книги из ГПНТБ / Егоров Г.А. Влияние тепла и влаги на процессы переработки и хранения зерна

Особую роль глютаматдекарбоксилазы установила также Н. Н. Зотова при исследовании биохимических процессов, развивающихся в зерне во время гидротер­ мической обработки [52].

Изменение параметров среды, окружающей зерно, быстро передается алейроновому слою. В результате его ферменты повышают или снижают свою активность, что в целом сказывается на биохимических свойствах зерна. При обработке зерна паром в условиях скоростного кондиционирования нередко наступает денатурация со­ держимого клеток алейронового слоя, их омертвение [205, 237]. Это заметно проявляется при обработке зер­

работах [13, 22] эффект теплового воздействия принято оценивать по снижению их количества: этот метод на­ иболее чувствителен и позволяет определять даже не­ значительные денатурационные изменения в зерне.

Эти изменения влияют на свойства клейковины пше­ ницы; для других культур важными могут быть измене­ ния в линидном комплексе [13, 26, 102, 155] или же в

Подробно физико-химические и биохимические фак­ торы качества клейковины пшеницы изучал А. Б. Ва-

набор аминокислот и характеризуются одинаковым со­ отношением глиадина и глютенина. Различие свойств клейковины обусловлено только физико-химическими особенностями ее компонентов. Следовательно, при точно рассчитанном воздействии на зерно можно обес­ печить направленное изменение свойств клейковины. Именно это и наблюдается при оптимальных режимах сушки или гидротермической обработке зерна. Основой для разработки таких режимов явились не только чисто технологические, но и все биохимические исследования.

Изменения в результате тепловой обработки в зна­ чительной степени обусловлены структурными разли-

ратимые изменения {43, 88]. Поэтому возможности технолога направленно изме­

нить технологические свойства поступившего зерна мо­ гут быть ограничены.

Если же зерно потеряло всхожесть, то исключается

ний в зерне является изменение содержания в конечных продуктах его переработки таких биологически важных веществ, как витамины, микро- и макроэлементы. Отме­ чено повышение содержания тиамина и витамина Р Р (никотиновой кислоты) в пшеничной муке после «горя­ чего» или скоростного кондиционирования зерна. Это наглядно видно из рисунка 79 [172].

Проведенные Э. П. Могучевой опыты подтверждают это наблюдение (табл. 24). При скоростном кондицио­ нировании весьма заметно повышается содержание ви­ таминов В ь В 2 и Р Р в муке, но одновременно снижает­ ся их содержание в отрубях. Так, в муке высшего сор­

нию с мукой, прошедшей «холодное» кондицио­

Таким образом, при помоле зерна, подвергнутого скоростному кондиционированию, мука высоких сортов обогащается витаминами. Но еще неясно, благодаря чему это происходит: в результате переноса витаминов из зародыша и алейронового слоя в мучнистый (крахма­ листый) эндосперм или же химический состав муки претерпевает изменения в результате иной вымалываемости отрубей при помоле кондиционированного зерна. Известно, что субалейроновый слой очень сильно из­ меняется при прогреве или пропаривании зерна. В ре­ зультате в нем значительно ослабевает связь субалей­ ронового слоя с алейроновым, он в процессе помола попадает в муку. Таким образом, обогащение муки ви­ таминами может иметь механическую природу.

В некоторых экспериментальных работах показано, что при гидротермической обработке зерна происходит обмен минеральными веществами между эндоспермом, с одной стороны, и зародышем, оболочками и алейроно­ вым слоем — с другой. Однако эти сведения противоре­ чивы. Одни авторы утверждают, что минеральные ве­ щества проникают в зародыш и поверхностные слои зер­ на из эндосперма [124], другие утверждают, что пе­ ренос имеет противоположное направление [88, 164].

Для того чтобы можно было принять необходимое решение, не хватает важных данных: не известно, ка­ ков именно механизм переноса минеральных веществ внутри зерна. Имеющиеся в литературе утверждения о переносе их вместе с потоком воды не могут быть при­ няты без дополнительного глубокого изучения.

Как видно из сказанного выше, внутренний влагопе­ ренос в зерне имеет диффузионный характер; молекулы воды перемещаются с одного активного центра на дру­ гой путем перескоков. Ясно, что в этом случае ни о ка­ ком захвате водой атомов калия, фосфора, железа и т. п. не может быть и речи. Условия для совместного переноса этих веществ вместе с водой могут возникнуть при проникании влаги по микротрещинам из поверхно­ стных слоев зерна в эндосперм, но и в этом случае нет полной уверенности в достоверности гипотезы. Перенос, же минеральных веществ изнутри наружу вообще не поддается подобному обоснованию.

Вполне возможно, что перенос минеральных веществ подвержен регулирующему влиянию биологической си­ стемы зерна. Но это в полной мере может быть припи-

само только жизнедеятельным клеткам. Остается неяс­ ным, может ли быть такой обмен между потерявшими жизнедеятельность клетками крахмалистой части эндо­ сперма и его алейроновым слоем (или зародышем), со­ храняющим жизнедеятельность.

Для жизнедеятельных клеток перенос веществ не подчиняется простым закономерностям. Известно, что перемещение различных соединений в растении может происходить в сторону возрастания их концентрации, а не наоборот, как это наблюдается в растворах. Содер­ жание минеральных веществ в живой клетке определя­ ется ее биологическими потребностями, а не чисто тер­ модинамическими параметрами. Так, в эритроцитах со­ держание калия в 20 раз больше, а натрия в 20 раз меньше, чем в плазме крови. Такой направленный пе­ ренос может быть и в зерне, в особенности при повы­ шении влагосодержания и температуры. Но это необ­ ходимо тщательно исследовать.

