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

ГЛАВА 16

Окисление липидов — одна из наиболее важных причин изме- нения муки при хранении. Этот процесс сопровождается об- разованием гидроперекисей, что приводит к прогорканию му- ки. Витамин Е, особенно а-токоферол, представляет собой антиокислитель липидов. При хранении муки содержание ан-

тиокислительного комплекса под влиянием разрушающего действия компонентов прогоркшего жира уменьшается, что способствует возрастанию самоокисления липидов. То же про- исходит при повышении температуры, интенсифицирующей действие ферментов. Окисление липидов приводит к отмира- нию клеток и к глубокому изменению биохимических процес- сов, происходящих в тканях, входящих в состав муки.

Продукты окисления липидов разрушают многие витами- ны (ретинол, витамины группы D, биотин, каротин), ухудша- ют качество клейковины. Кислотное число жира сильно воз- растает, достигая максимума в рыхлой муке (в мешках верхней части бунта) через полгода, после чего начинает снижаться. В уплотненной муке (в нижних мешках бунта) это число, хотя и замедленно, продолжает возрастать.

Содержание сырого жира в результате потребления его мик- роорганизмами в течение первых 4 мес. хранения стремительно уменьшается, приближаясь к почти полному исчезновению. Влажность муки и продолжительность хранения по-разному сказываются на изменении свободных, связанных и прочно- связанных липидов.

В свободных липидах пшеничной муки с первых дней хра- нения наблюдаются гидролитические и окислительные про- цессы. Связанные липиды более стойки — они начинают из- меняться только после 40 сут хранения. Состав липидов существенно изменяется. Свободные липиды частично пере- ходят в связанные, которые, в свою очередь, — в прочносвя- занные. В групповом составе липидов также происходят за- метные изменения.

При хранении пшеничной муки в свободных липидах уменьшается содержание триацилглицеринов и полярных со- единений, в связанных липидах резко снижается количество полярных липидов, причем повышение влажности и темпе- ратуры сопровождается перегруппировкой состава липидов.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

Таблица 101

Содержаниенейтральных липидовигликолипидов пшеничной муки, мг на100 г

Содержание свободных жирных кислот в результате гидро- литических процессов во всех случаях нарастает (табл. 101).

Состав свободных жирных кислот при хранении также изменяется. При длительном хранении пшеничной муки после периода созревания в ней увеличивается количество кисло- тореагирующих веществ. Известны причины, вызывающие повышение кислотности пшеничной муки при хранении. Эк- спериментальные данные говорят о том, что одна из основных причин повышения кислотности пшеничной муки — гидро- лиз липидов с образованием свободных жирных кислот. Оче- видна также важная роль продуктов гидролиза фосфор- органических соединений, в первую очередь фитина и фосфолипидов. Кислотность муки изменяется так же, как и кислотное число жира, — сначала быстро увеличивается, а за- тем уменьшается под влиянием продуктов распада белков (вкус вместо кислого становится землистым). Количество клейко- вины почти не уменьшается и она становится более упругой.

В сухой муке (с влажностью до 13,5%) при хранении про- исходят различные окислительные процессы, которые пос-

ле завершения периода созревания постепенно ухудшают ее качество. Особенность хранения сухой муки состоит в отсут- ствии плесеней. Процессы, протекающие в сухой муке, про- исходят медленно, они влияют на ее качество в меньшей сте- пени и через более продолжительное время, чем во влажной

ГЛАВА 16

муке. Кислотность сухой муки при хранении также возраста- ет, но кислого вкуса не ощущается. Образующиеся при гид- ролизе жиров жирные кислоты растворимы только в органи- ческих растворителях. Большое значение имеют температура и условия хранения. Повышенная температура ускоряет не- желательные процессы в муке.

В условиях хранения муки с различными температурами мо- гут создаваться очаги повышенной влажности, что влечет бы- струю порчу не только влажной муки, но и сухой и средней сухости (с влажностью 14,0—14,5%). Мука сухая и средней су- хости из нормального зерна при температуре 15—20 °С может

сохранять свое исходное достоинство без признаков порчи (прогоркание, прокисание) в течение 6—8 мес.

Свободный доступ воздуха ускоряет порчу муки. Мука вы- соких сортов содержит меньше жира, но портится (прогорка- ет) быстрее обойной, в которой большее содержание жира и больше зародышевой ткани, содержащей антиокислители.

