Ознаки свіжості і дефектності зерна

Технологічні властивості.

Фізичні властивості.

ЯК ОБЄКТУ ЗБЕРІГАННЯ І ПЕРЕРОБКИ

Лекція 3

ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНА (НАСІННЯ)

1. Структурно-механічні властивості зерна. Вони мають важливе значення під час переробки зерна в борошно і виготовлення крупи. При цьому особлива увага звертається на міц­ність зерна, тобто здатність протистояти руйнуванню під час техніч­ного впливу. Цю величину можна встановити, якщо врахувати витра­ти енергії на подрібнення певної наважки зерна і визначити утворену поверхню подрібнених часток. Розмелювання проводять за допомо­гою лабораторного валкового станка із заданими геометричними і кі­нематичними параметрами валків, а поверхню утворених частинок визначають шляхом просіювання крізь сита з отворами різного діаме­тру. На основі цих даних розраховують величину міцності як роботу, затрачену на утворення поверхні зерна під час подрібнення, обчис­люючи її за формулою:

де М- міцність зерна (кгм/м²);

А - робота на подрібнення (кгм);

∆S- утворена після подрібнення поверхня (м²).

Для повнішого уявлення про структурно-механічні властивості зе­рна необхідно знати характеристику не лише зерна в цілому, а й його окремих анатомічних частин - оболонок, зародка і ендосперму, які в процесі розмелювання піддаються дії робочих органів машин в неод­наковій мірі. Для цього потрібно визначити мікротвердість зернівки і її окремих частин. Мікротвердість - це опір значній пластичній дефо­рмації, яка визначається спеціальним приладом ПМТ-3. На зернівку або її окремі частини діють індентором за різного навантаження. Та­ким інструментом є алмазна піраміда з квадратною основою і кутом 136° з вершиною між протилежними боками, яка дає відбитки на поверхні досліджуваного об'єкта.

За однакового навантаження глибина вдавлювання алмазної піра­міди буде залежати від твердості досліджуваного матеріалу, яку ви­значають за формулою:

де Н - твердість (кг/мм²);

Р - нанесене навантаження (кг);

F - бічна поверхня відбитку (мм²);

d - величина діагоналі відбитку (мм).

Структурно-механічні властивості зерна значною мірою залежать від багатьох факторів: сортових властивостей, ґрунтово-кліматичних умов, технології вирощування, фази стиглості, особливо вологості. Зі збільшенням вологості зерна його міцність збільшується, на розмелю­вання вологого зерна витрачається більше енергії, ніж на подрібнення сухого зерна (табл. 1). Мікротвердість же зерна, його опір пластичній деформації зменшується. Сухе зерно поводить себе, як крихке тіло, вологе - як еластичне.

Таблиця 1

Вплив вологості на міцність зерна пшениці

Вологість, %	Міцність, кгм/м^2	Мікротвердість, кг/мм^2
оболонок   оболонок	ендосперму
9,5		6,25	15,25
14,0		4,21	11,20
16,6		3,17	8,33
19,6		2,57	6,35

Цю обставину необхідно враховувати під час розрахунків робочих органів збиральних машин і регулювання їх впливу. При обмолоті зе­рна малої вологості занадто інтенсивна дія може призвести до розко­лювання його на частини, що різко зменшує посівні якості; якщо ж зерно має велику вологість, то ця механічна дія супроводжується роз­давлюванням зародка і ендосперму, тобто відбувається суттєве трав­мування і погіршення якості зерна та посівних властивостей.

Певний вплив на структурно-механічні властивості зерна має температура. Зі зменшенням температури міцність зернівки зменшується, а мікротвердість збільшується, зерно стає крихкішим.

Геометрична характеристика зерна. Для зберігання і обробки зерна важливе практичне значення мають його фізичні властивості - форма, розміри, питома маса, характер по­верхні і аеродинамічні властивості, які зумовлюють поведінку зерна в повітряному потоці. Визначення цих властивостей має важливе зна­чення в загальній оцінці якості зерна.

Форма і розміри зерна та насіння неоднакові не лише в різних культур, але і в однієї й тієї ж культури і залежать від сорту, ступеня стиглості, умов вирощування тощо. В зв'язку з цим характеристику властивостей зерна будь-якої культури необхідно давати з урахуван­ням мінливості цих властивостей.

Форма зерна може бути круглою (кулястою), коли довжина, тов­щина і ширина однакові між собою. Характерними представниками є зерно гороху, проса, сорго. Найпоширеніша форма зерна - еліптична, коли ширина і товщина однакові, а довжина дещо більша, або усі три розміри різні. Найчастіше така форма зустрічається у зерна злакових культур. Мало поширена форма зерна кутаста. Представником такої форми є зерно гречки.

Лінійнірозміри - довжина, ширина, товщина - найважливіші по­казники, які дають зерну геометричну характеристику. Довжиною вважається відстань між верхівкою і основою зерна, шириною - най­більша віддаль між боками, товщиною - віддаль між спинкою і чере­вцем. Визначення цих розмірів характеризує крупність зерна.

Вирівняність зерна за розмірами відіграє важливу роль у техноло­гії одержання борошна і крупи, особливо в останньому випадку. Для лущення зерна плівчастих культур з крихким ядром (рису, гречки) необхідно виділити достатньо вирівняні за розміром фракції, щоб у зоні лущення забезпечити приблизно однаковий вплив на кожне зер­но, бо в іншому випадку велике зерно подрібнюватиметься, а дрібні­ші фракції залишаться нелущеними.

Форма і лінійні розміри зерна впливають на вибір сит повітряно-ситових сепараторів, трієрів, а також на характеристику робочих ор­ганів подрібнювальних або лущильних машин.

