Пищевая Биохимия / Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. - Биохимия зерна и хлебопродуктов

ГЛАВА 12_______________________________________________________________

В зерне пшеницы происходит формирование клейковины, количество которой возрастает от молочной до полной спело- сти. Одновременно происходит значительное изменение фи- зических свойств клейковины, ее качества. В конце фазы мо-

лочной спелости клейковина имеет еще очень плохую связность и низкую гидратационную способность, а к фазе

полной спелости она приобретает нормальные реологические свойства. Количество небелковых азотистых веществ и неклей-

ковинных белков увеличивается только до конца молочной спелости, а далее остается практически постоянным. Процен-

тное содержание небелковых азотистых веществ снижается в процессе созревания зерна в два раза, а абсолютное и относи- тельное содержание клейковинного белка в зерне значитель- но увеличивается (табл. 66).

При формировании в созревающем зерне пшеницы клей- ковины существенное значение имеет динамика сульфгид- рильных групп и дисульфидных связей. В процессе созрева-

ния в клейковинном белке происходит постепенное снижение содержания сульфгидрильных групп при одновременном воз- растании числа дисульфидных связей. Вместе с тем наблюда- ется непрерывное снижение активности и концентрации в зер-

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

не фермента протеин-дисульфидредуктазы. Характерный показатель качества клейковины в процессе созревания — ве- личина отношения содержания дисульфидных связей и сульф- гидрильных групп —S—S/—SH в клейковинном белке изме- няется следующим образом:

Клейковина первоначально представлена в зерне в виде низкогидратированного комплекса связанных между собой белковых веществ, образующих единое целое. При увлажне- нии происходит дальнейшая гидратация обезвоженного клей-

ковинного комплекса и соединение отдельных его частиц в связную массу сырой клейковины. Отсутствие отдельных фрак-

ций глиадина и глютенина и существование в зерне с самого начала налива образованного ими комплекса, частицы кото- рого набухают и слипаются при отмывании клейковины, было доказано экспериментально.

При созревании семян происходит накопление жира, что особенно характерно для масличных семян. Как видно из рисунка 49, накопление жира в семенах масличных культур происходит из углеводов, притекающих в семена из листьев и стеблей.

Таблица 66

Изменения, происходящие в зерне пшеницы на разных фазах созревания

ГЛАВА 12 ___________________________________________________________

Микроскопические наблюде- ния, произведенные над созре- вающими семенами, показали, что по мере их созревания проис-

ходит постепенное превращение крахмала в жир («ожирение» крахмальных зерен). Вопрос о на-

коплении веществ в созревающем зерне имеет большое практичес- кое значение в связи с определе-

нием оптимальных сроков уборки урожая и снижения потерь зерна при уборке. Один из спо- собов снижения потерь — раз- дельная уборка зерновых культур, при которой зерно, убранное в период восковой спелости, оста-

ется некоторое время после жатвы в валках. При этом оно уве-

личивает массу под действием веществ, притекающих в него из стеблей и листьев. Раздельный способ уборки способствует луч- шему сохранению урожая, улуч- шению технологических и семен-

ных свойств зерна.

Начиная с фазы молочной спелости, содержание в соломе сухого вещества, углеводов и лигнина снижается, а в колосе соответственно увеличивается. В связи с этим небезинтересно указать, что Д.И. Менделеев еще в 1872 г. отмечал: если за 1,5 недели до фазы полной спелости, когда нижняя часть соломы еще зеленая, сжать рожь и дать ей дозреть в снопах, то количе- ство и качество зерна не снижаются, а срок уборки сокращает- ся. Он наблюдал, что при этом зерно получает питательные вещества из соломы.

Данные таблицы 67 показывают преимущество своевремен-

но проведенной раздельной уборки в фазе восковой спелости и резкое снижение хлебопекарного достоинства зерна пшени-

_______________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

цы при задержке подбора валков и перестое на корню.

Следует отметить, что раздель- ная уборка имеет строгие ограни- чения. Ее нельзя применять при

уборке разреженных посевов и в фазе полной спелости зерна, так как в этих случаях возможны боль- шие потери. Раздельная уборка

дает хороший результат лишь в том случае, когда проводится своевре- менно и высокоорганизованно.

