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

ГЛАВА 14 ________________________________ _________________________

Рис. 62. Влияние влажности зерна на активность ферментов при гидротермиче- ской обработке зерна пшеницы:

а — активность (б-амилазы: 1 — горячее кондиционирование Безостая I; 2 — холодное кондиционирование Безостая 1; 3 — горячее кондиционирование зерна рядовой пшеницы; 4 — холодное кондиционирование зерна рядовой пшени- цы; 6— активность б-фруктофуранозидазы зерна рядовой пшеницы: I — хо- лодное кондиционирование; 2 — горячее кондиционирование

шается, причем особенно сильно в группе связанных липи- дов: после холодного кондиционирования в 4 раза, горячего в 1,8 и скоростного в 2,3 раза.

Количество свободных жирных кислот заметно возрастает: это результат гидролитического расщепления, прежде всего триацилглицеринов, а также и других фракций липидов. Ис- следователи указывают, что гидротермическая обработка зер- на приводит к увеличению содержания витаминов в пшенич- ной муке (табл. 87).

Гидротермическая обработка зерна пшеницы вызывает уменьшение концентрации водорастворимых витаминов в пе риферийных слоях зерна и одновременно значительное воз растание их количества в зоне зародыша и небольшое — в эн досперме. Направленность в миграции водорастворимых

витаминов при гидротермической обработке зерна биологи чески связана с тем, что витамины как составная часть кофер-

ментов играют большую роль при эмбриональном пробу ждении зерна.

_____________________________СМЕШИВАНИЕ И ОБРАБОТКА ЗЕРНА

Перемещение витаминов в зерне при обработке теплом и водой повышает их концентрацию в пшеничной муке. При на- греве зерна свыше 45-50 °С количество витаминов в муке сни- жается. Один из результатов гидротермической обработки — снижение зольности пшеничной муки высоких сортов: при холодном кондиционировании на 0,10-0,12%, при горячем на 0,12-0,15%. Это происходит по следующим причинам: гид- ротермическая обработка делает более эластичными оболоч- ки, в связи с чем они с большей легкостью отделяются при размоле, снижая количество поступающих в муку высокозоль- ных частиц; при обработке зерна водой и теплом происходит

перемещение минеральных веществ вместе с растворенными питательными соединениями из периферийных слоев и эн- досперма в зону зародыша (табл. 88).

При получении пшеницы из зерна I типа односортной муки 70%-ного выхода общее снижение зольности в результате

Таблица 87

Содержание витаминов В1, В2, РР при холодном кондиционировании яровой пшеницы сорта Цезиум 31, мг % сухого вещества

ГЛАВА 14__________________________________________________________________

Таблица 88

Зольность зерна мягкой пшеницы сорта Лютесценс 758 при гидротермической обработке, %

гидротермической обработки зерна происходит на 15—30% из- за уменьшения зольности эндосперма и на 70—85% благодаря

более полному отделению оболочек в связи с повышением их эластичности и пластичности.

Отдельные элементы, переходящие в состав золы, переме- щаются по-разному. Перемещение фосфорсодержащих ве- ществ сопровождается изменением различных форм фосфо- ра. Содержание кислоторастворимого фосфора в целом при холодном способе обработки увеличивается больше, чем при горячем, а фосфора фитина, наоборот, при холодном конди- ционировании уменьшается больше, чем при горячем. Неор-

ганического фосфора при обоих вариантах гидротермической обработки становится больше.

Гидротермическая обработка вызывает отток фосфора из срединной и верхушечной частей и обогащение зародышевой части. В том же направлении (в зону зародыша) при

холодном и горячем кондиционировании перемещаются железо и мик-роэлементы калий и магний.

Содержание кальция и натрия в зародыше уменьшается, и одновременно в эндосперме оно увеличивается. Иначе изме- няется содержание марганца, никеля и цинка. Если при хо-

лдном кондиционировании они накапливаются в срединной части зерна при одновременном обеднении зародышевой, то

_______________________СМЕШИВАНИЕ И ОБРАБОТКА ЗЕРНА

при горячем кондиционировании концентрация этих микро- элементов в зародышевой части заметно повышается, а во всех остальных уменьшается. Фитин, перемещаясь в зону заро- дыша, под влиянием фермента фитазы гидролизуется с выде- лением фосфорной кислоты, вовлекаемой в многочисленные последующие превращения. Весь поступивший в эту зону маг- ний также используется в процессах, развивающихся в про- буждающемся зародыше.

Обработка зерна паром с давлением 0,35 МПа в течение 40 с (скоростное кондиционирование) уменьшает время кондиционирования зерна в 4-6 раз по сравнению с холод- ным, улучшает качество муки высшего, первого и второго сор- тов по цвету на 3—4 единицы и более при снижении зольно- сти на 0,02-0,03%. Выход муки высоких сортов повышается на 1,5-2,0%. Хлебопекарное достоинство зерна улучшается так же, как и при горячем кондиционировании. Наилучших результатов достигают при обработке слабой клейковины. Создается возможность более широкого и эффективного ис- пользования зерна пшеницы, в том числе с пониженным ка- чеством.

