Харчова цінність та оцінка якості зерна

Запас повітря в міжзернових просторах має велике значення для збереження життєздатності насіння. Велика газопроникність зернових мас дозволяє проводити активне вентилювання, регулювати склад газового середовища в міжзернових просторах, вводити пари отрутохімікатів для боротьби з шкідниками комор. Проте наявність міжзернових просторів і кисню в них сприяє розвитку шкідників комор.

Сорбціонні властивості зерна також відносять до фізичних. Зерно всіх культур і зернові маси в цілому володіють сорбціонною місткістю, тобто здатністю поглинати гази і пари різних речовин. Ця здатність зерна обумовлена його капілярно-пористою структурою, що робить активну поверхню зернівки в 200 - 220 разів більше істинної. Крім того, для біополімерів (білків, слизу, крохмалю) характерна відсутність міцної кристалічної решітки, тому молекули води і інших речовин можуть легко занурюватися в них, взаємодіючи з активними центрами. При зміні умов навколишнього середовища зерно може частково віддавати поглинені ним речовини - десорбувати їх. Проте повністю десорбція не відбувається.

Явища сорбції прийнято підрозділяти на дві групи: сорбція і десорбція різних газів і пари, окрім води; гігроскопічність - сорбція і десорбція парів води.

Здатність зерна і продуктів його переробки активно сорбувати гази і пари різних речовин зобов'язує керівників піклуватися про чистоту транспорту і сховищ, інакше продукти на смак і запаху можуть стати непридатними для харчових цілей. При боротьбі з шкідниками комор можна застосовувати лише такі пестициди, які менш шкідливі і більш повно десорбіруются.

Гігроскопічність зернової маси надає найбільший вплив на стійкість зерна при зберіганні. Добре зберігає свої початкові властивості тільки те зерно, в якому вся волога знаходиться в зв'язаному колоїдами стані. Між відносною вологістю (~) повітря в сховищі і вологістю зерна через певний час встановлюється динамічна рівновага. Кожному значенню відносної вологості повітря і його температури відповідає певна рівноважна вологість продукту. Наприклад, при температурі близько 20 ⁰ С і ~ = 15 - 20 % рівноважна вологість зерна встановлюється близько 7 %, а при ~ = 100 % досягає 33 - 36 %. Оптимальний інтервал вологості повітря при позитивній температурі (10 - 20'С) знаходиться в межах від 60 до 70 %. У цих умовах рівноважна вологість продуктів рівна 13 - 14 %.

Вологість продукту, при якій в нім з'являється вільна вода, носить назву критичної. Для більшості культур критична вологість лежить в інтервалі 14,5 - 16 %. Зерно, що досягло її, може запліснявіти.

Гігроскопічність зерна і продуктів його переробки залежить від вмісту в них білків і висококомолекулярних пентозанов, здатних поглинати вологу більше, ніж інші речовини.

Теплопровідність і температуропровідність зерна також відносять до фізичних властивостей. Тепло в зерновій масі розповсюджується двома способами: від зерна до зерна при їх зіткненні - теплопровідність зерна і переміщенням повітря в міжзернових просторах - конвекція. Зерно має теплопровідність, близьку до деревини, тобто володіє низькою теплопровідністю. Повітря також характеризується невеликою теплопровідністю. Тому сумарний показник теплопровідності зернової маси в цілому невеликий і коливається в межах від 0,12 до 0,2 ккал

Швидкість нагрівання зернової маси - температуропровідність залежить від теплопровідності і також невелика. Таким чином, зернова маса характеризується великою тепловою інерцією, зміна температури зерна в середніх шарах насипу відбувається дуже повільно. Тому зерно в зимові місяці можна охолодити, провівши активне вентилювання насипу холодним сухим повітрям. Низька температура його зберігається протягом більшої частини літа, внаслідок чого сповільнюються біохімічні процеси, що протікають в ньому, і припиняється розмноження шкідників комор. Якщо ж на зберігання засипано тепле зерно, то в нім довго зберігаються сприятливі умови для активної життєдіяльності самого зерна, шкідників комор і мікроорганізмів. У весінньо - літній період, а також в осінньо - зимовий спостерігається велика амплітуда коливань температури між окремими шарами зернової маси, що може привести до конденсації вологи на окремих її ділянках, зволоженню зерна.

3.3 Біохімічні процеси, що відбуваються в зерновій масі

Зерно - живий організм, що знаходиться у спокої і, отже, як і в будь-якому живому організмі, в ньому здійснюється постійний, хоч і повільний, обмін речовин, що підтримує життя зародкової клітини. Характер і інтенсивність фізіологічних процесів, що протікають в зерновій масі при зберіганні, залежать не тільки від активності ферментативного комплексу зерна, але і від умов навколишнього середовища. Основним, найважливішим фізіологічним процесом, що протікає в зерні, є дихання.