§ 2. ПОСЛЕУБОРОЧНОЕ

ДОЗРЕВАНИЕ ЗЕРНА

Под послеуборочным дозреванием семян понимают биохимические процессы, происходящие в свежеубранных семенах некоторых видов и сортов растений, приводящие к нарушению покоя.

Ко времени достижения фазы полной (технической) спело- сти зерно пшеницы, ржи и других культур, убранное с поля, обычно имеет пониженные семенные и технологические дос- тоинства. Полная физиологическая зрелость зерна, при кото- рой ярко выражены семенные (наивысшая всхожесть, энергия прорастания) и технологические свойства, наступает лишь че-

Таблица 67

Изменение силы пшеницы при задержке подбора валков и перестое на корню (в среднем)

ГЛАВА 12______________________________________________________________

рез некоторое время. Это дополни-

тельное время называют периодом послеуборочного дозревания. Ход послеуборочного дозревания (сум- марно) характеризуется двумя по- казателями: увеличением всхо-

жести семян и одновременным снижением интенсивности дыха- ния (рис. 50).

Накоплен большой экспери- ментальный материал, показы- вающий, что при дозревании в зерне протекает комплекс биохи- мических процессов. Основная

исходящих в зерне при направленность изменений, про- послеуборочном созревании, — продолжение биохимических процессов биосинтеза, начатых в колосе, превращение низкомолекулярных органических веществ, накопленных в ходе фотосинтеза растения и налива зерна, в высокомолекулярные физиологически неподвижные.

При дозревании зерна заканчиваются процессы синтеза полисахаридов, белков и жиров. Завершается синтез белков с одновременным уменьшением небелкового азота. Белки клейковины уплотняются, ее качество улучшается. Коли- чество жира и других липидов в зерне возрастает, содержа- ние свободных жирных кислот снижается, кислотное чис- ло жира, и кислотность титруемой спиртовой вытяжки уменьшаются. Одновременно активность ферментов, в час- тности амилолитического комплекса, каталазы и монофе- нол-моноксигеназы, ослабевает, что свидетельствует об ос- лаблении окислительно-восстановительных процессов в зерне в ходе послеуборочного дозревания.

Существует несколько теорий, объясняющих неспособ- ность семян, не прошедших послеуборочного дозревания, к прорастанию. Их можно объединить в три группы:

1) теории, согласно которым главную роль в неспособнос- ти семян прорастать играет непроницаемость или малая про-

_______________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

ницаемость их оболочек для воды и растворенного в ней кис- лорода или кислорода воздуха;

2)теории, рассматривающие неспособность семян к прорас

танию как результат содержания в них различных эндогенных ингибиторов, в том числе фенольной природы, которые препят

ствуют прорастанию или представляют собой результат изменя ющегося соотношения стимуляторов и ингибиторов роста;

3)теории, объясняющие неспособность семян к прорастанию физиологическим состоянием самого зародыша — при переходе растения к покою происходит обособление протоплазмы клеток, что приводит к их физиологической индивидуализации, нару шающей физиологическое единство зародыша.

Вопрос о сущности послеуборочного дозревания сложен, научных материалов для его выяснения недостаточно. Требу- ется дополнительная исследовательская работа.

Важнейшее значение для процессов послеуборочного доз- ревания при хранении имеют влажность и температура зерно- вой массы, степень ее аэрации и состав воздуха межзерновых пространств. Значение влажности в том, что для дозревания необходимо преобладание синтетических процессов над про- цессами распада, что возможно только при низкой влажности зерна. Отсюда вытекает, что для скорейшего прохождения пе- риода послеуборочного дозревания зерно должно иметь влаж- ность ниже критической. Эти условия обеспечивают лучшую сохранность свежеубранного зерна. Семена наиболее быстро дозревают при температуре 15—30 °С и более.

Свободный приток воздуха к семенам при дозревании обеспечивает подвод к ним кислорода, а также способствует отводу тепла и влаги, выделяемых при дыхании. Следователь- но, наиболее интенсивно послеуборочное дозревание проте- кает при активном доступе воздуха к семенам. Кислород уско- ряет послеуборочное дозревание, недостаток его и накопление

взерновой массе диоксида углерода замедляют дозревание. По- добное явление наблюдается при анаэробном дыхании: доз- ревание может полностью прекратиться, а всхожесть семян понизиться. Знания о сущности послеуборочного дозревания позволили разработать меры по созданию наиболее благопри- ятных условий и ускорению дозревания.