Все сказанное о химических и технологических изменени- ях зерна при ГТО указывает на необходимость строго диффе-

ренцированного выбора режима кондиционирования зерна пшеницы с учетом ее исходного состояния и качества.

Нагревание или термическую обработку используют в тех случаях, когда клейковина слабая (сортовая особенность зер- на, зерно поражено клопом-черепашкой, проросшее и др.). Цель обработки заключается в том, что, нагревая зерно до тем- пературы 55-65 °С, добиваются частичной денатурации бел- кового комплекса. В результате уменьшается гидратационная способность клейковины, она укрепляется, что приводит к улучшению ее физических свойств и, как следствие, к по- вышению хлебопекарного достоинства.

Разные фракции белкового комплекса при тепловом воз- действии претерпевают неодинаковые изменения. Уже на

этапе предварительного нагрева влажного зерна пшеницы при температуре 50 °С, еще не приводящем к денатурационной перестройке белковых веществ, наблюдаются глубокие из-

ГЛАВА 14___________________________________________________________

менения белка, различные для отдельных белковых фракций

ипри разных режимах сушки. Наиболее значительны они для альбуминов. Белки клейковины обладают более высокой стойкостью.

Метод улучшения технологического достоинства зерна пшеницы требует дифференцированного выбора режимов и скорости сушки с учетом исходного качества и состояния зер- на с обязательной предварительной опытной проверкой. При этой проверке, исходя из состояния клейковинного комплек- са, причины, вызвавшей ослабление клейковины, влажности

идругих показателей качества зерна, приходится устанавли-

вать оптимальную температуру и продолжительность нагрева на небольших пробах зерна.

Метод не получил широкого производственного примене- ния из-за сложности ведения процесса и в результате того, что неполноценное зерно улучшается только частично.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каковы меры повышения качества муки, применяемые при подготовке зерна к помолу?

2.Когда смешивают две или несколько партии зерна? Как проверяют результаты смешивания?

3.В чем сущность, формы и условия, при которых приме няют гидротермическую обработку зерна?

4.Как изменяются физические свойства и мукомольное достоинство зерна при гидротермической обработке?

5.Какие химические изменения зерна происходят при его гидротермической обработке, и как это отражается на каче стве муки?

416

Глава 15

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА

В МУКУ И КРУПУ

§1. ПЕРЕРАБОТКА ЗЕРНА В МУКУ

Мука — пищевой продукт, получаемый измельчением зер- на злаков и других культур с той или иной примесью оболочеч- ных частиц (отрубей). Сущность переработки зерна в муку на мукомольном заводе при сортовом помоле сводится к тому, чтобы при помощи постепенных повторяющихся механиче- ских воздействий и последующего, также повторяющегося просеивания (сепарирования) удалить плодовые, семенные оболочки, алейроновый слой и зародыш зерна, а также одно- временно и тоже постепенно, мучнистое ядро, в основном эн- досперм, раздробить на частицы заданной крупности (рис. 63).

В связи с неравномерностью распределения химических веществ в зерновке химический состав зерна, подготавливае- мого к помолу и промежуточные продукты размола изменя- ются по-разному (рис. 64).

Химический состав зерна, перерабатываемого на крупяном заводе, также изменяется. Химический состав зерна при под-

готовке его к помолу и в процессе размола изменяется не только в результате механического удаления его покровных тканей и измельчения. Одновременно в зерне и промежуточных про- дуктах размола происходят биохимические изменения, часто существенные.

Это служит основанием для применения метода химиче- ского анализа на предприятиях по переработке зерна для оцен-

ки его исходного качества с точки зрения требований того или иного производства, для проверки и регулирования техноло- гического процесса переработки зерна, для оценки качества

готовой продукции в зависимости от ее целевого назначения

ГЛАВА 15 __________________________________________________________

нистое зерно; — крахмал; — ции и исправление неполноцен-

___________ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

§ 2. ИЗМЕНЕНИЕХИМИЧЕСКОГОСОСТАВАЗЕРНА ПРИ ПОДГОТОВКЕ ЕГО К ПОМОЛУ И ПЕРЕРАБОТКЕ В КРУПУ

В зерноочистительном отделении мукомольного завода из зерновой массы удаляют примеси (органические и неоргани- ческие) при помощи сепараторов, аспираторов, куколеотбороч- ных, овсюгоотборочных, камнеотделительных машин и магнит- ных аппаратов. Очищают поверхность зерна от пыли и грязи, а также частично удаляют бородку, оболочки и зародыш, исполь-

зуя для этого обоечные машины с абразивными и стальными цилиндрами, а также щеточные и моечные машины.

Химические изменения зерна (в результате обработки в зер- ноочистительном отделении) в основном сводятся к снижению его зольности из-за удаления пыли и грязи, а также частично поверхностных слоев и зародыша, имеющих повышенную золь- ность. Общее снижение зольности после обработки зерна в зер- ноочистительном отделении составляет 0,10-0,15%.

