Биохимические процессы, происходящие в сырье при хранении
Реферат по теме:
Биохимические процессы, происходящие в сырье при хранении
Содержание
1. Биохимические процессы при послеуборочном дозревании и хранении ячменя
. Биохимические процессы при хранении хмеля
Литература
1. Биохимические процессы при послеуборочном дозревании и хранении ячменя
ячмень хранение дозревание кислород
Свежеубранное зерно ячменя плохо прорастает. Это объясняется плохой газо- и водопроницаемостью оболочек зерна. Оболочки, главным компонентом которых является целлюлоза, пропитаны липидами, восками, гумми-веществами, танином, лигнином. Некоторые из этих веществ в ходе послеуборочного дозревания в течение 4…8 и более недель подвергаются химическим изменениям вплоть до разложения, к зародышу начинает поступать кислород и влага, необходимые для нормального прорастания зерна.
Во время послеуборочного дозревания прорастанию зерна препятствует присутствие ингибиторов (кумарина, фенольных кислот). Со временем их концентрация снижается за счет связывания или разложения, ингибирование прекращается. Некоторые вещества-ингибиторы в низкой концентрации действуют как активаторы роста.
В ходе послеуборочного дозревания зерна в первые дни после уборки активность ферментов зерна уменьшается, затем в течение первых недель дозревания наблюдается рост активности ферментов зерна, после чего новый спад активности и период покоя. Этот факт надо учитывать при выборе момента воздействия на зерно с целью сокращения срока послеуборочного дозревания.
Для нормальной жизнедеятельности зародыша необходимы глютатион и цистеин, серусодержащие соединения со свободными сульфгидрильными группами (SH). Вероятно, они служат индукторами дыхательных ферментов.
Роль SH-групп доказана опытами по добавлению при замачивании зерна 0,05%-ного раствора сероводорода, тиолов, например, 1%-ного раствора тиокарбамида. Добавление раствора гибереллиновой кислоты способствовало появлению в зародыше глютатиона и цистеина и стимулированию роста зародыша.
Для искусственного сокращения срока послеуборочного дозревания было предложено несколько способов, наиболее приемлемыми из которых являются: 1) осторожное нагревание и подсушивание зерна в зерносушилке при температуре 400С и выдержка при этой температуре не менее 3 суток (вероятно, в этих условиях окисляются ингибиторы); 2) применение при замачивании зерна 1%-ного раствора перекиси водорода, которая оказывает окисляющее воздействие на ингибиторы и служит источником кислорода для зародыша.
Кроме невозможности проращивания зерна, не прошедшего послеуборочное дозревание, существует проблема водочувствительности зерна. Водочувствительное зерно быстро переувлажняется, зародыш теряет способность к прорастанию. Эту особенность зерна объясняют влиянием феруловой кислоты, тормозящей жизнедеятельность зародыша.
Водочувствительность снижается и иногда исчезает в ходе хранения зерна в течение нескольких месяцев, а также в результате нагревания и сушки зерна при температуре 400С и поддержания этой температуры в течение 1..2 недель.
Величина энергии активации для преодоления состояния покоя зерна равна 73,5 кДж/моль, а для преодоления водочувствительности - 76,86 кДж/моль, поэтому для преодоления водочувствительности требуется более продолжительная термообработка зерна, чем для сокращения срока послеуборочного дозревания.
В практике солодоращения применяют такой способ преодоления водочувствительности зерна, как замачивание его в 0,1%-ном растворе перекиси водорода и применение длительной воздушной паузы во время замачивания ячменя при влажности зерна (32…35)%.
Зерно, предназначенное для производства солода, должно храниться без потери своих технологических свойств (способности к прорастанию и энергии прорастания) вплоть до переработки на солод.
Во время хранения большую роль играет влажность зерна. Сухое зерно влажностью (10…12)% находится в состоянии покоя, дыхание зародыша еле заметно.
Влажность 15,5% является критической для зерна всех злаковых культур, так как в результате дыхания зародыша появляется свободная влага.
Зародыш влажного зерна (влажность 15,6…17,0%) дышит в 4…8 раз интенсивнее зародыша сухого зерна.
Зародыш сырого зерна влажностью выше 17 % дышит в 20…30 раз энергичнее, чем зародыш сухого зерна. Особенно заметно это проявляется при температуре (15…18) 0С и выше.
На дыхание расходуются сухие вещества зерна. Если кислорода в межзерновом пространстве зерновой массы достаточно, то зародыш осуществляет аэробное дыхание, а если недостаточно - анаэробное дыхание с образованием этилового спирта. Этиловый спирт даже в незначительных концентрациях «отравляет» зародыш, затем следует необратимая гибель зародыша. Чтобы этого не произошло, зерновую массу во время хранения надо регулярно вентилировать, чтобы удалить СО2 и избыток тепла.
Во время вентиляции надо стараться снизить температуру зерновой массы и ее влажность, чтобы свести дыхание зародыша до минимума. Допускается хранить зерно при температуре 00С.
Температура, при которой хранят зерно, не менее важна, чем влажность зерна. Чем выше температура хранения, тем интенсивнее дыхание зародыша. При достаточном количестве свободной влаги
Чем выше температура хранения и влажность зерна, чем меньше допустимый срок хранения зерна без повреждения зародыша. Так, при температуре 20 0С зерно влажностью 14 % рекомендуется хранить не дольше 100 дней, а зерно влажностью 18 % - только 16 дней. При температуре 15 0С рекомендуемая продолжительность хранения зерна, соответственно, 180 и 20 дней.
