Материал: Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. - Биохимия зерна и хлебопродуктов

ГЛАВА 13_________________ _________________________________________

растворов активированным углем. С повышением темпера- туры растворимость абсинтина в воде возрастает. При после- довательном разведении 0,0001%-ный раствор имеет ощути- мый горький вкус. Наибольшее количество абсинтина концентрируется в периферийных слоях зерна. Степень го- речи зерна возрастает с увеличением его влажности. Зерно приобретает горечь двумя путями: накоплением полынной

пыли на поверхности зерна и проникновением в зерновку растворенного в воде абсинтина. Механическое удаление полынной пыли (перетиранием и отвеиванием) значительно снижает горечь зерна. Мойка зерна теплой водой перед помолом позволяет полностью удалить абсинтин из зерна. С использованием этих приемов разработаны способы очис- тки и размола горькополынного зерна на мукомольных заво- дах, позволяющие получать из такого зерна нормальную по вкусу и запаху муку.

§ 7. ЗЕРНО С ЧЕРНЫМ

ЗАРОДЫШЕМ

В районах Западной и Восточной Сибири и на Северном Кавказе наблюдается заболевание зерна пшеницы, называе- мое черным зародышем. Болезнь снижает валовые сборы и качество зерна. Черный зародыш поражает также рожь и яч- мень. Признаки болезни — бурая, темно-коричневая или даже черная окраска оболочек зародышевого конца зерна. Сам за- родыш при этом часто остается неповрежденным. Болезнь вызывают главным образом грибы Alternaria tennis Nees (аль-

тернариоз) и реже Helminthosporium sativum P. К. et В. (гель-

минтоспориоз). Поражение зерна этими грибами происхо- дит в поле во время формирования и созревания зерна. Поражение черным зародышем семян твердой пшеницы мо- жет достигать 12-33%, мягкой — 4-24%, а в областях Запад- ной Сибири — 5—40%. Встречаются партии зерна, в которых пораженные зерна составляют 50—60%.

По содержанию сахарозы, глюкозы и фруктозы альтер- нариозное зерно не отличается от неповрежденного. В гельминтоспориозном зерне содержание фруктозы и глю-

_______________________ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

козы увеличивается, а количе- ство сахарозы уменьшается. Зольность зерна с черным за-

родышем при обеих формах заражения превышает золь- ность зерна нормальной окра- ски. Кислотное число жира из зерна с черным зародышем не- редко остается тем же или не- много повышается по сравне- нию с нормальным. Однако в большинстве случаев в пора-

женном зерне оно возрастает (в среднем в альтернариозном зерне на 4 мг КОН и в гель- минтоспориозном — на 3,5 мг КОН). Кислотность зерна по

болтушке в пораженном зерне увеличивается, особенно в зерне гельминтоспориозном.

По содержанию крахмала зерно с черным зародышем существенных изменений не имеет, а диастатическая актив- ность в обоих случаях инфекции выше, чем у нормального (рис. 59). У альтернариозного зерна она составила 155 мг мальтозы (у нормального 110 мг мальтозы) и у гельминтоспо- риозного 220 мг мальтозы (у нормального 166 мг мальтозы). В пшенице с примесью зерен с черным зародышем и влаж- ностью до 14% содержание таких зерен при хранении остает- ся без существенного изменения, но при хранении этих

партий в условиях повышенной относительной влажности и температуры воздуха в результате скрытой зараженности мо-

жет происходить небольшое увеличение количества зерен с черным зародышем. Всхожесть и жизнеспособность зерна с черным зародышем за 9 мес. хранения практически не изменяются. При хранении диастатическая активность зер- на с черным зародышем возрастает. Кислотное число жира

при хранении у зерна с черным зародышем растет несколько быстрее, чем у нормального.

ГЛАВА 13

По данным Института питания АМН РФ, зерно с черным

зародышем может быть использовано на продовольственные цели, так как оно нетоксично. Большое количество зерен с чер- ным зародышем в партии зерна изменяет цвет муки, ухудшает его товарную ценность и хлебопекарные достоинства. Зерно с

черным зародышем не рекомендуется хранить более одного года. Размещать его следует в зависимости от содержания по- раженных зерен отдельно. Из партий с примесью поражен- ных зерен выделяют для раздельного хранения партии твер- дой пшеницы, используемой для изготовления макарон, содержащие зерна с черным зародышем до 8%, а также партии мягкой пшеницы, используемой для хлебопечения, с содер- жанием пораженных зерен до 30%. Эти партии зерна перера- батывают в муку без предварительного смешивания. Во всех

остальных случаях партии зерна с черным зародышем следует перерабатывать в муку только в смеси с нормальным зерном. Большое значение при подготовке пораженного зерна к помо- лу имеет эффективная работа обоечных, щеточных машин и их пневмосепарирующих устройств, а также отжимных коло- нок моечных машин. Они могут снизить содержание зерен с черным зародышем на 40—50%.

