Сушка зерна

29.10.2014

Удаление влаги из зерна для обеспечения его хранения в течение длительного срока воздействием высоких температур является одним из самых распространенных способов обработки зерна, поступающего на хлебоприемные предприятия. Изучению теории тепло- и массообмена и процессов, происходящих в зерне при его сушке, посвящены работы, обобщенные в монографиях, позволивших обосновать оптимальные режимы воздействия тепла на объект сушки и наилучшие конструкции зерносушилок. Установленные эмпирическим путем предельные температуры нагрева зерна в зависимости от его влажности позволяют предотвратить возможное ухудшение его посевных и технологических свойств.
Тем не менее многие существенные вопросы воздействия высокой температуры на биохимические свойства зерна остаются невыясненными, а это не позволяет для улучшения качества зерна в полной мере использовать такой мощный технологический прием, как сушка.
Центральное место в проблеме сушки зерна занимает вопрос о термической денатурации белков в самом широком аспекте. Денатурация белков, понимаемая в настоящее время как любое изменение конформации молекулы, не сопровождающееся гидролизом пептидных связей, служит предметом обширных исследований, обобщенных в монографиях.
Интерес к процессу денатурации со стороны биохимии и технологии зерна обусловливается в основном тремя моментами:
1) тепловой денатурацией при сушке зерна можно обусловить инактивацию ферментного комплекса зерна, а это вызовет глубокие изменения в его технологических свойствах;
2) тепловая денатурация запасных белков зерна и особенно пшеницы может привести к потере хлебопекарных свойств последней;
3) тепловая денатурация белков зародыша приводит к потере всхожести семенного зерна.
Скорость денатурации клейковинных белков, в частности глиадина, изучали в зависимости от величины влажности зерна, температуры нагрева и продолжительности теплового воздействия. Степень денатурации вычисляют по формуле

А = f(t, w, τ),

где t — температура нагревания, °С;
w — влажность зерна, %;
τ — продолжительность нагревания, с.
Однако эти общие закономерности еще не позволяют судить о том, какая степень денатурации допустима для зерна продовольственного назначения, во-первых, и, во-вторых, будет ли иметь одно и то же влияние равная степень денатурации белков для зерна с клейковиной различного качества. По существу эти вопросы являются кардинальными для теории теплового воздействия на белки зерна, но, к сожалению, дальнейших работ в этом направлении не проводится. Между тем многочисленные данные показывают, что в некоторых случаях прогрев зерна со слабой, разжижающейся клейковиной до температуры, при которой уже начинаются денатурационные изменения белков (60—62°С), оказывает самое благоприятное влияние. Клейковина отмывается из зерна в большем количестве, чем до тепловой обработки, становится вполне нормальной по качеству. В этих исследованиях, однако, не было изучено, в какой мере изменяются такие характерные для белков свойства, как растворимость в специфических растворителях, например в водном этаноле для глиадина. Дальнейшая работа по выявлению взаимосвязи денатурационных изменений белков при сушке зерна пшеницы с качеством отмываемой клейковины и теста может привести к получению существенных результатов.
Изменение активности ферментов при сушке зерна неоднократно изучали. В качестве объектов служили такие ферменты зерна, как каталаза, термолабильность которой была подтверждена многими авторами; пероксидаза; липаза, ацетил-эстераза и декарбоксилаза глютаминовой кислоты. Почти полная инактивация наступает при нагреве до температуры 80° С.
В более поздних исследованиях изучали инактивацию фермента рибонуклеазы в процессе сушки при различной температуре и постоянной влажности равной 30%. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что реакция денатурации белков рибонуклеазы протекает в две фазы и является реакцией первого порядка. Влага служит катализатором для этой реакции и играет большую роль в первой фазе. Также выявили тесную взаимосвязь между активностью рибонуклеазы и скоростью прорастания зерна. Возможность более широкой трактовки этих опытов ограничена: во-первых, определяли активность только растворимой рибонуклеазы и не было получено данных по изменению растворимости других белков зерна; во-вторых, термическое воздействие происходило при одном уровне влажности, тогда как в процессе сушки наблюдается непрерывное изменение содержания и формы связи воды в зерне.
Большого внимания заслуживают такие ферменты, как α-амилаза и протеазы. В отношении последних имеются только отрывочные данные, показывающие, что их активность, определяемая по накоплению а минного азота в суспензиях, изменяется очень мало в отличие от каталазы. Представляют интерес данные, показывающие возможность инактивации ферментов слюны клопа-черепашки путем термического воздействия на увлажненное зерно. К сожалению, эти исследования не были продолжены; между тем подробный анализ каждого участка эндосперма зерна, поврежденного черепашкой, мог бы дать много интересных данных о сложных взаимоотношениях денатурационных изменений ферментных белков и запасных белков зерна пшеницы.
Совершенно неясен вопрос о возможности инактивации α-амилазы путем термического воздействия. Термостабильность ее известна, хотя имеются данные, показывающие возможность значительного улучшения качества хлеба из проросшей ржи при ее нагреве. Так, в работе отмечено, что прогрев увлажненной до 18—20% ржи, содержавшей проросшие зерна, резко снижает ее автолитическую активность. В более ранних работах был достигнут хороший эффект улучшения качества хлеба при нагреве зерна ржи до температуры 100° C. Положительное воздействие на качество проросшей ржи было получено также в работе, посвященной влиянию нагрева влажного зерна до температуры 63° С.
Данные, сопоставлявшие нагрев зерна с примесью проросшей ржи, показали возможность значительного улучшения качества хлеба при такой обработке.
Приведенные данные показывают принципиальную возможность воздействия на технологические свойства пшеницы и ржи тепловой обработкой в процессе сушки. Главную роль при такой обработке играют явления денатурации как ферментных, так и запасных белков эндосперма. Для более широкого применения теплового воздействия необходимо изучить еще очень широкий круг вопросов. Прежде всего необходимо исследовать денатурационные процессы, протекающие при сушке зерна различной влажности и разного исходного качества клейковины и выявить предельную степень денатурации для белков в зависимости от последнего фактора. При этом необходимо учесть и кинетику удаления влаги в процессе сушки, поскольку влажность белковых гелей имеет решающее значение для процесса денатурации.
Особого внимания и изучения заслуживают ферменты зерна, проросшего и пораженного клопом-черепашкой, так как именно для него сушка может быть наиболее простым и практически приемлемым способом улучшения качества. В первую очередь необходимо выявить кинетику инактивации ферментов при термическом воздействии.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: