Показатели качества зерна

Классификация и строение зерна зерновых культур

Тема: Показатели качества зерна

Лекция № 6

1. Классификация и строение зерна зерновых культур (самостоятельно повторить по материалам практ. занят.)

2. Органолептические показатели качества зерна

1. Зерно — это плод или семя зерновых культур, является сырьем для мукомольной, крупяной, крахмалопаточной, спиртовой, комбикормовой и других отраслей промышленности, кормом для с/х животных. Продукты переработки зерна используют в хлебопекарном, макаронном, кондитерском производствах.

Зерно считается стратегическим продуктом, и его запасы (могут храниться 9—11 лет) в государственных фондах существуют почти во всех странах мира независимо от государственного строя и преоб­ладающих форм собственности на основные средства производства.

Возделываемые зерновые культуры относят к трем ботаническим семействам: мятликовым (злаковым), гречишным и бобовым.

Семейство злаковых включает основные хлебные культуры: пшеницу, рожь, овес, кукурузу, рис, просо, сорго.

Плод злаков — зерновка — развивается из оплодотворенной завязи цветка. При обмолоте пшеницы, ржи и тритикале зерновки легко отделяются от цветковых пленок, которых нет у кукурузы. Эти злаки называют голозерными. У остальных злаков цветковые пленки плотно облегают зерновку и при обмолоте не отделяются (ячмень, овес, рис, просо, сорго) - эти культуры называют пленчатыми. Чем больше масса цветковых пленок на поверхности зерновки (ядра) и чем труднее они удаляются, тем меньше выход крупы или муки при переработке такого зерна.

По внешнему виду (морфологическим признакам) зерновки злаковых культур подразделяют на настоящие хлеба или хлеба 1 группы (пшеница, рожь, ячмень, овес, тритикале) и просовидные или крупяные - хлеба 2 группы (рис, просо, сорго, гречиха, кукуруза). У настоящих хлебов зерновка продолговатой или продолговато-овальной формы, имеет бороздку и хохолок (искл. ячмень). Со стороны брюшка у пшеницы и ржи вдоль всей зерновки проходит бороздка (желобок), углубляющаяся внутрь зерновки (на 1 /2—2/3 ее толщины).

Просовидные злаки могут иметь форму зерновки продолговатую (рис), округлую (просо, сорго) или клиновидно-овальную (кукуруза). Характерной особенностью этих злаков является отсутствие у зерновок бороздки (искл. рис) и хохолка.

Зерновка любого злака состоит из трех основных частей: зародыша, эндосперма и оболочек (рис. 1). Зародыш состоит из стебелька, корешка и почечки, дающих жизнь новому растению. Зародыш плотно прилегает к эндосперму, от которого отделен щитком. Через щиток, богатый ферментами, питательные вещества при прорастании из эн­досперма поступают в зародыш.

Рис. 1- Продольный разрез зерновки пшеницы:

1 — плодовая оболочка;

2 — семенная оболочка;

3 — алейроновый слой;

4 — эндосперм;

5 — щиток;

6 — зародыш;

7 — хохолок

Эндосперм — основная часть зерновки. Представляет собой мучнистое ядро, в котором сосредоточены запасные питательные вещества. В центре эндосперма клетки крупные, тонкостенные, часто неправильной формы. При удалении от центра размер клеток постепенно уменьшается, форма их становится близкой к прямоугольной призме.

Внутри клеток белки образуют как бы сплошную матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы разных размеров. В центральной части эндосперма наряду с мелкими и средними находится много крупных гранул крахмала. По мере удаления от центра к оболочкам количество и размеры крахмальных гранул уменьшаются, а доля белка увеличивается.

Краевой слой эндосперма, примыкающий к оболочкам, называют алейроновымслоем. Он состоит из толстостенных кубических клеток. Алейроновый слой пшеницы, ржи, овса состоит из 1 ряда клеток, ячменя — из 3 — 5 рядов. Эта особенность строения зерновки ячменя может быть использована для обнаружения под микроскопом примеси ячменной муки к пшеничной или ржаной. Алейроновый слой богат белком и жиром.

Оболочк и защищают зерновку от воздействия внешней среды. Голозерные злаки имеют 2 оболочки: плодовую и семенную. Снаружи зерновка покрыта плодовой оболочкой и состоит из 3 слоев крупных толстостенных одревесневших клеток, пустых внутри. Семенная оболочка также состоит из 3 слоев клеток, но мелких и неправильной формы. В среднем — пигментном слое семенной оболочки содержатся красящие вещества, придающие окраску зерновке.

При современной технологии переработки зерна оболочки и алейроновый слой стремятся удалить. При этом толщина оболочек и алейронового слоя, образующих отруби, оказывает влияние на качество вырабатываемого продукта. Очень тонкие оболочки легко измельчаются и переходят в муку, чрезмерно толстые затрудняют отделение эндосперма, уменьшая выход муки. У пшеницы толщина плодовой и семенной оболочек колеблется от 0,03 до 0,07 мм, а алейронового слоя — от 0,03 до 0,06 мм. Как правило, мелкое зерно имеет более толстые оболочки. Соотношение анатомических частей зерновки злаков (табл. 1) имеет важное технологическое значение. Чем больше оболочек, тем меньше питательных веществ содержит зерно и меньше соответственно выход продуктов при переработке.

Семейство гречишных представлено единственной зерновой культурой — гречихой. Плод гречихи, орешек, как и у злаков, состоит из трех частей: зародыша, эндосперма и оболочек. Зародыш очень крупный в виде ленты, похожий на латинскую букву S, пронизывает весь эндосперм. Эндосперм рыхлый, мучнистый, легко дробящийся при переработке. Ядро (эндосперм с зародышем) покрыто тонкой нежной семенной оболочкой розового или кремового цвета, у недозрелых зерен она может быть зеленоватой.

Культура	Эндосперм	Алейроновый слой	Плодовая и семенная оболочки	Зародыш	Цветковые пленки
Пшеница	81—84	7—8	3—5,7	1,4—3,2	—
Рожь	70—77	11 — 12	7,4—15	2,4—3,7	—
Овес	51—61	4-6	2—4	4—6	20—40
Ячмень	63—69	12—14	5,5—6,5	2,5—3	8—17
Рис	65—67	12—14	3—4	2—3	17—23
Кукуруза	75—79	2,5-8	4—5	2,4-7	—
Просо	65—74	12—14	7—8	3—4	14—23

Таблица 1- Соотношение частей зерновки у зерновых культур, %

Снаружи орешек покрыт жесткой кожистой плодовой оболочкой, срастающейся с ядром лишь в одной точке — месте прикрепления к растению. Окраска плодовой оболочки от серебристо-серой до темно- коричневой и зависит как от сорта, так и от степени зрелости плода. Соотношение частей плода гречихи (в %): эндосперма — 55—65, алей­ронового слоя — 4—5, зародыша — 10—15, семенной оболочки — 1,5—2,0, плодовой оболочки (пленчатость) — 17—25.

Семейство бобовых включает фасоль, горох, сою, чечевицу, чину, нут, бобы. Плод — боб различной формы, состоящий из двух створок — плодовых оболочек, между которыми находится до десяти семян округлой, почковидной, иногда сплюснутой формы. Семя бобовых является сильно разросшимся зародышем, состоящим из двух видоизмененных листиков-семядолей, в которых находится запас питательных веществ для будущего растения, и ростка — зародышевого корешка, стебелька, почечки. Окраска семядолей является видовым и сортовым признаками семян бобовых культур и может быть белой, зеленой, желтой разных оттенков и др. Снаружи семя покрыто плотной кожурой — семенной оболочкой. Место, которым семя прикреплялось к створке боба имеет утолщение на оболочке — рубчик. Оболочка бобовых мо­жет быть полупрозрачной, и тогда цвет семени зависит от окраски семядолей (горох, чина, нут), непрозрачной — белой, однотонной или пестро - окрашенной.

Соотношение частей семени (в %): семядоли — 87—93, росток, стебелек, почечка — 1—2,5%, семенная оболочка — 6—1%1.

Кроме ботанической классификации в практической деятельности часто используют классификацию по целевому назначению зерна. Так, принято деление зерна на: мукомольное, крупяное, фуражное, техническое и посевное.