§ 8. ЗЕРНО, ПЕРЕЗИМОВАВШЕЕ В ПОЛЕ

Бывают случаи, когда неубранные посевы уходят под снег, зимуют в поле. Перезимовавшее в поле зерно может стать ядо- витым. При употреблении в пищу такого зерна отмечены мас- совые заболевания людей, сопровождающиеся высокой смер- тностью. Наиболее токсичны перезимовавшие под снегом просо, гречиха, менее токсичны пшеница, рожь, ячмень и др. Токсичность в значительной степени зависит не только от зер- новой культуры, но и от времени сбора и условий зимовки.

При использовании ядовитого зерна, перезимовавшего в поле, на кормовые цели наблюдались заболевания и падеж сельскохозяйственных животных. Перезимовавшее зерно, сохранившее способность к прорастанию, не содержит ток- сичных веществ. На ядовитом зерне обнаружено несколько видов микроскопических грибов, но чаще всего и в преоб-

______________________ ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

ладающем количестве гриб F. sporotrichiella — основной воз- будитель токсинообразования. Установлено, что гриб F. sporotrichiella в зависимости от степени поражения зерна, ток-

сичности отдельных рас и разновидностей может вызывать и другие заболевания: острый споротрихиеллотоксикоз, ки- шечную дистрофию и т. д.

Зерно приобретает ядовитые свойства не только после перезимовки под снегом. Влажное зерно может поражаться грибами и становиться токсичным при хранении в поле в об- молоченном или необмолоченном виде в зимний период, когда

оно сложено в большие бунты и долгое время лежит под дождем, когда при запоздалой уборке оно собрано в неблаго- приятных метеорологических условиях.

В ядовитом зерне происходят заметные деструктивные про- цессы, идущие под влиянием микроорганизмов, развивающих- ся на нем особенно интенсивно весной, во время таяния сне- гов. Ядовитое просо отличается от доброкачественного повышенным содержанием небелкового и аминного азота. В ядовитом зерне повышено содержание азота, извлекаемого водой, 10%-ным раствором NaCI и 70%-ным раствором эта- нола. В экстракте, полученном из ядовитого зерна 90%-ным раствором этанола, содержится 0,38% аминного азота, в то

время как в таком же экстракте из доброкачественного зерна его нет. В ядовитом зерне меньше крахмала, чем в доброкаче- ственном, повышена активность а-амилазы и резко снижена активность пероксидазы (табл. 82).

Большим изменениям подвергается жир зерна, перезимо- вавшего в поле. В токсичном просе (табл. 83) содержание жира понижено. Кислотное и пероксидное числа, а также число кап- риловой кислоты в токсичном зерне по сравнению с нормаль- ным значительно выше. Гидролиз, образование пероксидов и накопление каприловой кислоты — продукта окислительного распада высокомолекулярных жирных кислот — сопровожда- ют прогоркание жира. Возрастание названных показателей указывает на то, что жир, содержащийся в токсичном просе, подвергся глубокому окислительному распаду. Для оценки

токсичности зерна используют реакцию аппликации жира на коже кролика — жир из токсичного зерна оказывает сильное

ГЛАВА 13 ___________________________________________________________

физиологическое действие на кожу белого кролика, вызывая покраснение, отек, некроз тканей, геморрагии и даже образо- вание язв. Установлено, что токсический эффект масла из пе-

резимовавшего в поле ядовитого зерна вызван продуктами окисления ненасыщенных жирных кислот.

