CEREALE

Cerealele folosite, de obicei, pentru hrana omului sunt: graul, porumbul, orezul si secara. Deoarece in alimentatie se folosesc preparate care au la baza faina obtinuta din boabele (semintele) cerealelor, in continuare se fac - mai intai - unele consideratii cu privire la constitutia boabelor.

1.1. PARTI PRINCIPALE ALE CEREALELOR

Granele porumb, orez si grau, toate au structura de baza alcatuita din germene, endosperm si tarata. Fiecare portiune contribuie cu componente specifice si caracteristice semintelor, boabelor. Este util sa se continue reamintirea faptului ca in aceste trei grane, acesta este mecanismul reproductiv pentru planta. Tarata este stratul exterior. Aceasta este, in primul rand, celuloza si aduce fibra in produsul procesat. Daca sunt prezente fibre de celuloza ele vor fi abrazive in produs. In plus, la unele din aceste grane, tarata are, de asemenea, un continut inalt de compusi fenolici.

Figura 1.1. Reprezentarea bobului de grau.

O a doua parte a granei este germenele. Germenele este de importanta pentru discutarea calitatii alimentelor, ca avand un continut de "ulei" inalt. Continutul de acid gras al uleiului de germene este, in general, foarte susceptibil la rancezirea oxidativa, in particular, o data ce germenele a fost "spart" la macinare. Termenul de valabilitate mai scurt al fainii integrale, prin comparatie cu faina pentru toate scopurile, este atribuit acestei portiuni a granei.

Portiunea de depozitare, sau endospermul, a proteinei si amidonului in cea mai obisnuita grana, graul, este prima parte a celor mai multe grane. Compozitia endospermului, caracteristicile si calitatea sunt critice pentru toate produsele de panificatie.

Aceasta este o imagine clasica si relativa de reprezentare a bobului de grau. Alte grane au o structura similara. Nu exista numai trei portiuni principale uniforme: tarata, germene si endosperm. Exista straturi si diferentieri in fiecare dintre aceste trei portiuni principale. Separarea acestor trei parti ale granelor are impact asupra calitatii tuturor produselor. Cereale diferite, produse de panificatie si nutrifarmaceutice preiau avantajele caracteristicilor respective ale endospermului, taratei si germenelui.

1.2. COMPONENTE CHIMICE PRINCIPALE ALE CEREALELOR

Din punct de vedere al compozitiei, cerealele constau in 12 - 14 % apa, 65 - 75 % glucide, 2 - 6 % lipide si 7 - 12 % proteine. Cerealele sunt aproape similare in ceea ce priveste compozitia, avand continut mic de proteine si inalt de glucide (tabel 1.1.). Totusi, ovazuri si porumb contin cantitati relativ mari de lipide. Ovazurile contin cel putin 10 % lipide, dintre care o treime sunt lipide polare (fosfo- si galacto-lipide). Continutul de lipide al porumbului se situeaza intre 0,4 si 17 %, dintre care cele mai multe sunt trigliceride (Eliasson si Larsson, 1993). Soiuri diferite dintr-un tip dat de cereal prezinta o variabilitate compozitionala.

Componentele chimice ale cerealelor nu sunt distribuite uniform in bob (tabel 1.2.). Coaja si tarata au continut inalt de celuloza, pentozani si cenusa. Stratul aleuronic al graului contine de 25 de ori mai multe substante minerale decat endospermul; in timp ce lipidele sunt concentrate, in general, in stratul aleuronic si germene. Endospermul, care contine mai mult amidon, are un continut proteic mai scazut decat germenele si tarata, si mai putina grasime si cenusa.

1.2.1. PROTEINE

Cu timp in urma cercetatorii au impartit proteinele din grau in 4 clase de solubilitate, denumite fractii Osborne: albumine, care sunt solubile in apa; globuline, care sunt solubile in solutii saline, dar insolubile in apa; gliadine, care sunt solubile in alcool 70 - 90 %; si glutenine, care sunt insolubile in solutii apoase neutre, solutii saline sau alcool. Fractiile proteice respective din grau se aplica, de asemenea, si celorlalte cereale si sunt cunoscute, in general, ca albumine, globuline, prolamine si gluteline. Distributia acestor fractii proteice variaza intre diferite cereale (tabel 1.3.). Exista o variatie considerabila intre clasele de solubilitate intre cereale si, de asemenea, intr-o anumita masura intre fiecare specie a unui cereal. Albumine se situeaza intre 4 % in porumb la 44 % in secara. Globuline de la 3 % in porumb la 55 % in ovazuri, prolamine de la 2 % in orez la 55 % in porumb si gluteline de la 23 % in ovazuri la 78 % in orez.

Tabel 1.1. Compozitie aproximativa a granelor cerealiere (la % s.u.) (Alais si Linden, 1991)

Tabel 1.2. Distributie a componentelor principale ale bobului de grau (% s.u.) (dupa Alais si Linden, 1991).

Dintre fractiile Osborne din cereale, fractia prolamina a fost cel mai mult studiata (Eliasson si Larsson, 1993). Aceasta fractie este denumita gliadina in grau, secalina in secara, hordeina in orz, avenina in ovazuri si zeina in porumb. Fractia include cateva benzi de proteina, cand au fost analizate prin electroforeza in gel de poliacrilamida cu dodecil sulfat de sodiu, atat in conditii reducatoare cat si nereducatoare. Subunitatile de prolamina cu masa moleculara mare constituie un procent mai mare din total in grau decat in alte cereale (Shewry si Mifflin, 1985). Calitatea de panificatie a fainii de grau din diferite soiuri este influentata de continutul de glutelina (Eliasson si Larsson, 1993); totusi, faina de orez, cu o fractie de glutelina inalta, nu formeaza gluten. Fractiile de albumina si globulina ale cerealelor sunt, de asemenea, un amestec de proteine; totusi, ele au o masa moleculara relativ scazuta si raman neschimbate ca marime, dupa reducerea legaturilor disulfurice. Se recunoaste, acum, ca proteinele cerealiere prezinta un polimorfism biochimic si pot fi distinse prin electroforeza fractiei gliadina (Alais si Linden, 1991).

Tabel 1.3. Distributie a proteinelor in clase de solubilitate Osborne (date dupa Eliasson si Larsson, 1993; Alais si Linden, 1991).

Fractii Osborne din diferite cereale prezinta asemanari in ceea ce priveste proportiile de aminoacizi glutamina (Glx), prolina (Pro), glicina (Gly) si cisteina (Cys) (Wiesner si altii, 1980) (tabel 1.4.). Glutamina, prolina si glicina sunt principalii aminoacizi in toate fractiile proteice cerealiere. Diferente in compozitia aminoacizilor din grau nu pot explica slaba performanta de panificatie a cerealelor, cum ar fi secara si orz.

Interschimburile sulfhidril - disulfurice sunt principalele reactii responsabile pentru formarea aluatului din grau. Fractiile gliadina si glutenina din grau reprezinta 80 - 85 % din proteinele endospermului de grau si aceste fractii formeaza impreuna glutenul. Se pare ca o interactiune specifica dintre glutenina cu masa moleculara mica (< 90 Kda) si glutenina cu masa moleculara mare (> 90 Kda) este importanta pentru formarea, dezvoltarea unui gluten vascoelastic (MacRitchie, 1992).

Tabel 1.4. Compozitie partiala in aminoacizi (mol la suta) a fractiilor Osborne din diferite cereale (date dupa Wiesner si altii, 1980).

1.2.2. GLUCIDE

In general, glucidele reprezinta circa 75 % din continutul de substanta uscata al cerealelor. In cereale, ca si in alte tesuturi vegetale, glucidele sunt localizate in (1) peretele celular (exista, in special, pereti grosi ca sa sustina tesuturile cojii si invelisul bobului), (2) plastide, in care amidonul reprezinta cea mai mare proportie de glucide din toate cerealele si (3) in vacuole sau citoplasma.

Constituentii principali ai peretilor celulari sunt celuloza, hemiceluloza, pectine si lignina. Hemicelulozele sunt un grup heterogen de poliglucide care contin numeroase zaharuri tip hexoza si pentoza si, in unele cazuri, resturi de acizi uronici. Acesti polimeri sunt clasificati in concordanta cu restul de zahar predominant si sunt, ca individualitati, xilani, arabinogalactani etc. Peretii celulari sunt componentele principale ale "fibrelor dietetice". Disponibilitatea biologica a proteinelor, substantelor minerale si a altor nutrienti, cum ar fi vitamina B₁ in orez, poate fi redusa de catre constituentii sai din fibra (Torre si Rodriquez, 1991). Pe de alta parte, acum exista dovezi considerabile pentru rolul benefic pe care-l joaca fibrele in sanatate si boli (Anderson si altii, 1990). Fibrele dietetice absorb apa si furnizeaza parti de alimente care nu se pot digera, favorizand peristaltismul intestinal. Continutul de fibre brute al cerealelor variaza in grad mare, situandu-se intre 0,5 % pentru orezul brun pana la cel mai mult 10,9 % pentru ovazuri (Chaven si Kadam, 1989; Eliasson si Larsson, 1993).

Principalul glucid din toate cerealele este amidonul, care reprezinta intre 56 % (ovazuri) pana la 80 % (porumb) din substanta uscata a bobului (Eliasson si Larsson, 1993). Amidonurile cerealiere sunt similare in compozitie, avand 74 - 79 % amilopectina, 25 - 30 % amiloza si 1 % lipide. S-au creat, de asemenea, soiuri de cereale cu continut inalt de amiloza si continut inalt de amilopectina ("ceros"). Performanta pentru panificatie a amidonurilor cerealiere cu continuturi similare de amiloza si amilopectina (1:4) este diferita, cu amidonul de porumb care prezinta, in particular, slabe calitati (Hoseney si altii, 1971) (tabel 1.5.). Prezenta lipidelor in amidonurile cerealelor este o caracteristica distincta a acestor amidonuri (Morrison si altii, 1984). Temperaturile de gelatinizare ale diferitelor amidonuri cerealiere prezinta, de asemenea, o variatie considerabila. De exemplu, amidonurile de porumb si orez gelatinizeaza la temperaturi cu 10 - 20C mai mari decat amidonurile din grau, secara sau ovaz (Eliasson si Larsson, 1993). Exista, de asemenea, o variatie considerabila a temperaturilor de tranzitie ale amidonurilor in specii. Interactiile amidonurilor cerealiere cu proteine si lipide sunt cunoscute ca influentand caracteristicile fizico-chimice, cum ar fi gelatinizarea si retrogradarea.

Tabel 1.5. Volum al painii cu variate amidonuri cerealiere (date dupa Eliasson si Larsson, 1993) (Faina de grau a fost reconstituita cu amidon cerealier indicat).

Fainuri preparate din ovazuri, orz si secara contin un procent relativ inalt (5 - 25 % din total glucide) de poliglucide neamidonoase. Fractia pentozan a cerealelor este un amestec complex al poliglucidelor ramificate cu o catena principala arabinoxilan care contine cantitati mici de glucoza si acid ferulic. Faina de secara are un continut relativ mare de pentozani solubili in apa, care sunt capabili sa absoarba cantitati mari de apa pentru a forma geluri. Graul contine numai cativa pentozani fata de secara si are o proportie mai mare xiloza/arabinoza decat are secara (Eliasson si Larsson, 1993). -glucanii din orz joaca un rol important in producerea berii si aceia din ovazuri sunt importanti din cauza efectelor lor benefice pentru sanatate, ca fibre dietetice. Din punct de vedere chimic, aceste molecule contin atat legaturi (1,3), cat si (1,4) ale D-glucopiranozei. Vascozitatea lor inalta si consistenta slaba pot produce probleme la filtrarea mustului de bere in industria berii. Se stie ca masele moleculare ale -glucanilor din secara, ovazuri si orz difera (Woods si altii, 1991).

