12.6. A búzaliszt és a tészta

12.6.1. A liszt összetétele

A lisztet a búza szemtermésének endospermium szövetéből állítják elő. A malomipari eljárások során többféle lisztet készítenek, melyek kinézete, tulajdonsága attól függ, hogy milyen arányban tartalmazza a fehér endospermium szövetet. A fehérlisztben nem találhatóak meg a búzaszem más komponensei, pl. embrió vagy csíra, maghéj, terméshéj, míg a teljes kiőrlésű lisztben minden benne van. A fehérliszt összetételét és tulajdonságait az endospermium összetétele határozza meg. Legnagyobb mennyiségben keményítő található benne (~70-75%), kevesebb fehérje (~10-15%) és még kevesebb zsír (~1-2%), valamint ásványi sók és vitaminok nagyon kis mennyiségben. Az endospermiumban található, többnyire fehérje testecskében felhalmozódott fehérjéket tartalékfehérjéknek nevezzük. Az oldhatóság alapján négy csoportba sorolható fehérjék közül kettő van jelen nagy mennyiségben az endospermiumban: a 70%-os etanolban, ill. 50%-os propanolban oldódó fehérjék, valamint a híg savakban, ill. lúgokban oldódóak. Ezt a két fehérje csoportot együttesen prolaminoknak nevezzük.

A prolamin fehérjéknek enzimatikus aktivitásuk nincs. Az endospermiumban valószínűleg egyetlen feladatot látnak el: biztosítják a csírázás és a csíranövény kezdeti növekedésének tápanyagellátását. Lebomlásuk során keletkező aminosavak új fehérjék szintézisét teszik lehetővé amíg nincs aminosav szintézis, továbbá a különböző szintetikus folyamatokhoz szénvázat biztosítanak.

12.6.1.1. A liszt tulajdonságai

A liszt tulajdonságát a sütőipari minőségén keresztül értelmezik, mivel jelentős részben pékárut sütnek belőle. A jó sütőipari minőségű lisztet úgy definiálják, hogy belőle jó minőségű, azaz magas –jellemzően nagy térfogatú, egyenletes bélszerkezetű kenyeret lehet sütni. Jó minőségű kenyeret lehet sütni abból a lisztből, víz hozzáadása után dagasztással készíthető tésztából, melynek nagy a rugalmassága és jó a nyújthatósága. Ezen két tulajdonság aránya határozza meg a tészta minőségét, vagy reológiai tulajdonságát. Bármelyik irányba mozdul el az arány, az a kenyértészta minőségének romlását eredményezi. A kenyérsütéshez szükséges megfelelő arány csak a búzalisztből készített tésztára jellemző. Sem a rozs, sem az árpa vagy kukorica lisztjéből nem készíthető a Magyarországon kenyérnek ismert hagyományos termék, mivel a tészta szerkezete nem teszi lehetővé, hogy a kelesztés során keletkező CO2-ot a tészta visszatartsa, térfogata megnövekedjen, és a sütés során megtartsa formáját. Az utóbbi időben sok helyen kapható hasáb, vagy tégla alakú „kenyereket” tepsiben kelesztik (ha egyáltalán kelesztik), és sütik meg.

A liszt tulajdonságát nem csak kenyérsütési szempontból lehet, illetve kell jellemezni. Vannak olyan termékek, ahol a nyújthatóság fontosabb a rugalmasságnál, pl. rétesek, kekszek. Ebben az esetben előnyösebb, ha a nyújthatóság erősebb, míg a rugalmasság gyengébb értékkel jellemezhető.

Amikor a liszt minőségi tulajdonságairól beszélünk, mindig meg kell határozni milyen szempontok alapján értékeljük, azaz mi készül a lisztből, ill. tésztából. A vásárló más és más tulajdonságokat vár el a végterméktől függően, amit a pék igyekszik kielégíteni, hogy a termékét el tudja adni. Az ehhez szükséges lisztet a molnártól vásárolja, aki azt, a megfelelő lisztet biztosítani képes búzafajta őrlésével állítja elő, vagy különböző lisztekből keveri össze. A megfelelő búzafajtát a mezőgazdasági termelő állítja elő nagy mennyiségben, aki a vetőmagot a nemesítőtől vásárolja. A nemesítő feladata olyan vetőmagot biztosítani, amire vevő a piac.

12.6.1.2. A tészta tulajdonságait meghatározó komponensek

A liszt, ill. a belőle készült tészta tulajdonságait meghatározó komponensek hatásáról az elmúlt évtizedek munkájának eredményeként nagyon sokat tudunk, s ez felhasználható a nemesítésben. A nemesítő munkáját egyre szélesebb körben tudja támogatni a molekuláris biológus a liszt fehérje, ill. más összetevőinek szerkezet-funkció vizsgálatával, vagy például az egyes tulajdonságokkal kapcsolható markerek kifejlesztésén és alkalmazásán keresztül. Ezek alkalmazásával célzottabb és gyorsabb lehet a szelekció, rövidíthető a nemesítés folyamata.

Ahhoz, hogy megértsük a markerek használatának lehetőségeit a nemesítésben és az egyes, a gyakorlaton használt PCR markerek kapcsoltságát a különböző tulajdonságokkal, szükséges egy rövid ismertető a tészta szerkezetéről és a kialakításában résztvevő egyes fehérjekomponensek tulajdonságairól.