Установлено, что этаноловые экстракты из масла, выделен- ного из ядовитого зерна, перезимовавшего в поле, угнетают спиртовое брожение, вызываемое дрожжами, а также и их раз- множение. Аналогичный этаноловый экстракт из самосогрев-

Таблица 82

Биохимические особенности перезимовавшего в поле ядовитого проса

ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

Таблица 83

Характеристика масла из перезимовавшего в поле токсичного проса

шегося, сильно заплесневевшего зерна при тех же условиях не влияет на брожение и размножение дрожжей. В составе сво- бодных липидов перезимовавшего зерна преобладают ядови- тые жирные кислоты, в то время как у связанных липидов— ядовитые неомыляемые вещества. Из неомыляемой фракции

связанных липидов перезимовавшего под снегом ядовитого проса выделен токсичный стерин (липотоксол) с температу- рой плавления 169—170 °С.

Липотоксол вызывает тяжелые заболевания сердца, кожи и крови у человека. Отравление людей и животных перезимо- вавшим в поле просом вызвано несколькими ядовитыми ве- ществами, в основном токсичным стерином. Разработан хи- мический метод определения токсичных свойств зерна,

основанный на использовании тонкослойной хроматографии в сочетании с люминесцентным анализом. Метод дает совпа- дающие результаты с биопробами на животных.

Во всех случаях подозрения на токсичность или визуальной повышенной обсемененности микроскопическими грибами зерно и продукты его переработки должны быть проверены в лаборатории в соответствии с Методическими указаниями, ут- вержденными Минздравом РФ. Для этого отбирают пробы в

соответствии с установленными правилами и направляют их на исследование в ближайшую санитарно-эпидемиологиче- скую станцию.

ГЛАВА 13 __________ ________________________________________________

§ 9. ЗЕРНО, ПОРАЖЕННОЕ ФУЗАРИОЗОМ

Грибы из рода Fusarium поражают злаковые растения, перезимовавшие в поле, кроме того, они вызывают гибель всхо- дов, загнивание корневой системы, потемнение и увядание листьев, бесплодие колоса и другие поражения колоса, сопро- вождающиеся ухудшением качества зерна. С ними связано об- разование щуплого, легковесного, а также ядовитого зерна.

Явно фузариозные зерна обычно щуплые и нежизнеспособ- ные. Грибница фузариума в этом случае пронизывает все зерно целиком, что происходит в результате глубокого поражения се- мян при раннем заражении колосьев в поле, в фазе молочной и в начале восковой спелости. При скрытой форме фузариозного поражения грибница гриба распространяется в наружных сло- ях зерновки (в плодовой и семенной оболочках). Она появляет-

ся в случае позднего заражения или слабого раннего поражения колоса на корню, а также при инфекции семян во время уборки или в условиях хранения при повышенной влажности.

Исследования, проведенные как у нас, так и за рубежом, свидетельствуют, что микотоксины, продуцируемые гриба- ми Fusarium, являются наиболее широко распространенны- ми в мире микотоксинами. Интерес к фузариотоксинам рез-

ко возрос в последние годы в связи с появлением новых данных об их токсических свойствах, в частности их спо-

собности даже в незначительных количествах нарушать регуляцию продукции иммуноглобулинов, действовать как канцерогены или как протоморы — механизмы усиления ге- нетической информации — канцерогенеза. Результаты экс- периментальных и эпидемиологических наблюдений ука-

зывают на потенциальную связь фузариотоксинов с такими заболеваниями у человека как нефропатия (некоторые виды поражений почек). Возбудителями фузариоза зерновых куль- тур наиболее часто являются такие виды рода Fusarium как

F. graminearum, F. sporotrichiella, F. semitectum, F. avenaceum.

Фузариозом поражаются практические все злаковые куль- туры, наиболее распространен и вреден фузариоз колоса и зерна пшеницы, а в определенные годы и ячменя. Поражение

колоса пшеницы возбудителями фузариоза сопровождается

______________________ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

проникновением гриба в завязь зерновки, что препятствует ее нормальному развитию. Значительно изменяется жизне- способность семян, анатомическое строение и размер зерно- вки, что приводит к ухудшению показателей качества зерна. Всхожесть семян уменьшается, а при значительном повреж- дении они полностью нежизнеспособны.

