Клейковина

Клейковина или глютен — это группа питательных белков, содержащихся в семенах злаковых растений, особенно пшеницы, ржи, овса и ячменя. Клейковина состоит из двух основных белковых групп, глиадинов и глютенинов, которые при гидратации образуют сложную сеть, отвечающую за вязкоупругие свойства теста.

Содержание и качество клейковины в зерне важны для хлебопекарной промышленности, поскольку они влияют на реологические свойства теста, внешний вид и вкусовые качества конечного продукта. Клейковина придает тесту определенную упругость и пластичность, хорошую растяжимость, пышную форму, пористую структуру. Для разных сортов муки устанавливается среднее количество сырой клейковины — 20–30 % массы муки.

Специалистам хлебопекарной промышленности жизненно важно понимать количество и качество клейковины в муке, чтобы оптимизировать рецепты, обеспечить постоянное качество продукта и решить различные проблемы, которые могут возникнуть в процессе выпечки. Поэтому содержание клейковины является важным показателем, входящим в стандартные испытания для определения качества пшеничной и других видов муки.

Традиционный метод анализа клейковины

Метод отмывания клейковины ручным способом, впервые примененный еще в 1728 году, предусматривает отделение клейковины от пшеничной муки путем вымывания крахмала и других водорастворимых компонентов. Получившуюся клейковину затем высушивают, взвешивают и выражают в процентах от исходной массы муки. Несмотря на то, что этот метод дает ценную информацию о количестве клейковины, он не дает представления о качестве клейковины или ее специфических белковых фракциях.

Ручной метод определения клейковины требует много времени и труда, а также соблюдения определенных условий, таких как температура и качество воды, которые могут варьироваться в зависимости от условий проведения анализа и влиять на результаты.

Но, несмотря на неудобство и длительность, ручной способ используют, когда нет возможности применить автоматизированное оборудование или когда нужно проверить результаты, полученные другими методами.

Для определения клейковины в современных лабораториях используют автоматический метод, обеспечивающий большую стандартизацию и воспроизводимость анализа.

Стандартизация методов определения клейковины

До определенного момента каждая страна имела свои стандарты определения клейковины, которые отличались условиями проведения исследования. Например, варьировались жидкости для замеса теста. В некоторых стандартах использовалась вода, в ряде стран применяли солевой раствор (2 % NaCl) или фосфатный буфер. Различалось и время выдержки (ферментации) теста перед отмыванием — от 0 до 20 минут вылеживания сформированного шарика теста.

Соответственно, эти отличия существенно влияли на результаты определения количества и качества клейковины, полученные с использованием методик, регламентированных разными стандартами. Но развитие международной торговли нуждалось в универсальном решении, которое было бы одинаковым для всех производителей сельскохозяйственной продукции.

Первый общепризнанный стандарт разработала Международная Ассоциация по науке и технологии зерна. В 1976 году появился стандарт ICC 137/1, регламентирующий метод механического определения содержания сырой клейковины в пшеничной муке.

Метод включает основные этапы:

• Изготовление теста из муки и буферного раствора хлорида натрия.
• Отмывание сырой клейковины раствором хлорида натрия.
• Удаление остаточной воды, связанной с клейковиной, посредством центрифугирования и взвешивание остатка.

Для этого метода используется автоматический прибор Perten Glutomatic, который является мировым стандартом определения клейковины. Этот прибор позволяет также оценить индекс клейковины, содержание сырой и сухой клейковины и способность клейковины связывать воду.

Автоматический прибор для отмывания клейковины в стандартизированных условиях Glutomatic удобен и прост в использовании, является эталонным прибором для анализа клейковины в муке, зерне мягких и твердых сортов пшеницы и крупке.

Позже были выпущены стандарты ISO, в частности 21415, касающийся определения клейковины ручным методом и механическими средствами. Этот и другие стандарты уже разрабатывались именно для применения с Perten Glutomatic, который имеет стандартизированную процедуру определения и утвержден в качестве испытательного оборудования.

Расширенные методы анализа глютена

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)

ВЭЖХ разделяет и количественно определяет белковые фракции клейковины на основе их размера, гидрофобности или заряда. Это позволяет точно определять глиадин и глютенин для понимания пропорции и состава различных белковых субъединиц. ВЭЖХ предоставляет ценные данные о качестве клейковины и широко используется для исследований и контроля качества.

Иммуноферментный анализ (ELISA)

ELISA использует специфические антитела для выявления и количественного определения белков клейковины. Это быстрый и чувствительный метод анализа глютена, способный измерять уровень глютена до долей на миллион (ppm). ELISA особенно полезен для оценки загрязнения глютеном безглютеновых продуктов или мониторинга уровня глютена в сырье и готовой продукции.

Спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона (NIR)

NIR-спектроскопия измеряет поглощение и отражение ближнего инфракрасного света молекулами образца, обеспечивая уникальный спектральный отпечаток. Этот неразрушающий и быстрый метод позволяет анализировать содержание и качество клейковины в реальном времени, требуя минимальной подготовки образца. NIR-спектроскопия приобрела популярность в операциях с большими объемами зерна, предлагая быстрые и надежные результаты для контроля процесса и гарантии качества.

Новые технологии и аналитические подходы к определению клейковины

Рамановская спектроскопия

Рамановская спектроскопия использует индуцированные лазером молекулярные колебания для идентификации и количественного определения белков клейковины. Метод обеспечивает исключительную чувствительность, специфичность и способность анализировать образцы в разных состояниях (например, порошок, тесто). Рамановская спектроскопия является многообещающей технологией оценки качества клейковины и имеет потенциал для интеграции в онлайн-системы мониторинга.

Масс-спектрометрия

Масс-спектрометрия предоставляет подробную информацию о последовательностях белков глютена, позволяет идентифицировать и количественно определить отдельные пептиды, которые можно связать со специфическими свойствами теста или иммуногенностью. Хотя масс-спектрометрия требует сложного оборудования и опыта, высокая точность и специфичность метода делают его бесценным инструментом для исследования глютена и разработки зерновых продуктов.

ПЦР-тест на глютен

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — это молекулярный метод, который используется для обнаружения и количественного определения фрагментов ДНК глютена в пищевых продуктах. Методы на основе ПЦР дают точную информацию о наличии белков глютена даже при низких уровнях. Эти методы особенно важны для людей с нарушениями, связанными с глютеном, такими как целиакия, которые должны строго избегать глютена. Тестирование на основе ПЦР ценно для производителей продуктов питания для обеспечения соблюдения правил маркировки безглютеновой продукции. Это позволяет им проверить отсутствие глютена или выявить потенциальные проблемы перекрестного загрязнения. Кроме того, специализированные научные учреждения могут использовать этот метод для исследовательских целей, изучая содержание глютена в различных зерновых культурах и разрабатывая усовершенствованные безглютеновые продукты.

Современные методы исследования произвели революцию в оценке клейковины, предлагая точные и эффективные решения. Благодаря этим методам мукомольные предприятия могут оптимизировать пропорции смешивания, пекарни поддерживать постоянное качество продукции, а ученые продолжать исследовать сферы, связанные с глютеном.