HUBUBAT TEKNOLOJİSİ Buğday danesinin kimyasal yapısı: 1. Karbonhidratlar (Mono, oligo ve polisakkaritler) 2. Kompleks karbonhidratlar (Pentozanlar, Hemiselüloz, Selüloz) 3. Azotlu maddeler (Proteinler ve diğer azotlu maddeler) 4. Lipidler (yağ ve yağ benzeri maddeler) 5. Enzimler 6. Vitaminler 7. Madensel maddeler 8. Su SU Buğday danesinde bulunan su miktarı, a. Buğdayın yetiştiği bölgenin özelliklerine, b. Hasat zamanındaki hava koşullarına, c. Depolama koşullarına bağlıdır. Buğdayda su içeriği %8-14 (7-20) arasında değişmektedir. Buğdayın bozulmadan saklanması için su içeriği %14 olmalıdır. Buğday danesinin besin maddelerince en zengin oldukları bileşen grubu karbonhidratlardır. Buğday danesinde bulunan karbonhidratların önemli bir bölümünü (yaklaşık %70 ini) nişasta oluşturmaktadır. Nişastaya göre nisbeten az miktarlarda bulunan diğer karbonhidratlar ise pentozanlar ve sellüloz ile bazı mono ve oligosakkaritlerdir 1. Monosakkaritler ; Glikoz (%.7-0.50) Fruktoz (%1-0.025) Galaktoz (Lipidlere bağlı olarak glitolipid formunda) 2. Oligosakkaritler; Sakkaroz (Glikoz+fruktoz) Maltoz (Glikoz+Glikoz) Glikodifruktoz ( Glikoz+galaktoz) Rafinoz (Glikoz+fruktoz+galaktoz) Trifruktozan 3. Polisakkaritler Nişasta tanenin endosperm kısmında yer alır. Buğday ve çavdarın %70, arpa ve yulafın %55-60'ını oluşturur. Değerli bir besin maddesidir Protein ya da polar lipidlerle çeşitli interaksiyonlara girerek hamur oluşumunu ve yapısını olumlu yönde etkiler Diastatik aktivite ile fermantasyonda mayalar tarafından enerji kaynağı olarak kullanılacak olan ve ekmek kabuk renginin gelişimi için gerekli basit şekerlerin oluşumu için hammadde görevi yapar Gluteni istenen düzeyde seyreltir Gluten ağının stabil bir yapı kazanmasına yardım eder 1
Nişasta düz zincir yapısındaki amiloz (yaklaşık %25-30) ile dallanmış zincir yapısındaki amilopektin (yaklaşık %70-75) den oluşur. Özellik Amiloz Amilopektin Moleküler Yapı Lineer ( -1, 4) Dallanmış ( -1,4; -1, 6) Çözelti Stabilitesi (Seyreltik) Stabil Değil Stabil Jel Yapısı Sert, Geri dönüşümsüz Yumuşak Geri dönüşümlü İyot Rengi Mavi Kırmızı-Mor (Menekşe) -amilaz ile parçalanma %100 %60 Polimerizasyon Derecesi 1500-6000 3x10 5 3x10 6 Amiloz Amilopektin KOMPLEKS Kompleks Karbonhidratlar : 1. Pentozanlar: Pentozanların (ksiloz, arabinozun polimerleşmesiyle oluşan büyük moleküllü şekerlerdir. Bunlara "lastik maddeleri" denir. Endospermde %2.2-2.8, kabukta %40 2. Hemiselüloz: Endospermde %3.6, kabukta %40 3. Selüloz Buğdayın toplam protein içeriğinin % 7-18 arasında değiştiği, ortalama % 10-12 düzeyinde olduğu çeşitli kaynaklarda bildirilmektedir. Buğdayda bulunan proteinlerin başlıcaları depo proteinleri ya da çözünmez proteinler olarak adlandırılan gliadin ve glutenin ile fonksiyonel ya da çözünmez proteinler olarak bilinen albumin, globulin ve proteozdur Buğdayın toplam protein içeriğinin % 7-18 arasında değiştiği, ortalama % 10-12 düzeyindedir ve buğdayların protein içerikleri, Buğdayın çeşidine, Yazlık ya da kışlık oluşuna, Toprak yapısına, İklime, Gübreleme Vejetasyon süresine, Verime, Haşere hasarına, Hastalık durumuna bağlı olarak değişir Buğdayda bulunan proteinler : 1. Albumin (%0.4) Suda 2. Globulin (%0.7) Tuzlu suda 3. Proteoz (%0.3) Tuzlu suda 4. Gliadin (%4) Sulu alkolde ve asitte 5. Glutenin (%4) Zayıf asitte Öz Proteinleri 2