Геометрична характеристика зерна визначає щільність укладання його під час формування шару (шпаруватість) і особливо під час пере­міщення чи транспортування. Важливе значення показники геометри­чної характеристики мають для процесів перенесення тепла і води, особливо під час гідротермічної обробки зерна. Усі показники геомет­ричної характеристики зерна змінюються досить суттєво: довжина йо­го в 2...2,5, ширина - у 2...3, товщина в - 2,5...3 рази. В зв'язку з цим варіюють значення об'єму, площі зовнішньої поверхні зерна, їх спів­відношення і сферичність (табл. 2).

Таблиця 2

Геометрична характеристика зерна

	Лінійні розміри, мм	Об'єм (V), мм'	Площа (Р) зовнішньої поверхні, мм^2	Сферич­ність	Співвідношен­ня V/Р, мм
Культура	довжи­на	ширина	товщина
Пше­ниця	4,2...8,6	1,6...4	1,5...3,8	11...56	40...75	0,82...0,85	0,49...0,64
Жито	5...10	1,4...3,6	1,2...3,5	10...30	30...45	0,45...0,75	0,28...0,42
Ячмінь	7...14,6	2...5	1,4...4,5	20...40	35...60	0,76...0,83	0,45...0,65
Овес	8...16,6	1,4...4	1,2...3,6	19...36	30...65	0,64...0,77	0,36...0,54
Рис	5...12	2,5...4,3	1,2...2,8	12...35	30...55	0,73...0,87	0,35...0,60
Куку­рудза	5,5...13,5	5...11,5	2,5...8	140...260	80...145	0,55...0,80	0,70...0,90
Просо	1,8...3,2	1,2...3	1...2.2	5...6	10...18	0,90	0,50...0,80
Сорго	2,6...5,8	2,4...5,6	2...5	50...85	60...95	0,95	0,75...0,85
Горох	4...10	3,7...10	3,5...10	114...320	150...270	0,96	0,80...0,95
Гречка	4,4...8	3...5,2	2...4,2	9...20	30...55	0,60...0,65	0,50...0,70

Аеродинамічні властивості зерна. Вони визначають поведінку зерна в повітряному потоці, мають важливе значення під час очищення і сортування зерна. Аеродинаміч­ні властивості зерна й інших часток, які знаходяться в суміші з ним, характеризуються силою опору зерна (часток) і повітря у їх віднос­ному русі. Цю силу опору визначають за формулою:

де R - сила опору, Дж; F - площа найбільшої проекції частини, м²;

К- коефіцієнт опору; Р - щільність повітря, кг/сек./м²;

V = nd - швидкість тиску, кг/м².

Якщо в умовах вертикально-висхідного потоку повітря сила опору повітря врівноважує силу тяжіння зерна (частки), то останнє знахо­диться у зваженому стані. Швидкість висхідного потоку повітря, за якого частки знаходяться у зваженому стані, називається критичною швидкістю і визначається метрами за секунду. Ця величина колива­ється в широких межах для зерна і насіння різних культур залежно від його форми, розміру, крупності та інших факторів.

Склоподібність зерна і твердозерність. Склоподібність характеризує внутрішню будову зерна. Розрізняють три фракції, зробивши поперечний розріз зерна: 1) повністю склоподіб­ні, до цієї фракції відносять також частково борошнисті зерна, борош­нистість яких не перевищує ¼ частини поверхні поперечного розрізу зерна; 2) повністю борошнисті або не більше ¼ частини поверхні зерна зі склоподібним ендоспермом; 3) частково склоподібні - решта зерен.

Ендосперм може бути повністю склоподібним або повністю борошнистим, або склоподібні і борошнисті ділянки комбінуються в ньо­му в різному співвідношенні. Ця різниця у зовнішньому вигляді склоподібного і борошнистого ендосперму є виразом глибоких роз­біжностей в структурі клітинного вмісту його тканин. Крохмальні зе­рна і білкові речовини в клітинах ендосперму знаходяться в певних морфологічних взаємовідносинах. Близько половини усіх клітин ендосперму становлять не міцно прикріплені до крупних і дрібних крохмальних зе­рен білкові речовини - це так званий проміжний білок. Під час подрібнення ендоспер­му частина білкової основи руйнується, вивільнюючи крохмальні зе­рна, але на поверхні їх залишається деяка кількість білка, прикріпле­ного до неї так міцно, що звичайні способи розмелу не можуть вида­лити цей шар. Його називають прикріпленим білком.

Дослідження показали, що в борошнистому ендоспермі зерна кро­хмалю слабко зв’язані з шаром прикріпленого до них білка і з промі­жним білком. Ендосперм же склоподібної консистенції являє собою монолітну систему "крохмаль - білок", в якій проміжний білок міцно з'єднаний з зернами крохмалю. Під час подрібнення зерна борошнис­тих пшениць проміжний білок відокремлюється значно легше, виві­льнюючи крохмальні зерна з прикріпленим до них білком. Якщо по­дрібнюють склоподібний ендосперм, проміжний білок руйнується ра­зом з міцно включеними в нього крохмальними зернами.

Склоподібність як показник якості використовують під час оцінки зерна пшениці, жита, ячменю, рису. Вважається, що зерно з більшою склоподібністю характеризується і кращими технологічними власти­востями. Наприклад, доведено, що під час переробки рису в крупу вихід цілого ядра позитивно корелює з вмістом повністю склоподіб­них зерен (г = 0,69). Склоподібне зерно рису має добрі технологічні властивості, під час шліфування й калібрування дає крупу доброї споживчої якості; така крупа під час варіння краще зберігає форму, каша розсипчаста. Перлова крупа із склоподібного зерна ячменю та­кож має добру споживчу якість. Склоподібність має неабияке значення для розмелу зерна пшениці. Від цього показника залежить режим і схеми розмелу, набір крупок і їх якість, відокремлювання висівок і розподіл часток борошна за величиною.