Для получения муки используют главным образом зерно пшеницы и ржи, в значительно меньших количествах — зерно кукурузы и ячменя.

Ккрупяным культурам относят просо, гречиху, рис, ячмень, овес, горох, чечевицу и пшеницу,

К фуражным — овес, ячмень, кукурузу, сорго, вику, кормовые бобы

К техническим — кукурузу и семена масличных культур.

В отрасли растениеводства и отраслях, перерабатывающих про­дукцию растениеводства, все показатели качества принято подразде­лять на 5 групп (см. лекцию 4):

• ботанико-физиологические — культура (род растения), ее вид, форма (озимая, яровая), морфолого-анатомические особенности, сорт, всхожесть и энергия прорастания;

• органолептические — цвет, запах, вкус, являющиеся показателями свежести зерна (семян), муки, крупы, растительных масел и другой продукции, внешний вид плодов и овощей;

• физические — форма зерновки, линейные размеры и крупность, объем, выполненность, щуплость, выравненность, масса 1000 зерен, стекловидность, плотность, пленчатость, натура, форма плодов и др.;

• физико-химические — влажность, зольность, содержание протеина (белка), кислотность, содержание и качество клейковины в зерне пшеницы, химический состав плодов и овощей;

• технологические — показатели, характеризующие способность продукции к переработке, возможности выработки из нее продуктов определенного качества

При уборке урожая в результате обмолота растений зерновых культур получают зерновую массу. Она состоит из огромного количества зерен определенной культуры вместе с примесями (зернами других культур, семян и плодов сорных растений, различных неорганических и органических частиц и других включений).

Примеси, попавшие в зерновую массу, особенно семена сорных растений, имеют очень высокую влажность, что способствует увеличению влажности и зерен основной культуры вследствие перераспределения влаги. В результате усиливается физиологическая активность зерновой массы, активизируются микроорганизмы, создаются благоприятные условия для самосогревания зерна. В зерновой массе в межзерновых промежутках (скважинах), а иногда и внутри зерен могут находиться вредители (насекомые, клещи), которые при определенных условиях оказывают существенное влияние на состояние зерновой массы.

Физиологические процессы, происходящие в зерновой массе, учитывают при ее хранении и переработке. В реализацию зерно поступает партиями.

Под парти ей понимают любое количество однородного по качеству зерна, удостоверенного одним документом о качестве и предназначенного к одновременной приемке, сдаче, отгрузке или хранящегося в одной емкости.

При оценке качества зерна определяют следующие свойства: органолептические, ботанико-физиологические, физические, химические, технологические.

Органолептические показатели качества зерна. Первое представление о качестве зерна складывается уже в результате визуального осмотра зерна. По цвету, блеску, запаху, а иногда и по вкусу можно судить о добротности или природе дефектов, имеющихся в партии. Определяют эти показатели при помощи органов чувств.

Состояние зерна по цвету, запаху и вкусу получило общее название свежести.

Цвет и блеск зерна. Зерно каждой культуры (рода), вида, разновидности, а часто и сорта имеет свойственный ему цвет, а иногда и блеск, являющиеся устойчивыми ботаническими признаками. Так, например, семена фасоли могут быть белыми и окрашенными, зерна пшеницы — красно-зерными и бело-зерными. Зерно проса может быть желтым, красным, серым. Поэтому цвет зерна наряду с другими признаками положен в основу типового состава некоторых культур, принятого в стандартах.

Зерну каждой культуры присущ особый запах: иногда это слабый, едва заметный (в зерне злаков), а иногда специфически сильный (например, у семян эфиромасличных культур).

Вкус нормального зерна выражен слабо. Чаще всего он бывает пресным, а у семян эфиромасличных культур — пряным.

Цвет и внешний вид зерна могут изменяться при неблагоприятных условиях выращивания и нарушениях в технологических приемах обработки и хранения.

Основные причины изменения цвета и внешнего вида зерна следующие:

- неблагоприятные погодные условия в период формирования и созревания зерна — ранние заморозки, захват суховеем, прорастание зерна в колосе,

- действие на зерно насекомых-вредителей в поле и хранилищах, активное развитие фитопатогенных или сапрофитных микроорганизмов,

- неправильная послеуборочная обработка зерна (сушка, очистка, обеззараживание и т.д.).

