и ПОС. Чем больше сумма полярных аминокислот во фракции, тем меньше значения ЖСС, ЖЭС, ПОС, но выше растворимость СПК. Функциональные свойства СПК взаимосвязаны и с особенностями аминокислотного состава нерастворимого глютенина: чем больше содержалось в нем неполярных аминокислот, тем выше значения ПОС, стабильности пены и ЖЭС. Количество полярных аминокислот также прямо пропорционально значениям ПОС, но обратно пропорционально значениям ВСС и ЖСС.

Заключение

Разработку способов регулирования функциональных свойств СПК биотехнологическими методами целесообразно осуществлять с учетом зависимости их от показателей качества и аминокислотного состава. Для растворимости белков СПК установлена высокая положительная корреляция с суммой неполярных аминокислот как целой клейковины (r = 0,98), так и ее фракций:

ЛИТЕРАТУРА

1 Majzoobi М., Abedi E. Effects of pH changes оп functional properties of native and acetylated wheat gluten // International Food Research Journal. 2014. V. 21. № 3. Р. 1219-1224.

2 Zhang H., Claver I.P., Zhu K.-X., Zhou H. The еffect of ultrasound on the functional properties of wheat gluten // Molecules. 2011. V. 16. P. 4231-4240. doi: 10.3390/molecules16054231

3 Ma F., Baik B.-K. Qualitative еffect of аdded gluten on dough properties and quality of chinese steamed bread // Cereal Chemistry. 2017. V. 94. № 5. P. 827-833. doi: 10.1094/cchem-11-16-0274-R

4 Noorfarahzilah M., Lee J.S., Sharifudin M.S., Mohd F.A. et al. Applications of composite flour in development of food products // International Food Research J. 2014. V. 21. № 6. P. 2061-2074.

5 Batey I.L., Huang W. Gluten and modified gluten // Encyclopedia of Food Grains. 2016. V. 3. P. 408413. doi: 10.1016/B978-0-12-394437-5.00157-1

6 Zhang H., Claver I.P., Li Q., Zhu K. et al. Structural modification of wheat gluten by dry heat-enhanced enzymatic hydrolysis // Food Technology and Biotechnology. 2012. V. 50. № 1. P. 53-58.

7 Kolpakova V.V., Chumikina L.V., Vasil'ev A.V., Arabova L.I. et al. Wheat gluten proteolysis by enzyme preparations of directional action // International Journal of Agronomy and Agricultural Research. 2014. V. 5. № 2. P. 72-86.

8 Elli L., Roncoroni L., Hils M., Pasternack R. et al. Imunological effects of transglutaminase-treated gluten in celiac disease // Human Immunology. 2012. V. 73. P. 992-997.

9 American Association of Cereal Chemists. Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists: 10th ed. 2000. Methods 44-15A, 46-12, 08-01, 66-50, 76-13, 30-10.

глиадина и растворимого глютенина. Для ВСС клейковины характерна обратная зависимость от суммы полярных аминокислот обеих фракций глютенина, для ЖСС - прямая зависимость от суммы полярных аминокислот глиадина и целой клейковины и, обратная - от суммы неполярных аминокислот спирторастворимой фракции. ЖЭС положительно коррелировала с суммой неполярных аминокислот целого комплекса клейковины и глиадина и отрицательно - с суммой полярных аминокислот СПК и всех ее фракций. Функциональные свойства СПК возможно предсказывать и, исходя из показателей качества регенерированного комплекса - гидратации и деформации сжатия (упругости). Наибольшей ПОС обладала СПК с гидратационной способностью 190-200%, наибольшей ЖЭС - со значениями 140-150%. В целях обеспечения большей ПОС целесообразно использовать СПК с Ядеф. 70-80 ед. приб., большей способности эмульгировать и связывать жир - со значениями 60-80 ед. приб., связывать воду - с показателем упругости СПК 50-70 ед.приб.

10 Колпакова В.В., Молчанова Е.Н., Васильев А.В., Чумикина Л.В. Физико-химические свойства белков пшеницы, выращенной в резко-контрастных климатических условиях // Прикладная биохимия и микробиология. 2007. Т. 43. № 3. С. 382-389.

11 Kolpakova V.V., Chumikina L.V., Arabova L.I., Lukin D.N. et al. Functional technological properties and electrophoretic composition of modified wheat gluten // Foods and Raw Materials. 2016. V. 4. № 2. P. 48-57. doi: 10.21179/2308-4057-2016-2-48-57

REFERENCES

1 Majzoobi M., Abedi E. Effects of pH changes оп functional properties of native and acetylated wheat gluten. International Food Research Journal. 2014. vol. 21. no. 3. рp. 1219-1224.