Склоподібне зерно пшениці краще вимелюється і дає більше крупи поліпшеної якості. Борошно з такого зерна розсипається і просіюється. Хлібопекарські якості скло­подібних пшениць бувають різними, але з хорошими показниками ча­стіше, ніж борошнистих. Проте в межах одного сорту хлібопекарські якості зі склоподібного зерна завжди кращі, ніж з борошнистого.

Із склоподібністю пов'язують хімічний склад і фізико-хімічні властивості зерна. Вважалось, що склоподібність та вміст білка тісно пов'язані між собою, і в межах сорту відібране склоподібне зерно бага­тше на білок та клейковину, ніж борошнисте. Однак нові дані свідчать про те, що склоподібність є лише відносним показником вмісту білка й клейковини. Склоподібність може значно зменшуватись в останні п'ять - десять діб достигання зерна внаслідок дощів чи рос або від значного перестою його на пні після повної стиглості чи знаходження у валках, а вміст білка й клейковини не змінюється. Наприклад, склоподібність со­рту Одеська 51 в повну стиглість становила 89%, а після перестою на пні протягом 10 діб - 48%. Проте це не вплинуло на вміст білка й клейковини, який відповідно досягав 14,6 і 14,7 % та 33,4 і 33,8 %.

Останніми науковими дослідженнями встановлено, що за однако­вої склоподібності зерна різні сорти пшениці характеризуються різ­ними технологічними властивостями: кількістю крупок і дунстів, вимолом, виходом і структурою борошна, витратами електроенергії на розмелювання. Пояснюється це різною твердістю зерна. Ендосперм твердозерної пшениці руйнується переважно по краю клітин. З такого зерна одержують борошно питльоване, воно добре просіюється крізь сита, частки мають форму, близьку до кубічної. Під час подрібнення м'якозерної пшениці ендосперм руйнується по внутрішній частині клітини, внаслідок чого частки борошна мають неправильну форму, багато дрібних фрагментів клітин і навіть окремих крохмальних гра­нул. У такому борошні міститься багато "коржиків" і злиплих часток, що істотно утруднює виділення борошна в розсійниках і спричинює замазування отворів сит.

Твердозерність є показником борошномельних властивостей зер­на. Твердозерна пшениця добре вимелюється, висівки містять мало крохмалю, м'якозерна пшениця характеризується міцнішим зв'язком клітин субалейронового шару з алейроновим, що забезпечує погане вимелювання висівок. Звичайно в борошні м'якозерної пшениці дріб­них часток (розміром менше 40 мкм) міститься близько 45%, у той час як у борошні твердозерної - не більше 20%.

Твердозерність є стійкою сортовою ознакою. Зерно пшениці вияв­ляє властивості твердо- чи м'якозерності залежно від властивостей структури ендосперму, генетичне зумовленої належності до визначе­ного сорту. Важливе значення має, зокрема, зв'язок крохмальних гра­нул з білковими матрицями. До типово твердозерних сортів належать Безоста 1, Миронівська 808, Одеська 51, Українка полтавська.

Борошномельні властивості твердозерних пшениць погіршуються ли­ше від запалу зерна, а також коли під час вирощування не вистачає азоту, особливо якщо цей дефіцит поєднується з надмірним зволоженням.

Твердозерність пшениці оцінюють за питомою поверхнею борошна, проходом крізь сито з визначеними розмірами отворів (наприклад, 74 мкм). Використовують також вимір затрат електроенергії на подріб­нення проби зерна та інші показники. У вітчизняній практиці твердозерними вважаються сорти пшениці, розмір питомої поверхні борошна яких менший 2600 см²/г, і м'якозерними, якщо він більший 3000 см²/г.

Маса 1000 зерен. Крупність зерна, крім лінійних розмірів, може бути виражена його масою. Цей показник дуже широко використовується в практиці харак­теристики зерна, залежить від цілого ряду факторів, які впливають на технологічні властивості зерна. Більшість культур має зерно чи насіння малої маси, яка виражається в міліграмах, тому прийнято визначати крупність зерна масою 1000 зерен в грамах. Маса 1000 зерен однієї й ті­єї ж культури має значні коливання і залежить від зони вирощування, сорту, умов погоди, технології вирощування, строку і способу збиран­ня, ступеня стиглості і ще багатьох інших факторів (табл. 3).

Таблиця 3

Маса 1000 зерен (насіння)

Культура	Маса		Культура	Маса
Пшениця	15...88		Нут	60...600
Жито	13...60		Сочевиця	15...80
Овес	15...45		Квасоля	100...150
Ячмінь	20...55		Соя	30...520
Кукурудза	50...1100		Соняшник	40...200
Рис	15...43		Льон	3...15
Просо	3...8		Коноплі	12...26
Сорго	19...40		Рицина	60...300
Гречка	15...40		Гірчиця	1,6...6,0
Горох	40...450		Ріпак	1,9...5,5
Чина	50...600		Рижій	0,7...1,6

Вважається, що в дрібному зерні міститься більше білка, ніж у крупному. Проте, незважаючи на більший вміст білка, щупле зерно має низьку харчову цінність, тому що білки в ньому переважно зна­ходяться в периферійній частині, яка вилучається під час розмелу в борошно чи на виготовлення крупи. Але такий висновок правильний лише в тому випадку, коли дрібне зерно буде погано виповненим. За оптимальної виповненості, властивої сорту, воно як у дрібнозерних, так і у крупнозерних сортів певної культури може мати однаковий вміст білка. Наприклад, зерно дрібнозерного сорту озимої пшениці Одеська 51 і крупнозерного Дніпровська 846, вирощених за однако­вих умов, містять однакову кількість білка. Так, маса 1000 зерен сор­ту Одеська 51 становила 35,4 г, а Дніпровської 846 - 45,8 г, в той же час вміст білка був однаковим - 14,8 і 14,6 %.