1.2.3. LIPIDE

Ovazurile si porumbul sunt unice printre cereale prin aceea ca soiurile pot avea un continut relativ ridicat de lipide, de exemplu > 10 % pentru ovazuri si pana la 17 % pentru unele soiuri de porumb comparativ cu circa 2 - 3 % pentru grau si multe alte cereale. Continutul de lipide polare al ovazurilor este mai mare decat al altor cereale intrucat mult din fractia lipidica este continuta in endosperm. In multe cereale fractia lipidica este concentrata in germene si in fractiile de tarata rezultate la macinare (tabel 1.6.). Circa o treime din lipidele ovazului este polara (8 - 17 % glicolipide si 10 - 20 % fosfolipide). Pe de alta parte, lipidele porumbului sunt, predominant, aciltrigliceride in soiuri care au un continut total de lipide inalt. Distributia claselor de lipide este similara in grau, orz si secara, care contin circa 65 - 78 % lipide nepolare, 7 - 13 % galactolipide si 15 - 26 % fosfolipide (Morrison, 1978). In grau, glicolipidele joaca un rol important in dezvoltarea glutenului in timpul fabricarii painii (Pomeranz si Chung, 1978).

Tabel 1.6. Continuturile de lipide brute ale fractiilor rezultate la macinarea orezului si graului (dupa Haard, 1996).

Principalii acizi grasi din lipidele granelor cerealiere sunt acizii linoleic, oleic si palmitic (Haard si Chism, 1996) (tabel 1.7.).

Tabel 1.7. Acizii grasi principali (%) ai catorva uleiuri de cereale (dupa Haard, 1996).

1.3. COMPOZITIE BIOCHIMICA A GRAULUI, RESPECTIV A

FAINURILOR (PANIFICABILE)

Principalii componenti chimici ai graului, respectiv ai fainii sunt: glucidele, proteinele, substantele minerale, lipidele, vitaminele si enzimele. Compozitia chimica a fainii este in stransa corelatie cu gradul ei de extractie, cantitatea unor componenti scazand, iar a altora crescand, pe masura ce faina contine mai multe parti de la exteriorul bobului, deci are extractie mai mare si culoarea mai inchisa.

1.3.1. GLUCIDE

Principalele glucide ale graului, respectiv ale fainii sunt: amidonul, mono- si oligoglucidele (glucoza, zaharoza, maltoza) si celuloza.

Dintre glucide, in cantitati destul de mici se gasesc monoglucidele si oligoglucidele.

In faina de grau, glucoza se gaseste in procent de 0,1 - 0,37 %, iar fructoza in cantitati foarte mici. Tot in cantitati extrem de mici se mai gasesc si riboza, xiloza, manoza, galactoza. Cu toate acestea, rolul acestor zaharuri este important in pornirea fermentatiei.

Dintre oligoglucide, in fainuri se gasesc in cantitati mici maltoza, melibioza si zaharoza.

Proportia cea mai mare de glucide este data de amidon, fiind de 60 - 70 % in cazul fainurilor negre si de peste 75 % in cazul fainurilor albe.

Marimea granulelor variaza intre 2 si 50 microni, cu un numar mare de granule mici si mari. Granulele mici reprezinta 80 pana la 95 % ca numar, dar numai 5 pana la 10 % ca greutate (Dubois, 1996).

La maturitate se disting 3 tipuri de granule de amidon: tipul A cu diametrul mai mare de 15,9 mm, tipul B cu diametrul intre 5,3 si 15,9 mm si tipul C cu diametrul echivalent mai mic de 5,3 mm. La maturitate, numarul total al granulelor de amidon este compus din 45,7 % tip C, 49,5 % tip B si 4,8 % tip A.

Masa totala a granulelor de amidon este reprezentata de 3,4 % tip C, 45,0 % tip B si 51,6 % tip A (Lew, Kuzmicky si Kasarda, 1992).

Granula de amidon este constituita din doua componente: amiloza si amilopectina, care au structura si unele proprietati diferite. Astfel:

amiloza se dizolva bine in apa si cu iodul se coloreaza in albastru inchis;

amilopectina se imbiba limitat in apa rece si nelimitat in apa fierbinte si cu iodul se coloreaza slab, violaceu-purpuriu.

O parte a granulelor de amidon este deteriorata prin actiunea mecanica a macinarii, acestea fiind granulele de amidon care vor fi transformate, cu prioritate, in maltoza in procesul fermentatiei.

Intr-adevar:

granulele deteriorate devin sensibile la actiunea b-amilazei (ceea ce nu se intampla in cazul granulelor intacte), ca urmare a posibilitatii de penetrare a apei in granule;

aceasta hidratare a granulelor are un impact foarte mare asupra calitatii viitoare a aluaturilor. Adsorbtia unei granule este limitata la circa 0,4 ori greutatea sa (adsorbtie de suprafata), in timp ce aceea a unei granule deteriorate este de 3 pana la 5 ori mai mare (valoare care poate fi depasita pentru deteriorari foarte importante), de unde si impactul mare asupra potentialului de hidratare al fainii (Dubois, 1996).

In bobul de grau se gaseste in proportie insemnata, mai ales in invelis si in stratul aleuronic celuloza. In endosperm este aproape absenta.

Macromolecula de celuloza este formata din resturi de D-glucopiranoza legate b-1,4-glucozidic in care resturile de glucoza sunt rotite unul fata de altul cu 180 grade. Rezulta, de aici, ca celuloza are o structura liniara (Segal R., 1988).

Prin hidroliza celulozei, in anumite conditii, se obtine celobioza, diglucidul care sta la baza structurii ei, iar prin hidroliza prelungita se transforma in D-glucoza.

Celuloza se gaseste asociata cu o serie de substante cum ar fi: hemiceluloza, lignina, pectina, rasini, glicozide, lipide si saruri minerale.

Hemicelulozele insotesc, de obicei, celuloza, si se separa de aceasta datorita solubilitatii in solutii bazice de anumite concentratii. Prin hidroliza lor se obtin manoza, galactoza, arabinoza, xiloza si poliuronide.

Tabel 1.8. Continutul de pentozani (arabani, xilani), % s.u. (Moraru si Giurca,

1969).

Faina de grau contine, deci, 2 - 3 % pentozani, numiti si poliglucide neamidonoase (NSP). Circa jumatate din acestea sunt solubile in apa (pentozani) si jumatate sunt insolubile (hemiceluloza). Cam a treia parte din acesti pentozani sunt xilani; lantul principal este un polimer al xilozei legata prin legaturi b - 1,4-glucozidice.

D-xiloza D-arabinoza D-galactoza

Figura 1.2. Formulele de structura ale xilozei, arabinozei si galactozei.

Figura 1.3. Formula structurala a araboxilanului.

Moleculele de arabinoza se leaga la aceasta catena principala prin legaturi b-1,3-glicozidice (unele dintre ele, in pentozanii insolubili, sunt b-1,2). Pentozanii solubili contin aproximativ o molecula de arabinoza la 3 molecule de xiloza, in timp ce pentozanii insolubili contin o cantitate mai mare de arabinoza (Stauffer, 1990).

Arabinoxilanii sunt cele mai importante NSP din faina de grau. Nivelurile NSP variaza mult in functie de soiul graului si, de asemenea, intre probe ale aceluiasi soi de grau, dar in ani de cultura diferiti.

Pentozanii sunt poliholozide derivate de la pentoze, provenind in mare parte din peretii celulari ai boabelor si, mai ales, din endosperm. O parte din pentozani este solubila, cealalta parte este insolubila. Acesti pentozani au o putere extrem de mare de legare (fixare) a apei. Ei leaga, in general, de 7-8 ori greutatea lor. Pentozanii au, de asemenea, proprietatea de a influenta capacitatea de dospire a aluaturilor. Pentozanii legati de glutenul de grau pot avea influenta asupra proprietatilor de prelucrare ale aluatului (Maarten von Oort si altii, 1995).

1.3.2. PROTIDE

Graul este singura cereala ale carei proteine au proprietatea de a forma in aluat o retea proteica avand proprietati vascoelastice, care asigura plasticitatea aluaturilor si retinerea dioxidului de carbon rezultat din fermentatia acestora.

Se cunoaste astazi ca, in procesul de industrializare al fainii in scopuri alimentare si, mai cu seama, pentru realizarea produselor de panificatie, proteinele din faina joaca un rol preponderent in faza de preparare a aluatului, caruia ii transmit insusirile reologice specifice.

Desi au o importanta foarte mare, proteinele din faina de grau au inceput sa fie cunoscute mai in profunzime relativ recent.

