Вы когда-нибудь задумывались о загадочном ингредиенте, который заставляет хлеб подниматься и придает тесту жевательную текстуру? Этот ингредиент — не что иное, как пшеничный глютен, белок, который веками играл решающую роль в питании человека. Однако в последние годы наблюдается растущий интерес к глютену не только из-за его роли в обеспечении основной структуры основных продуктов питания, но и из-за его связи с глютеновой болезнью и другими побочными реакциями на пшеницу.
В этой статье мы углубимся в мир пшеничного глютена, изучая его свойства, структуру и эволюцию, а также влияние, которое он оказывает на здоровье человека. От его синтеза и отложения в развивающемся зерне до его уникальных свойств, которые отличают его от других родственных злаков, в этой статье представлен всесторонний обзор пшеничного глютена с акцентом на биологическую роль входящих в его состав белков и механизмы, с помощью которых он вызывает болезнь целиакию. Итак, являетесь ли вы знатоком глютена или просто интересуетесь тем, что делает ваш хлеб таким особенным, читайте дальше, чтобы узнать правду о пшеничном глютене.
Глютен: путь от открытия к спору.
Глютен является горячей темой в современном обществе, и многие люди выбирают безглютеновые диеты или диеты с низким содержанием глютена. Но, несмотря на всеобщий интерес, мало кто понимает, что такое глютен на самом деле и почему он особенный. Впервые пшеничный глютен был научно изучен профессором химии Болонского университета Якопо Беккари в 1745 году, и с тех пор он широко изучается химиками, занимающимися производством злаков, из-за его роли в производстве основных продуктов питания, таких как хлеб, макаронные изделия и др. Уникальные свойства глютена позволяют создавать эти продукты, которые являются основным продуктом питания для значительной части населения мира, особенно в зонах с умеренным климатом.
Почти 70 лет назад глютен был впервые идентифицирован как триггер такой болезни как целиакия, что способствовало растущему интересу к глютену. С учетом того, что в 2018 году поиск в Google по запросу глютен дал почти 400 миллионов результатов менее чем за минуту. Из этого становится ясно, что людям интересен этот белок. Однако, несмотря на всплеск интереса, многие до сих пор не понимают, что такое глютен и откуда он берется.
Итак, если вам интересно узнать о глютене или вы хотите узнать больше о его влиянии на людей с глютеновой болезнью, эта статья станет отправной точкой.
Белки глютена. Всесторонний обзор.
В этой части статьи представлен обзор состава и классификации глютена, освещающий научные аспекты этого широко обсуждаемого диетического ингредиента. Понимание определения и состава глютена может помочь людям сделать осознанный выбор в отношении своего рациона, особенно людям с глютеновой болезнью или чувствительностью к глютену.
Глютен - эластичный белковый материал, остается после промывания теста из пшеничной муки водой или раствором соли для удаления большей части крахмала и растворимого материала. Он составляет около 75-80% остального материала и определяется как белки глютена, присутствующие в этой массе. Белки глютена являются эксклюзивными для пшеницы и классифицируются как «проламины» наряду с родственными белками из других злаков. Эта классификация была введена Т. Б. Осборном, отцом химии растительных белков, на основе широкой классификации белков, основанной на их экстракции (извлечении белков из зерен) в ряде растворителей.
Глютен состоит из двух групп субъединиц проламинов: глиадинов и глютенина. Проламины составляют значительную часть глютена и играют решающую роль в структуре и текстуре многих основных продуктов, таких как хлеб, макароны и др. Глиадины растворимы в смесях спирт/вода, в то время как глютенин, присутствующий в равных количествах с глиадинами, не экстрагируется (растворяется) из-за его присутствия в виде высокомолекулярных полимеров, стабилизированных межцепочечными дисульфидными связями (сильный и стабильный тип химической связи между двумя атомами серы в молекуле). Уникальные свойства этих белков делают глютен ключевым ингредиентом многих основных продуктов питания из муки. Последняя фракция, глютелины, представляет собой смесь белков, включая структурные и метаболические белки и субъединицы проламинов. Знание о проламинах может помочь исследователям и ученым-пищевикам создавать альтернативные безглютеновые продукты, которые имитируют текстуру и структуру продуктов на основе пшеницы.
Сложная природа глютена.
Вы когда-нибудь задумывались, почему некоторые люди без проблем могут полакомиться ломтиком хлеба, в то время как другие испытывают дискомфорт и другие симптомы после употребления даже небольшого количества глютена? Ответ заключается в структуре белков глютена, которые являются основными запасными белками, содержащимися в таких зернах, как пшеница, ячмень и рожь. Эти белки играют решающую роль в поддержке прорастания и развития проростков.
Интересно, что белки глютена обнаружены только в крахмалистых клетках эндосперма зерна, а не в каких-либо других тканях. Первоначально они хранятся в отдельных белковых телах, которые в конечном итоге сливаются, образуя непрерывную матрицу вокруг гранул крахмала, образуя сеть внутри клеток. Эту сеть можно обнаружить, когда крахмал удаляют ферментативным расщеплением, и именно эта сеть придает тесту его уникальную эластичность и прочность.