Отже, шукаючи зв'язок між масою 1000 зерен і вмістом білка, не­обхідно враховувати сортові властивості тієї чи іншої культури й умови їх вирощування. З цього випливає важливе для селекціонерів правило - характеризувати спадковий рівень білковості сорту можна лише за результатами вивчення зерна, нормального за крупністю для даного сорту. На основі аналізів зерна, вирощеного за несприятливих умов під час наливу і достигання, не можна правильно охарактеризу­вати спадкові властивості сорту.

Натура зерна. Натура зерна - маса певного об'єму зерна - один з найдавніших показників якості. У нашій державі натура зерна визначається літро­вою і двадцятилітровою пуркою. Одиниця виміру відповідно в грамах і кілограмах.

Натура зерна залежить від багатьох факторів: сферичності, щільно­сті, розмірів, стану поверхні зерна (його жорсткості), наявності домі­шок у зерновій масі, їх виду тощо. Дрібне, але виповнене зерно дає та­ку ж щільність укладання, як і крупне, або навіть і більшу. Щільність укладання зерна залежить від його будови і вологості. Вологе зерно завжди має менше натуру. Наприклад, якщо за вологості зерна 14% натура становить 765, то за вологості 18,5% - лише 700г. У зв'язку зі значною зміною натури від багатьох факторів вона - нестійка ознака. Наприклад, під час вирощування одного й того ж сорту в умовах зро­шення натура зерна завжди буде більшою, ніж без зрошення; натура зерна з масиву, який виліг, завжди буде меншою, ніж неполеглого; зе­рно, зібране у фазі початок - середина воскової стиглості, завжди буде мати меншу натуру, ніж зібране в повну стиглість.

Натура зерна корелює зі склоподібністю (г = 0,75), розмірами зер­на (г = 0,65...0,85), зольністю борошна (г = -0,75).

Питома маса зерна. Питома маса, або щільність зерна має важливе значення для обро­бки його. Вона залежить в основному від хімічного складу і анатомі­чної будови зерна. До складу його входять речовини з різною питомою масою: крохмаль - 1,5 г/мл, білок - 1,345, клейковина - 1,25...1,28, жир - менше 1. Тому зі збільшенням вмісту крохмалю питома маса зерна буде більшою, а білка або жиру - меншою.

Різна консистенція ендосперму також впливає на питому масу зер­на - склоподібний має більшу питому масу, ніж борошнистий ендо­сперм. Повітряні порожнини в тканинах зерна значно зменшують цей показник, що спостерігається у плівчастих культур (ячмінь, овес, рис).

Питома маса зерна залежить також від ступеня стиглості і буває найбільшою в повну стиглість (табл. 4).

Таблиця 4

Питома маса зерна залежно від фаз стиглості, г/мл

Культура	Молочний стан	Воскова стиглість	Повна стиглість
Пшениця	1,15	1,24	1,33
Жито	1,11	1,17	1,26
Ячмінь	1,05	1,14	1,23
Овес	0,96	1,03	1,13

Анатомічні частини зерна з різною будовою і різним хімічним складом характеризуються і різною питомою масою (табл. 5).

Таблиця 5

Питома маса цілого зерна і його частин, г/мл

Пшениця	Ціле зерно	Ендосперм	Зародок	Оболонка
Озима м'яка	1,374	1,472	1,275	1,106
Яра м'яка	1,366	1,471	1,290	1,066
Яра тверда	1,482	1,383	1,285	1,115

Ендосперм, у якому переважає крохмаль, має найбільшу питому масу. Багатий жиром зародок відзначається значно меншою питомою масою, ще менша вона у оболонки, яка містить багато клітковини і має капілярний простір, заповнений повітрям.

Отже, якщо зерно погано виповнене, ендосперм його недорозви­нутий, а вміст оболонок, навпаки, збільшений, то таке зерно буде мати і меншу питому масу, ніж зерно добре виповнене. У склоподібного ендосперму, хоч в ньому й міститься, як правило, більше білкових речовин, питома маса більша, ніж у борошнистого. Після подрібнення питома маса часток склоподібного і борошнистого ендосперму стає однаковою. Очевидно, різниця у величині цього показника до подріб­нення пояснюється особливостями структури їх тканин. Найвірогід­ніше, в борошнистому ендоспермі є повітряні порожнини. Зі збіль­шенням вологості зерна його питома маса закономірно зменшується.

2. Технологічні властивості зерна. Природні особливості зерна, що визначають різні прийоми і режи­ми переробки, а також здатність його давати готові продукти певної кількості і якості, становлять технологічні властивості. Різні галузі, які переробляють зерно, висувають неоднакові вимоги до сировини. Ана­лізуючи технологічний процес переробки зерна в борошно, необхідно враховувати велику кількість показників, що характеризують його за борошномельними якостями, специфіку ведення технологічного про­цесу на борошномельних заводах сортового розмелу, якість борошна з точки зору хлібопечення, тому що тісто має поєднувати певні біохімі­чні й реологічні властивості та забезпечувати можливість використан­ня сучасних машин.

Технологічні властивості сировини на борошномельних, круп'яних і комбікормових підприємствах визначаються такими основними по­казниками: виходом готової продукції сумарно і за сортами; якістю го­тової продукції; затратами на виробництво одиниці маси готової про­дукції. У борошномельному виробництві додатково визначають пока­зники виходу і зольності проміжних продуктів дробіння зерна; техно­логічний показник, що відповідає співвідношенню виходу продукту і його зольності, та деякі інші.

Основною сировиною для виробництва борошна є зерно пшениці і жита. Показники, що використовуються для оцінки його технологіч­них властивостей, умовно поділяють на три групи:

- ті, що характеризують загальний стан зернової маси;

- ті, що визначають борошномельні якості;

- ті, що визначають хлібопекарські властивості зерна.