Так, многократное увлажнение зерна атмосферными осадками с последующим высыханием приводит к потере блеска. Зерно становится белесоватым (обесцвеченным) или потемневшим.

Зерно, захваченное на корню морозом, приобретает белесоватый оттенок и сетчатую поверхность, а захваченное суховеем — не имеет блеска, матовое с морщинистой поверхностью.

Внешний вид и цвет зерна меняются при его прорастании. В проросшем зерне видны вышедшие из оболочек росток и корешок. Оболочки проросшего зерна более темные. Темная окраска (вплоть до черной) может быть у перезимовавшего в поле зерна.

Отклонения во внешнем виде зерна возможны в результате воздействия на него насекомых-вредителей в период созревания или при хранении. Зерно злаковых еще в колосе может быть изъедено гусеницами зерновой совки, скрыто заражено зерновой молью и рисовым долгоносиком, а семена бобовых культур — различными зерновками (гороховой, фасолевой, чечевичной и т.д.) Повреждения зерна теми или иными вредителями хлебных запасов возможны и при хранении. Цвет зерна может измениться в поле из-за повреждения его клопами-чере­пашками.

Наиболее сильно на изменение внешнего вида зерна, его цвет и блеск влияют микроорганизмы. Активное развитие фитопатогенных микроорганизмов в полевых условиях вызывает различные заболевания растений, что резко снижает урожайность и качество зерна. Так, в результате развития некоторых бактериозов и микозов зерно становится щуплым, с недостаточно развитым эндоспермом. При этом на зерне появляются черные пятна (черный бактериоз), чернеет зародыш; возможна розовая окраска – фузариозное зерно.

Иногда зерно может быть запачкано спорами грибов, если в партии присутствуют мешочки твердой головни. При разрушении мешочков споры прилипают к зерну и придают ему грязный вид. Наибольшие изменения в качестве зерна при хранении, связанные с жизнедеятельностью микроорганизмов, происходят в процессе самосогревания зерновой массы. При этом изменение цвета наблюдается в такой нарастающей последовательности: потеря блеска, появление пятнистых и потемневших зерен, образование на отдельных зер­нах колоний плесневых грибов и бактерий, видимых невооруженным глазом, появление зерен темно-коричневого или черного цвета с явно испорченным эндоспермом (испорченных зерен) и, наконец, образование обуглившейся зерновой массы, потерявшей сыпучесть.

При нарушении режимов сушки цвет может меняться от красно- бурого до черного.

Цвет зерна определяют визуально при рассеянном дневном свете, а также при искусственном освещении, обычно сравнивая его с эталонными образцами или с описанием этого признака в стандартах на исследуемую культуру.

При оценке качества зерна пшеницы определяют степень его обесцвеченности. Основным фактором, вызывающим обесцвечивание зерна на корню, в валках и на токах, является переменное увлажнение его атмосферными осадками с последующим подсушиванием солнечными лучами. Наблюдаются три стадии обесцвеченности зерна.

К зерну I стадии относят зерна с полной потерей блеска и с обесцвечиванием в области спинки;

ко II стадии — зерна с полной потерей блеска и с обесцвечиванием в области спинки и бочков;

к III стадии — зерна с обесцвечиванием всей поверхности зерна.

В партии могут находиться зерна разных стадий обесцвеченности. Исследованиями было доказано, что чем больше в партии зерен II и III стадий обесцвеченности, тем хуже ее технологические и хлебопекарные свойства. В результате этих исследований было установлено максимально допустимое содержание в зерновой массе зерен каждой стадии обесцвеченности.

В нормальном зерне (необесцвеченном) зерен I стадии обесцвеченности должно быть не более 10%, II стадии — не более 5% и III стадии — не допускается.

Запах зерна. Резкое отклонение запаха в зерне от свойственного ему может возникнуть по двум причинам:

- вследствие его сорбционных свойств (сорбционные);

- в результате процессов, приводящих к разложению химических веществ, входящих в состав зерна, и других компонентов зерновой массы (разложения). Способность зерна и семян к сорбции объясняется его капиллярно-пористой коллоидной структурой. Между клетками и тканями зерна и семян различных культур находятся макро- и микрокапилляры. Их стенки образуют большую активную поверхность, которая может поглощать, т.е. сорбировать, пары и газы различных веществ, содержащихся в воздухе.