Gliadin ve glutenin proteinleri hamurun yoğrulması sırasında hidrate olarak ve çeşitli kimyasal bağlarla birleşerek hamurun özelliklerini önemli düzeyde etkileyen ve hamur içerisinde yarı sürekli bir faz oluşturan özü (gluten) meydana getirirler. Öz ü oluşturan proteinler buğdayın sadece endosperm tabakasında bulunurlar. Endospermdeki protein konsantrasyonu merkezden çevreye doğru artmakta, toplam proteinin %70 i endospermde yer almaktadır Un ya da buğday kırması su ile karıştırılıp hamur haline getirilince gliadin ve glutenin birleşerek şişmiş bir plastik madde olan özü (glüten) oluşturur. ph 5.3-6.6 arasında özü oluşturan gliadin (+) pozitif, glutenin (-) negatif yüklüdür. Bu nedenle öz oluşumunda bu iki protein arasındaki elektrostatik kuvvetler etkin olmaktadır. Undaki proteinler; 1. Dolma protein, 2. Bağlı protein diye 2 gruba ayrılır. Un parçacıkları mekanik olarak, özellikle bilyalı değirmenlerde daha küçük zerreler haline getirildiğinde protein parçacıkları bir kama gibi arasına gömülü olduğu nişasta taneciklerinden kurtulur. İşte nişasta parçacıkları arasında bir dolgu maddesi gibi sıkışmış olan bu protein parçacıklarında "dolma protein" denir Endospermdeki proteinin bir kısmı ise nişasta taneciklerine yapışık durumdadır ve mekanik yöntemlerle ayrılmaz, bu kısma da "bağlı protein" denir. Dolma ve bağlı proteinler özgül ağırlıkları ve Karbontetraklorür - Benzol karışımında sedimentasyon yolu ile ayrılabilirler Buğday tanesinin lipid içeriği %1.4-3.3 arasında değişir (~%2). Endospermin %1-2, kabukta %3.5-6, embriyon %7-15'dir. Lipidler miktar olarak buğdayın bileşiminde az olmalarına karşın işlevleri bakımından çok önemlidirler. Lipidler, 1. Depolama yeteneklerini, 2. Ekmeklik kalitesini, 3. İşleme özelliklerini, 4. Besin değerini etkiler Buğdayda bulunan lipidlerin %50 kadarını polar, % 50 kadarını da apolar lipidler oluştururlar. Buğday ve un lipidleri: 1. Bağlı lipidler (%43) 2. Serbest lipidler (%57) a. Polar (%14) (glikolipidler, fosfolipidler) b. Apolar (%43) (Tri, di, monogliseridler, yağ asitleri, steroller, hidrokarbonlar)dır. 3
Danede bulunan bileşik lipidler; 1. Glikolipidler, 2. Fosfolipidler, 3. Tokoferoller, 4. Steroller, 5. Lipoproteinler Lipidlerin Depolamaya Uygunluk Üzerine Etkisi : a. Öğütme ürünlerinin geniş yüzeyleri enzimatik olmayan otooksidasyon olaylarını teşvik eder b. Lipoksidaz etkinliğinin yüksek olması ve uygun koşulların (yüksek nem ve sıcaklık) nedeniyle ürünün ekşimesine ve tat değişimine neden olurlar c. Yüksek nem ve sıcaklıkta danede bulunan lipaz yağları yağ asitleri ve gliserine parçalar. Ayrıca bu koşullarda lipolitik etkinliğe sahip küflerde gelişeceğinden yağların hidrolizasyonu daha da hızlanır. Bu nedenlerle danenin serbest yağ asidi içeriği hızla artar Lipidlerin Depolamaya Uygunluk Üzerine Etkisi : d. Yağların oksidasyonu sonucu meydana gelen aldehit