Основные ареалы заболевания расположены на юге Рос- сии — в Краснодарском и Ставропольском краях. В нашей стра- не для микотоксинов грибов рода Fusarium установлены сле- дующие ПДК:

дезоксиниваленол (ДОН, вомитоксин)

ВНИИЗом разработаны безопасные условия хранения фу-

При опытном сортовом помоле мягкой пшеницы установ- лено, что наиболее загрязненными оказались отруби. На них приходилось в среднем около 60% от общего количества ДОН в зерне. Применяемое на хлебоприемных и зерноперерабаты-

вающих предприятиях сепарирование позволяют удалять из фузариозной пшеницы 20—30% содержащегося в зерновой массе ДОН. Переработка фузариозного зерна пшеницы позво-

ляет довести концентрацию ДОН в сортовой муке и хлебе в следующих количествах (мг/кг):

ГЛАВА 13 ________________ ___________________________________________

В практике использования зерна, пораженного фузариозом, применяют примешивание его к партиям здорового зерна. Количество фузариозного зерна, добавляемого к нормально- му зерну, рассчитывают в зависимости от степени пораженно- сти зерна в зараженной партии. Одни считают, что для пище-

вого зерна максимум фузариозного поражения не должен превышать 3—5%, другие находят возможным получение нор-

мального хлеба при добавлении к муке из здорового зерна до 15% муки из зерна, пораженного фузариозом. При скармли-

вании скоту фузариозного зерна его в небольших количествах добавляют к здоровому. Эффективен прогрев фузариозного зерна в сухом виде при температуре 80—90 °С в течение 2—3 ч. Фузариоз не подавляет процессы брожения, поэтому зерно, пораженное им, может быть использовано в ацетонобутило- вой промышленности. Это тем более важно, что ацетонобути-

ловая промышленность использует как сырье муку обойного помола из вполне доброкачественного зерна.

К мерам борьбы с фузариозом относят следующие: очистку и предпосевную обработку семян; своевременную уборку хлеб- ных злаков, их обмолот и сушку; протравливание семян; агро- технические мероприятия. Многие виды грибов рода Fusarium— сапрофиты, поэтому они могут развиваться на зерне после его уборки и во время зимнего хранения, причем; гриб пораженного зерна может заразить и здоровое зерно. При силь-

ной степени развития гриба во время хранения разросшийся мицелий может сцементировать всю массу зерна в плотные ко- мья. Зерно, убранное в сырую погоду или пораженное грибом, нельзя смешивать со здоровым и следует хранить отдельно.

Розово-красная окраска зерна — не всегда признак зараже- ния фузариозом. Установлено, что розовая и красная окраска

зерна имеет грибное происхождение и вызывается стерильным мицелием Ордина. При замачивании розово-красные зерна быстро теряют окраску, вода становится розовой. При подо-

______________________ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

зрении на фузариозное происхождение розовоокрашенных зерен отобранные пробы направляют в санэпидстанцию или ветеринарную лабораторию для токсикологического анализа. Партию зерна в этом случае используют в зависимости от по- лучаемого заключения.

Наличие в партиях зерна пшеницы и ржи розовоокрашен- ных зерен нефузариозной природы не отражается на их биохи- мических и технологических свойствах. Зерно с признаками фузариоза и содержанием розовоокрашенных зерен более 1% недопустимо использовать на продовольственные цели. Такое зерно, если оно окажется нетоксичным по заключению ветери- нарных или санитарных лабораторий, направляют для исполь- зования на фураж, а если токсичным — на технические цели.

§ 10. ЗЕРНО MEJIAHO3HOE

Почернение ядра проса (меланоз) распространено во всех прососеющих районах страны. В последние годы на хлебопри- емные предприятия и в переработку поступает просо с содер- жанием меланозных зерен 1,3—2,7%, а в отдельные годы — до 10,0%. Меланоз ухудшает качество семенного и продоволь- ственного зерна. Литературные данные позволяют считать болезнь результатом комплексной инфекции, вызываемой гри-

бами Helminthosporium panici — milicei и бактериями Pseudomonas. panici и holci. Исследованиями ВНИИЗа получена раз- носторонняя характеристика зерна проса.

Меланозные ядра с пятнами различного цвета, формы и разме- ров, покрывающих их до 50—60%, относят к зерновой примеси. К сорной примеси относят полностью испорченные ядра — ме- ланозные, белесые с серовато-белым, рыхлым эндоспермом.

Существенное значение для развития меланоза имеет не- плотная сомкнутость цветковых оболочек зерновки, способ- ствующая проникновению микроорганизмов к ядру. Селекция проса направленная на выведение сортов с плотно сомкнуты-

ми цветковыми оболочками может стать эффектным средством в заилите этой культуры от меланоза. В зависимости от степени повреждения у меланозных зерен на 10—35% меньше масса 1000 зерен, на 15—65 % меньше прочность. Для меланозных зерен