Запахи сорбционные могут быть приобретены зерном или семенами при уборке урожая с полей, засоренных полынью, диким чесноком, донником, кориандром и другими растениями, содержащими эфирные масла. В зерно могут попадать также споры и целые мешочки твердой головни, обладающие запахом селедочного рассола. Сорбционные запахи могут быть случайные и приобретаемые в результате нарушения правил обращения с зерном. Например, при перевозках в загрязненных транспортных средствах, неправильной обработке и хранении зерно может приобрести запах нефтепродуктов; в процессе послеуборочной обработки зерна, а именно в период тепловой сушки при неполном сгорании топлива — запах дыма.

Сорбционные запахи подразделяют на: легко устранимые из зерновой массы (запахи эфирных масел: полынный, чесночный, кориандровый и др.), трудно устранимые (дымный) и совсем неустранимые (запах нефтепродуктов).

Наличие посторонних запахов в зерне расценивается как фактор, ухудшающий его качество. Хлебоприемные предприятия принимают зерно с сорбционным запахами, если они могут быть удалены из зерна при его вентилировании, очистке и сушке. Зерно с запахом нефтепродуктов не принимают.

Запахи разложени я образуются в самой зерновой массе. Они обусловлены физиологическими, микробиологическими процессами и развитием вредителей хлебных запасов. Типичными запахами разложения являются: амбарный, солодовый, плесневый, затхлый и гнилостный.

Амбарный запах возникает при длительном хранении зерна без перемещения, когда при недостатке кислорода в межзерновых пространствах оно переходит на анаэробное дыхание, сопровождающееся выделением этилового спирта и других промежуточных продуктов. При проветривании запах легко удаляется и не влияет на технологические свойства зерна, однако возможно снижение посевных качеств семян.

Солодовый запах — остро-ароматный и даже приятный. Часто возникает в результате прорастания зерна и на первых стадиях самосогревания. Установлено, что в зерне с этим запахом увеличивается содержание аминосоединений исахаров. Технологические качества такого зерна понижены, и оно считается неполноценным.

Плесневый и затхлый запахи возникают в зерновой массе вследствие неправильного хранения, приводящего к развитию на зерне плесневых грибов. Продукты жизнедеятельности грибов и расщепления азотистых веществ зерна имеют неприятные запахи, прочно удерживаемые зерном, а также переходящие в продукты переработки — муку, крупу и печеный хлеб. Зерно с затхлым запахом считается дефектным и непригодным на пищевые и фуражные цели, так как оно часто приобретает токсические свойства из-за активной жизнедеятельности плесневых грибов. Его используют как сырье при производстве спирта.

Гнилостный запах возникает в результате глубокого разложения зерна под действием гнилостных бактерий или интенсивного развития вредителей хлебных запасов, когда подвергаются разложению их экскременты и трупы. Гнилостно-затхлый запах характеризует полную порчу зерна.

Запах определяют в целом или размолотом зерне. Если в зерне имеются слабовыраженные запахи, то для усиления их ощущения зерно прогревают, пропаривая его над сосудом с кипящей водой или помещая его в чистую коническую колбу со шлифом, которую выдерживают в течение 30 мин при температуре 35—43°С. Открывая на ко­роткое время колбу, устанавливают наличие запаха.

Вкус зерна. Отклонением от нормального считается появлениевзерне сладкого, горького и кислого вкуса.

Сладкий вкус возникает в зерне при прорастании вследствие расщепления амилазами крахмала на декстрины и сахара, а также в недозревшем и морозобойном зерне, в котором процессы синтеза крахмала не завершены и поэтому наблюдается повышенное содержание сахаров. Горький вкус обусловлен или попаданием в зерновую массу частиц растений полыни, содержащих горькое вещество — глюкозид абсинтин, или обрызгиванием зерна соком сырых растений полыни в процессе обмолота. Перед переработкой горько-полынное зерно обязательно подвергают мойке. Кислый вкус ощущается при развитии на зерне плесеней. Часто он сопровождается появлением затхлого запаха.

Дата добавления: 2014-11-18