Загальний стан зернової маси оцінюють за смаком, запахом, кольором, вологістю, зараженістю, засміченістю, кількістю дрібної фракції зерна.

Борошномельні властивості зерна представлені склоподібністю, крупністю, вирівняністю, натурою, масою 1000 зерен, щільністю, зольністю, розмелоздатністю. Враховують також типовий склад партії зерна.

Хлібопекарські властивості зерна пшениці оцінюють за вмістом і якістю клейковини, газоутворюючою здатністю і дисперсним скла­дом борошна, фізичними властивостями тіста і пробною випічкою хліба. Враховуючи будову і хімічний склад зерна жита, його хлібопе­карські властивості визначають за показниками автолітичної проби, амілограми і пробної випічки хліба.

У зерні пшениці на макаронне борошно враховують його макаронні властивості, які визначають на зразках макаронної крупки, напівкрупки. До показників, які характеризують макаронні властивості, відно­сять вологість, зольність, вміст і якість клейковини, дисперсний склад крупки і напівкрупки, їх колір, а також вміст білка, кислотність, фізи­чні властивості тіста на фаринографі. Крім того, треба одержати мака­рони в лабораторних умовах і визначити їх якість за вологістю, міцніс­тю, кольором, станом поверхні, мікроструктурою злому, збільшенням об'єму і зміною форми під час варіння, мутністю варильної води та іншими показниками.

Технологічні властивості круп'яного зерна оцінюють за сукупніс­тю показників, які поділяють на три групи: ті, що характеризують за­гальний стан зерна; що визначають круп'яні властивості і споживчу цінність крупи. Загальний стан круп'яного зерна визначається кольо­ром, запахом, вологістю, засміченістю, зараженістю і вмістом чистого ядра в зерні деяких культур. Круп'яні властивості зерна характеризу­ються плівчастістю, однорідністю за типовим і сортовим складом, розмірами і вирівняністю за крупністю, консистенцією ядра, масою 1000 зерен, показниками лабораторного виходу крупи. Споживчу цінність крупи визначають за якістю крупи, смаком і кольором каші, тривалістю варіння, приваром за об'ємом і масою, структурою каші.

3. Ознаки свіжості і дефектності зерна. Свіжість зерна характеризується його кольором, блиском, запахом і смаком. Усі ці показники визначаються органолептично (сенсорно) і дають уявлення про добротність і здоров'я зерна. Вони є обов'язковими для оцінки якості будь-якої партії зерна. Свіжим вва­жається зерно, в якому не відбулося ніяких змін під впливом неспри­ятливих умов достигання, збирання або зберігання. Воно повинно ма­ти гладеньку поверхню, природний блиск і колір, властиві зерну да­ної культури чи сорту.

Зміна властивого для зерна кольору і блиску є першою ознакою несприятливих умов достигання, збирання, зберігання чи порушення технологічних прийомів доробки. Внаслідок зволоження атмосфер­ними опадами, проростання, самозігрівання чи під дією інших факто­рів оболонки втрачають гладеньку поверхню і блиск, зерно набуває тьмяного, білястого чи стемнілого кольору. Таке зерно вважається знебарвленим.

Запах - дуже важлива ознака якості зерна. Свіже, здорове зерно не має ніяких невластивих запахів, а тільки притаманний йому специфі­чний запах: пшеничний, житній, просяний, кукурудзяний, соняшни­ковий, гречаний тощо. Значна різноманітність сторонніх запахів по­діляється на дві великі групи:

1.Запахи, набуті зерном внаслідок сорбції ним сторонніх речовин:

- сажковий (оселедцевий) запах викликається наявністю триметиламіну в спорах сажки;

- полиновий, обумовлений вмістом в зерновій масі квіткових кошиків полину;

- часниковий запах свідчить про наявність цибулинок дикого часнику;

- запах буркуну передається насінням цього бур'яну;

- димний запах з'являється внаслідок абсорбції поверхнею зерна газів під час сушіння;

- запах нафтопродуктів, хімічних речовин тощо.

2. Запахи, набуті зерном внаслідок несприятливих умов під час достигання, збирання чи зберігання:

- комірний запах, властивий зерну, яке зберігалось тривалий час у
сховищах без вентилювання;

- затхлий і плісняво-затхлий запах виникає внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів, особливо плісеневих грибів;

- солодовий або плісняво-солодовий запах проявляється під впливом процесів, що відбуваються в зерновій масі під час самозігрівання,
внаслідок розвитку мікроорганізмів;

- медовий запах проявляється при значному розвитку в зерновій масі кліщів;

- плісеневий, як правило, виникає у вологому і сирому зерні, вна­слідок розвитку на ньому плісеневих грибів;

- кислий запах - результат різних видів бродіння, особливо оцтовокислого;

- гнильний запах виникає в зерні внаслідок тривалого процесу його самозігрівання, а також інтенсивного розвитку шкідників.

У практиці зберігання зерна за запахом визначають ступінь його псування (ступінь дефектності), їх усього чотири:

- зерно із псуванням першого ступеня має солодовий запах, підвищену ферментативну активність, інтенсивне дихання. Таке зерно можна
використовувати на продовольчі цілі для одержання з нього борошна і
печеного хліба, що відповідають встановленим вимогам за якістю;

- зерно із псуванням другого ступеня характеризується плісенево-
затхлим запахом різних відтінків залежно від ураження плісеневими
грибами. Зерно, у якого ендосперм і зародок середньо уражені плісеневими грибами, з дозволу ветеринарного нагляду використовують на корм тваринам і птиці й на технічні цілі;

- при значному ураженні, коли під впливом плісеневих грибів і
дуже розвинутого бактеріозу розпадаються білкові речовини і жири,
зерно має гнильно-затхлий запах, настає третій ступінь псування. Таке зерно використовують лише для технічних цілей;

- при четвертому ступені дефектності зерно стає буро-чорним.
Його також використовують тільки для технічних цілей.

