Белки ячменя

11.04.2017
Изучением белков, играющих очень большую роль в получении высококачественного пива, занимаются многие авторы. Еще в 1895 г. американский ученый Осборн применил физико-химические методы для исследования растительных белков, в том числе и ячменных. Он установил наличие в зерне четырех главных групп белков, различающихся между собой растворимостью в различных растворителях.
К этим группам относится белок:
- растворимый в воде и разбавленных солевых растворах — альбумин;
- растворимый в разбавленных солевых растворах, но не растворимый в чистой воде — глобулин;
- растворимый в 60—75%-ном этаноле — проламин;
- растворимый в слабощелочных растворах — глютелин.
Кроме альбумина в воде растворяются продукты распада белков, находящиеся в ячмене в небольших количествах; при кипячении водного раствора белков ячменя альбумины коагулируют, а продукты распада остаются в растворе.
Примерно через 30 лет данные Осборна были в основном подтверждены английским ученым Бишопом. Он применил более совершенную технику, в особенности при разделении альбумина и глобулина, и установил, что в двухрядных ячменях содержание гордеина увеличивается с повышением содержания общего азота, в то время как количество глютелина остается в основном на одинаковом уровне. Содержание солерастворимых белков в них, напротив, понижается с повышением количества общего азота (рис. 5).
На основании проведенных работ по изучению отдельных фракций ячменного белка их можно охарактеризовать следующим образом.
Ячменный альбумин, получивший название лейкозина, по своим химическим свойствам — нейтральный белок и из всех известных в настоящее время нативных (неизмененных, природных) белков содержит наибольшие количества серы (1,6— 2,2%), растворим в воде; его водные растворы начинают коагулировать при температуре 59° С. Как альбумин он высаливается сернокислым аммонием в нейтральной среде и хлористым натрием при подкислении. Изоэлектрическая точка его лежит при pH 5,75.
Молекулярная масса ячменного альбумина, определенная ультрацентрифугированием, равняется 35 000 (Сведберг, Лундин).

Химический состав альбумина является менее сложным, чем состав других белковых фракций.
Ячменный глобулин (эдестин) нерастворим в воде, но растворяется в разбавленных (8—10%) растворах нейтральных солей. Глобулин более резистентен к нагреванию и труднее, чем альбумин, коагулирует из растворов. Выпадает из соленых растворов при разбавлении их водой или при полунасыщении серно-кислым аммонием. В отличие от альбумина высаливается хлористым натрием (и сернокислым магнием) в нейтральной среде и начинает коагулировать только при температуре 90° С. Так как глобулин растворим в слабых солевых растворах, он переходит в сусло, и в дальнейшем одна из его фракций, оказываясь в пиве, является причиной образования в нем белковой мути. Изоэлектрическая точка эдестина находится при pH 5—6.
Квенцель, используя ультра центрифугирование, электрофорез и высаливание сернокислым аммонием, разделил глобулин ячменя на четыре фракции и установил их молекулярные массы:

