Анализ научно-технической информации

Технологические свойства пшеницы

Строение зерна. Все зерно злаковых, имея различия по внешнему виду (форме, размерам и окраске), сходно между собой по внутреннему строению. Зерно всех злаковых состоит из оболочек, зародыша и эндосперма. Оболочки пшеницы делятся на плодовую и семенную. Наружная оболочка зерна называется полосой. Плодовая оболочка бесцветна. Она состоит из нескольких слоев клеток: верхнего (эпидермиса), среднего, в который входят продольные и поперечные клетки, и нижнего (трубчатого).

Под плодовой оболочкой находится семенная оболочка.

Плодовые и семенные оболочки защищают семена от вредных внешних условий, они предохраняют зародыш от механического повреждения.

Оболочки состоят из веществ, не усваиваемых организмом человека (главным образом из клетчатки), но ценных для питания животных. При выработке большинства сортов муки оболочки отделяются и составляют основную часть отрубей [27].

Эндосперм (рис.1) — это внутренняя часть зерновки. В эндосперме различают два слоя: наружный алейроновый и внутренний. Эндосперм считается наиболее ценной частью зерна, из него вырабатывают лучшие сорта муки.

Зародыш содержит много питательных веществ (жира, белков, сахара и витаминов). При выработке сортовой муки зародыш удаляют и направляют в отходы, так как он придает ей более темную окраску. Кроме того, если при размоле зародыш будет попадать в муку, то значительное количество жира, содержащегося в нем, разлагаясь при хранении, может ухудшить качество муки.

По данным Е. Д. Казакова, в зерне пшеницы на долю эндосперма приходится от 80 до 84%, зародыша — от 1,4 до 3,2, алейронового слоя — от 6,8 до 8,8 плодовых и семенных оболочек — от 5,6 до 8,9%. В зерне ржи эндосперма от 70,4 до 76,0%, зародыша от 2,5 до 3,7, алейронового слоя от 10,8 до 11.3, плодовых и семенных оболочек от 7,4 до 15%.

По своему строению зерно бобовых культур отличается от злаковых отсутствием эндосперма и наличием семядолей. Зерно заключено в двухстворчатую коробку — боб, внутри боба находятся семена. Каждое семя состоит из двух половинок, называемых семядолями, между которыми размещен зародыш. Семена бобовых покрыты толстой и прочной оболочкой.

Химический состав зерен и семян. Зерно и семена состоят главным образом из органических веществ: белков, углеводов, жиров и некоторых других соединений. В каждом зерне или семени содержатся вода и соли [36].

Химический состав зерна одной и той же культуры зависит от многих причин: природы зерна (сорта), степени созревания (времени уборки), района произрастания, характера почвы, количества и качества вносимых удобрений, климатических условии (количества сухих и жарких дней) и т. д. Поэтому все данные среднего химического состава зерна сугубо условны (таблица 1).

Химический состав зерна бобовых культур отличается от злаковых большим содержанием белковых веществ и значительно меньшим углеводов (таблица 2).

Таблица 1 Средний химический состав зерна основных зерновых культур, % (по данным Н. П. Козьминой и В. Л. Кретовича).

Таблица 2 Химический состав основных бобовых культур, % (по данным Н. П. Козьминой и В. Л. Кретовича).

В зерне разных культур содержатся различные по своим свойствам белки. Глазные белки пшеницы — глиадин и глютенин при соединении с водой (при замесе теста) образуют нерастворимый в воде студень, известный под названием клейковины.

Клейковину пшеницы можно изолировать от теста, удалив из него крахмал промыванием в воде. Отмытая клейковина представляет собой упругое эластичное образование, напоминающее комок резины. Клейковина пшеницы оказывает большое влияние на хлебопекарные качества муки.

Клейковина имеется в небольшом количестве также и в эндосперме ржи и ячменя. Однако ее физические качества хуже, чем у пшеницы.

Окраска зерна и семян зависит от содержания в них тех или иных пигментов. В семенах чаще всего содержатся следующие пигменты: каротин, ксантофилл (желтые, оранжевые) и хлорофилл (зеленые).

При сжигании зерна образуется зола — остатки минеральных веществ, которые разлагаются в зерне в виде солей преимущественно фосфорной кислоты (кальция, магналия и др.). Наибольшая часть минеральных веществ находится в оболочках зерна алейроновом слое. В эндосперме пшеницы золы очень мало.

Химический состав зерна и факторы, его определяющие, имеют большое значение правильного хранения и технологии его переработки.

Зерно, прежде чем достигнуть окончательного размера и химического состава проходит определенный путь развития. Развитие зерна начинается после цветения растений и заканчивается в зависимости от вида культуры, сорта и условий погоды в сроки от 21 до 35 дней.