ГЛАВА 12

Наиболее действенные меры — снижение влажности зерна (сушка) на солнце, в сушильных установках и активным вентилированием. Сушка свежеубранного зерна пшеницы при 45 °С дает наилучшие результаты. При тепловой сушке наи- большее значение имеет скорость удаления влаги из зерна. Очень эффективно активное вентилирование (при сухом воз- духе и его температуре выше 20 °С). Продолжительность пе- риода послеуборочного дозревания — наследственный при- знак культуры и сорта.

При благоприятных естественных условиях хранения про- цессы послеуборочного дозревания зерна пшеницы заканчи- ваются в течение 1,0—1,5 мес, а на севере протекают еще доль- ше. Умелой искусственной сушкой этот срок можно сократить до 2—3 недель. Непродолжительный период послеуборочного дозревания у ржи 10—15 сут., овса 20 сут., а самый продолжи- тельный период у ячменя до 6—8 мес. Семена масличных куль- тур также имеют период послеуборочного дозревания. Семе-

на кукурузы после удаления из них избытка влаги сразу же становятся физиологически полноценными.

Отрицательная температура хотя и не приостанавливает после- уборочного дозревания полностью, но резко его замедляет. В Си- бири вследствие тормозящего действия низких температур неза-

конченность дозревания семян растягивается во времени до весеннего сева. Продолжительный период послеуборочного доз- ревания, нежелательный с точки зрения хранения и переработки зерна, в ряде случаев играет положительную роль. Например, культура и сорт с длительным периодом послеуборочного дозре-

вания представляют хозяйственную ценность в районах с сырой осенью, так как это исключает прорастание зерна на корню в ко- лосьях в дождливую погоду.

На продолжительность периода послеуборочного дозрева- ния влияют также сортовые различия. В условиях Нечерно-

земной полосы наиболее короткий период послеуборочного дозревания показала яровая пшеница Московка (13 сут.) и Ак- молинка (18 сут.), средней продолжительности — Тулун 70, Диамант (28 сут.) и наиболее продолжительный период — Крас- нозерная (34 сут.). Наиболее продолжительный период после- уборочного дозревания обычно наблюдается у красно-зерных

_________________БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

сортов. Сравнительно высокая температура и недостаточное

количество осадков в период образования зерна и его налива обусловливают у озимой пшеницы тенденцию к сокращению продолжительности послеуборочного дозревания. В условиях

низкой температуры и большей влагообеспеченности у семян более продолжительный период послеуборочного дозревания. Зерно, прошедшее послеуборочное дозревание, поглощает больше воды, чем не подвергнутое послеуборочному дозрева- нию. Разница при замачивании зерна в течение 1 сут. при тем- пературе 25 °С составляет по пшенице 12,8% и по ячменю 5%. С технологической (хлебопекарной) точки зрения наиболь- ший интерес представляет изменение в период послеубороч- ного дозревания клейковины пшеницы. По этому вопросу име- ется большой фактический материал.

После 30 сут. хранения свежеубранного зерна пшеницы по

пяти сортам из ряда опытных хозяйств Саратовской области констатировано увеличение выхода клейковины от 1,0 до 8,3% (в среднем на 3,6%). В пяти пробах качество клейковины перешло из II группы в I, в одной — из III во II, в шести — осталось без изменения (I группа). Из шести опытно-показательных хозяйств Юго-Востока в трех пробах через 1 мес. хранения после уборки количество клейковины осталось без изменения, а в 19 пробах увеличилось с 0,6 до 7,2%, в среднем на 3,3% (с 28,4 до 31,7%). По качеству клейковина во всех случаях сохранила I группу.

Изучали содержание и качество клейковины пшеницы с момента приема зерна на хлебоприемном предприятии и пос- ледующего хранения в складах. Содержание сырой и сухой клейковины в послеуборочный период (в южных районах — 2 мес, в восточных — 6 мес.) оставалось без изменения. Каче

ство клейковины свежеубранного зерна за этот же срок иногда несколько изменялось в зависимости от метеорологических условий созревания. При изменении клейковины наблюдалось се небольшое укрепление или ослабление, но она оставалась в пределах исходной группы качества, за исключением тех слу чаев, когда клейковина находилась на грани двух групп.