ve ketonlar nedeniyle lisin amino asiti azalır e. Düşük randımanlı unların (düşük enzim ve lipid içerikleri) depolanma yeteneği tam dane unlarına oranla daha fazladır Lipidlerin Hamurun Reolojik Özellikleri ve Ekmek Kalitesine Etkisi : a. Fosfolipidler uzaklaştırılırsa glutenin plastik özelliği azalır b. Undan serbest lipidler ayrıldığında, glutenin CO 2 gazını tutma yeteneğini yitirir c. Una polar lipidler katılırsa (glikolipidler) glutenin CO 2 gazını tutma yeteneğini yeniden kazanır d. Toplam lipidler ve apolar lipidler hamurun yoğrulmaya karşı toleransını arttırır e. Apolar lipidler hamurun viskozitesini arttırır, fakat polar lipidler etkili olmaz Lipidlerin Hamurun Reolojik Özellikleri ve Ekmek Kalitesine Etkisi: f. Serbest lipidlerin noksanlığı hamurun uzama yeteneğini olumsuz yönde etkilir g. Serbest haldeki doymamış yağ asitleri glutenin sertliğini arttırır, elastikiyetini azaltır h. Lipidleri alınmış una (petrol eter ekstraksiyonuyla) yalnızca apolar lipidler katılırsa ekmek hacmi azalır, polar lipidler katılırsa ekmek hacmi artar MİNERAL MADDELER Buğday tanesinde yaklaşık %1.5 kadardır. Tanede mevcut madensel maddeler bulundukları miktar ve önemlerine göre fazla ve iz elementler olarak iki bölümde incelenirler. Bunların başlıcaları fazla elementlerden: potasyum, magnezyum, kalsiyum, fosfat ve sülfat tuzları, sodyum, klor, kükürt; iz elementlerden: aliminyum, nikel, kalay olarak sıralanabilir. Mineral maddeler buğday danesinin en fazla kabuk, embriyo ve aleron tabakalarında bulunurlar, endospermde düşük düzeylerdedir 4
VİTAMİNLER Buğday vitamin içeriği bakımından zengin değildir. Buğdayda A vitamini eser miktarda, C ve D vitaminleri ise hiç yoktur. Vitamin olarak en önemli bileşenleri; B kompleks grubundan B1 (Thiamine) 0.50-0.60 mg/100 g, B2 (Riboflavin) 0.10-0.20 mg/100 g, B3 (Pantotenik Asit) 1 mg/100 g, B5 (Niasin) 7-8 mg/100 g, B6 (Pridoksin) 0.30-0.40 mg/100 g, folik asit 75-80 g/100 g, biotin 6 g/100 g kadardır. E vitamini ise 1 IU/100 g düzeyinde bulunmaktadır 1. Amilazlar (Ülkemizde üretilen buğdayların amilaz etkinlikleri genel olarak yetersizdir. Buğdayda en fazla subaleron hücreleri ile embriyoda bulunurlar) a. -Amilaz (Sakkaronijen amilaz): 1-4 bağlantılı glikoz zincirlerinin redüksiyona uğramamış uçlarına etkileyerek maltozu serbest bırakır ve amilaz zincirini diğerine atlamadan tamamen maltoza parçalarlar. Amilopektinde ise dallanmış kısmının dışında kalan bölümünü hidrolize eder. b. -Amilaz (Dekstironijen amilaz): Nişastayı dekstrinlere parçalar. Dallanmış amilopektin zincirlerini de hidrolize eder ve -amilaza etki sahası yaratır. 2. Proteazlar: Aleron hücrelerinde, 3. Lipaz : Aleron hücreleri ve embriyonda bulunur, 4. Fosfolipazlar: -lesitini 2 yağ asidine parçalarlar ve fosfolipaz D kolini serbest hale geçirir. Fitaz fizin ve fitin asidini m-inozit ve fosfat asidine parçalar. 5. Lipoksidaz: Doğal un bayatlamasındaki ağartıcı etkiden, ekşi ve acı tatlı oksidasyon ürünlerinin oluşumundan sorumludur. Karoteni parçalar en çok emriyo ve endospermde etkindir. 6. Peroksidaz 7. Tirozinaz 8. Sitokromoksidaz 5