Физико-химические взаимодействия воды со структурными элементами муки

Вода - это реакционно-способное соединение, отличающееся от других жидкостей составом и свойствами. Вода и продукты ее ионизации - ионы Н+ и ОН− оказывают большое влияние на свойства многих важных компонентов клетки, таких как ферменты, белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Например, каталитическая активность ферментов в значительной мере зависит от концентрации ионов Н+ и ОН−.

В зерне, муке и тесте вода содержит растворенные компоненты той или иной концентрации и состава или связана различными силами с их структурными элементами. Водородные и гидроксильные ионы воды во многих химических реакциях, протекающих при созревании теста, выполняют роль катализаторов.

Большинство компонентов муки обладает свойствами полу-проницаемости. Внутри клеток находится растворимая фракция, которая не способна пройти через стенку ячейки. Когда концентрация растворимой фракции внутри ячейки больше, чем за ее пределами, вода проникает внутрь ячейки, диффундируя через стенки. Для клеточной мембраны характерна избирательная проницаемость.

Механизм проникновения осмотической воды в элементы муки отличается от коллоидной системы. Осмотическая вода, проникая в клетку, изменяет свою форму и свойства. Она становится составной частью цитоплазмы и клеточного сока, заполняющего вакуоли, затем вступает в различные физические и химические взаимодействия с компонентами клетки. Все сложные превращения внутри клетки происходят с участием воды.

Количество связанной воды в тесте зависит от силы муки. Энергия связывания воды уменьшается с ростом содержания белка и увеличивается с повышением числа механически поврежденных зерен крахмала и растворимых пентозанов. Количество связанной воды (0, 33 г на 1 г СВ) практически одинаково в тесте из сильной, хлебопекарной муки высоко стекловидной пшеницы и слабой муки из низко стекловидной пшеницы. Таким образом, способность белковых веществ и углеводов связывать воду не зависит от хлебопекарных свойств. В тесте на пшеничной муки около 65 % всей добавленной воды находится в свободном состоянии участвует в биохимических реакциях.

Крахмальные зерна связывают адсорбционно до 44% воды, причем повреждённые зёрна могут связать до 200% воды.

Ведущая роль в образовании пшеничного теста с присущими ему свойствами упругости, пластичности и вязкости принадлежит белковым веществам муки. Вода способна связываться и поглощаться белковым веществам теста в 2-2, 5 раза больше их массы. Из этого количества вода менее четверти связывается адсорбционно. Остальная вода впитывается осмотически, что приводит к набуханию и резкому увеличению объема белков в тесте.

На поверхности белковой глобулы расположены различные гидрофильные группы, притягивающие к себе дипольные молекулы воды. Поверхностные гидрофильные атомные группы биополимеров, представленные заряженными группами, при взаи-модействии с водой и ее ионными составляющими во многом определяют структуру и стабильность обводненных белковых конгломератов.

При сближении гидрофильных поверхностей белковых макромолекул появляется структурное отталкивание, препятствующее агрегированию.

В результате диссоциации заряженных групп в воде поверхность белковой молекулы приобретает избыточный электрический заряд, а в гидратной оболочке возникает двойной электрический слой, от величины потенциала которого зависят электростатические силы отталкивания.

Перемешивание массы теста приводит к утончению гидратных прослоек у поверхности макромолекул, в результате происходит ослабление эффекта структурного отталкивания. Поэтому, при продолжительном (обычном) или кратковременном интенсивном замесе преодолевается электростатический барьер и происходит процесс коагуляции клейковинных макромолекул – образуется клейковинный каркас.

При увеличении интенсивности обработки сорбция воды тестом повышается, т.к. при усиленном механическом воздействии гидратационная способность более прочных клейковинных белков возрастает.

В тесте имеется свободная вода, не связанная адсорбционно крахмалом, белками и частицами оболочек зерна. Жидкая фаза имеет конкретное значение в технологическом процессе. Важное значение для технологий имеет высокая вязкость жидкой фазы, равная около 40 Па∙ с. При автолизе она быстро понижается вследствие гидролиза растворимых пентозанов при одновременном повышении содержания восстанавливающих сахаров.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: