Наука о крахмале: Раскрытие важнейших ферментов для улучшения хлебопечения, пивоварения и мукомольного производства
Крахмал, являющийся одним из основных компонентов нашего рациона, играет ключевую роль в пищевой промышленности и производстве напитков. Он служит основным источником калорий и имеет важнейшее значение в самых разных областях – от пивоварения и хлебопечения до промышленного использования, например, в производстве бумаги, клея, текстиля и строительных материалов. Однако тонкости синтеза крахмала, особенно у таких культур семейства Triticeae, как пшеница, ячмень и рожь, оставались научной загадкой на протяжении десятилетий. В результате революционного открытия ученые из Центра Джона Иннеса (Великобритания) выявили ключевой фермент PHS1, отвечающий за формирование крахмальных гранул типа B в пшенице. Это открытие способно произвести революцию в различных отраслях промышленности, открывая возможности для повышения качества продукции и рационализации производственных процессов.
Разгадка роли PHS1
Десятилетия исследований не позволили выяснить точную функцию фермента PHS1 в растениях. Доктор Нитин Уттам Камбл, первый автор исследования, подчеркивает значение этого прорыва. «Это научный прорыв, поскольку за десятилетия исследований этого фермента так и не удалось найти четкую роль PHS1 в растениях, и он показывает, что гранулы А- и В-типа в пшенице формируются по разным биохимическим механизмам. Теперь мы можем использовать эти знания для создания вариаций крахмала для различных пищевых и промышленных целей», – поясняет он.
Исследовательская группа сочетает традиционные методы селекции с современными молекулярными технологиями для изучения биологических механизмов, определяющих вариации формы гранул. Доктор Дэвид Сьюнг, старший автор исследования, добавляет: «Мы предполагаем, что крахмал может найти дополнительное применение для достижения желатинизации и текстурных свойств. Многочисленные исследования показывают, что размер гранул крахмала влияет на эти свойства, и наличие очень небольшого количества гранул типа В является очень существенным изменением в общем распределении пшеничного крахмала по размерам».
Влияние состава гранул
Пшеничный крахмал состоит из двух различных типов гранул: крупных гранул типа А и более мелких гранул типа В. Соотношение этих типов гранул может существенно влиять на качество продуктов на основе пшеницы, таких как хлеб и макаронные изделия. Кроме того, гранулы типа В создают проблемы для крахмалопаточной промышленности из-за их меньшего размера, что приводит к потерям в процессе размола.
В ячмене избыток гранул крахмала типа В может привести к «помутнению или мутности пива», поскольку эти гранулы не перевариваются и не отфильтровываются в процессе пивоварения. В течение многих лет пищевая промышленность инвестировала в методы спасения для решения проблемы смешанных гранул, включая многократную фильтрацию для восстановления потерянных гранул в процессе переработки.
От идеи до реализации
Путь к открытию PHS1 и его роли в формировании гранул длился несколько лет. Доктор Камбл отмечает: «Путь от идеи до получения линий с низким содержанием гранул типа B в пшенице длился примерно три-пять лет». Для выявления линий с вариациями в гене PHS1 использовались такие передовые методы, как in silico TILLING, сочетание химического мутагенеза и современных технологий секвенирования.
Интересно, что первоначально исследование было сосредоточено на тетраплоидном сорте макаронной пшеницы Kronos из-за его более простой генетики. Однако в настоящее время исследователи используют аналогичные методы для переноса этого признака на сорта хлебной пшеницы и ячменя.
Повышение эффективности технологических процессов
Для пищевой промышленности очень важно постоянство текстуры продукта для обеспечения бесперебойной обработки. Крахмал, часто модифицируемый физическими и химическими методами, должен обладать однородными свойствами для различных областей применения. Доктор Сеунг подчеркивает это предпочтение отрасли, говоря: «Промышленность в целом не любит неоднородности; она хочет получить что-то красивое и ровное, чтобы обработка шла гладко, а наличие различных типов крахмальных гранул в пшенице всегда представляло собой проблему».
Открытие фермента, ответственного за уменьшение количества гранул, и последующая возможность уменьшить количество гранул типа В может принести большую пользу промышленным потребителям. Устранение необходимости в определенных этапах обработки может снизить затраты и повысить качество продукции.
Раскрытие питательного потенциала
Помимо улучшения текстуры, размер гранул может также влиять на пищевую ценность продуктов на основе пшеницы. Однако для полного понимания этого влияния необходимы дальнейшие исследования. Доктор Сеунг отмечает: «Подобно влиянию на текстуру продукта, возможны некоторые интересные изменения в питательной ценности». Эта область исследований перспективна для изучения влияния размера гранул на усвояемость после приготовления и обработки.
Исследование перспектив применения
Результаты исследования открывают двери на рынок крахмалов, адаптированных к конкретным требованиям. Доктор Камбл приглашает компании к сотрудничеству в изучении потенциальных преимуществ этих крахмалов в различных областях применения, включая мукомольную промышленность, производство макарон и хлебобулочных изделий.
По мере того как исследователи углубляются в изучение влияния размера гранул на усвояемость крахмала, качество приготовления пищи, пищевую ценность и здоровье человека, будущее науки о крахмале открывает захватывающие возможности. Этот прорыв в понимании формирования крахмальных гранул открывает путь к инновациям, которые могут изменить ситуацию в пищевой и промышленной отраслях, обеспечив повышение качества и эффективности в широком спектре областей применения.
В заключение следует отметить, что открытие ключевого фермента PHS1 и его роли в формировании гранул пшеничного крахмала представляет собой значительный скачок вперед в области науки о крахмале. Это открытие обещает произвести революцию в различных отраслях промышленности – от хлебопечения и пивоварения до производства и не только. Благодаря возможности изменять свойства крахмала для конкретных целей, исследователи и предприниматели получают возможность повысить качество продукции, снизить затраты на ее переработку и открыть новые грани пищевой ценности. По мере того как научное сообщество продолжает изучать влияние размера гранул на усвояемость и качество приготовления, будущее продуктов на основе крахмала выглядит как никогда радужно. Совместные усилия исследователей и представителей промышленности способны стимулировать инновации и воплотить эти достижения в жизнь, что в конечном итоге принесет пользу как потребителям, так и предприятиям.
Крахмал, его виды и свойства
Крахмал – анализируем его свойства и действие
Крахмал кукурузный, тапиоковый, картофельный...
Крахмал картофельный
Что, если добавить крахмал в дрожжевое тесто?
Что такое аррорут, из чего изготовляют, и как используют?
Начинка фруктовая для пирогов