Влияние продолжительности и условий послеуборочного дозревания на хлебопекарное достоинство зерна пшеницы и, прежде всего, на содержание и качество клейковины требует до-

ГЛАВА 12

полнительного изучения. Таким образом, на характер и глубину биохимических изменений зерна в период послеуборочного доз- ревания влияют многие причины, в том числе: биологические особенности культуры и сорт (т. е. особенности генома); клима- тическая зона; высота над уровнем моря; условия выращивания; способы и сроки уборки; метеорологические условия в предубо- рочный и уборочный период; условия хранения после уборки.

§ 3. СОСТОЯНИЕ ПОКОЯ И СТАРЕНИЕ ЗЕРНА

Покой зерна. Это состояние жизнеспособных семян, при котором они не прорастают в обычных условиях, прораста- ют замедленно или прорастают только при специальных ус- ловиях. Различают покой вынужденный, вызванный вне- шними условиями — отсутствием влаги, необходимой температуры, и органический (или глубокий) — задержка прорастания, связанная с внутренними свойствами семян многих растений. Причины и продолжительность органи- ческого покоя, а также условия его нарушения у различных видов растений неодинаковы.

В состоянии покоя жизненные процессы в зерне не прекра- щаются. Происходит медленный обмен веществ, поддержива- ющий жизнь зародышевой ткани. Покой представляет собой очень важное приспособительное свойство растений, предох- раняющее семена от несвоевременного прорастания и позволя- ющее им длительное время сохранять жизнеспособность. Све-

жеубранные семена многих злаковых и других культур находятся в неглубоком физиологическом покое, который во времени обычно совпадает с периодом послеуборочного дозревания.

Старение зерна. Снижение всхожести зерна может быть не только вследствие незавершенности дозревания или при по- кое, но и в результате его старения. Это происходит при дли-

тельном хранении или неблагоприятных условиях хранения вследствие нарушения процессов обмена веществ. Повышен- ная влажность, особенно при высокой температуре, резко ус- коряет процесс старения: скачкообразно интенсифицируются процессы обмена веществ, углеводы расходуются на дыхание, снижается содержание других метаболитов.

_______________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

Снижение и потерю всхожести могут вызвать перегрев зер- на при сушке, замораживание влажного зерна, развитие мик- роорганизмов. Снижение или полная потеря всхожести, т. е. жизнеспособности, оказывает большое влияние на химичес- кий состав, качество и технологическое достоинство зерна.

При длительном хранении семян вследствие их старения наблюдается ослабление дыхания. Это происходит одновре- менно со снижением всхожести и является результатом сни- жения активности окислительно-восстановительных систем,

что можно проследить по ослаблению действия дегидрогеназ в зародыше. Например, у мертвых семян риса Краснодарский 424 и Дубовский 129 дыхание почти отсутствовало. Содержа- ние редуцирующих Сахаров снизилось в 1,3 раза. Произошла частичная денатурация соле- и кислоторастворимых белков, характеризующих активность дегидрогеназ, пероксидазы и ци- гохромоксидазы.

В результате биохимических процессов при длительном хранении в зерне накапливается аммиак, что также оказывает угнетающее действие на жизнеспособность зерна. Содержа- ние аммиака в семенах, утративших всхожесть, может возрас- тать по сравнению с нормальным зерном в 2 раза.

Опыты, проводимые с пшеницей и кукурузой, показали, что зерно с пониженной жизнеспособностью и при ее полной поте- ре в меньшем количестве поглощает парообразную и капель- ножидкую влагу. Это приводит к неравномерной влажности раз-

личных участков насыпи зерна и может вызвать гнездовое самосогревание, а также усложняет процесс кондиционирования черна, удлиняя сроки его увлажнения (на мукомольных заводах, крахмало-паточных предприятиях). При потере всхожести зер- но становится менее прочным, что приводит к его дроблению, образованию повышенного количества мучки, распыла, сниже- нию качества и стойкости муки и крупы при хранении.

Присущий жизнеспособному зерну активный иммунитет повышает его сопротивляемость внедрению в его ткани плес- невых грибов и их развитию, обеспечивая более высокую стой- кость. При хранении зерна пшеницы и кукурузы, потерявшего всхожесть, количество плесневых грибов возрастает в несколь- ко раз интенсивнее, чем на зерне с высокой всхожестью. Такое черно менее стойко при хранении.