Смак здорового зерна має бути прісним, тобто зерно не має ніяко­го смаку. Відхилення від нього свідчить про дефектність зерна. При цьому може бути солодкий, солоний, гіркий і кислий смак.

Солодкий смак виникає в зерні під час проростання і є наслідком діяльності амілолітичних ферментів (α- і β-амілази), які розщеплюють крохмаль до декстринів і цукру. Солодкий смак відчувається також в недостиглому і морозобійному зерні. Гіркий смак надають зерну ко­шики полину, які містять гірку речовину - глюкозид абсинтин. Соло­ний смак свідчить про наявність в зерновій масі мінеральних добрив, солі. Кислий смак з'являється внаслідок розвитку в зерні плісняви.

Зерно, як жива біологічна система, легко піддається несприятли­вим зовнішнім факторам, що погіршує його якість і технологічні вла­стивості. Воно стає дефектним. До зерна, пошкодженого в полі, від­носять проросле, морозобійне, суховійне, пошкоджене польовими шкідниками, уражене хворобами і засмічене бур'янами, механічно пошкоджене, знебарвлене, прожовкле тощо. Під час зберігання може бути самозігрівання зерна, пошкодження шкідниками хлібних запа­сів, мікроорганізмами, псування під час сушіння.

Проросле зерно. Для проростання зерна потрібні певні умови: до­статня вологість, тепло і кисень. Під час проростання зерна відбува­ється розпад в ендоспермі і сім'ядолях високомолекулярних і фізіологічно нерухомих речовин до низькомолекулярних розчинних речовин з участю води під дією ферментів. Інша особливість проростання по­лягає в тому, що, якщо в ендоспермі відбуваються переважно гідролі­тичні процеси, то в зародку переважають процеси синтезу. Якщо для індивідуального розвитку рослини (онтогенезу) проростання насіння є природним і обов'язковим етапом життєвого циклу, то для збері­гання і, в більшості випадків, промислової переробки зерна - процесом небажаним, який погіршує його якість і призводить до псування. Борошно з пророслого зерна має солодкий смак. Зерно збільшується в об'ємі, зменшуються його сипкість, в'язкість суспензії, збільшується частка розчинних у воді речовин. Основний показник глибоких біо­хімічних змін в пророслому зерні - підсилення дії ферментів, перш за все амілолітичного комплексу. Особливо великої активності набуває α-амілаза. Активовані протеолітичні ферменти гідролізують білки з утворенням поліпептидів і амінокислот. В клейковині зменшується вміст дисульфідних зв'язків, і вона значно послаблюється. Вільна α-амілаза розріджує тісто. Суха маса зерна від проростання зменшується за рахунок втрати органічних речовин, що супроводжується інтенсив­ним диханням. Зберігати проросле зерно значно важче, ніж нормальне.

Морозобійне зерно. Пошкодження достигаючого зерна морозом на пні зменшує врожайність, погіршує борошномельні і хлібопекар­ські якості, ускладнює його зберігання. Основна ознака пошкодження неповністю стиглого зерна під впливом промерзання і наступного відтавання - це повне припинення або затухання процесів синтезу при одночасному збільшенні процесів гідролізу. Для морозобійного зерна характерні незавершеність процесів біосинтезу білків і поліме­рних вуглеводів. Зі зменшенням загальної кількості білків і вмісту клейковини його якість значно погіршується, воно стає дуже міцним, крихким. Загальна кількість вуглеводів у зерні зменшується внаслідок не завершення процесів формування крохмалю, відносна кількість цу­крів і клітковини, навпаки, збільшується. Для морозобійного зерна характерні збільшена інтенсивність дихання, легка піддатливість са­мозігріванню, розвитку в ньому мікроорганізмів, особливо плісняв, що утруднює його зберігання.

Суховійне зерно. Недостатня забезпеченість рослин водою, яка супроводжується високою температурою (засуха), або дія сухих віт­рів за високої денної температури і низької відносної вологості повіт­ря (суховій) погіршують якість зерна, зменшують врожайність. Під дією засухи або суховіїв під час формування колоса, цвітіння зерно може зовсім не утворитися. Зерно, захоплене суховієм в молочному стані, буде щуплим. Чим раніше зерно захоплене суховієм, тим мен­шою буде його маса. Залежно від ступеня стиглості зерна під час су­ховіїв швидкість подальшого накопичення в ньому поживних речо­вин зменшується до 40...60%. Суховії викликають посилений доступ розчинних азотних речовин у зерно, а вуглеводів зменшений: висока температура гальмує фотосинтез і може призвести до гідролізу поліцукрів зерна. Суховійне зерно багатше від нормального на білковий азот і клейковину і, відповідно, бідніше на розчинні сполуки азоту (амінокислоти). Недостатня кількість вуглеводів може сприяти змен­шеній кількості в зерні жиру порівняно із нормальним зерном.

Стікання зерна. Часто спостерігається щуплість зерна під час достигання, з'являються борошнисті плями, рожевий наліт, а також "чорний зародок". Це відбувається внаслідок так званого стікання зе­рна, що супроводжується надмірними опадами і високою температу­рою повітря. В рослині зменшується приплив асимілятів у зерно: опа­ди вимивають з ендосперму розчинні вуглеводи, які утворились вна­слідок гідролізу з раніше накопиченого крохмалю; збільшується ви­трата накопичених речовин на дихання. Внаслідок затяжних дощів витрачаються не лише вуглеводи, а й азотисті і мінеральні речовини, в зерні збільшується вміст загального фосфору.

