Лабораторная работа 2 Определение морфологических и биохимических показателей качества зерна подвергнутого влиянию низких температур

Цель работы: исследовать строение, физико-химические показатели качества и ферментативную активность зерна, подвергнутого влиянию низких температур.

Теоретическое обоснование:

Повреждение созревающего зерна заморозками на корню понижает урожайность, ухудшает мукомольные и хлебопекарные качества, затрудняет хранение и отражается на посевных свойствах, что приводит к снижению урожайности на следующий год.

Действие ранних заморозков, когда зерно находится в восковой или в начале полной спелости, влияет, в первую очередь на клейковинный комплекс пшеницы, снижая ее количество и качество (клейковина значительно укрепляется) и ее ферментативную активность. В отличие от нормального зерна, имеет белесоватую сетчатую поверхность, приобретает морщинистость и теряет блеск.

Степень повреждения зерна заморозками зависит от фазы его зрелости и снижения температуры. Зерно полной спелости или перешагнувшее за середину восковой даже при длительном действии заморозков сохраняет свое качество. Зерно середины восковой или более молодых стадий зрелости не повреждается при температуре до -2 °С, незначительно повреждается при -2 и -3 °С и сильно повреждается при более низкой температуре, в связи с чем оно приобретает морщинистость и серо-зеленый цвет. Основная причина повреждения неполностью созревшего зерна под влиянием промораживания и последующего оттаивания заключается в полном прекращении или замедлении процессов синтеза при одновременном усилении процессов гидролиза.

С повышением степени морозобойности уменьшается вес 1000 зерен и всхожесть зерна, увеличивается его титруемая кислотность, амилолитическая активность, особенно активность α-амилазы, содержание сахаров, клетчатки, повышается зольность. При уменьшении общего количества белков и содержания клейковины ее качество ухудшается. Клейковина становится очень крепкой, крошащейся. Общее количество углеводов в зерне по мере увеличения степени его морозобойности снижается, что является следствием незавершенности процесса формирования крахмала. Относительное содержание сахаров и клетчатки, наоборот, возрастает.

Для морозобойного зерна характерны повышенная интенсивность дыхания, легкая подверженность самосогреванию, большая доступность развитию на нём микроорганизмов, особенно плесеней, что усложняет его хранение.

На зерно влажное и сырое минусовые температуры действуют губительно: всхожесть и энергия прорастания снижаются, и чем выше влажность и ниже температура хранения, тем в большей степени ухудшается его семенное достоинство.

Мукомольные и хлебопекарные достоинства зерна пшеницы даже с низкой влажностью (11,5-14 %) при хранении его в условиях минусовых температур ухудшаются. Содержание сырой и сухой клейковины немного снижается, клейковина становится более крепкой, гидратационная способность ее при этом уменьшается (при -40 °С на 4-7 %), содержание водорастворимого белкового азота становится меньше (при -40 °С на 9-14 %).

При замораживании до -20 °С и ниже в клейковинном белке происходит частичная денатурация. При переработке зерна, хранившегося при минусовой температуре, наблюдается снижение выходов муки высоких сортов и ее качества (зольность повышается на 0,02-0,06 %), что ухудшает производственные показатели мукомольного предприятия и его рентабельность.

Для исправления технологического достоинства зерна пшеницы его перед размолом необходимо прогреть до температуры не ниже 15 °С. В этом случае происходит практически полное восстановление его технологического качества. Тот же результат может быть достигнут с помощью гидротермической обработки зерна.

Методика выполнения

За два-три дня до проведения лабораторной работы необходимо увлажнить продукт (овес, ячмень, пшеницу, рожь) до влажности 35 %, что соответствует началу восковой спелости. Для равномерного распределения влажности по всей массе продукта его увлажняют следующим образом. Взвешивают образец сухого продукта 5 г и определяют его влажность w_н⁰ в сушильном шкафу по стандартной методике. Затем рассчитывают количество воды W, которое необходимо добавить к навеске, чтобы получить заданную влажность продукта w_к⁰ по формуле

,

где G_н - масса продуктов при влажности w_к⁰; w_н⁰ и w_к⁰ - соответственно влажность продукта до и после увлажнения, % на общую массу.

При тщательном перемешивании в продукты в течение первого дня добавляют воду небольшими порциями. Увлажненный продукт ставят в холодильник или термостат и хранят при температуре 3-5 °С два дня. В течение этого периода продукт тщательно перемешивают два-три раза в день. По достижению в исследуемом образце влажности 35±2 % образец помещают в морозильную камеру с температурой -10±2 ⁰С и выдерживают при этой температуре в течение 48 часов. По истечению заданного времени образцы исследуют по внешнему виду, по физико-химическим показателям качества зерна и изменение ферментативной активности (методики определения берут из первой лабораторной работы). Делают сравнительный анализ нативного зерна (первая лабораторная работа) и изменений произошедших в зерне под действием низких температур. Результаты исследований записывают в таблицу 9.

Таблица 9 – Сравнительная анализ

Объект исследований	Нативное зерно (лабораторная работа № 1)	Исследуемое зерно (промороженное)
Внешний вид, вкус, запах, цвет
Влажность, %
Кислотность, град
Количество сырой клейковины, %
Качество сырой клейковины, ед ИДК
Активность каталазы
Амилолетическая активность
Активность полифенолоксидаза

Вопросы для самоконтроля:

1. При каких температурах хранится промороженное зерно?

2. Какое влияние оказывают низкие температуры на длительность хранения?

3. Какова интенсивность дыхания, жизнедеятельность вредителей и микрофлоры в промороженном зерне?

4. Каким образом влияет промораживание зерна на его технологические качества, мукомольные и хлебопекарные достоинства?

5. Как изменяется количество и качество клейковины в промороженном зерне?

6. Как изменяется содержание водорастворимого белкового азота в промороженном зерне?

7. Как влияет промораживание зерна на выход муки высоких сортов и качество?

8. Как влияет промораживание зерна на изменение зольности?