ГЛАВА 12___________________________________________________________

§ 4. ПРОРАСТАНИЕ ЗЕРНА

Прорастание зерна — начальный этап жизненного цикла растения. Для прорастания семени требуются строго определен- ные условия — достаточная влажность, тепло и воздух (кисло- род). Прорастание начинается с поглощения семенем влаги и набухания (в среднем до 50% к массе семени). Если набухание происходит в почве, то семя, развивая большее давление, раздви- гает частички почвы. Тронувшийся в рост зародыш разрывает покрывающие его оболочки. Главная особенность прорастания

иего общая биохимическая направленность — распад в эндос- перме и семядолях высокомолекулярных веществ до низкомоле- кулярных растворимых веществ при участии влаги и под действи- ем ферментов. Другая особенность прорастания заключается в том, что если в эндосперме происходят в основном гидролити- ческие процессы, то в зародыше преобладают процессы синтеза.

Образовавшиеся при гидролизе и растворившиеся в воде низкомолекулярные вещества перемещаются в зону зародыша

издесь под влиянием соответствующих ферментов использу- ются как «строительный» материал для биосинтеза более слож- ных органических веществ, из которых формируются ткани, а затем органы нового растения.

Если для индивидуального развития растения (онтогенеза) прорастание семени — естественный и обязательный этап жизненного цикла, то для хранения и промышленной перера- ботки зерна этот процесс нежелателен, он приводит к сниже- нию его качества и порче. Проросшее зерно характеризуется увеличением зародыша, появлением зародышевого корешка и почечки, коричневой окраски зародыша. Мука из проросшего зерна имеет сладковатый вкус. Зерно увеличивается в объеме, снижается его сыпучесть, уменьшается вязкость водно-муч- ной суспензии, повышается доля растворимых в воде веществ (редуцирующих Сахаров и др.).

Основной показатель глубоких биохимических изменений, происходящих в прорастающем зерне, — усиление действия ферментов, прежде всего амилолитического комплекса. Осо- бенно высокую активность приобретает а-амилаза (рис. 51). Активизирующиеся протеолитические ферменты гидролизу-

_______________ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

ют белки с образованием полипептидов и аминокислот. При прорастании зерна интенсивно проявляется действие проте- индисульфидредуктазы, катализирующей восстановление ди-

сульфидных связей в белках с образованием сульфгидрильных групп. Прорастание сопровождается увеличением в зерне со- держания свободного восстановленного глютатиона. В эндо- сперме и проростках пшеницы на протяжении первых 5 сут. проращивания наблюдается биосинтез протеин-дисульфид- редуктазы, что приводит к непрерывному повышению ее ак- тивности. Одновременно в клейковине уменьшается содержа- ние дисульфидных связей, и она значительно ослабляется.

При прорастании в зерне происходит повышение активно- сти ряда других ферментов, например пентозаназ, гидролизу- ющих пентозаны, что сказывается на реологических свойствах геста. Действие активизирующихся при прорастании фермен- тов носит сложный характер. Экспериментально доказано, что свободная а-амилаза разжижает тесто, а непредельные жир- ные кислоты, выделяющиеся из жира под влиянием триацил- глицероллипазы, наоборот, укрепляют его.

Таким образом, конечное реологическое состояние теста сле- дует рассматривать как суммарный результат действия всей сово- купности ферментов муки. Сухая масса зерна при прорастании очень сильно уменьшается, так как в этот период зерно теряет большое количество содержащихся в нем органических веществ.

Потери происходят от прорастания и повышения интенсивности дыха- ния. Отсюда вытекает, что пророс- шее зерно хранить значительно труд- нее, чем нормальное. Изменение химического состава зерна при про- растании можно проследить на при- мере кукурузы (табл. 68).

