РОЖЬ
1. Использование и качество зерна ржи в РБ.
2. Физические показатели качества зерна ржи.
3. Химический состав зерна и его влияние на хлебопекарные качества.
4. Стандартизация зерна ржи.
5. Причины ухудшения качества зерна озимой ржи.
Литература:
1. Исмагилов Р.Р., Нурлыгаянов Р.Б., Ванюшина Т.Н. Качество и технология производства продовольственного зерна озимой ржи. – М.: АгриПресс, 2001. – 224 с.
2. Технология производства продовольственного зерна ржи. (Рекомендации). – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. – 40 с.
1. Рожь – ценная продовольственная и кормовая культура. На территории Росси она возделывается более 1000 лет. До середины 20 века она была первой культурой и только выведение новых сортов и техническое оснащение сельского хозяйства позволили выйти на первое место пшенице.
Россия является самым крупным производителем зерна ржи. Ее доля на мировом рынке составляет 27%.
Рожь используется в основном для приготовления комбикормов, производства спирта и хлебопечения. В России и странах бывшего Союза из ржаной муки или с ее добавлением выпекается до ста сортов хлеба. В РБ – черниковский, уныш, бородинский, заварной и.т.д.
Ржаной хлеб в отличии от пшеничного имеет более низкую калорийность, но более высокую питательную ценность, т.к. белки ржи более сбалансированы по содержанию незаменимой аминокислоты - лизина.
Качество ржаного хлеба по сравнению с пшеничным ниже: тесто из ржаной муки обладает меньшими упругостью и газоудерживающей способностью. У ржаного хлеба выше влажность мякиша и кислотность.
Производимой в РБ зерно ржи имеет высокое качество.
2. К основным физическим показателям качества зерна относятся: цвет, натура, стекловидность.
Цвет зерна определяется цветом алейронового слоя, семенной и плодовой оболочек, а также толщиной и морщинистостью плодовой оболочки. По окраске зерна сорта невыравнены. Лучшими технологическими свойствами обладают зерна зеленой и желто-серой окраски. Цвет зерна может изменяться при поражении болезнями, повреждении вредителями, самосогревании и указывает на изменение химического состава, пищевых и технологических свойств зерна
Натура - вес 1 литра, зависит от плотности зерна и укладки его в измерительном сосуде. Первый показатель (плотность зерна) отражает химический состав зерна, второй показатель зависит больше от формы и размера зерна, наличия примесей и степени прорастания. От натуры напрямую зависит выход муки. Для нормально созревшего зерна нет связи между натурой и хлебопекарным качеством.
Стекловидность у ржи выражена меньше, чем у пшеницы. и в среднем составляет 30-40%. Стекловидность заметно влияет на физико-технологические и мукомольные свойства зерна и качество вырабатываемой муки. С повышением стекловидности увеличивается выход крупок и дунстов, улучшается цвет муки и хлеба.
3. Химический состав зерна отличается от пшеницы. Оно содержит меньше белков (8-14%), крахмала (58-65%), но больше пентозанов (слизей) (6,5–8,3%).
(Слайд «Хим. состав зерна»)
С точки зрения хлебопечения все три вышеуказанные соединения играют важную роль.
Белки ржи содержатся в
(Слайд «Хим. состав частей зерна»)
Они имеют большую питательную ценность по сравнению с пшеницей, т.к. содержат больше лизина. В белках больше водо- и солерастворимой части.
Белки ржи способны формировать клейковину, но она очень слабая. В обычных условиях отмыть ее невозможно вследствие того, что белки ржи вступают в соединение с пентозанами (слизями) и образуют белково-углеводный комплекс, обладающий повышенной растворимостью и меньшей упругостью. Поэтому клейковина ржи не играет определяющей роли при хлебопечении. Слишком большое содержание белковых веществ в ржаной муке приводит к получению хлеба пониженного объема, также оказывает негативное влияние на мукомольные свойства и на выход муки.
Содержание белка в зерне зависит
- от почвенно-климатических условий. Оно увеличивается с продвижение с севера на юг и с запада на восток.
- от массы 1000 зерен. Его содержание увеличивается с уменьшением массы 1000 зерен (в мелком зерне увеличивается доля алейронового слоя и оболочек).
Крахмал откладывается в виде крахмальных зерен в эндосперме.
Молекула крахмала состоит из остатков глюкозы. В зависимости от пространственного расположения этих молекул крахмал делится на амилозу и амилопектин. Под действием амилолитических ферментов молекула крахмала распадается на декстрины и мальтозу.
