Лабораторная работа 3 Определение морфологических и биохимических показателей качества зерна подвергнутого влиянию высоких температур

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

Теоретическое обоснование:

Правильно проведенная сушка семенного зерна (например, с влажностью до 25 % при температуре агента сушки 70 °С и средней температуре зерна в горячей камере не выше 45 °С) приводит к заметному повышению всхожести и энергии прорастания. Сушка продовольственного зерна с влажностью до 22 % при температуре агента сушки не больше 120 °С при одноступенчатом режиме и 110/130 °С при двухступенчатом также не ухудшает хлебопекарных качеств и в ряде случаев несколько улучшает их.

Нарушение установленных режимов сушки, и неравномерность нагрева зерна в горячей камере, приводит к повреждениям зерна.

При неправильной сушке зерно может быть полностью испорчено. Цвет эндосперма в этом случае изменяется от коричневого до черного. Такое зерно относят к сорной примеси. Оно непригодно для производства муки и крупы.

Потемнение зерна может быть вследствие окисления под влиянием монофенол-монооксигеназы полифенольных соединений и в отсутствие кислорода в результате реакций меланоидиноообразорвания, карамелизации, либо окислительных реакций в присутствие кислорода.

В пшеничной муке из зерна, поврежденного сушкой, уменьшается содержание клейковины. При сильном повреждении она не отмывается. Свойства клейковины изменяются. Она обладает пониженной влагоемкостью, почти полностью утрачивая способность к растяжению. Это происходит в результате тепловой денатурации белков зерна и инактивирования протеолитических ферментов.

Хлеб из неправильно сушеного зерна пшеницы получается со значительно пониженным объемом, малоразвитой и толстостенной пористостью. Цвет корки очень бледный. Все это – результат денатурации белков и инактивации протеолитических ферментов и отсутствия в тесте продуктов протеолиза, необходимых для взаимодействия в корке с восстанавливающими сахарами и образования меланоидинов.

Изменение биохимических показателей связано с изменениями хлебопекарных свойств (таблица 18). К таким показателям относятся количество и качество клейковины, содержание спирторастворимых азотистых веществ, активность растворимой каталазы, глицерофосфатазы и протеолитических ферментов, а также скорость фильтрации мучных суспензий.

Влияние сушки на качество зерна зависит от следующих факторов: исходной влажности зерна, температуры агента сушки, температуры нагрева зерна в горячей камере сушилки и продолжительности (экспозиции) сушки. Большое значение имеет также качество клейковины поступающего на сушку зерна.

Экспрессный метод для определения поврежденного сушкой зерна основан на экстрагировании белка из размолотого зерна пшеницы 0,5 % - ным раствором NaCl с последующим осаждением при помощи нагревания в присутствии защитного коллоида.

Исследуемую навеску зерна кипятят в течение 1 мин в 1-2 %-ном растворе гипохлорита натрия (жавелевой воды), при этом даже слабо подгоревшие зерна темнеют, а здоровые, обесцвечиваясь, становятся белыми.

При нагревании зерна до 45-50 °С активность протеаз снижается, но остается достаточной для расслабления клейковины. При дальнейшем увеличение температуры клейковина укрепляется, становится крошащейся и при 85 °С перестает отмываться вследствие денатурации белков. Резистентность белковых веществ (устойчивость к действию фермента) с увеличением температуры возрастает в результате их теплового уплотнения. Добавление пересушенного зерна с неотмываемой клейковиной дает неодинаковый результат при смешивании с зерном слабой и сильной пшеницы.

Для предотвращения снижения качества зерна при сушке используют сушку окружающим воздухом методом активного вентилирования с учётом влажностно-температурных параметров воздуха и зерновой смеси, а также предварительного нагрева используемого для этой цели воздуха.

Методика выполнения

За два-три дня до проведения лабораторной работы необходимо увлажнить продукт (овес, ячмень, пшеницу, рожь) до влажности 30 %, 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 30±2 % образец помещают в сушильную камеру с температурой 130±2 ⁰С и выдерживают при этой температуре в течение от 20 до 60 минут. 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 высоких температур. Результаты исследований записывают в таблицу 10.

Таблица 10 – Сравнительная анализ

Объект исследований	Нативное зерно (лабораторная работа № 1)	Исследуемое зерно (пересушенное)
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. Каким образом и почему неправильная сушка зерна влияет на количество и качество клейковины?

2. Какой влагоёмкостью и способностью к растяжению обладает клейковина пересушенного зерна?

3. Какой получается хлеб из неправильно сушеного зерна пшеницы и почему?

4. От каких факторов зависит влияние сушки на качество зерна?

5. Какое влияние оказывает высокая температура агента сушки на энергию прорастания, всхожесть, содержание клейковины, водопоглотительную способность клейковины, удельную растяжимость клейковины, содержание азота, сахаробразующую способность, активность каталазы, протеиназы, глицерофосфатазы, водорастворимых веществ?

6. Что происходит с активностью протеаз с повышением температуры сушки?

7. В результате чего происходит потемнение зерна в процессе сушки?

8. Каким образом высушивание зерна и его гидротермическая обработка влияет на активность амилолитических ферментов?