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

ГЛАВА 13 ___________________________________________________________

процессе тестоведения и выпечки хлеба. Партии пшеницы с

солодовым запахом в большинстве случаев перерабатывают в муку в смеси с нормальным зерном.

На последующих стадиях самосогревания с повышением температуры до 40—50 °С и выше наблюдается общее по- темнение покровов зерна, а затем эндосперма. При этом цвет зерна изменяется от темно-красного до коричневого и даже чер- ного. Наиболее глубокие физиолого-биохимические изменения

происходят в поверхностном слое очага самосогревания (табл. 84), всхожесть намного ниже, чем в контроле; интенсив- ность дыхания, содержание аммиака, кислотность по болтушке, кислотное число жира очень высокие. Эти показатели свиде- тельствуют о распаде в самосогревшемся зерне углеводов, бел- ков и жиров. Содержание клейковины резко снижается, в неко- торых случаях ее невозможно отмыть. В одних случаях она укреплялась, в ряде случаев (в поверхностных слоях) ослабля- лась, в результате гидролиза ферментами плесневых грибов.

Активность а-амилазы в верхних слоях зерновой насыпи возросла, о чем можно судить по числу падения — косвенному

Таблица 84

Изменение некоторых физиолого-биохимических показателей зерна пшеницы при самосогревании

______________________ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

показателю ее активности. Активизация а-амилазы в данном случае объясняется усилением развития плесневых грибов — продуцентов а-амилазы, а также активизацией амилаз зерна при его увлажнении в результате переконденсации влаги. Уве- личение числа падения и наоборот, снижение автолитической активности средних и нижних слоев самосогревшейся зерно- вой массы связано с частичной тепловой инактивацией гид-

ролитических ферментов и увеличением вязкости мучного клейстера под влиянием высоких температур.

При самосогревании уменьшается стекловидность, золь- ность муки намного возрастает, белизна снижается в результа- те перехода в муку большего количества отрубянистых частей. Далеко зашедший процесс самосогревания приводит к сни- жению натуры и массы 1000 зерен. Хлеб, выпеченный из муки, полученной из самосогревшегося зерна, низкого качества. Мука из зерна, расположенного в центре и внизу очага самосогрева- ния, дает хлеб с высокими значениями H/D, что указывает на укрепление клейковины. Хлеб из зерна поверхностных слоев отличается пониженной формоустойчивостью, темным за- минающимся мякишем, при хранении в нем быстро начина- ют проявляться признаки картофельной болезни.

Ухудшение биохимических и хлебопекарных достоинств зерна происходит под влиянием следующих факторов: актив- ной химической деятельности (главным образом гидролити- ческой) плесневых грибов и длительного воздействия повы- шенных (до 50—60 °С) температур, оказывающих воздействие на белки, липиды и ферменты зерна. Действие этих факторов неодинаково по зонам самосогревшейся зерновой массы — в наружных слоях преобладающее влияние оказывает один фак- тор, а в центре и в низу очага самосогревания — другой. Верх- ний слой зерновой массы глубиной до 0,7 м при самосогрева-

нии наиболее опасен с точки зрения накопления плесневых грибов — возможных продуцентов микотоксинов.

Сложилась система, по которой зерно, имеющее солодо- вый запах, относится к дефектному 1-й степени; плесенно-зат- хлый — ко 2-й степени; гнилостно-затхлый — к 3-й степени; изменившее оболочку (почерневшее) — к 4-й степени. Дефек- тное зерно, начиная со 2-й степени, для продовольственных

ГЛАВА 13____________________________________________________________

спектрометрия, изменение окраски зерна под влиянием раз- личных химических веществ, показатель рН и др.).

Убедителен и объективен для оценки свежести зерна метод определения всхожести. Удачен подход к оценке глубины пор- чи зерна количественным измерением соединений, образую-

щихся при порче в результате распада входящих в состав зерна органических веществ. Характерный признак порчи — возра- стание количества аммиака и аминосоединений, извлекаемых из зерна паром. При лабораторных исследованиях дополни- тельно определяли протеолитическую активность (в процен- тах водорастворимого азота к общему). В нормальном зерне пшеницы она равна 2,34; при солодовом запахе — 2,2; слабо- плесневелом — 5,6; плесневелом — 7,6; плесневело-затхлом — 13,6; гнилостно-затхлом— 56,32.

По мере усиления порчи зерна и появления характерных за- пахов в нем заметно повышаются кислотность по болтушке, кислотное число жира, диастатическая и протеолитическая ак- тивность, постепенно увеличивается содержание моносахари- дов (табл. 85). При сильном плесневении и дальнейшей порче зерна пшеницы в нем уменьшается содержание крахмала, по- нижаются количество и качество клейковины, повышается со- держание водо- и спирторастворимого азота. Разработан объ-

ективный количественный метод оценки качества зерна пшеницы, подвергавшегося самосогреванию, по содержанию аммиака, а также количеству и характеру поврежденных зерен.