§ 4. БЕСТАРНОЕ ХРАНЕНИЕ ПШЕНИЧНОЙ МУКИ

Проведены исследования по изучению изменения свойств муки при бестарном хранении. Процессы, происходящие при хранении муки в силосах, в основном такие же, как и при хра- нении в обычных складах (в мешках). Процесс созревания пшеничной муки высшего и I сортов с нормальным клейко-

винным комплексом сухой и средней сухости при хранении в силосах заканчивается в течение 7—10 сут, II сорта 3—5 сут.

При хранении пшеничной муки в силосах сверх срока со- зревания в ней происходит прогоркание, прокисание, плес- невение и самосогревание в зависимости от условий. Не- продолжительное хранение муки (20 сут) не приводит к изменению ее сыпучести и хлебопекарных достоинств. Муку из силосов при бестарном хранений выпускают при помо- щи системы аэрации.

В пшеничной муке, хранившейся в силосе и подвергавшейся аэрированию, замечены химические изменения. Гидролиз жира, вызывающий уменьшение содержания жира и повыше -

___________________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

ние его кислотного числа, зависит от продолжительности аэрирования, удельного расхода и температуры воздуха. Наи- более интенсивно этот процесс происходит в муке II сорта. Во всех случаях мука становится менее устойчивой к дальнейше- му хранению, быстрее прокисает, плесневеет и прогоркает.

Аэрирование в силосах ускоряет созревание пшеничной муки (улучшает ее хлебопекарное достоинство) только при оптималь- ных параметрах (6 ч, удельном расходе воздуха 3 м3/т* ч и темпе-

ратуре 26—27 °С).

При более продолжительном аэрировании и температуре воздуха выше 28 °С повышается кислотное число жира, уско- ряются прогоркание и порча муки (рис. 72, 73).

§ 5. ХРАНЕНИЕ РЖАНОЙ МУКИ

При хранении пшеничной и ржаной муки важно поддер- живать требуемую влажность муки (повышенная влажность — решающий фактор быстрой порчи), состояние окружающей среды (относительная влажность и температура воздуха). При хранении ржаной обойной, обдирной и сеяной муки в тече- ние 30 сут в условиях различной температуры (17—21 °С) и от- носительной влажности воздуха (52—84%) содержание обще-

ГЛАВА 16___________________________________________________________

Таблица 102

Показатели углеводно-амилазного комплекса ржаной муки при хранении в течение 30 сут.*

* Исходные данные взяты за единицу

го азота и белковых веществ остается практически без измене- ния. В ржаной и пшеничной муке наблюдаются наибольшие количественные изменения (возрастание) в спиртораствори- мой фракции белков. Содержание щелочерастворимой фрак- ции белков при хранении также возрастает.

Количество солерастворимой фракции снижается, причем это наиболее ясно выражено при влажности муки 13%. Доля нерастворимого остатка азотсодержащих веществ при повы- шенной влажности уменьшается под влиянием жизнедеятель- ности микрофлоры. Укрепление ржаной клейковины при хра-

нении муки происходит под влиянием непредельных жирных кислот, образующихся из липидов муки в результате жизнеде- ятельности микрофлоры. Аминокислотный состав белков ржа- ной муки при хранении изменяется незначительно. Атакуе-

мость белков и протеолитическая активность при хранении всех сортов ржаной муки уменьшается.

Наибольшими изменениями характеризуется атакуемость крах- мала (табл. 102). Во второй группе партий муки она снизилась по

___________________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

сортам на 78—85%, что связано с высокой исходной влажностью (17,8—18,5%). Это обстоятельство стало причиной повышения в этих партиях муки активности а-амилазы (на 15—35%). Во всех остальных случаях атакуемость крахмала и активность а-амилазы незначительно изменились. Содержание собственных Сахаров при хранении муки изменилось немного, в большинстве проб — в сто- рону увеличения. Только в третьих партиях количество их возрос- ло на 46—78% из-за высокой исходной сахарообразующей способ- ности и активности а-амилазы.