В исходном зерне крахмала было 73,95%, а в проросшем его стало 17,15%, т. е. произошла убыль крах- мала. Вместе с тем в исходном зерне не было найдено сахара, а в про- росшем его было 21,04%. Таким

ГЛАВА 12

Таблица 68

Изменение химического состава зерна кукурузы при прорастании, %

образом, при прорастании, в результате расщепления крахмала

происходит значительное нарастание содержания сахара в зерне. В исходном зерне азота было 2,5%, а в проросшем 3,2%, т. е. количество азота в зерне как будто бы увеличилось. Но это увеличение только кажущееся. При определении содержания азота в исследуемом исходном и проросшем зерне найдено оди- наковое его количество. Однако при расчете процентного со- держания азота в сухом веществе наблюдается его увеличение: это происходит потому, что содержание крахмала резко сни- жается, так как значительная его часть расходуется в процессе дыхания. Количество сухого вещества в зерне уменьшается, а относительное содержание азота увеличивается.

В зерне ячменя (табл. 69) с первых же часов прорастания уменьшается содержание крахмала. В начале прорастания ко-

Таблица 69

Изменение углеводно-амилазного комплекса зерна ячменя при разных сроках прорастания

* Число падения и атакуемость крахмала а-амилазой измерены на приборе определения числа падения.

________________БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

личество восстанавливающих Сахаров и сахарозы (фруктозидов

вцелом) снижается, а при дальнейшем прорастании резко воз- растает. Уменьшение содержания Сахаров объясняется их рас- ходованием на возрастающее интенсивное дыхание. Увеличе-

ние количества восстанавливающих Сахаров при последующем хранении объясняется тем, что интенсифицирующийся про- цесс ферментативного распада крахмала значительно опережа- ет потерю Сахаров, используемых при дыхании зерна.

Наблюдения над проросшим зерном ячменя позволили обнаружить снижение числа падения, а также вязкости суспен- зий на амилографе (рис. 52). Эти изменения объясняются глав- ным образом повышенной активностью а-амилазы. При про-

растании семян увеличивается содержание органических кислот (табл. 70), причем в проростках бобовых их накапливается боль- ше, чем в проростках злаков и особенно масличных культур.

Прорастание сопровождается снижением содержания жи- ров. Так, за 7 сут. прорастания семян подсолнечника количе- ство жиров уменьшилось на 66%, а за 14 сут. — на 95%; у семян сои за 14 сут. прорастания оно снизилось на 98%. В семядолях

и в зародышах прорастающих семян не только уменьшается содержание жиров, но значительно изменяется и состав жир- ных кислот. Это вызвано возросшей активностью ферментов (триацилглицероллипазы, липоксигеназы и др.), участвующих

впревращении липидов и жирных кислот. Под влиянием фер- ментов протеаз при прорастании происходит гидролиз запас- ных белков и накопление пептидов и аминокислот.

Аминокислоты, образовавшиеся в семядолях или эндоспер- ме, передвигаются в растущие части семени. Одни аминокисло- ты передвигаются из эндосперма в зародыш в неизменном виде, другие предварительно превращаются в глютамин и аспарагин. Во взаимосвязи эндосперма с зародышем важная роль принадле- жит щитку. Это не только транспортное звено, по которому мета- болиты из эндосперма перемещаются в зародыш и наоборот. Щиток, богатый ферментами, является местом синтеза многих жизненно необходимых новому растению соединений.

Наиболее легко на корню прорастает зерно ржи. В наи- большей степени это наблюдается на северо-востоке и севе- ро-западе европейской территории России, где созревание

ГЛАВА 12______________________________________________________________

ржи и ее уборка проходят в усло- виях повышенной влажности.

Повышенная склонность ржи к прорастанию на корню вызвана коротким периодом покоя ее зерновки. В проросшем зерне

ржи повышается ферментативная атакуемость крахмала зерна и возрастает общее количество во- дорастворимых веществ, декст- ринов, восстанавливающих саха- ров (табл. 71). Все эти изменения

резко ухудшают хлебопекарные достоинства зерна ржи.

На хлебопекарные достоин- ства пшеницы существенное вли- яние оказывает изменение азот- содержащих веществ, и прежде всего, содержание и качество клейковины. Из таблиц 72 и 73

видно, что после прорастания спелого зерна пшеницы в тече- ние 1 сут. в нем не происходит изменений в содержании клей- ковины и азотистых веществ. Вместе с тем качество клейкови- ны заметно изменяется в сторону ослабления. Прорастание спелого зерна пшеницы в течение 3 сут. приводит к значи-

тельному уменьшению количества сырой и сухой клейковины и резкому ухудшению ее качества. Клейковина становится очень слабой, одновременно уменьшается ее гидратационная способность.