Дихання забезпечує енергією клітини насіння за рахунок окислення органічних речовин, головним чином сахаром, під дією окислювально-відновних ферментів. При достатньому доступі кисню в зерні переважає дихання аеробне, яке можна виразити сумарним рівнянням С6Н12О6+6О2 6СО2+6Н2О+674 ккал (2821,9 кдж) на 1 грамм - молекулу (180 г) витраченої глюкози.

При недоліку кисню повного окислення органічних речовин не відбувається, в зерні йде процес анаеробного (інтрамолекулярного) дихання (спиртового бродіння), що виражається сумарним рівнянням: С6Н12О6 2С2H5OH+2СО2+ 28,2 ккал (118 кдж) на 1 грамм-молекулу витраченої глюкози. При анаеробному диханні паралельно із спиртовим бродінням частково може йти і молочно-кисле, при якому з глюкози утворюється молочна кислота: С6Н12О6 2СН3СН (ВІН) СООН+ 22,5 ккал (83,5 кдж), що приводить до повільного наростання кислотності продукту, що титрує. Анаеробне дихання зернової маси небажане, оскільки накопичення етилового спирту і інших проміжних продуктів дихання може привести до загибелі зародка, тобто втраті схожості насіння.

Вид дихання зерна можна визначити по його дихальному коефіцієнту - відношенню об'єму виділеного діоксиду вуглецю до об'єму поглиненого кисню. При відношенні, рівному одиниці, йде дихання аеробне, якщо це відношення менше одиниці, то частина кисню витрачається на інші процеси в зерновій масі; дихальний коефіцієнт більше одиниці буває у тому випадку, коли разом з аеробним йде і анаеробне дихання, і чим більше виділяється вуглекислого газу і менше поглинається кисню, тим більше його частка. Інтенсивність дихання залежить від вологості, температури і якості зерна.

Сухе зерно має невисоку інтенсивність дихання. За рік зберігання при температурі 10 - 20 'С 1 т сухого зерна (з вологістю до 14 %) втрачає за рахунок дихання 100 г (0,01 %) маси. У зерна середньої сухості (від 14,1 до 15,5 %) інтенсивність дихання приблизно в 1,5 - 2 рази вища, ніж у сухого. Вологе зерно (вологість 15,5 - 17%) різних культур різко збільшує інтенсивність дихання (кратне): пшениця - в 4 - 8, овес - в 2 - 5, кукурудза - в 8,5 - 17 в порівнянні із зерном середньої сухості. На мал. 3 показана залежність інтенсивності дихання від вологості зерна проса.

Температура зберігання робить істотний вплив на інтенсивність дихання. Зерно, що зберігається при температурі, близькій до 0 'С, дихає із зникаюче малою інтенсивністю, як це видно на мал. 3. У міру підвищення температури інтенсивність дихання зростає, досягаючи максимуму при 50 - 55'С, після чого починає різко падати. Падіння співпадає з початком теплової денатурації білків, інактивації ферментів, тобто початком загибелі зерна. На мал. 4 видно, що при температурі близько 0 'С можна зберігати певний час навіть, зерно з підвищеною вологістю.

Якість зерна надає істотний вплив на енергію його дихання. Чим гірше якість зерна, тим важче його зберігати.

3.4 Наслідки дихання зерна при зберіганні

Яким би способом не дихало зерно, цей процес викликає

втрату сухої речовини (спад маси) зерна. Глюкоза, що витрачається, при диханні постійно поповнюється за рахунок ферментативного гідролізу крохмалю. Вода, що утворюється при аеробному диханні, залишається в зерновій масі і при високій інтенсивності дихання може істотно зволожити її, приводячи тим самим до ще більшого збільшення інтенсивності дихання;

утворення тепла в зерновій масі особливо при високій інтенсивності аеробного дихання може бути вельми істотним. Відомо, що зернова маса володіє низькою теплопровідністю, тепло, що утворюється, викликає підвищення температури і, отже, інтенсивності дихання. Два останні названі наслідки дихання є причинами виникнення самозігрівання зернової маси, що приводить її до псування, а іноді і до повної загибелі.

Самозігрівання - результат високої інтенсивності дихання зернової маси, розвитку в ній цвілі, а іноді і шкідників комор. У початковій стадії самозігрівання (підвищення температури до 30 'С) зерна набуває солодовий запах і солодкуватий смак, властиві проростаючого зерна. Поверхня зерна спочатку знебарвлюється, потім набуває червонуватого відтінку, а ендосперм - сіруватий. У нім підвищуються частка моносахаридів, кислотність, що титрує, і кислотне число жиру. Активність ферментів істотно зростає. Об'ємний вихід хліба знижується, м'якиш виходить темнішим, ніж з нормального зерна. При переробці пшениці з солодовим запахом її змішують з нормальним зерном.