Но это не все. Распределение белков глютена в крахмалистых клетках эндосперма неравномерно, самая высокая концентрация обнаружена во внешних 2-3 слоях клеток. Это неравномерное распределение приводит к вариации содержания белка в этих клетках, причем некоторые из них содержат более чем в 4 раза больше белка, чем другие. Кроме того, состав белков глютена также различается: увеличивается доля высокомолекулярных субъединиц глютенина и уменьшается доля низкомолекулярных субъединиц и глиадинов. Наконец, на пропорции белков глютена также может влиять окружающая среда, включая температуру во время развития зерна и доступность питательных веществ (азота и серы).
Белки глютена представляют собой важную группу белков, обнаруженных в зерне, особенно в крахмалистых клетках эндосперма зерна. Они были сгруппированы в три «семейства» на основе их белковых последовательностей более 30 лет назад, и эта классификация все еще актуальна, несмотря на значительный рост наших знаний о белках глютена за последние несколько десятилетий. В 2015 году из базы данных UniProt было извлечено более 24 000 последовательностей, связанных с белками глютена, и было проверено 630 последовательностей. Подсчитано, что зрелые семена содержат от 50 до 100 белков глютена, хотя недавнее исследование обнаружило 63 белка глютена в одном сорте с использованием масс-спектрометрии и тщательно подобранной базы данных последовательностей. Это подчеркивает сложность идентификации белков глютена на основе коротких пептидных последовательностей.
Аллергены пшеницы ATI.
Напомним, что целиакия — это аутоиммунное заболевание, при котором потребление глютена, белка, содержащегося в пшенице, ячмене и ржи, вызывает повреждение тонкой кишки и препятствует усвоению питательных веществ из пищи. По оценкам, он поражает 1 из 100 человек во всем мире и, если его не лечить, может привести к долгосрочным проблемам со здоровьем, таким как недоедание, анемия, остеопороз и другие аутоиммунные заболевания. Единственное лечение глютеновой болезни — это строгая безглютеновая диета, которая требует избегать всех продуктов, содержащих глютен, и внимательно читать этикетки продуктов, чтобы убедиться, что они не содержат глютен.
За последние 40 лет исследователи изучали ингибиторы α-амилазы и трипсина (ингибиторы ATI) пшеницы, что привело к созданию сложной литературы. ATI были тщательно изучены на предмет их роли в качестве аллергенов пшеницы. Было обнаружено, что ингибиторы пшеницы, или ATI, играют роль в нескольких побочных реакциях на потребление пшеницы, включая астму Бейкера, глютеновую болезнь и чувствительность к пшенице/глютену без целиакии. Кроме того, сообщается, что ATI способствуют качеству приготовления макаронных изделий, так как эти белки плотно свернуты и стабилизированы множественными межцепочечными дисульфидными связями, что делает их особенно устойчивыми к деградации в желудочно-кишечном тракте и обработке во время приготовления пищи.
Небольшие различия, большие последствия. Как изменения в глютене могут изменить игру.
Уникальные биофизические свойства белков глютена стали ключевым фактором успеха пшеницы в качестве основного источника пищи. Эти свойства определяют качество конечных продуктов, таких как хлеб, макаронные изделия и др., и достигаются за счет взаимодействия глиадинов и глютенинов при формировании связной, вязкоупругой сети. Стабильность сети поддерживается комбинацией дисульфидных связей и водородных связей. Однако молекулярная основа биофизических свойств глютена до сих пор полностью не изучена.
Что касается глютеновой болезни, то любые существенные модификации состава глютена или его отдельных субъединиц могут отрицательно сказаться на его функциональности, что может отрицательно сказаться на качестве конечного продукта при крупномасштабном коммерческом производстве. Это связано с тем, что небольшие различия в таких параметрах, как высота буханки, текстура мякиша, цвет и срок годности, могут повлиять на приемлемость продукта для потребителей. Поскольку пшеницу для производства хлеба отбирали по ее функциональным свойствам почти столетие, производство «приемлемого» хлеба из модифицированных линий пшеницы в крупномасштабном коммерческом производстве может оказаться сложной задачей.
Глютен. Принятие обоснованных диетических решений.
Глютен был и остается предметом многочисленных споров в последние годы: некоторые люди считают его здоровым и питательным основным источником пищи, в то время как другие отвергают его как потенциально вредный ингредиент. Несмотря на свою поляризующую репутацию, глютен остается критическим компонентом многих наиболее широко потребляемых продуктов на основе муки, включая хлеб, макаронные изделия и др. Понимая уникальные биофизические свойства белков глютена, мы можем глубже понять роль, которую глютен играет в качестве и функциональности этих основных продуктов питания.
Важно открыть эту тему, потому что многие потребители принимают решения о своем рационе на основе неполной или неточной информации о глютене. Статья на эту тему может быть полезна обычному потребителю мучных изделий тем, что дает более тонкий и научно обоснованный взгляд на глютен, выходящий за рамки заголовков и причуд. Узнав о биофизических свойствах глютена, потребители могут принимать обоснованные решения о своем рационе и понимать, какую роль глютен играет в качестве и функциональности продуктов, которые они едят. В конечном счете, этот тип знаний может помочь людям сделать более здоровый и осознанный выбор, что приведет к лучшему пониманию сложных взаимосвязей между едой, здоровьем и благополучием.