Dar continutul de proteine al graului si, respectiv al fainurilor depind de factori externi, singurul aspect ereditar fiind, in aceasta privinta, numai continutul de proteine solubile (Melniciuc, 1969). De exemplu, lipsa de apa in cultura graului se reflecta printr-o crestere a continutului de proteine pe seama glutenului, ca urmare a incetinirii metabolismului glucidic din planta in timpul formarii spicului. Acest efect este mult mai substantial la graul moale decat la cel tare. Proteinele solubile nu sunt afectate de aceste conditii. Din punct de vedere tehnologic se pare ca puterea fainii este conditionata de compozitia proteinelor. Astfel, un continut ridicat in glutenina ar determina o putere mare a fainii.

In ultimele decenii s-a demonstrat ca proteinele din faina pot fi influentate, din punct de vedere al continutului, prin tehnologia de macinis sau prin sistemele de fractionare a fainurilor prin turbo-separare. De exemplu, in fainurile care au suferit o macinare intensa s-a constatat o alterare a structurii proteinelor concretizata prin: micsorarea continutului de azot din proteinele solubile, marirea cantitatii de grupe amino, marirea continutului de proteine cu greutate moleculara mica (D'Appolonia, L.B.; Gilles, A.K.; 1967).

Dintre grupele reactive ale proteinelor cu rol tehnologic deosebit se remarca tiolii si gruparile disulfurice.

Unitatile chimice de baza care intra in alcatuirea protidelor sunt aminoacizii; in mod frecvent, din structura protidelor fac parte numai 20-22 a-aminoacizi (exceptie face prolina, care este un iminoacid).

Dintre peptide, in grau, respectiv in faina de grau se gaseste glutationul, a carui cantitate creste cu cat extractia este mai mare; glutationul participa la reactii de oxido-reducere, la formarea legaturilor disulfurice si ca activator, la unele reactii enzimatice de formare a complecsilor enzima-substrat.

Proteinele fainii de grau se impart in doua mari categorii: proteine aglutenice si proteine glutenice, asa cum se poate vedea in figura 1.4.

Proteine din faina de grau

AGLUTENICE      GLUTENICE

15 % 85 %

Nu formeaza aluat Formeaza aluat

ALBUMINE ( 60 %) Masa moleculara mica Masa moleculara mare

GLOBULINE ( 40 %)      (25.000 - 100.000) (> 100.000)

PEPTIDE

AMINOACIZI      GLIADINA GLUTENINA

Enzime faina SPECII DE GLIADINE SPECII DE GLUTENINE

Proteine spumante     

Proteine coagulante Extensibilitate Extensibilitate scazuta

Elasticitate scazuta Elasticitate

Solubile in acizi, baze, Suspendabile in acizi,

in solventi cu legaturi baze, in solventi cu

de hidrogen. legaturi de hidrogen

Complecsi cu lipidele

Figura 1.4. Proteinele din faina de grau (dupa Courtesy J. Holme) (Dubois, 1996).

1.3.2.1. PROTEINE AGLUTENICE

Proteinele aglutenice reprezinta circa 15 % din totalul proteinelor fainii si cuprind: albumine, globuline, peptide, aminoacizi, proteine spumante, proteine coagulante, enzime.

Albumine - continutul in boabele de grau variaza intre 3 - 5 % din totalul substantelor proteice (in cantitate mare, in embrion, sub forma de nucleat de albumina si libera in stratul aleuronic). Sunt proteine solubile in apa si in solutii saline diluate, au masa moleculara mica (21.000 - 28.000 Da) si sunt, in special, proteine cu functie fiziologica. In compozitia lor predomina aminoacizii cu caracter neutru, motiv pentru care ele sunt substante slab acide spre neutre.

Albuminele contin circa 9 - 10 % glucide ca: glucoza, arabinoza, xiloza

Reprezentant mai important este leucozina. Electroforetic s-a stabilit ca leucozina este un amestec de trei componente cu puncte izoelectrice diferite: a-leucozina, cu pH_I = 4,5 - 4,8; b-leucozina, cu pH_I = 4,9 - 5,9; g-leucozina, cu pH_I = 6,7 - 8,7. In faina de grau dur lipseste componenta b

Globuline - boabele de grau contin 5 - 11 %. Sunt insolubile in apa, dar solubile in solutii diluate de saruri neutre. Au masa moleculara mai mare decat albuminele (26.000 - 30.000 Da) si sunt usor hidrolizabile. Globulinele au un continut echilibrat de metionina si o proportie mare de lizina.