Принято различать четыре этапа (фазы) зрелости зерна: формирование, молочную и полную (техническую). Между отдельными фазами зрелости нет четкой грани. Они постепенно переходят одна в другую [3].

Фаза формирования зерна начинается с момента оплодотворения. Во время формируются составные элементы зерновки (зародыш, эндосперм и оболочки). Зерновка интенсивно растет, увеличивается количество воды. Прирост сухих идет относительно слабо.

Содержание зерна жидкое, влажность составляет 70—75%.Фаза формирования заканчивается достижением зерном окончательных размеров по длине.

Фаза молочной, или зеленой спелости. Зерно вполне сформировалось, продолжается приток сухих веществ. Зерно имеет зеленую окраску. Содержание воды 35−52%. При сдавливании зерна пальцами оболочки легко разрываются, и выделяется жидкость молочно-белого цвета. Нижние листья хлебного растения желтеют, остальные части его остаются зелеными.

Фаза восковой, или желтой спелости. Зерно приобретает нормальный для сорта внешний вид. Оно становится желтым и только вдоль бороздки сохраняет зеленоватую окраску. К началу восковой спелости приток сухих веществ прекращается, зерно содержит еще много воды и остается мягким. К концу фазы большая часть воды удаляется, зерно становится плотным. Содержание влаги снижается до 22−30%.Зерно приобретает консистенцию, подобную воску, гнется, разрезается ногтем.

Хлебное растение в целом становится желтым, и только верхние междоузлия соломины еще сохраняют зеленую окраску. Кукуруза, просо и сорго обычно остаются еще зелеными. Иногда между молочной и восковой спелостью выделяют еще одну фазу зрелости — тестообразную.

Фаза полной, или технической, спелости. Зерно усыхает, твердеет, несколько уменьшается в размерах и не режется ногтем. Содержание влаги в зерне снижается в зависимости от погоды до 7—16°/о. В фазе полной спелости зерно у хлебных злаков осыпается, кроме кукурузы, сорго и риса. Все хлебное растение темнеет, листья отмирают [16].

По мере созревания меняется и химический состав. В зерне молочной спелости значительно меньше крахмала и клейковины, чем в зерне более поздних стадии созревания, и больше веществ, растворимых в воде (Сахаров).

Академик Н. Н. Кулешов предложил фазы развития и созревания зерна определять контролем за его влажностью. Он разработал следующую классификацию состояния зерна в зависимости от влажности (таблица 3).

Таблица 3 Классификация состояния зерна в зависимости от влажности.

Весь период роста, развития и созревания зерна был разделен на три этапа: формирование, налив и созревание.

Формирование продолжается от оплодотворения до достижения зерном максимальной длины. В этот период зерно интенсивно растет в длину, но накопление сухого вещества идет сравнительно медленно.

В период налива зерна происходит увеличение его толщины и ширины. В это время наблюдается наиболее интенсивное накопление сухого вещества. К концу налива (тестообразное состояние) темпы накопления урожая падают (рис. 2).

Созревание зерна начинается с наступлением восковой спелости. Поступление пластических веществ в зерно в этот период резко падает, однако оно продолжается почти до полной спелости. Синтез белковых молекул в зерне за счет поступающих из других тканей веществ идет до конца восковой спелости, хотя темпы этого процесса максимальны в конце молочной спелости.

Характер накопления урожая зерна изменяется в зависимости от условий года выращивания, предшественника, агротехники, а также сортовой особенности зерна. В годы с сухой и жаркой погодой в период налива зерна приток пластических веществ в зерно прекращается в середине воскобой спелости. При более влажной прохладной погоде накопление сухого вещества продолжается до полной спелости.

По данным А. С. Созинова и В. Г. Козлова, обычно к началу восковой спелости в зависимости от погодных условий накапливается 96—98% урожая и 91—95% клейковины, остальные 5—9% клейковины образуются в период созревания. Хлебопекарные качества зерна пшеницы улучшаются по мере созревания почти до наступления полной спелости. Перестой пшеницы на корню, как правило, ухудшает качество зерна [24].

Если зерно в силу каких-либо причин было убрано недозревшим, по своему химическому составу оно будет значительно отличаться от нормально вызревшего.

Не созревшее зерно очень чувствительно к различным внешним воздействиям. Если его захватят ранние морозы, то оно прекращает дальнейшее развитие. Такое зерно после сушки становится щуплым, плохо выполненным. Щуплым зерно получается также и в том случае, если его нормальное развитие было задержано какими-либо другими причинами: повреждением клопом-черепашкой, при поражении растений грибковыми заболеваниями и т. п.