При розвитку самозігрівання і підвищенні температури до 40 - 50 'С і вище поверхня зерна темніє аж до повного почорніння, іноді повністю покривається міцелієм цвілі. Темніє, а потім чорніє ендосперм. Запах стає цвілевим, а потім гнильно-затхлим, змінюється відповідно і смак, збільшуються кислотність, кислотне число жиру, росте вміст аміаку. Інтенсивність дихання досягає максимуму і починає падати, знижується схожість зерна аж до повної її втрати. Вміст клейковини в пшениці різко знижується, а її якість погіршується. Ці зміни говорять про розпад в зерні, що гріється, вуглеводів, білків і ліпідів під дією власних і цвілевих ферментів, а також тривалою дією підвищених температур. Якщо самозігрівання виникає в поверхневому шарі насипу (до 0,7 м від поверхні), то головною причиною псування зерна є його плесневіння.

При виникненні самозігрівання в глибинних шарах бурхливий розвиток цвілі затримується недоліком там кисню, тому основною причиною псування є діяльність власних ферментів і висока температура. Мука із зерна поверхневих вогнищ самозігрівання дає хліб плоский, майже без пір, з дуже темним м'якишем, що заминається, а з глибинних вогнищ самозігрівання - високим, з рваними кірками. Зерно, що піддалося самозігріванню більше, ніж в першій стадії, на харчові (іноді і кормові) цілі не використовується.

В період зберігання постійно проводять спостереження за зерном. Температура зернової маси, що зберігається, повинна знаходитися під повсякденним контролем. При невеликому підвищенні температури (на 1 - 3 З) проводять активне вентилювання сухим холодним повітрям. Якщо зерно після цього продовжує грітися, то його доводиться переміщати в резервний силос, пропускаючи при цьому через зерносушку і зерноочисну машину (для охолоджування).

Поверхневий шар зерна не рідше як один раз в тиждень оглядається для визначення присутності (або відсутність) ознак появи шкідників комор. При їх виявленні приймаються термінові заходи по знезараженню зернової маси і попередженню їх переходу в інші силоси.

Зміна харчової цінності зерна при зберіганні пов'язана з поступовою, такою, що хоч і дуже поволі протікає, старінням колоїдів. Початок процесу старіння колоїдів практично співпадає із завершенням післяжнивного дозрівання зерна. Відомо, що прибирання зерна проводиться у стадії технічної стиглості, коли вологість його може досягати 18 - 25 % і синтез поживних речовин ще не завершений. Воно зазвичай має знижені схожість і технологічні якості. Повна фізіологічна зрілість зерна, при якій якнайповніше виявляються технологічні і насінні якості, наступає для іржі і вівса через 15 - 20 днів, пшениці - 1 - 1,5 міс., ячменю - 6 - 8 міс. після прибирання.

Післяжнивне дозрівання - комплекс біохімічних процесів синтезу високомолекулярних органічних сполук з низькомолекулярних, накопичених в зерні в ході фотосинтезу рослини і наливання зерна. При дозріванні закінчуються процеси утворення полісахаридів, білків і жирів. Зменшується частка розчинних вуглеводів і небілкового азоту. Білки клейковини ущільнюються, якість її поліпшується. Знижується частка вільних жирних кислот і декілька зростає вміст трігліцерідів і інших ліпідів. Схожість зерна досягає максимуму. Активність ферментів знижується до рівня, характерного для добре доспілого зерна.

Післяжнивне дозрівання найшвидше завершується в сухому зерні (до 14 %) при позитивній температурі в сховищі (15 - 20 'С), достатньому доступі кисню. Нижча температура або недостача кисню розтягують час дозрівання, а підвищена вологість зерна може привести до його плесневення. Необхідно підкреслити, що процеси синтезу протікають з виділенням вологи, зв'язаної низькомолекулярними з'єднаннями. Тому спостереження за зміною вологості зерна в перший період зберігання має особливо велике значення.

Завершення післяжнивного дозрівання і вступ зерна в стан спокою фактично є початком процесу старіння. По даним В. Л. Кретовіча, спокій є важлива пристосовна властивість рослин, що оберігає насіння від передчасного проростання і дозволяє їм тривалий час зберігати життєздатність і харчову цінність.

Старіння також йде під дією ферментатівного комплексу зерна і за участю кисню повітря. Проте основна спрямованість його протилежна дозріванню. Всі процеси старіння колоїдів в зерні протікають значно повільніше, ніж в продуктах його переробки. Тому резервне зберігання хлібних продуктів у всіх країнах проводиться саме у вигляді сировини, а не муки і крупи. Слід зазначити, що навіть за найсприятливіших умов зберігання життєві процеси в зерні продовжуються (хоч і з малою інтенсивністю) і колоїди, створюючі зерно, поступово змінюються, старіють, знижують свою харчову цінність.