Electroforetic s-au identificat a b g- si w-globuline, care se deosebesc prin masa lor moleculara. In embrion se gasesc 5 - 10 % nucleat de globulina. In faina predomina a-globulina. Reprezentantul mai important din boabele de grau este edestina.

Proteinele solubile, albuminele si globulinele reprezinta 0,13 - 0,14 % fata de masa fainii. Continutul lor si raportul albumine/globuline variaza cu calitatea fainii.

1.3.2.2. PROTEINE GLUTENICE

Proteinele glutenice sunt proteine de rezerva, care reprezinta circa 85 % din totalul proteinelor fainii si cuprind prolamine si gluteline.

Proteinele care formeaza gluten sunt prezentate in figura 1.5.

Proteine ale glutenului

Gliadine (monomerice) Glutenine agregate

w gliadine gliadine gliadine subunitati cu greutate subunitati cu

de tip a de tip g moleculara mica FPM greutate moleculara

mare

(gliadine agregate)

Prolamine Prolamine bogate in S Prolamine HPM

sarace in S      95.000

Figura 1.5. Clasificarea proteinelor glutenului (dupa Shewry si altii, 1986) (Dubois, 1996). FPM - subunitati cu greutate moleculara mica; HPM - subunitati cu greutate moleculara mare.

Gliadina si glutenina reprezinta circa 75 - 80 % din totalul proteinelor fainii de grau. In prezenta apei, se umfla puternic, formand o masa elastica, denumita gluten. In gluten se intalnesc legaturi disulfurice, ionice, hidrofobe, de hidrogen, Van der Waals.

Prolamine. Sunt reprezentate in grau de gliadine.

Gliadine - sunt compuse din molecule cu lanturi peptidice singulare. Gliadina graului nu se prezinta ca o substanta omogena (Lawton si Wu, 1993 . Au caracter acid pentru ca in compozitia lor predomina acidul glutamic si prolina. Sunt insolubile in apa si in alcool absolut, dar solubile in alcool 70 %, proprietate pe baza careia au fost separate de Osborne (1907). Reprezinta 30 - 35 % din totalul proteinelor. Se cunosc patru fractiuni: a-gliadina, b-gliadina, g- si w-gliadina, in care a-gliadina are masa moleculara cea mai mica. Ea este plastica si mai putin elastica si are tendinta de a forma legaturi -S-S- intramoleculare. Unele gliadine influenteaza indicatorii de calitate, iar altele nu.

Gluteline. Cele din boabele de grau poarta denumirea de glutenine si impreuna cu gliadina formeaza proteinele generatoare de gluten.

Glutenine - reprezinta circa 32 - 55 % din totalul proteinei din faina. Structura gluteninei este mai putin afanata decat a gliadinei. Glutenina are caracter acid datorita acidului glutamic, care predomina in compozitia sa, este insolubila in apa, alcool, solutii de saruri, dar se dizolva in solutii diluate de alcalii si acizi. Este elastica si putin extensibila.

Astfel, in general, este admis ca:

gliadina - controleaza calitatile vascoelastice ale aluaturilor, de exemplu extensibilitatea si volumul painii;

glutenina - este responsabila pentru tenacitatea si elasticitatea, deci pentru dezvoltarea aluatului.

In ceea ce priveste insusirile tehnologice de panificatie, in 1896, Fleurent a fost primul care a propus un raport optim intre glutenina si gliadina de 0,3. Raportul glutenina/gliadina este, deci, foarte important. Raportul considerat optim intre glutenina si gliadina este de 0,65; daca raportul este mai mic de 0,4 glutenul este prea extensibil, iar daca este mai mare de 0,8 glutenul devine dur si casant (Dubois, 1996).

Din punct de vedere tehnologic, se pare ca puterea fainii este conditionata de compozitia proteinelor. Astfel, un continut ridicat in glutenina ar determina o putere mare a fainii.