В настоящее время можно констатировать лишь то, что при помощи гидротермической обработки можно существенно повысить биологическую полноценность муки, в особенности высоких сортов.

Можно решить эту проблему и по-другому. И. Т. Мерко предлагает формировать потоки муки на мельницах с учетом содержания в них витаминов [93]. Но для реа­ лизации этого предложения необходим быстрый метод количественного определения витаминов.

В крупяном производстве также в настоящее время ведутся работы по обогащению крупы витаминами. Особенно важно это для рисовой крупы, потребление которой велико во всех странах. Положение осложняет­ ся тем, что эндосперм риса при гидротермической обра­ ботке приобретает желтый цвет, что снижает его товар­ ные достоинства. Поэтому обогатить зерно риса естест­

В гречневой крупе под воздействием гидротермиче­ ской обработки снижается содержание некоторых важ­ ных аминокислот, причем этот процесс продолжается и при последующей варке каши из такой крупы [82]. Про­ цесс гидротермической обработки гречихи при действую­ щем в настоящее время на производстве режиме пропа-

ривания несколько снижает питательную ценность кру­ пы. Однако для окончательного заключения пока недо­ статочно данных. Необходимо изучить различные режи­ мы пропаривания гречихи.

В мукомольном производстве в результате гидротер­ мической обработки удаетсяулучшить не только техно­ логические свойства зерна, но и пищевые и хлебопекар­ ные достоинства муки. Очевидно, обстоятельное изучение гидротермической обработки в крупяном производ­ стве позволит прийти к такому же решению в ближай­ шие годы.

Г л а в а Х

ВЛИЯНИЕ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛО-ВЛАГОПЕРЕНОСА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗЕРНА

Изменения влагосодержания и температуры зерна при сушке или гидротермической обработке коренным образом воздействуют на мукомольные свойства зерна Злаковых и крупяных культур, а также на хлебопекар­ ные достоинства муки и кулинарные достоинства крупы. Эти преобразования связаны с изменением структурномеханических, физико-химических и биохимических свойств зерна. Важное значение имеет также изменение термодинамических свойств поглощенной зерном воды, так как с этим непосредственно связаны свойства взаи­ модействующих с водой биополимеров зерна.

Рассмотрим, как сказываются при различных усло­ виях обработки зерна все эти изменения на его техно­ логических свойствах. В мукомольном производстве применяют «холодное», «горячее», скоростное и ваку­ умное кондиционирование. Эти различные методы име­ ют одну общую задачу: так изменить исходные свойства зерна, чтобы можно было облегчить процесс разделения оболочек и эндосперма. Достигается это снижением прочности эндосперма в результате его разрыхления и повышением прочности оболочек. Это позволяет увели­ чить выход муки, улучшить ее белизну, снизить золь­ ность, а также расход энергии на дробление зерна в драном процессе и на размол крупок в размольном. Одновременно с этим можно улучшить свойства клей­ ковины: ослабить или же укрепить ее.

В крупяном производстве перед гидротермической обработкой ставят аналогичную задачу, но решают ее по-другому. Прочность ядра (эндосперма) должна быть повышена, а прочность оболочек (или цветочных пле­ нок)— снижена; в особенности важно последнее условие для таких пленчатых культур, как рис, гречиха, просо, ядро которых не отличается высокой исходной проч­ ностью. Дополнительно к этому может быть достигнуто улучшение товарных и кулинарных достоинств крупы.

Однако обработка риса при современных режимах вы­ зывает пожелтение его ядра, что ухудшает внешний вид крупы.

Влиянию гидротермической обработки на технологи­ ческие свойства зерна посвящена обширная литерату­ ра, рассмотреть которую в настоящей книге не пред­ ставляется возможным. Ограничимся поэтому только краткой иллюстрацией основных моментов.

Придание анатомическим частям зерна резко раз­ личных структурно-механических свойств обусловлено прежде всего направленным перераспределением влаги между ними, хотя важную роль играет и температура вследствие влияния ее на свойства гидратированных биополимеров.

Из изложенного выше материала следует, что все свойства зерна существенно изменяются после достиже­ ния некоторых критических значений влагосодержания. Оптимальным для размола зерна является влагосодержание, соответствующее второй критической точке изотермы сорбции воды. При этом влагосодержании об­ разуется максимальное количество микротрещин в эндо­ сперме зерна, существенно изменяются структурно-ме­ ханические свойства всех его анатомических частей, рез­ ко снижается энергия связи воды с веществами зерна, плотность ее становится равной плотности обычной воды и т. д. В конечном счете при анализе опытных данных хорошо выявляется влияние влажности на тех­ нологические свойства зерна.

В таблице 25 приведены результаты ведения драного процесса в лабораторной мельничной установке Нагема по данным Беркутовой [7]. Для сравнения взяты два сорта пшеницы с резко различной стекловидностью. Не­ смотря на это различие, влияние влажности хорошо выявляется в обоих случаях.

При увеличении влажности снижается выход круп­ ной крупки, но качество ее улучшается или же золь­ ность проходит через минимум. Одновременно повыша­ ется выход и снижается зольность смеси средней и мел­ кой крупок, а также дунстов и муки. Таким образом, с драных систем получают продукты более мелких фрак­ ций. Это объясняется повышением степени разрыхления эндосперма при увеличении количества добавляемой к зерну воды. Однако это происходит лишь до оптималь­ ного влагосодержания, что хорошо видно для второго

Влияние влажности зерна на I драной системе на его мукомольные свойства

* В числителе показано извлечение (%), а в знаменателе — зольность (%).