Białka są najważniejszymi związkami azotowymi ziarna zbożowego. Stanowią one podstawowy składnik odżywczy ziarna, a ponadto ich ilość oraz jakość mają decydujący wpływ na przydatność przetworów do określonych celów.

Ziarno zbożowe zawiera niewiele białka. Zawartość białka w ziarnie różnych zbóż wynosi 7-17% w przeliczeniu na suchą masę. Zboża chlebowe stanowią surowiec do produkcji mąki, a jej białko pełni znacząca funkcję w produkcji chleba. Zawartość białek w zbożu zależy od:

• warunków uprawy
• pochodzenia zboża
• cech odmianowych
• nawożenia

Ziarno żyta i pszenicy z rejonów o klimacie kontynentalnym zawiera więcej białka niż ziarno pochodzące z rejonów klimatu morskiego. Nawożenie azotem sprawia, ze następuje wzrost amidów aminokwasów kwaśnych – asparaginy, glutaminy oraz proliny.

Glutamina wraz z prolina biorą udział w powstawaniu innych aminokwasów pełniących ważną rolę w syntezie białka.

Białka zapasowe tworzą trzon glutenu. Gluten jest substancją otrzymywaną z ciasta pszennego poprzez wymywanie składników. W glutenie stwierdza się obecność albumin należących do białek rozpuszczalnych, oraz białek membranowych. Białka te należą do białek niezapasowych i zawierają mniejszą ilość glutaminy i proliny. Gluten zawiera pewną ilość tłuszczów i węglowodanów.

Tabela 1. Zawartość białek w ziarnie zbożowym wg. A. Lempki

Albuminy i globuliny zbóż pszenicy

Albuminy pszenicy rozpuszczają się całkowicie w wodzie i 0,5M chlorku sodu. Globuliny pszenicy nie rozpuszczają się w wodzie i nie rozpuszczają się całkowicie w roztworze NaCl.

Albuminy i globuliny występują w ziarnie pszenicy w niewielkiej ilości. Największa ich ilość znajduje się w zarodku, z którego wydala się około 20% białka. Albuminy wyodrębnione z zarodka wykazują wysoką aktywność enzymatyczną.

Albuminy i globuliny innych zbóż

Ziarno żyta zawiera więcej białek rozpuszczalnych w wodzie i w roztworach soli niż w ziarnie pszenicy

Białka rozpuszczalne w wodzie roztworach soli stanowią u żyta 36-46% ogólnej ilości białka. Żyto w porównaniu z innymi zbożami zawiera największą ilość lizyny, dzięki czemu uważane jest za najbardziej wartościowe biologicznie. Należy jednak tutaj zaznaczyć, ze przyswajalność białka z żyta jest znacznie gorsza niż np.. z pszenicy.

Występowanie dużej zawartości albumin i globulin stwierdza się w owsie. Ziarno ryżu zawiera około 10-13% albumin, 6-12% globulin w stosunku do białka ogólnego. Ziarno prosa zawiera 20% albumin i globulin w stosunku do białka ogólnego, w tym globulina stan owi 5,7-9,3%, albumina 7,6-14%. Rozpuszczalne białko prosa zawiera dużo alaniny a mało kwasu asparaginowego.

W ziarnie sorga występują białka rozpuszczalne w wodzie oraz roztworach soli. Wypełniają w bielmie przestrzenie między białkiem zapasowym. Albuminy i globuliny występują w małej ilości, ale bogate są w lizynę. W gryce albuminy stanowią 22% globuliny i 43% ogólnego białka, Białko gryki bogate jest w lizynę i tryptofan.

Prolaminy i gluteliny pszenicy

Prolaminy to białka nierozpuszczalne w wodzie i w roztworach soli. Rozpuszczają w roztworach wodnych metanolu, etanolu, roztworach słabych kwasów oraz zasad.

Gluteliny są białkami rozpuszczalnymi w słabych kwasach oraz zasadach

Zarówno prolaminy i gluteliny są typowymi białkami zbóż, które u zbóż chlebowych pod nazwą gliadyna i glutelina spełniają rolę funkcjonalna jako podstawowe białko glutenu mającego duże znaczenie w procesie produkcji pieczywa.

Gliadyna i gluteina mają zbliżony do siebie skład aminokwasowy, charakteryzujący się wysoka zawartością prolaminy, kwasu glutaminowego i niską zawartością lizyny, histydyny, argininy.

Gliadyna

Jest jednym z głównych składników glutenu. Gliadyna powstaje z delikatnych, lekko pofałdowanych pojedynczych łańcuchów polipeptydów.

Gliadyna dobrze rozpuszcza się w alkoholu oraz słabych kwasach organicznych. Rozpuszcza się również w moczniku oraz wodzie destylowanej.

Gliadyna jest białkiem niejednorodnym i polimorficznym. Gluteina jest drugim polimerem glutenu utworzonym z agregatów polipeptydów o masie cząsteczkowej. Jest to białko charakteryzujące się spoistością i sprężystością. Pod względem średniego składu aminokwasowego zbliżona jest do, gliadyny, ale zawiera więcej tyrozyny, tryptofanu, mniej natomiast glutaminy, proliny oraz fenyloalaniny.

Prolaminy i gluteliny inny zbóż

Prolaminy są charakterystycznymi białkami ziarna zbożowego. Należą do nich:

• gliadyna pszenicy
• gliadyna żyta
• hordeina jęczmienia
• zeina kukurydzy
• awenina owsa

Zawartość prolaminy w białku żyta jest niższe niż w białku pszenicy i wynosi mniej niż 20%. Zawartość gluteliny wynosi około 17,5%. Nierozpuszczalne białka żyta cechują się dużą zawartością kwasu glutaminowego i proliny. Zawartość kwasu asparaginowego w białku żyta jest wyższa niż w białku pszenicy i jęczmienia, niższa natomiast niż u owsa i kukurydzy. W ryżu białko prolaminowe stanowi tylko 1,5- 3,5% białka ogólnego. Gluteina ryżu stanowi 80-93% białka ogólnego.