§ 15. ЗЕРНО ЗАПЛЕСНЕВЕВШЕЕ

На нормальном зерне, не подвергавшемся неблагоприят- ным воздействиям при хранении, численность «плесеней хра- нения» очень низкая (0-0,5 тыс. на 1 г зерна). Нарушение пра-

вил хранения сопровождается быстрым развитием плесневых грибов. Число их за непродолжительный период может дос- тигать 300—5000 млн. на 1 г зерна. Развитие плесеней зерна

при неблагоприятных условиях хранения приводит к потерям сухого вещества, увеличению влажности, потере всхожести, снижению пищевой и товарной ценности зерна, ухудшению его хлебопекарных достоинств. Плесневые грибы способны

______________________ ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

образовывать многочисленные микотоксины, некоторые из которых канцерогенны.

Сложно распознавание видового состава развивающихся на зерне плесневых грибов — оно доступно только высококвали-

фицированным специалистам в специально оборудованных лабораториях. Практически любой заплесневевший пищевой продукт или корм для скота по внешнему виду, запаху считают токсичным. Для установления того, что данная партия зерна подвергалась активному воздействию плесневых грибов в пе- риод послеуборочной обработки и хранения зерна, разрабо- тан быстрый метод — по наличию зелено-флуоресцирующих соединений (ЗФС).

Плесневые грибы используют для своего развития почти все соединения зерна (углеводы, липиды и частично белки). В на-

чальный период развития на зерне плесневых грибов возможно некоторое увеличение процентного содержания общего азота как результат интенсивного использования грибами углеводов зерна. При далеко зашедшем процессе плесневения содержа- ние общего азота уменьшается в результате процессов аммони- фикации. Наибольшую опасность представляют не столько ко- личественные потери азота, сколько изменение специфических свойств белкового комплекса зерна и, как следствие, снижение его пищевой ценности и ухудшение хлебопекарных достоинств.

Из обнаруженных в последние годы микотоксинов наиболь- шую опасность представляют афлатоксины. Афлатоксины обнаружены в различных злаковых культурах (пшенице, яч- мене, кукурузе, рисе и др.) и продуктах их переработки (муке, крупе, хлебе). В пищевых продуктах найдено четыре главных афлатоксина, продуцируемых плесневыми грибами (В1, В2, G1, G2). Афлатоксины — производные кумаринов. Структура двух афлатоксинов представлена ниже.

Из культур Asp. flavus выделены афлатоксины В2а и G2a. Эти

формы афлатоксинов в отличие от четырех главных содержат свободную гидроксильную группу. В последнее время мето- дом тонкослойной хроматографии выделено 12 флуоресциру- ющих компонентов, относящихся к группе афлатоксинов. Афлатоксины опасны выраженной канцерогенностью. Из всех известных канцерогенов афлатоксин В1 — самый активный.

ГЛАВА 13 ___________________________________________________________

Предполагают, что афлатоксины связывают ДНК и инги- бируют синтез РНК — полимеразы, что приводит к подав- лению синтеза белка. Максимальные концентрации афлаток-

синов найдены в поверхностных слоях самосогревшегося зерна, характеризующихся более умеренной температурой (рис. 61). Температура выше 35 °С препятствует накоплению афлатоксинов. Афлатоксины концентрируются в периферий- ных слоях зерна, по мере удаления от поверхности к центру эндосперма их количество уменьшается, поэтому мука высшего сорта содержит наименьшее количество афлатоксинов.

После кратковременного плесневения при общем пони-

женном содержании афлатоксинов отмечается еще большее различие их количеств в периферийных и внутренних слоях зерна. При удлинении периода плесневения мицелий гриба, продуцирующего токсины, глубже проникает в зерновку. По- видимому, происходит диффузия афлатоксинов от поверх- ности к центру. Скоростное кондиционирование (воздей- ствие увлажнения и высоких температур) сказывается в основном на поверхностных, наиболее пораженных частях зерновки. Содержание афлатоксинов в зерне после скорост- ного кондиционирования снижается почти вдвое (на 46%) с соответствующим уменьшением их количества в муке, осо- бенно в муке II сорта и отрубях. При тестоведении и выпечке хлеба значительно уменьшается содержание афлатоксинов.

Во время приготовления хлеба афлатоксины разрушаются под воздействием процесса брожения и под влиянием высо- кой температуры при выпечке.

Мука может быть источником заражения плесневыми гри- бами атмосферы производственных помещений, которая, в свою очередь, может заражать продукты после переработки.

______________________ ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

В связи с этим (хотя споры не- устойчивы к нагреванию), воз-

можно повторное заражение хлеба после выпечки. При хра- нении хлеба, особенно в до- машних условиях, возможна его порча, в том числе и в ре-

зультате развития плесневого гриба Aspergillus flavus, и тогда хлеб может приобрести токси- ческие свойства. При зара-

жении хлеба этими грибами максимальное содержание аф-

латоксинов обнаружено непосредственно в зоне развития ми- целия, по мере удаления от нее количество афлатоксинов рез- ко снижается, поэтому плесневелый хлеб, особенно ту его часть, в которой визуально обнаружена плесень, нельзя упот- реблять в пищу или скармливать скоту и птице.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает максимально допустимым содержание афлатоксинов в продук- тах до 0,03 мкг/кг. Минздравом РФ установлена предельно до- пустимая норма содержания афлатоксина В1 для зерна основ- ных культур 2,5 мкг/кг.