Наблюдается дезагрегация клейковинного комплекса и частичный протеолиз белка. Это увеличивает содержание водо- растворимых белковых фракций и небелковых веществ в зерне. Содержание свободных аминокислот в зерне пшеницы возрас- тало через 3 сут. прорастания в 7 раз и через 5 сут. — в 10 раз. На пятые сутки прорастания клейковина полностью разрушалась.

При прорастании зерна наблюдается быстрое уменьшение содержания дисульфидных связей и увеличение количества сульфгидрильных групп. В течение первых суток прорастания

________________БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

Таблица 70

Образование органических кислот при прорастании семян, г на 1000 семян и проростков

общее содержание дисульфидных связей в неклейковинных белках уменьшается почти на 50%, причем расщепляются глав- ным образом «скрытые» дисульфидные связи неклейковин- ных белков (альбуминов и глобулинов). Дисульфидные связи клейковинного белка расщепляются за 1-е сут. прорастания только на 19%, причем «скрытые» дисульфидные связи оста- ются незатронутыми, что отвечает относительно небольшим

Таблица 71

Биохимические особенности обойной муки из проросшего зерна ржи

ГЛАВА 12 _______________________________________________ ____________

Таблица 72

Изменения в зерне пшеницы на разных фазах прорастания

изменениям качества клейковины за этот период. Прораста- ние в течение 3 сут. приводит к уменьшению общего количе- ства дисульфидных связей как клейковинного, так и неклей- ковинного белка на 63,5%. «Скрытые» дисульфидные связи клейковинного белка расщепляются на 58%, что приводит к значительной дезагрегации клейковины, уменьшению ее ко- личества и резкому ухудшению ее качества. Характерный для изменения качества клейковины показатель отношения содер- жания дисульфидных связей и сульфгидрильных групп —S— S—/—SH при прорастании изменился следующим образом:

Качество клейковины и сила при прорастании зерна изме- няются у сильной и слабой пшеницы по-разному: у слабой — в

Таблица 73

Изменения, происходящие при прорастании зерна пшеницы

338

БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗРЕВАНИЯ ЗЕРНА

большей степени, у сильной — в меньшей. Различие в измене- нии реологических свойств клейковины в зерне сильной и сла-

бой пшеницы при прорастании соответственно сказывается на хлебопекарных достоинствах муки.

Изменение хлебопекарных достоинств пшеничной муки из проросшего зерна зависит от исходного качества клейко- вины. Прорастание не во всех случаях приводит к ухудшению качества хлеба. Гидролиз белковых веществ при прорастании зерна с крепкой исходной клейковиной может оказывать по-

ложительное влияние на хлебопекарные достоинства муки и качество хлеба, тогда как изменение клейковины слабой пше- ницы уже на первой стадии прорастания приводит к ухудше- нию качества. Пшеничная мука из проросшего зерна или из партии пшеницы, содержащей проросшие зерна, дает неудовлетворительный по качеству хлеб с липким, понижен- ной эластичности, сладковатым мякишем, характерной кор- кой красновато-буроватой окраски. Подовый хлеб имеет по- вышенную расплываемость (особенно при большой степени прорастания).

Исследованиями, проведенными в Институте молекуляр- ной биологии и биохимии АН Казахстана определено, что в муке 70%-ного выхода из зерна пшеницы, прораставшего в те- чение 12—72 ч, протеолитическая активность оказалась в 4 раза меньше, чем в целом зерне вследствие удаления алейронового слоя, где локализовано 95,8% протеаз. В такой муке протеоли-

тические ферменты не оказывают значительного влияния на снижение ее качества. Ухудшение реологических свойств теста

и других технологических характеристик происходит за счет увеличения газообразующей способности теста в результате по- вышения амилазной активности. Качество клейковины из муки прорастающего зерна пшеницы, следовательно, не все-

гда может служить объективным показателем ухудшения его хлебопекарных достоинств.

При прорастании пшеничного зерна происходят незначитель- ные изменения в липидном комплексе (табл. 74). Содержание свободных липидов при прорастании пшеницы несколько сни- жается, а связанных — возрастает. Жирно-кислотный состав ли- пидов практически не изменяется. Содержание каротиноидов