Prolamina ryżu zlokalizowana jest w środkowej części bielma ziarniaka. Pod względem składu aminokwasowego glutelina ryżu jest bogatsza w argininę, histydynę, lizynę od prolaminy, uboższa zaś w alaninę, kwas glutaminowy, izoleucynę, leucynę, fenyloalaninę, trypsynę.

Proso bogatsze jest w większą ilość prolamin niż inne zboża 62% ogólnego białka. Białko prolaminowe sorga zawiera więcej niż inne zboża:

• waliny
• leucyny
• alaniny

Mniej zaś:

• lizyny
• histydyny

Białko gluteinowe sorga jest bogatsze od białka pszenicy w:

• leucynę
• izoleucynę
• walinę
• lizynę
• alaninę
• Mniej zaś zawiera:
• kwasu glutaminowego
• proliny

Znaczną część białek gryki stanowią białka rozpuszczalne w wodzie oraz roztworach soli. Wartość biologiczna białka gryki jest wysoka, porównywalna od 92% zawartości biologicznej suchej masy odtłuszczonego mleka i 81% wartości biologicznej suchej masy jaja kurzego. Białko gryki zawiera dużo lizyny.

Gluten pszenicy

Glutenem nazywamy zespół białek pszenicy, który daje się wyodrębnić z ciasta przygotowanego z mąki i wody poprzez przemywanie i usuniecie większości innych składników mąki.

W wyniku silnego przemywania woda ciasta pszennego powstaje silnie uwodniony żel, który zawiera około 55-75% wody, 75-80% białka, 8% tłuszczowców, 10% cukrów, ponadto odrobinę błonnika i 2% składników mineralnych.

Żel białkowy charakteryzuje się spoistością, rozciągliwością oraz sprężystością. Na skutek wysuszenia glutenu surowego otrzymuje się gluten surowy suchy. Białko gluteninowe składa się z polipeptydów pofałdowanych w struktury i przypadkowe kłębki.

W skład ziarna pszenicy wchodzą także białka rozpuszczalne w wodzie oraz roztworach soli, skrobia, tłuszcze i inne składniki. Wszystkie te składniki w czasie tworzenia się glutenu w cieście wchodzą w interakcję z białkami glutenowymi. Skład aminokwasowy kompleksu glutenowego oraz frakcji gliadynowej i gluteninowej charakteryzuje się wysoką zawartością kwasu glutaminowego, a następnie proliny, leucyny i izoleucyny

Tłuszcze stanowią tylko 2% masy mąki pszennej, z czego 0,5% to tłuszcze skrobiowe, które nie mają znaczenia dla wartości wypiekowej. Tłuszcze nieskrobiowe biorą udział w tworzeniu glutenu i wpływają na jego jakość. Wolne kwasy tłuszczowe, zawłaszcza nienasycone wpływają dodatnio na wartość wypiekowa. Dodatni wpływ wywierają także glikolipidy.

Sole mineralne nie wywierają wpływu na jakość glutenu i z wyjątkiem reszt fosforanowych fosfolipidów traktowane są jako domieszki przypadkowe.

Znaczny dodatek mąki żytniej do mąki pszennej wpływa ujemnie na jakość i wydajność glutenu z mąki pszennej. W wyniku dodania do mąki pszennej, mąki żytniej ilość glutenu nie zmniejsza się w sposób równomierny. Dodatek maki w ilości do 35% pozwala na otrzymanie z mąki pszennej nieco więcej glutenu niż wynika to z obliczeń. Zawartość glutenu oznacza się poprzez przemywanie wodą odpowiednio przygotowanej próbki. Do czynników warunkujących poprawność wyodrębnienia glutenu nalezą:

• czas odleżenia ciasta
• rodzaj wody, jej temperatura, zawartość oraz rodzaj soli mineralnych, pH
• czas i sposobów wymywania

Tabela 2. Skład aminokwasowy glutenu, Gluteniny i gliadyny ziarna pszenicy

Gliko i nukleoproteidy

Zawartość białka w glikolipidach pszenicy wynosi 13-17%, a nawet 21%. Mają one wpływ na tworzenie się żelu z wodnych ekstraktów mąki. Żelowanie zależy od obecności niewielkich ilości żelaza oraz wapnia.

Białko glikoproteidów zawiera znaczne ilości histydyny. Glikoproteidy biorą udział w tworzeniu warunków do zatrzymywania gazów w fermentującym cieście.

Ogólna zawartość kwasów nukleinowych w globulinie waha się w granicach 8,5-10,4%. Stosunek RNA do DNA wynosi 0,85:2,05 w zależności od gatunku pszenicy

Gluten innych zbóż

Białka zapasowe występujące w pszenicy, tworzące gluten wchodzą w skład innych zbóż. Przeszkodą w tworzeniu glutenu w cieście są pentozany, tworzące z białkami żyta połączenia rozpuszczalne w wodzie.

Gluten żyta pod względem fizycznym przypomina gluten z bardzo słabej pszenicy. Charakteryzuje się małą sprężystością, dużą rozciągliwością. Zdolność hydratacyjna glutenu żytniego jest dość duża (dochodząca do 310%). Na frakcje glutenowe przypada w białku pszenicy około 70-75% białka ogólnego.