Стікання зерна відбувається у вигляді специфічного двофазного захворювання: неінфекційної та інфекційної фаз.

У першій, неінфекційній фазі, зволоження зерна, особливо за високої температури під час молочного стану і воскової стиглості зерна, а також у фазі повної стиглості зерна на пні і у валках після обмолоту в зерновій масі значно зростає активність гідролітичних ферментів, головним чином амілаз (в 2,5 раза). Одночасно протеолітичні ферменти розщеплю­ють білки і переводять їх у низькомолекулярні азотні речовини. Накопи­чення водорозчинних речовин збільшує осмотичний тиск у клітинах, що збільшує доступ в них води з вологої поверхні зерна, внаслідок чого з зерна виділяються цукри і азотні речовини, і воно збіднюється пожив­ними речовинами. Одночасно в зерні значно посилюється дихання. Син­тезована в процесі дихання вода додатково зволожує зерно, що ще біль­ше підсилює гідролітичні і окислювальні процеси. Наростання процесів в неінфекційній фазі здатне за 1 - 3 доби призвести до значних втрат в масі, погіршення посівних, технологічних і кормових якостей зерна.

Для другої, інфекційної фази, характерне заселення колосків і зерна мікрофлорою - грибами. При їх розвитку з'являються чорні крапки або плями різної форми і розмірів. Таке зерно втрачає усі свої споживчі якості.

Зерно, пошкоджене шкідниками. Великі втрати зерна пов'язані з пошкодженням шкідниками в полі. У такому разі продуктивність часто зменшується на 10...20% і більше. Внаслідок пошкодження погіршується і якість зерна. Найнебезпечнішим є клоп-черепашка, який пошкоджує усі зернові культури, особливо пшеницю і ячмінь.

Навесні клопи ссуть стебла молодих рослин, внаслідок чого центральний листок жовкне, скручується і відмирає. Комахи після колосіння пошкоджують стебла нижче колоса, який біліє і засихає. Молоді личинки пошкоджують переважно остюки, плівки колоса і зерна. Надалі, під час наливу і до збирання врожаю, черепашки жив­ляться лише зерном.

Зерно, пошкоджене клопом-черепашкою під час наливу, зсихається і набуває блідо-жовтого кольору. Воно стає щуплим, зморшкува­тим, з жовтими плямами і часто помітними на них чорними крапками - слідами уколу клопа-черепашки. Пошкодження у фазі молочного стану менше змінює форму зерна, ніж під час наливу. Внаслідок по­шкодження в цій фазі на поверхні зерна утворюються вм'ятини з жо­вто-кремовими або блідо-жовтими плямами, які знаходяться з обох боків його по всій поверхні. Інколи бувають зморшки, але не такі чіт­кі, як від пошкодження під час наливу зерна. Якщо клоп-черепашка пошкоджує зерно на початку воскової стиглості, воно здебільшого зберігає свою форму, інколи в окремих місцях, частіше біля борозен­ки, спостерігається зморшкуватість. Проколюючи зерно, клоп виділяє слину, яка не поширюється по ендосперму, як у попередні строки пошкодження, а локалізується в зоні уколу. На поверхні зерна утво­рюється жовто-кремова пляма, часто з чорною крапкою. Від пошко­дження зерна у фазі повної стиглості зберігається його форма і роз­мір, але утворюється жовто-кремова пляма, з різко вираженим конту­ром із однією або декількома крапками. Часто клоп-черепашка по­шкоджує зародок, особливо в фазі повної стиглості зерна Навколо за­родка формується біла пляма без зморшок і слідів уколу (рис. 1).

А Б В

Рис. 1. Зерно, пошкоджене клопом-черепашкою у фазі наливу (А), на початку воскової стиглості (Б), в повну стиглість (В).

Ферменти, які виділяє клоп-черепашка, пошкоджуючи зерно, гідролізують як білки, так і вуглеводи. В зерні відбуваються глибокі фізіологічні зміни: збільшується інтенсивність дихання і активність ферментів. Вміст вільних амінокислот, і перш за все тирозину, збільшується. Бо­рошно з зерна, пошкодженого клопом-черепашкою, має погані хлібопекарські якості. Клейковина руйнується і не відмивається з пошкодженого зерна. Хліб з такого зерна практично не дає потрібного об'єму, властивого сорту, характеризується великою розпливчастістю. Черене­вий хліб має млинцеподібну форму.

Ферменти шкідника дуже довго зберігають свою активність. В проце­сі розмелу борошно з пошкоджених зерен змішується з борошном здо­рового зерна. До того часу, поки борошно зберігається в сухому стані, фермент не діє, але варто лише замісити тісто, як починається бурхливий процес розщеплення білкових молекул. Внаслідок цього клейковина втрачає свої властивості, стає мазкою, розтяжною, набуває сірого або темно-сірого кольору. Одержане з такого борошна тісто має невелику пружність, розпливається, хліб не зберігає властиву йому форму (рис. 2).

Рис. 2. Череневий хліб із зерна озимої пшениці Безоста 1:
ліворуч - непошкодженого клопом-черепашкою; праворуч - пошкодженого на 5 %.

Трипси, злакові мухи і хлібні пильщики завдають відчутної шкоди врожаю. З пошкоджених ними рослин формується щупле, низько-натурне зерно з невеликим виходом борошна, непридатного для хлібопечення.

Зерно, уражене хворобами. Хвороби завдають великих втрат урожаю і якості зерна, особливо якщо рослини уражені іржею, саж­кою, борошнистою росою, кореневими гнилями, фузаріозом та інши­ми бактеріальними хворобами. Від ураження рослин іржею зменшу­ється асиміляційна поверхня листків, порушуються біохімічні проце­си в них, послаблюється зимостійкість. Все це негативно позначаєть­ся на кількості і якості врожаю. Зерно стає щуплим, з досить погани­ми технологічними якостями, вихід борошна невеликий (менше 50%), воно темного кольору, відбувається різке зменшення вмісту в зерні білка.