Общая сахарообразующая способность (без вычета содержа- ния собственных непосредственно восстанавливающих Саха- ров) и газообразующая способность муки изменились сравни- тельно немного — в большинстве случаев в сторону увеличения. Число падения и диастатическая активность при хранении из- меняются незначительно. Небольшое снижение сахарообразу- ющей способности при хранении муки с влажностью 13% выз- вано также небольшим повышением числа падения.

При хранении ржаной муки происходит заметный рост ко- нечной температуры клейстеризации крахмала, соответству- ющей вершине амилограммы. Хранение ржаной муки приво-

дит к увеличению содержания пентозанов в извлекаемых слизях. Вязкость слизистых веществ также возрастает. Все это

свидетельствует о больших изменениях структуры и состава слизей при хранении ржаной муки. Начальный период хране- ния ржаной муки сопровождается резким увеличением кис- лотного числа жира. Это происходит в результате гидролиза триацилглицеринов с образованием свободных жирных кис- лот и накопления низших жирных кислот из-за распада пере- кисей и гидроперекисей ненасыщенных жирных кислот. Ско- рость прогоркания зависит от повышения температуры.

Липиды оказывают значительное влияние на клейстериза- цию крахмала ржаной муки. Они снижают высоту амилограм- мы и повышают температуру клейстеризации крахмала. Пре-

дельный срок сохранности ржаной муки зависит от условий хранения. Ухудшение пищевого достоинства сухой ржаной муки (при влажности 13%) происходит главным образом в ре- зультате окислительного прогоркания, а при влажности 15% — преимущественно из-за развития грибной микрофлоры.

ГЛАВА 16

По данным ВНИИЗ, порча ржаной муки наступает в зависимости от влажности при температуре 10 °С через 10— 11 мес. хранения, при температуре 20° С — через 4—6 мес, при температуре 30 °С — через 1—3 мес. Хлебопекарное достоин- ство ржаной муки при продолжительном хранении постепен- но снижается. Главная причина этого явления — изменение характера клейстеризации веществ муки при выпечке, в основ- ном под влиянием липидов. В хлебе наиболее существенно ухудшаются пористость и физические свойства мякиша, в фор- мовом хлебе появляется закал.

§ 6. ХРАНЕНИЕ КРУПЫ

Хранение крупы имеет свои особенности. Размеры частиц крупы значительно больше, чем у пшеничной и ржаной муки,

у них меньшая плотность по сравнению с исходным зерном (результат механического воздействия при переработке). Био- химические процессы, происходящие в периферических сло- ях крупы, начинаются и протекают более интенсивно, чем внутри ее частиц. При хранении крупы не наблюдается перво- начального улучшения технологического качества, как у пше- ничной муки (периода созревания).

Свежевыработанная крупа некоторое время сохраняет стабильное качество, затем оно начинает ухудшаться с той или иной скоростью в зависимости от условий хранения.

Наиболее лабильную фракцию — липиды крупа содержит в большем количестве, чем мука. По этой причине окислитель-

ные процессы порчи крупы протекают более интенсивно по сравнению с мукой.

В крупе, лишенной защитных оболочек (цветковых — про- со, овес, рис; плодовых — гречиха, кукуруза), при равных усло-

виях хранения происходят более глубокие изменения липидов по сравнению с зерном (рис. 74). Накапливаются разнообраз- ные продукты окисления липидов, в том числе токсичные. Про- дукты окисления липидов, взаимодействуя с другими вещества- ми крупы (зерна), образуют комплексы и соединения различной

прочности и снижают биологическую и пищевую ценность не только жиров, но белков, углеводов и других соединений. Кру-

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

Рис. 74. Содержание линолевой (Л) и сум- мы ненасыщенных кислот (EН) в свобод- ных липидах зерна и крупы при хране- нии:

1 — EН, просо (влажность 12,8%); 2 — EН овсяная крупа (ГТО); 3 — EH, овес (влаж- ность 12,6%); 5 — ЕН, овсяная крупа (без ГТО); 4 — EН, овсяная крупа (ГГО); 6 — Л, овес (влажность 12,%); 7 — Л, овсяная крупа (без ГТО)

па при этом прогоркает, стой- кость ее при дальнейшем хране- нии резко снижается.

На содержание липидов и их соотношение в крупе при хране- нии влияют ее химический со- став, активность ферментов и

условия хранения, главным образом влажность и температура. Наиболее легко подвергается порче при хранении крупа из про- са и овса.