2 Zhang H., Claver I.P., Zhu K.-X., Zhou H. The еffect of ultrasound on the functional properties of wheat gluten. Molecules. 2011. vol. 16. pp. 4231-4240. doi: 10.3390/molecules16054231

3 Ma F., Baik B.-K. Qualitative еffect of аdded gluten on dough properties and quality of chinese steamed bread. Cereal Chemistry. 2017. vol. 94. no. 5. pp. 827-833. doi: 10.1094/cchem-11-16-0274-R

4 Noorfarahzilah M., Lee J.S., Sharifudin M.S., Mohd F.A. et al. Applications of composite flour in development of food products. International Food Research J. 2014. vol. 21. no. 6. pp. 2061-2074.

5 Batey I.L., Huang W. Gluten and modified gluten. Encyclopedia of Food Grains. 2016. vol. 3. pp. 408413. doi: 10.1016/B978-0-12-3 94437-5.00157-1

6 Zhang H., Claver I.P., Li Q., Zhu K. et al. Structural modification of wheat gluten by dry heat-enhanced enzymatic hydrolysis. Food Technology and Biotechnology. 2012. vol. 50. no. 1. pp. 53-58.

7 Kolpakova V.V., Chumikina L.V., Vasil'ev A.V., Arabova L.I. et al. Wheat gluten proteolysis by enzyme preparations of directional action. International Journal of Agronomy and Agricultural Research. 2014. vol. 5. no. 2. pp. 72-86.

8 Elli L., Roncoroni L., Hils M., Pasternack R. et al. Imunological effects of transglutaminase-treated gluten in celiac disease. Human Immunology. 2012. vol. 73. pp. 992-997.

9 American Association of Cereal Chemists. Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists: 10th ed. 2000. Methods 44-15A, 46-12, 08-01, 66-50, 76-13, 30-10.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Валентина В. Колпакова главный научный сотрудник, д.т.н., профессор, Всероссийский научно-иссследовательский институт крахмалопродуктов - филиал «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, ул. Некрасова, 11, п. Красково, 140051, Россия, [email protected] Владимир А. Коваленок главный научный сотрудник, д.т.н., профессор, Всероссийский научно-иссследовательский институт крахмалопродуктов - филиал «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, ул. Некрасова, 11, п. Красково, 140051, Россия, [email protected]

КРИТЕРИЙ АВТОРСТВА

Валентина В. Колпакова консультация в ходе исследования Владимир А. Коваленок написал рукопись, корректировал её до подачи в редакцию и несёт ответственность за плагиат

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

ПОСТУПИЛА 17.01.2019 ПРИНЯТА В ПЕЧАТЬ 19.02.2019

10 Kolpakova V.V., Molchanova E.N., Vasilyev A.V., Chumikina L.V. Physico-chemical properties of wheat proteins grown in sharply contrasting climatic conditions. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya [Applied biochemistry and microbiology]. 2007. vol. 43. no. 3. pp. 382-389. (in Russian).

11 Kolpakova V.V., Chumikina L.V., Arabova L.I., Lukin D.N. et al. Functional technological properties and electrophoretic composition of modified wheat gluten. Foods and Raw Materials. 2016. vol. 4. no. 2. pp. 48-57. doi: 10.21179/2308-4057-2016-2-48-57

INFORMATION ABOUT AUTHORS Valentina V. Kolpakova lead researcher, Dr. Sci. (Engin.), professor, All-Russian Scientific Research Institute of Starch Products -a branch of the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems ofRussian Academy of Sciences, Nekrasova St., 11, Kraskovo settlement, 140051, Russia, [email protected] Vladimir A. Kovalenok lead researcher, Dr. Sci. (Engin.), professor, All-Russian Scientific Research Institute of Starch Products - a branch of the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems ofRussian Academy of Sciences, Nekrasova St., 11, Kraskovo settlement, 140051, Russia, [email protected]

CONTRIBUTION Valentina V. Kolpakova consultation during the study Vladimir A. Kovalenok wrote the manuscript, correct it before filing in editing and is responsible for plagiarism

CONFLICT OF INTEREST

The authors declare no conflict of interest. RECEIVED 1.17.2019 ACCEPTED 2.19.2019