A sikér fogalma és tulajdonságai

Sikérnek nevezzük a búza lisztjéből víz hozzáadásával, dagasztással keletkező tészta fehérjehálózatát, melyet tisztán is előállíthatunk, ha a keményítőt és más nem prolamin fehérjéket mosással eltávolítjuk. Dagasztás során a hidratálódó fehérjék nagyon bonyolult hálózatot hoznak létre, mely biztosítja a tészta különleges viszkoelasztikus tulajdonságát, a rugalmasságát és nyújthatóságát. E két sajátosság teszi lehetővé, hogy a búza lisztjéből kenyeret, és sok más lisztesipari terméket készíthessünk. A sikérben lévő fehérjéket a szerkezet kialakításában játszott szerepük szerint két csoportba sorolhatjuk. Az egyikbe a polimerizálódásra képes molekulák (gluteninek) tartoznak, melyek diszulfid hidakon keresztül hozzák létre az óriás méretű polimereket. A másik csoport a monomer molekulák (gliadinok) csoportja, melyek másodlagos kötéseken keresztül kapcsolódnak a fehérje hálózathoz, így befolyásolják annak tulajdonságait. A két fehérjefrakció funkcionális tulajdonságai eltérőek. A gluteninek a tészta rugalmasságát és elasztikusságát, a gliadinok a plasztikusságát és nyújthatóságát befolyásolják. A prolamin fehérjék mindkét csoportjának megvan a funkciója a kívánt reológiai tulajdonságokkal rendelkező tészta (sikér, makropolimer) kialakításában. Egy adott felhasználásra (kenyér, száraztészta, piskóta, rétes, keksz, stb.) alkalmas tésztában a két tulajdonság, ill. az azt meghatározó fehérjekomponensek aránya a meghatározó. Kenyér esetében például inkább a rugalmasság a domináns a nyújthatóság felett, de ha nem megfelelő a nyújthatóság, akkor nem képes a tészta térfogata növekedni kelesztés során, azaz a rugalmasság önmagában nem elegendő a jó kenyértésztához. Keksz esetében a jó nyújthatóság az elsődleges követelmény.

Búza prolamin fehérjék

Csak a búzalisztben vannak olyan fehérjék, melyek diszulfid hidakon keresztül megfelelő méretű és erősségű fehérjemátrixot, azaz sikért tudnak kialakítani. A búza prolaminjai közül a legfontosabb szerepe ebben a nagy molekulatömegű glutenin alegységfehérjéknek (HMW-GS High Molecular Weight Glutenin Subunit) van. A nemesítés során ez az egyik legfontosabb jellemző, amit vizsgálnak, ill. követnek a nemesítési vonalak jellemzésekor, ha a jó sütőipari minőség a cél. A gyakorlat feladatainak megértéséhez ezért a fehérjék ezen csoportjának tulajdonságait részletesebben ismertetjük.

HMW glutenin alegységfehérjék

A HMW-GS fehérjék híg savakban és lúgban oldódnak, de redukálószeres [pl. DTT (ditiotreitol), vagy β-merkaptoetanol) kezelés után 70%-os etanolban vagy 50%-os propanolban is. Ez azt jelzi, hogy a molekulák diszulfid hidakkal összekötött hosszú molekulák, polimerek kialakítására képesek, melyek csak méretük miatt nem oldódnak alkoholban. A makropolimerben a fehérjealegységek fej-láb (N-terminális C-terminális) formában kapcsolódnak egymáshoz. A makropolimer mérete, tulajdonsága jelentős mértékben meghatározza a tészta (sikér) reológiai tulajdonságait, sütőipari minőségét.

A prolamin fehérjék szerkezetére, így a HMW-GS fehérjére is jellemző, hogy a molekula közepén található egy ismétlődő aminosav szekvenciákból felépülő, repetitív régiónak nevezett szakasz, melynek másodlagos szerkezetére a β-sheet és β-turn a jellemző. Ezt a szerkezetet úgy képzelhetjük el, mint egy rugót. A HMW-GS fehérjék esetében ez a szakasz viszonylag hosszú, s ennek következtében a molekulák jelentős rugalmassággal rendelkeznek. Minél hosszabb a molekula annál nagyobb a rugalmassága. Ilyen tulajdonsággal rendelkező fehérje csak kevés van az élővilágban.

A HMW fehérjék génjei a hexaploid búza mindhárom genomjában, annak 1-es kromoszómáján találhatók. Mindhárom lókusz egy-egy eltérő méretű fehérjét kódoló gént tartalmaz. A hosszabbat x-típusúnak, a rövidebbet y-típusúnak nevezik. Az egyes búzafajtákban az adott lókuszban szekvenciájukban kissé eltérő alléleket találunk. Ez a kismértékű eltérés alkalmas korlátozott, fehérje szintű fajtaazonosításra. A fehérjék SDS poliakrilamid gélelektroforézis módszerrel történő elválasztása esetén a hexaploid kenyérbúza (Triticum aestivum) fajtákban 3, 4, vagy 5 HMW glutenin alegységfehérjét tudunk elkülöníteni. A Dx, Dy és Bx jelű alegységfehérjék mindig jelen vannak az egyes fajtákban, míg az Ay alegységfehérje nem található az endospermiumban. A tetraploid (pl. Triticum durum) búzában 1, 2, vagy 3 HMW glutenin alegységfehérje expresszálódik.

Az elektroforézis során mutatott mozgékonyságuk alapján megkülönböztethető HMW glutenin fehérjékhez számokat rendeltek, és ez alapján alakult ki a nevezéktan. A fehérjéket kezdetben az SDS poliakrilamid gélelektroforézis során mutatott mobilitásuk alapján számozták, így a legkisebb mobilitású az Ax1, míg a legmozgékonyabb fehérje a Dy12 HMW-GS. A később megismert fehérjék számozásánál el kellett térni a rendszertől, így pl. nem a Bx20 jelű fehérje mozog a leggyorsabban SDS-PAGE-en.