Досить небезпечною хворобою зерна є фузаріоз, який уражує рос­лини пшениці, жита, ячменю і бобових культур. При цьому змінюєть­ся хімічний склад зерна: гідролізується білок і накопичуються продукти його розпаду (аміак, аміди, пептиди, вільні амінокислоти), руйну­ється крохмаль і частково клітковина. Можливе накопичення токсич­них речовин, які викликають захворювання людей і тварин. Борошно із зерна пшениці, ураженого фузаріозом, утворює вологе, липке тісто. Спостерігається зменшення кількості і погіршення якості клейкови­ни: вона стає розпливчастою, слизькою або малорозтяжною, темного кольору і неприємного запаху

Зерно, уражене фузаріозом, отруйне. Борошно, одержане з такого зерна, непридатне для харчування. Поїдання хліба з нього викликає хворобу, яка називається "п'яним хлібом". Заявляється млість, запа­морочення, блювання, сонливість, скутість ходьби.

Сажка уражує пшеницю, жито, ячмінь, овес, кукурудзу, просо. Тверда сажка руйнує зерно, залишається лише оболонка. Спори забруднюють борошно, яке набуває неприємного запаху зіпсованих оселедців і темно­го кольору. Хліб з такого борошна погано пропікається, має солодкий смак і неприємний запах. Стеблова сажка зменшує вміст клейковини і погіршує її якість.

Серед бактеріальних хвороб найбільшої шкоди пшениці завдає ба­ктеріозчорнийплямистий. Про значний розвиток хвороби свідчить побуріння всього колосу. Зерно, сформоване в досить ураженому ко­лосі, покрите дрібними коричневими або навіть чорними плямами. При цьому оболонка його хоч і не руйнується, але дуже розм'якшується. Від ураження бактеріозом чорним у пшениці змен­шується асиміляційна поверхня, посилюється дихання рослин, на що витрачається велика кількість пластичних речовин. Внаслідок цього зменшується кількість зерен у колосі, маса 1000 зерен, що призводить до зменшення врожайності і погіршення якості.

Прожовкле зерно. Воно найбільш характерне для рису. Домішки прожовклого зерна в крупі псують зовнішній вигляд готової продукції, надають крупі неприємного смаку, запаху і погіршують кулінарні властивості.

За вмісту в партії рису від 0,5 до 2% прожовклих зерен неможливо виробити крупу вищого сорту, а за вмісту їх понад 5% неможливо одержати крупу навіть другого сорту. Процес пожовтіння зерна рису починається ще в полі, особливо, коли валок лежить на вологому фунті або змочується опадами чи росами. При довготривалому зберіганні в сховищах інтенсивність пожовтіння збільшується. Загибель зародка та­кож сприяє пожовтінню.

Умови, сприятливі для пожовтіння, - це підвищена вологість зерна рису (понад 20%) і температура (понад 30°С). Внаслідок накопичення продуктів розпаду білків і вуглеводів відбувається реакція меланоїдиноутворення, що й спричиняє пожовтіння зерна рису. Потемніння кру­пи під час варіння - також результат меланоїдиноутворення. Крім того, причиною пожовтіння зерна рису є мікроорганізми, переважно гриби, а в окремих випадках - бактерії. Розмножуючись на зерні, мікроорга­нізми виділяють зафарбовані меланіни. Є дані, що деякі штами Реnісіllium і Аspergillus, які викликають пожовтіння зерна рису, виділяють токсичні речовини. Вони являють собою метаболіти грибної флори.

За хімічним складом прожовклі зерна рису значно відрізняються від звичайних. Вміст цукрози в них у 10 разів менший, а глюкози і фруктози, навпаки, більший в 2...3 рази, органічного фосфору мен­ший на 30%, а мінерального збільшується в 5 разів. Склад білків, особливо глобулінів і проламінів також значно змінюється. Глобулі­нів у прожовклому зерні в п'ять разів більше, а проламінів, навпаки, вдвічі менше, ніж у білому.

Отруйне зерно. Джерелом шкідливих для людини і тварин речо­вин в зерні можуть бути: хвороби рослин під час їх вегетації, залиш­кова кількість отрутохімікатів, що використовувались в полі для бо­ротьби з бур'янами, шкідниками і хворобами; залишкова кількість отрутохімікатів, що використовувались для знищення шкідників хлі­бних запасів в складах, елеваторах, на круп'яних і борошномельних заводах; отруйні речовини, що з'явились в зерні внаслідок розвитку мікроорганізмів і шкідників. Від розвитку деяких грибів зерно набу­ває токсичних властивостей. Використання такого зерна для харчових і кормових цілей викликає в людей і тварин хвороби, що називаються мікотоксикозами. Рідше токсичні речовини в зерні виробляються бак­теріями. Злакові культури уражуються багатьма грибами з родини Fusarium. Ріст грибів викликає значні зміни в хімічному складі зерна. Відбувається енергійний гідроліз білків і накопичення продуктів їх розпаду: аміаку, пептидів, амінів, вільних амінокислот і токсичних для людини і тварин речовин. Деякі гриби з родини Fusarium мають патогенні властивості (F. Sporotrichiella, F. Graminearum).

Зерно, яке перезимувало в полі, також може бути отруйним. Найтоксичніше таке зерно проса, гречки, кукурудзи. В отруйному зерні відбуваються помітні деструктивні процеси: збільшується вміст небілкового і змінного азоту; зменшується вміст крохмалю; підвищується активність аамілази і значно зменшується вміст пероксидази.

Дата добавления: 2014-01-07