Зміна білків спостерігається при зберіганні зерна. Загальний вміст азотистих речовин залишається постійним або трохи зростає за рахунок зменшення частки вуглеводів, що витрачаються на дихання. Проте знижуються розчинність білків і атакуємість їх травними ферментами. Одночасно спостерігаються підвищення частки амінного азоту і зменшення вмісту білків. Так, за два роки зберігання при температурі 24 'С пшениці з вологістю 11 % атакуємість білків знизилася на 8 %, а кукурудза - на 3,6 %. Поступово змінюється амінокислотний склад білків, знижується частка доступного лізину. Особливо істотні ці зміни в перші місяці зберігання і при сушці, навіть дуже обережній. Змінюється також частка гистідіну і аргініну.

Зміна вуглеводів у бік зменшення йде за рахунок витрачання їх на дихання, але співвідношення розчинних вуглеводів і крохмалю тривалий час залишається достатньо постійним в результаті діяльності амілаз. Надалі спостерігається поступове зростання вмісту розчинних вуглеводів за рахунок ослаблення дихання.

Зміна ліпідів також відбувається при зберіганні зерна. Протікають ферментативні процеси в ліпідному комплексі - розщеплюються фосфо- і гліколіпіди, гліцеріди; при цьому накопичуються вільні жирні кислоти. Ненасичені жирні кислоти, особливо вільні, під дією кисню повітря і ферменту ліпоксигенази окислюються. Накопичуються перекиси, гідроперекиси і інші продукти окислення, які можуть утворювати комплекси з білками і, вуглеводами.

Зміна вітамінів відбувається украй поволі. Так, спад тіаміну в сухій пшениці склав за 5 міс. зберігання близько 12 % його початкової кількості. Висока температура і вологість прискорюють розпад тіаміну. Інші вітаміни групи В також стійкі при зберіганні. Найшвидше окислюються каротиноїди, втрати яких за рік зберігання досягають 50 - 70 % початкової кількості в зерні. Зниження частки токоферолів тісно корелює із зменшенням вмісту ненасичених жирних кислот в ліпідах зернових культур.

Біохімічні зміни речовин, що входять до складу зерна, поступово призводять до зниження активності ферментів, схожості, втрати властивого живому організму активного імунітету і істотному зниженню технологічних властивостей і харчових цінностей. Зерно стає крихкішим, легко дробиться при переробці, утворюється підвищена кількість відходів, знижується вихід продукції і її якість. Отримані продукти значно легше заражаються мікроорганізмами і швидше псуються.

Довговічність зерна залежить від його початкової якості і умов зберігання. За даними Л. А. Трісвятського, хлібні злаки зберігають життєздатність (схожість) від 5 до 15 років. Найбільш довговічними є овес, пшениця і ячмінь, швидше за всіх втрачає схожість просо. Мукомельно-круп'яні і харчові достоїнства зберігаються 10 - 12 років, а кормові - ще довше. Проте таке тривале зберігання запасів недоцільне, їх слід оновлювати через 3 - 5 років.

Висновок

Як видно, недарма говорять, що хліб всьому голова. І це мабуть справді так. Адже як складно виростити якісну пшеницю, зберегти її від шкідників та негативних погодніх умов, добитися оптимальних умов для зберігання та т.п.

Разом із збільшенням виробництва зерна особлива увага звертається на поліпшення якості зерна, і перш за все на розширення виробництва твердих і сильних пшениць, а також найважливіших круп'яних і фуражних культур.

Для успішного вирішення цих завдань необхідно покращувати використання агротехніки, ширше впроваджувати високоурожайні сорти і гібриди, вдосконалювати структуру посівних площ. Велике значення надається також ефективному використанню добрив, розширенню посівів на меліорованних землях і в зонах достатнього зволоження.

Список використаної літератури

1. Вермель Д. "Зерновой баланс страны", - Экономист, N5, 1994.

2. Гришко Е.С., Парфентьева Т.Р. "Товарознавство продовольчих товарів", М., Економіка 1978.

3. Довідник товарознавця продовольчих товарів, М., Економіка, 1988.

4. Козаков Е.Д., Кретович В.Л. Біохімія дефектного зерна і шляху його використання. М.: Наука, 1979.

5. Козаков Е.Д., Кретович В.Л. Біохімія зерна і продуктів його переробки М.: Колос,1980.

6. Крючков В.П., Раковецкая Л.И. Зерновое хозяйство: территори альная организация и эффективность производства.

7. Семин О.А. “Стандартизація і управління якістю продовольчих товарів”, М., Економіка, 1979.

8. Фінансові новини N 21 за 1995 рік.

9. Фінансові новини N 33 за 1995 рік.

10. Фінансові новини N 9 за 1994 рік.

11. Фінансові новини N 67 за 1994 рік.