После зерноочистительного отделения в зерне уменьшается осахаривающая способность, связанная с удалением зародыша. Опытным путем установлено уменьшение осахаривающей спо- собности (в условных единицах) в одном случае от 150 до 125 и в другом — от 162 до 116. Содержание зерен с поврежденным за- родышем резко возрастает, достигая 50% и выше, всхожесть в результате этого снижается в 1,5-2 раза. Количество битых зе- рен значительно увеличивается. Зерно ржи после обработки в зерноочистительном отделении повреждается больше, чем зер- но пшеницы, его всхожесть почти полностью утрачивается.

§3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ

ИКОНЕЧНЫХ ПРОДУКТОВ РАЗМОЛА ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

Всоответствии с Правилами организации и ведения техно-

логического процесса на мукомольных заводах вырабатывают муку первого, второго и третьего сортов, также обойную. Хи- мический состав обойной муки мало отличается от состава зер- на. Из зерна удалены часть плодовых оболочек и зародыша, в

419

ГЛАВА 15___________________________________________________________

результате чего зольность обойной муки на 0,07—0,10% и со- держание клетчатки на 0,15—0,20% меньше, чем в зерне, Мука сравнительно крупная, неоднородная по размеру. Наибольший размер частиц 600 мкм, а наименьший — 30-40 мкм. Обойная

мука обладает высокими влагоемкостью и сахарообразующей способностью. Выход сырой клейковины из нее от 20% и выше (в зависимости от качества зерна).

Сортовой помол (с получением одновременно нескольких сортов муки) ведут по принципу многократного изби- рательного (поэтапного) измельчения. На каждом из пос- ледовательных этапов измельчения получают частицы, отличающиеся друг от друга по физическим свойствам. Их сепарируют на фракции, каждая из которых состоит из час- тиц, однородных по составу. На каждом из этапов получают характерные промежуточные продукты размола и неболь- шое количество муки, направляемое на формирование муки того или другого сорта.

Избирательное измельчение пшеницы и ржи основано на структурно-механических свойствах эндосперма и оболочек этих культур, которые еще более изменяются после гидротер- мической обработки.

Основная задача многократного избирательного измельче- ния — свести к минимуму дробление оболочек зерна и извлечь из него максимальное количество эндосперма. В связи с неоднород-

ностью химического состава зерна промежуточные продукты размола (крупки крупные, средние, мелкие и дунсты — проме- жуточные фракции между крупками и мукой) значительно отли- чаются по химическому составу и биохимическим свойствам.

На первом этапе измельчения (его называют драным про- цессом) зерно грубо дробят на вальцовых станках и затем в рас- севах извлекают частицы эндосперма в виде крупок и дунстов.

Смесь крупок и дунстов обогащают при помощи ситовеечных машин, получая крупки и дунсты первого качества (частицы из чистого эндосперма) и второго качества (эндосперм с оболоч- ками, оболочки с незначительным содержанием эндосперма).

Химический состав промежуточных продуктов размола за- висит от составных частей зерна. В опытном помоле зерна ози- мой пшеницы IV типа второй группы стекловидности сред-

____________ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

няя крупка, полученная с IV драной системы, и крупная круп- ка с первых трех драных систем имели следующий химичес- кий состав (первая цифра — средняя крупка, вторая — круп- ная крупка), %: эндосперм 61,76; 87,20, отрубянистые частицы {оболочки и алейроновый слой) 35,46; 11,79, зародыш 2,78; 1,01, зольность 2,95; 1,24, клетчатка 3,87; 1,52, белок 17,20; 15,39, клейковина 33,2; 33,9.

При измельчении крупок в муку происходит повреждение зе- рен крахмала на их поверхности и внутри. Неповрежденные зер- на крахмала имеют кристаллическую структуру, они оптически

анизотропны и показывают характерное двойное преломление света. Поврежденные зерна крахмала теряют эти свойства.

Внутренние повреждения крахмальных зерен (трещинова- тость) наблюдаются в основном у крупных частичек муки и при измельчении крупок и дунстов из стекловидной пшеницы. При

получении муки из мягкой пшеницы зерна крахмала внутри массы частиц почти не повреждаются, а наружная поверхность их повреждается незначительно. Микротрещины на поверхно- сти крахмальных зерен, расположенных внутри массы части- чек муки, появляются при измельчении крупок повышенной прочности. Такие крупки получают при измельчении пшеницы со стекловидным эндоспермом. Крупки и дунсты при измельче- нии разделяются по местам наименьшего сопротивления: в стекловидном эндосперме — по зернам крахмала, в мучнистом — между ними. Этим объясняется более высокая сахарообразую- щая способность муки из стекловидной пшеницы по сравне- нию с мукой из мучнистой пшеницы.

Влияние повреждения крахмала на качество пшеничной муки проявляется главным образом по двум признакам: повы- шению водопоглотительной способности (сорбции воды) и активности амилолитических ферментов. Механическое по- вреждение крахмальных зерен муки обычно сказывается поло- жительно на ее хлебопекарном достоинстве. При этом увеличи- вается водопоглотительная и сахарообразующая способность, продолжительность формирования теста сокращается, цвет корки хлеба улучшается, хлеб медленнее черствеет.

Однако увеличение степени повреждения крахмальных зе-

рен и связанное с этим улучшение хлебопекарного достоинства