Лабораторией Сведберга установлено, что при соложении ?-глобулин не подвергается гидролизу в противовес ?- и ?-глобулинам; ?-глобулин содержится в ячмене в незначительном количестве.
Глобулин содержит серу, которая находится в нем в виде сульфгидрильных групп —SH, что может вызнать выпадение в осадок этого белка в готовом пиве.
Ячменный глютелин нерастворим в воде, в разбавленных солевых растворах и спирте; растворяется в разбавленных щелочах (0,2%-ных растворах едкого натра или кали). К этой группе принадлежит глютелин пшеницы, который является существенной частью клейковины.
При гидролизе сильными кислотами глютелин образует большое количество глютаминовой кислоты и лейцина.
В настоящее время для выделения глютелина подобраны более мягкие реактивы, чем едкие щелочи. Доказано, что глютелины легко извлекаются из зерна растворами аскорбиновой кислоты и разных редуцирующих веществ. При извлечении глютелина щелочью едва ли можно избежать хотя бы легкого гидролиза или денатурации белка. И особенности могут быть нарушены имеющиеся в нем связи —S—S—.
Ячменный проламин называется гор денном, Проламины являются исключительно растительными белками и в животном мире не встречаются. Они обладают двумя характерными свойствами: растворяются в 60—80%-ном этаноле, особенно при нагревании, и при гидролизе сильными кислотами (серная и соляная) дают сравнительно большие количества глютаминовой кислоты и пролина, откуда и происходит название этой группы белков.
Молекулярная масса гордеина, установленная при помощи ультрацентрифугирования, равняется 27500.
Гордени состоит из пяти электрофоретически различных компонентой (?, ?, ?, ?, ?), состав которых является неодинаковым по количеству содержащихся в них аминокислот. Наиболее быстро перемещающиеся компоненты более богаты гистидином, лизином и аргинином, а наиболее медленно продвигающиеся — глютаминовой кислотой, пролином и амидным азотом. Гордеину ячменя сопутствуют антоцианогены, которые соединены с ним не только адсорбционными силами, но, возможно, путем химических связей.
Поллок сумел полностью удалить антоцианогены путем обработки размолотого ячменя 40%-ным этиловым спиртом.
Гордени, свободный от антоцианогенов, был получен им при последующей обработке этого ячменя 70%-ным спиртом.
Между отдельными компонентами антоцианогены распределены неравномерно; во фракции ?+? их значительно больше (1,8—2,7%) по сравнению с фракцией ? (0,5—1,0%).
В процессе приготовления солода и пива гордеин как нерастворимый в воде белок почти не участвует и в основной массе переходит в дробину.
По Осборну, в ячмене сравнительно мало альбумина (лейкозина), значительно больше глобулина (эдестина) и большое количество проламина (гордеина) и нерастворимых белков. При содержании в ячмене 10,75% общего белка он распределяется между отдельными фракциями следующим образом (в %):

Таким образом, содержание лейкозина (в % к общему количеству белка) составляет 2,8, эдестина 18,1, гордеина 37,2 и нерастворимых белков 41,0.
Содержание аминокислот в вызревшем ячмене редко превышает 100 мг на 100 г сухого вещества.
Из азотистых соединений в созревшем ячмене находятся в незначительном количестве лишь аммиачный и амидный азот.
По исследованиям, проведенным с разными сортами шведских и французских ячменей, Гопкинс следующим образом характеризует свойства и состав отдельных групп ячменного белка (табл. 2).
Лундин установил, что содержание солерастворимых белков — альбумина и глобулина — в ячмене составляет 15,6—19,7% (от общего количества белков), а распределение их между отдельными фракциями следующее: альбумина 6,0—8,7%, глобулина 0,6—11,0%,
При этом фракция глобулина делится (в %): на ?-глобулин 3,5, ?-глобулин 3,6—5,0, ?-глобулин 2,5.
При этом фракция глобулина делится (в %): на ?-глобулин представляющие собой гетерогенную смесь из 20 компонентов, составляют 30—35% к общему количеству белка и характеризуются высоким содержанием в них аспарагиновой кислоты, аланина, глицина, лизина и аргинина.

В спирте- и щелочерастворимой фракции белков ячменя содержится небольшое количество незаменимых аминокислот, которые богаты глютаминовой кислотой (до 46%), пролином (17%) и амидами.
Гордеин и глютамин являются белками, из которых в ячмене может образовываться клейковина.
Клейковина представляет собой белковую массу — студень, который может поглощать воду — набухать, увеличиваясь в объеме и превращаясь в упругую массу, способную растягиваться и пружинить, как резина.
Ячменная клейковина по своим физическим свойствам отличается от пшеничной. По П.Н. Шибаеву, характерной особенностью клейковины ячменя является то, что она обычно образуется в виде малосвязанной, крошащейся массы, которая лишь с течением времени соединяется в связанный упругий агрегат. Растяжимость ее крайне ограничена. Гидратационная способность у клейковины ячменя значительно ниже, чем у пшеничной. Она составляет (в %): у пшеничной 170—210, у ячменной 90—160.
Н.В. Леонович, исследуя солодовые качества ячменей, установила, что не вес сорта ячменей содержат клейковину; пивоваренные ячмени с низким содержанием белка обычно клейковины нe содержат.
На основании своих наблюдений Н.В. Леонович показывает, что скорость расщепления белков у ячменей с высоким содержанием клейковины в 5—7 раз ниже, чем у ячменей, не содержащих клейковины, в результате чего при прорастании зерна растворение ячменя не достигает нужной степени разрыхления. Однако С.П. Сташко установила, что уже на третьи сутки ращения клейковину из ячменя отмыть нс удавалось.