В пораженных плесневыми грибами продуктах количество афлатоксинов может превышать предельно допустимые нор- мы в тысячи раз.

Существует три метода определения афлатоксинов: по харак- теру флуоресценции исследуемого продукта; с помощью хро- матографии на колонке и СВ-метод. В методе флуоресценции визуально наблюдают зеленовато-золотистую флуоресценцию афлатоксинов под действием ультрафиолетовых лучей. Имеет- ся несколько модификаций колоночной хроматографии. СВ-метод разработан специально для определения афлатокси- на в арахисе — афлатоксины экстрагируют хлороформом и за- тем используют тонкослойную хроматографию в силикагеле.

Единственный радикальный способ борьбы с появлением и накоплением афлатоксинов — это предотвращение развития плесени в массе зерна. Для этого следует хранить зерно при

ГЛАВА 13

пониженной влажности и избегать его повреждения, так как плесени, прежде всего, развиваются на поверхности повреж- денных зерен. При неравномерности распределения влаги в зерне в хранилищах могут возникать зоны с повышенной влаж- ностью (свыше 16%), что также приводит к развитию в этих местах плесневых грибов. Вследствие этого не рекомендуют хранить партии, образованные смешиванием сухого и влаж- ного зерна. Для уменьшения количества афлатоксинов зерно освобождают от битых зерен, посторонних примесей и мучки, в которых токсины концентрируются. Предложен ряд мето- дов термической и химической обработки зерна для разруше- ния афлатоксинов. Однако предложенные методы детоксика- ции афлатоксинов, содержащихся в продуктах, ненадежны и практически неприемлемы.

§16. ОСТАТОЧНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПЕСТИЦИДОВ В ЗЕРНЕ

Пестициды (ядохимикаты) — химические вещества, ис- пользуемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зернопродуктов и других сель- скохозяйственных продуктов, а также с переносчиками опас- ных заболеваний человека и животных. При производстве зер- на наиболее часто приходится иметь дело с гербицидами — химическими средствами для уничтожения сорняков, дефо- лиантами — веществами, вызывающими опадение листьев ра- стений перед механизированной уборкой, десикантами — веществами, подсушивающими растения на корню, различ- ными химическими веществами, применяемыми для уничто- жения полевых вредителей.

На элеваторах, мукомольных, крупяных и комбикормовых заводах широко распространена фумигация (газация) — обез- зараживание от вредителей (дезинсекция) окуриванием пара- ми или газами отравляющих веществ. Наряду со своим прямым назначением (борьба с вредителями и болезнями растений, сор- няками и вредителями хлебных запасов) пестициды, оставши- еся в зерне, задерживают развитие микроорганизмов и снижа- ют потери зерна при хранении.

ПОВРЕЖДЕННОЕ, НЕПОЛНОЦЕННОЕ ЗЕРНО

Применение пестицидов, дающее огромный производ- ственный эффект, иногда отрицательно влияет на состав и свойства зерна и других сельскохозяйственных продуктов.

Одни исследователи установили, что к моменту сбора уро-

жая практически полностью разлагаются в посевах зерновых культур наиболее часто применяемые при их возделывании гербициды — хлорпроизводные феноксикислот.

Другие исследователи наблюдали, что по агрономическим и технологическим свойствам обработанное гербицидами зер- но несколько превосходит необработанное. Так, применение гербицидов на ячмене при различных уровнях питания прак- тически не влияет на аминокислотный состав и электрофоре - тические спектры фракций белков зерна.

В опубликованных материалах имеются данные о сниже-

нии в результате применения гербицидов в зерне пшеницы и ржи ряда витаминов (тиамина, рибофлавина). Есть сведения, что коэффициент эффективности белка (КЭБ), соответству- ющий отношению прироста массы тела на 1 г белка, потреб- ленного с кормами (в опытах на крысах) в одних случаях умень- шался, в других — возрастал.

Препараты тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД), в про- веденных опытах при обработке семян хлорофосом и метафо-

сом в период вегетации не влияли отрицательно на качество зерна пшеницы семян гороха. В зависимости от химической природы препарата, его концентрации, количества обработок,

сортовых особенностей наблюдалось благоприятное влияние обработки семян и посевов на качество зерна.

При интенсивном ведении сельского хозяйства полегание хлебов — одно из серьезнейших препятствий к получению вы- соких урожаев. Полегание хлебов снижает эффективность ми- неральных удобрений, увеличивает потери зерна при уборке урожаев. Для борьбы с полеганием стремятся вывести устой- чивые сорта, а в последние годы применяют регуляторы роста растений — ретарданты. Чаще других ретардантов использу- ют хлорхолинхлорид (препарат ТУР) и его аналоги. Под воз- действием этого препарата укорачивается стебель и утолща- ются стенки соломины, растения становятся устойчивыми к полеганию.