Через 6 мес. хранения при любой температуре и относи-

тельной влажности воздуха содержание триацилглицеринов резко падает при одновременном (почти с той же скоростью) возрастании количества свободных жирных кислот.

Кислотное число жира одних видов крупы при хранении все время возрастает, в других изменяется незначительно. В пропаренной крупе кислотное число жира изменяется ина- че, чем в непропаренной.

Так, при хранении ядрицы в лабораторных условиях в тече- ние 17 мес. кислотное число жира из пропаренного зерна воз- росло на 4 мг КОН, а из непропаренного — на 14 мг КОН. При хранении пшена в тех же условиях в течение 5 мес. кислотное число жира в крупе из пропаренного зерна достигает 60,3 мг КОН, а из непропаренного — 103,1 мг КОН.

Повышение температуры хранения вызывает в пропарен-

ной крупе более ускоренное нарастание кислотного числа жира по сравнению с непропаренной крупой. Крупа из пропарен- ного зерна плесневеет быстрее, чем из непропаренного зерна.

ГЛАВА 16 ____________________________________________________

Увеличение кислотного числа жира при хранении пропарен-

ной крупы свидетельствует о неполной инактивации липазы во время пропаривания зерна перед выработкой крупы.

Хранение крупы сопровождается понижением йодного числа, что представляет собой одно из следствий окислитель- ных процессов, происходящих в жире. Гидротермическая об- работка ускоряет окисление жира — пропаренные крупы име- ют меньшие йодные числа, чем непропаренные. При хранении пшена каротиноиды окисляются, и крупа по окраске стано- вится серовато-белой. Вместе с зародышем в крупу попадает витамин Е, некоторые формы которого обладают антиокис- лительными свойствами. Жир крупы, содержащей витамин Е, более устойчив к окислению.

Количество водорастворимых веществ при хранении уменьшается незначительно. Наибольшие уменьшения таких веществ отмечаются у ядрицы, кукурузной крупы и быстро- разваривающейся ядрицы.

При хранении крупы увеличивается ее кислотность (рис. 75).

Это происходит в результате гидролитического расщепления под влиянием ферментов составных ее веществ, прежде всего жира и белковых веществ. Титруемая кислотность крупы так же,

Рис. 75. Изменение кислотности крупы по спиртовой вытяжке при хранении: 1 — овсяной крупы; 2 — пшена; 3 — ядрицы: 4 — кукурузной; 5 — ядрицы быст- роразвивающейся; 6 — перловой; 7 — рисовой; 8 —ячневой

460

___________________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРАНЕНИИ

Таблица 103

Изменение кислотности крупы в спиртовой вытяжке (град) при хранении

втечение 3 мес. в условиях разной относительной влажности воздуха

итемпературы 18—23 °С

как и муки возрастает в связи с высвобождением из фитина под действием фермента фитазы фосфорной кислоты.

В начале хранения у всех видов крупы наблюдается увели- чение кислотности по болтушке, заканчивающееся в разное время (через мес): 4 — в ядрице, 6 — в кукурузной крупе и пше- не, 8 — в перловой и ядрице быстроразваривающейся, 12 — в ячневой, 19—22 — в овсяной и рисовой.

Наименьшее изменение кислотности при хранении, как по болтушке, так и по водной вытяжке отмечено у кукурузной и перловой круп. Рисовая крупа имеет наименее низкую кислот- ность, но при хранении она нарастает наиболее интенсивно.

Увеличивается кислотность при хранении пшена и овсяной крупы. Значительное увеличение кислотности по водной вы- тяжке происходит только при длительном хранении. Пропа- ривание зерна перед выработкой крупы приводит к неболь-

шому понижению кислотности в результате частичной денатурации белков и уменьшения их способности связывать щелочь. Строгой зависимости между кислотностью крупы по водной вытяжке, по болтушке и вкусовыми качествами приго- товленной из нее каши не установлено.

Для всех видов крупы при хранении характерен значитель- ный рост кислотности в спиртовой вытяжке (табл. 103).

Кислотность по спиртовой вытяжке может служить пока- зателем качества (свежести) крупы. Она коррелирует с кислот- ным числом жира и изменением вкусовых качеств каши.

461