Крахмал способен при нагревании с водой клейстеризоваться и образовывать вязкий клейстер. Ржаной крахмал по сравнению с пшеничным клейстеризуется при более низкой температуре (55-58°С), которая близка к температурному оптимуму действия фермента альфа-амилазы.
Крахмал играет важную роль в образовании структуры мякиша выпеченного хлеба. Он в частично клейстеризованной форме укрепляет структуру мякиша и определяет его плотность. От крахмала зависят показатели пористость, структура и эластичность мякиша.
Пентозаны – полисахариды, построенные из остатков пентоз (С5Н8О4)n. При кислотном гидролизе они образуют в основном арабинозу и ксилозу. Из пентозанов состоят группы соединений, называемые «слизи» и «гумми».
Наибольшее количество их содержится в оболочках (30-35%), в алейроновом слое (12-15%), зародыше (6-9%), в эндосперме их меньше.
При хлебопечении пентозаны играют важную роль.
Ржаное тесто не имеет губчатого эластичного каркаса из клейковины. Основные компоненты ржи: белок, крахмал и пентозаны при набухании образуют полисахарид-белковый комплекс, обладающий свойствами, делающими ржаную муку пригодной для хлебопечения.
Пентозаны выполняют во ржи такую же функцию, что и клейковина в пшеничном тесте. Они способны присоединять большое количество воды и давать очень вязкие растворы. При выпечке хлеба они способствуют удержанию воды в тесте и улучшают формоустойчивость хлеба. В эндосперме зерновки они окружают крахмальные зерна и защищают их от воздействия амилолитических ферментов.
От пентозанов зависят расплываемость и объемный выход ржаного хлеба. Кроме этого они препятствуют черствению, удлиняют срок годности и свежесть ржаного хлеба. Из-за пентозанов и растворимого белка ржаное зерно размалывается труднее, чем пшеничное.
Содержание пентозанов в зерне зависит:
- от сорта;
- от крупности (в щуплом зерне пентозанов больше);
- выхода муки (при 50%-ном помоле – 1,86 %, при 94%-ном – 8,61%).
Для использования зерна ржи в качестве корма, пентозаны оказывают негативное влияние. Они снижают питательную ценность ржи, подавляя усвоение и поглощение других питательных веществ. Кроме того, они вызывают водянистость и липкость содержимого кишечника, повышают его вязкость, что приводит к депрессии роста у животных, особенно у цыплят.
Вторым компонентом, имеющим особое значение для хлебопекарного качества ржи, является содержание в зерне ферментов, особенно амилаз, которые разрушают крахмал.
В зависимости от характера действия различают альфа- и бета-амилазу. Наиболее агрессивна по отношению к молекуле крахмала альфа-амилаза, она дробит его на крупные части (декстрины) и крахмал быстро теряет свои свойства. Альфа-амилаза устойчива к высоким температурам и может действовать во время выпечки, но быстро теряет свою активность при подкислении теста.
При наличии в зерне альфа-амилазы крахмал разрушается, теряются его клейстеризующие свойства. Мякиш хлеба из такой муки будет сыропеклым.
Рожь имеет обычно более высокую ферментативную активность по сравнению с пшеницей.
Итак, хлебопекарные свойства ржаной муки могут быть разъяснены и описаны уравнением:
Хлебопекарные = (выход теста + объемный выход + качество мякиша)
свойства
пентозаны крахмал,
(водопоглотительная способность, альфа-амилаза
вязкость)
где мы видим, что пентозаны влияют на выход и объем теста посредством высокой водосвязывающей способности, а также на качество мякиша, препятствуя и снижая активность альфа-амилазы и сохраняя свежесть.
3. Стандартизация зерна ржи.
На зерно озимой ржи установлен стандарт для определения класса качества зерна ржи (ГОСТ 16990-88. Рожь. Требования при заготовках и поставках.).
В основу деления зерна ржи на классы положен показатель «число падения», который косвенно характеризует активность α-амилазы в зерне. Метод носит название Хагберга–Пертена. В основе этого метода лежит определение вязкости клейстеризованной водно-мучнистой суспензии по скорости опускания (падения) в ней специального плунжера. Чем быстрее упадет шток, тем выше активность ферментов.
Согласно стандарту, зерно ржи в зависимости от числа падения подразделяется на 4 класса.
1-й класс – рожь-улучшитель с числом падения более 200 с.
2-й класс – рожь, не требующая подсортировки при переработке в муку с числом падения в пределах 141-200 с.