1.3.3. LIPIDE

Lipidele de constitutie ale cerealelor constituie o importanta grupa de esteri naturali. O caracteristica importanta a lor este solubilitatea in eter si alti solventi organici si insolubilitatea in apa si solutii saline.

In bobul de grau lipidele nu sunt uniform distribuite in diferitele parti anatomice.

Lipidele din tarate si germeni constau, in principal, din trigliceride, iar endospermul contine numai 30 % trigliceride si o cantitate mult mai mare de fosfo- si glicolipide.

In germenele de grau s-au mai identificat lipide complexe numite fitoglicolipide, care contin fitosfingozina, acizi grasi, fosfati, inozitol, glucozamina, acid hexuronic, galactoza, arabinoza si manoza.

Concentratia de tocoferoli este de 2,4 % pentru germene, 7,9 % pentru faina si 6,2 % pentru tarate.

Lipidele din faina, desi reprezinta circa 2 % din masa fainii au o mare influenta asupra insusirilor aluatului si calitatii painii, influentand volumul, structura (porozitatea) si prospetimea painii. Aceste insusiri depind atat de cantitatea, cat si de felul lipidelor (Mac Ritchie,1977,1978).

In general, volumul painii scade cand continutul de lipide scade sub valoarea sa normala (Banu, 1985

In aluat, lipidele fainii se gasesc partial in stare legata si partial in stare libera. Cele legate, neextractibile in eter de petrol, reprezinta pana la 2/3 din totalul lipidelor din faina si cuprind toate lipidele polare, precum si o parte din lipidele nepolare (Pomeranz, 1980).

1.3.4. VITAMINE

Vitaminele sunt componente ale alimentelor necesare organismului in cantitati catalitice, lipsa lor din hrana putand provoca imbolnaviri grave, avitaminoze. Vitaminele actioneaza la nivelul intregului organism avand rol integrator, coordonator si regulator, actioneaza la nivel subcelular si molecular, unele dintre ele functionand si drept coenzime.

In compozitia cerealelor intra urmatoarele vitamine: A, D₂, E, B₁, B₂, B₆, PP etc.

Vitamina A este vitamina antixeroftalmica. In cereale nu se gaseste ca atare, ci numai ca substante carotenoide. Faina de grau contine 100-400 g caroten in 100 g (o unitate internationala este egala cu 0,6 g b-caroten pur, iar g este egal cu 0,001 mg).

Vitamina D₂ (calciferol) este vitamina antirahitica. In cereale ea este absenta, dar se gasesc, in schimb, ergosterolul si alte sterine, care, sub influenta razelor ultraviolete, pot fi transformate in vitamina D₂.

Vitamina E (tocoferol) este vitamina antisterilitatii; a fost separata din uleiul germenului de grau. In cereale ea se gaseste in embrion, iar cel mai putin in endosperm. Continutul in vitamina E in bobul de grau si in produsele de prelucrare este urmatorul (g/g):

bob de grau 9

embrion 158

faina alba 0,3

faina semialba 15

faina neagra 29

Vitamina B₁ (aneurina sau tiamina) se mai numeste si vitamina antinevritica si se gaseste in cantitate insemnata in tarate. Vitamina B₁ se gaseste in cantitate mare in invelis, in stratul aleuronic si in embrionul cerealelor.

Continutul in vitamina B_1, pentru 100 g faina integrala de grau, este de 130 - 160 UI, iar pentru faina alba este de 50 UI.

Vitamina B₂ (riboflavina). Germenii de grau contin 500 - 1000 g/100 g.

Vitamina B₆ (piridoxina sau adermina) se gaseste in cantitate mare in embrionul de grau (25 g/g).

Vitamina PP (nicotinamida) se gaseste in grau, in special, in stratul aleuronic si mai putin in embrion. Continutul in vitamina PP (in g/g) este redat mai jos:

grau 45 - 63;

faina alba 10;

tarate 120 - 325;

embrion 35 - 75.

Biotina (vitamina H) In cereale se gaseste in cantitate mica: 0,05 g/g in bobul de grau, iar in faina alba de grau este de 0,007 g/g (Marinescu si altii, 1963).