THE IMPACT OF ENDO-XYLANASES TO THE BAKING FUNCTIONALITY WHEN USING NEWLY HARVESTED WHOLEGRAIN RYE | Juuri korjatun rukiin endoxylanaasien vaikutus rukiin funktionaalisuuteen leivonnassa

Juuri korjattu ruis aiheuttaa vuosittain leipien rakenteeseen ongelmia ensimmäisten kuukausien aikana sadonkorjuun jälkeen. Juuri korjatun rukiin aiheuttamia rakenneongelmia ovat mm. kuoppa leivän pinnalla tai onkalot kuoren alla. Aiempien tutkimusten perusteella endoksylanaasiaktiivisuus laskee jyvien säilytyksen aikana hyvissä säilytysolosuhteissa. Tämän maisterintutkielman tarkoituksena oli ymmärtää endoksylanaasiaktiivisuuden vaikutus leivän rakenteeseen juuri korjatun rukiin ja 10 viikkoa varastoidun rukiin välillä. Näytteiden kasvuolosuhteet olivat normaalista poikkeavat johtuen erityisen lämpimästä ja kuivasta kesästä. Tässä tutkimuksessa olevat kuusi ruisnäytettä olivat neljästä eri myllystä Liettuasta, Virosta sekä Suomesta. Tämän tutkimuksen hypoteesina oli, että endoksylanaasiaktiivisuuden lasku ensimmäisten kuukausien aikana sadonkorjuun jälkeen vaikuttaa rukiin käyttäytymiseen leivonnassa. Juuri korjatussa rukiissa endoksylanaasit pilkkovat arabinoksylaaneja enemmän kuin 10 viikkoa varastoidussa rukiissa, mistä johtuvat juuri korjatusta rukiista leivotun ruisleivän rakenneongelmat. Tässä tutkimuksessa analysoitiin ruisnäytteiden ksylanaasiaktiivisuus, α-amylaasiaktiivisuus, kuitupitoisuus sekä tuhkapitoisuus. Tutkimuksessa analysoitiin myös valmiiden leipien rakenne sekä ominaistilavuus. Odotetusti ksylanaasiaktiivisuus laski varastoinnin aikana perustuen paisuntalukutuloksiin. Myös endoksylanaasiaktiivisuuksissa havaittiin laskua, mutta lasku ei ollut merkittävä. Huolimatta siitä, että ksylanaasiaktiivuus laski varastoinnin aikana, ei juuri korjatusta rukiista ja 10 viikkoa varastoidusta rukiista leivottujen leipien välillä vaikuttanut aistinvaraisten arviointitulosten perusteella olevan merkitseviä rakenteellisia eroja. Leipien instrumentaalinen kovuus ja sitkeys korreloivat negatiivisesti paisuntalukutulosten kanssa. Leivät, jotka oli leivottu 10 viikkoa varastoiduista rukiista, olivat kovempia kuin juuri korjatusta rukiista leivotut leivät. Ominaistilavuuden ja paisuntaluvun, sekä ominaistilavuuden ja endoksylanaasiaktiivisuuden välillä oli positiivinen korrelaatio. Näistä tuloksista voidaan päätellä, että ksylanaasiaktiivisuus laskee varastoinnin aikana ja että ksylanaasiaktiivisuuden lasku rukiissa lisää leipien kovuutta ja laskee leipien ominaistilavuutta.

Bakeries suffer from yearly quality problems in texture of rye bread during the first two to three months after harvest when using newly harvested rye. A cave on the top of the bread below the crust is a typical defect and so are the large holes just under the crust. Previous studies indicate that the endo-xylanase activity decreases over time in the appropriate storage conditions after harvesting. The aim of this Master’s thesis was to understand the impact of the possible difference in the endo-xylanase activity in the newly harvested rye compared to 10 weeks stored rye, on the bread texture properties. The growing conditions were exceptionally dry and hot for the grain samples in this study that might have affected the results. There were six different rye samples from four different locations in Lithuania, Estonia and Finland. The hypothesis in this study was that the decrease in the endo-xylanase activity during the first months after harvest has an impact on the rye baking functionality. The endo-xylanases in a newly harvested rye flour hydrolyze the arabinoxylans in the rye doughs more efficiently compared to the rye which is stored for 10 weeks causing the breakdown of rye bread structure. The xylanase activity, α-amylase activity, fiber content and ash content of the flour samples were analyzed. Furthermore, the texture and specific volume of the bread samples were analyzed. As expected, the xylanase activity decreased over time in the storage according to the swelling number results. There was a decrease in the endo-xylanase activity, but the decrease was not significant. Despite of the decrease in the xylanase activity over time, the sensory evaluation results did not show any significant differences in the texture of the breads baked with the fresh flour samples compared to 10 weeks stored flour samples. The crumb hardness as well as the chewiness of the breads correlated negatively with the swelling curve and endo-xylanase activity results. The breads baked with the 10 weeks stored flour samples were harder compared to the ones baked with fresh flours. There was a positive correlation between the specific volume and the swelling number results as well as between the specific volume and the endo-xylanase activity results. These results confirm that the xylanase activity decreases over time in the stored grains and the decrease in the xylanase activity results in an increase in crumb hardness and decrease in specific volume of the breads.