3-й класс – рожь, нуждающаяся в подсортировке при переработке в муку с числом падения в пределах 80-140 с.
4-й класс – рожь для переработки в комбикорма и других целей с числом падения менее 80 с.
Три первых класса составляют группу А, предназначенную для переработки в муку, 4-й класс относят к группе Б – для комбикормовых целей.
Закупочные цены на зерно группы А и Б различны.
(Слайд «Закупочные цены»)
В стандарте указывается еще состояние по влажности, состав сорной и зерновой примеси.
Отдельно выделяется содержание рожков спорыньи и фузариозных зерен.
Причины ухудшения хлебопекарных качеств зерна озимой ржи
Т.к. на качество ржаного хлеба определяется содержанием и свойствами таких веществ зерна, как белки, крахмал, пентозаны и активности амилаз, то причиной ухудшения хлебопекарных качеств ржи являются изменения свойств данных веществ и активизация амилолитических ферментов. Эти изменения чаще всего происходят в результате прорастания, «стекания» зерна, полегания растений, поражения зерна болезнями (фузариоз, спорынья).
Прорастание – является главной причиной снижения хлебопекарных качеств ржи.
Зерно ржи практически не имеет периода покоя и прорастание «на корню» возможно уже в конце тестообразной спелости за 20 дней до наступления твердой спелости при влажности зерна 45-41%. К фазе полной спелости способность к прорастанию повышается, и при запаздывании с уборкой во влажную погоду зерно достигает влажности 50-60% и прорастает. При этом необязательно прямое попадание капельно-жидкой влаги, достаточно и поглощения водяных паров из насыщенного влагой атмосферного воздуха.
Проросшее зерно характеризуется увеличенным размером зародыша, его коричневой окраской и появлением зародышевого корешка. При этом увеличивается объем зерна, снижается сыпучесть зерновой массы и уменьшается масса зерна. Высокомолекулярные соединения, крахмал и белки, переходят в низкомолекулярные, резко увеличивается активность гидролитических ферментов, особенно альфа-амилазы. Увеличивается атакуемость гранул крахмала альфа-амилазой, ухудшается его качество.
Хлеб из проросшего зерна отличается сильно зарумяненной темно-коричневой коркой. Объем хлеба может быть больше, но пористость грубая, неравномерная, толстостенная. Увеличивается расплываемость, кислотность и влажность хлеба. Консистенция мякиша будет неэластичной, сыропеклой, наблюдается его проваливание.
У ржи может наблюдаться также, т.н. «скрытое» прорастание, когда видимых признаков прорастания нет, но в зерне уже много активной альфа-амилазы.
Стекание зерна – это распад и вымывание питательных веществ из зерна при наличии избыточной влаги. В период созревания зерна (восковой и твердой спелости) химические вещества еще находятся в неустойчивом состоянии, не успевают приобрести равновесия, пластические вещества сохраняют способность перераспределяться. При повышенной влажности воздуха (85-100%), переувлажнении почвы, частых дождях и умеренных температурах воздуха в зерне замедляются процессы превращения сахаров в крахмал, аминокислот в белки, и уже образовавшиеся крахмал и белки могут переходить в сахара и аминокислоты, которые стекают и вымываются дождями из зерна. Начинается отток пластических веществ в стебель и листья.
При стекании и прорастании зерна изменения прежде всего касаются крахмала. Сначала крахмал расщепляется до сахаров, а при сохранении неблагоприятных условий начинается гидролиз белков.
Полегание. При полегании происходит снижение интенсивности фотосинтеза и ухудшение оттока его продуктов в репродуктивные органы. В прижатом к земле стеблестое нарушается обмен воздуха, задерживается влага. Это благоприятствует стеканию и прорастанию зерна, а также распространению заболеваний. Полегание приводит к снижению натуры и массы 1000 зерен.
Зерно ржи также может поражаться болезнями (фузариоз, спорынья). Склероции спорыньи содержат вредные для человека алкаллоиды (эрготамин, эргостин, эрготоксин и эргометрин). Они вызывают сужение сосудов и повышение кровяного давления. Большие дозы эрготоксина и эрготамина могут привести к развитию гангрены.
При поражении зерна грибами рода Фузариум резко ухудшаются мукомольные и хлебопекарные свойства: уменьшается выход муки, она темнеет, снижаются объемный выход и формоустойчивость хлеба, ухудшается внешний вид, цвет и состояние мякиша. Наряду с этим зерно загрязняется микотоксином дезоксиниваленолом, который является причиной таких серьезных заболеваний, как «пьяный хлеб» и «септическая ангина».