Дыхание зародыша и устойчивость зерна при хранении в большей степени зависят от влажности, чем от температуры. Повышение влажности зерновой массы на 2 % приводит к росту потерь сухих веществ при хранении в 80 раз, в повышение температуры зерновой массы на 12 0С - в 5 раз.
На поверхности зерен обязательно присутствуют микроорганизмы, которые начинают активно развиваться при повышении температуры и влажности зерновой массы.
Особенно опасно развитие плесневых грибов, которые необратимо портят зерно.
В результате жизнедеятельности микроорганизмов в зерновой массе появляются очаги самосогревания. Самосогревание и местное переувлажнение наблюдаются в зерновой массе, если в ней присутствуют семена сорняков, вредители зерна - насекомые, поврежденные зерна основной культуры и зерна других растений, поэтому перед подачей на хранение зерновая масса должна быть очищена от примесей для обеспечения нормального режима хранения.
Различают три степени самосогревания зерновой массы при хранении:
первая степень самосогревания - температура повышается до (24…30) 0С, накапливаются водорастворимые сахара вследствие гидролиза крахмала с участием бета-амилазы;
вторая степень самосогревания - температура повышается до (34…38) 0С, появляется запах свежих огурцов и печеного хлеба, зерно отпотевает, сыпучесть зерновой массы снижается. Кроме растворимых углеводов накапливаются кислоты и этиловый спирт, начинается тепловая денатурация белков;
третья степень самосогревания - температура еще выше, еще более резко снижается сыпучесть зерна, зародыш зерна погибает.
Во избежание самосогревания, кроме очистки от примесей, зерновую массу надо проветривать и подсушивать либо с помощью стационарных устройств, смонтированных в силосах, либо с помощью переброса из одного силоса в другой с помощью системы транспортеров, подключенных к системе аспирации для отсоса пыли и вентилирования.
2. Биохимические процессы при хранении хмеля
Главным фактором, влияющим на изменение качества хмелевых шишек при хранении, является кислород. Не менее важно соблюдение оптимальной температуры хранения (0,5…2,0) 0С и относительной влажности воздуха до 55 % (не более 70 %) в складе хмеля. В складе не должно быть света.
Хмелевые шишки должны иметь нормативную влажность (12…13) %. При такой влажности они плотные, эластичные, имеют хороший внешний вид. На них не развиваются посторонние микроорганизмы, что наблюдается при более высокой влажности. Развитие микроорганизмов приводит к ухудшению органолептических показателей хмелевых шишек за счет появления продуктов метаболизма микрофлоры.
Минимальная влажность хмелевых шишек - 11 %, так как при более низкой влажности шишки становятся хрупкими и легко разрушаются при транспортировке и хранении.
С повышением влажности и температуры процессы окисления веществ хмелевых шишек ускоряются. В превращениях этих веществ участвуют окислительно-восстановительные ферменты: полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза, пероксидаза и каталаза.
Полифенолоксидаза катализирует превращение полифенолов хмелевых шишек в окрашенные соединения, о чем свидетельствует появление красно-бурого окрашивания лепестков хмелевых шишек.
Аскорбатоксидаза катализирует превращение антиоксиданта, аскорбиновой кислоты, в дегидроаскорбиновую кислоту, не обладающую свойствами антиоксиданта
Пероксидаза катализирует окисление органических веществ как в присутствии перекиси водорода, так и органических перекисей (полифенолов, горьких веществ, компонентов эфирных масел хмелевых шишек), что проявляется в изменении цвета и аромата хмелевых шишек. Альфа- и бета-горькие кислоты превращаются, соответственно, в альфа- и бета-мягкие смолы, а мягкие смолы - в гамма-твердые смолы. Компонент хмелевого масла гумулен при хранении окисляется до диметилянтарной кислоты, мирцен - до янтарной кислоты, валерол - до валериановой кислоты.
Каталаза катализирует распад перекиси водорода на воду и атомарный кислород, что предотвращает окисление хлорофилла, придающего хмелевым шишкам зеленый цвет, а также окисление горьких веществ и компонентов эфирного масла под действием пероксидазы.
Активность вышеназванных ферментов резко возрастает при относительной влажности воздуха более 90 %.
С уменьшением влажности хмелевых шишек активность ферментов снижается, так как ухудшаются условия контакта ферментов с их субстратами в отсутствие свободной влаги. Однако даже в высушенных хмелевых шишках окислительно-восстановительные ферменты с повышением температуры хранения и влажности усиливают свою активность.
Свет неблагоприятно влияет на цвет хмелевых шишек. На свету теряется часть альфа-горьких кислот за счет фотоокисления, полифенолы превращаются во флобафены, цвет шишек вместо светло-зеленого становится белесым с розоватым и бурым оттенками.
Контрольный образец хмелевой шишки, который хранили в темноте, почти не изменил своих свойств, а опытный образец, который хранили на свету, потерял на 8,8 % больше альфа-горьких кислот и на 11,6 % больше полифенолов, чем контрольный образец. Под действием света изменился запах хмеля, в нем появился сырный оттенок в связи с образованием кетонов, альдегидов и кислот.
Литература
1.Булгаков, Н.И. Биохимия солода и пива [Текст] / Н.И. Булгаков. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 358 с.
.Жвирблянская, А.Ю. Дрожжи в пивоварении [Текст] / А.Ю. Жвирблянская, В.С. Исаева. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 246 с.
.Калунянц, К.А. Химия солода и пива [Текст] / К.А.Калунянц: Учебное пособие для вузов. - М.: АО «Агропромиздат», 1990. - 176 с.
.Коновалов, С.А. Биохимия дрожжей [Текст] / С.А. Коновалов. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 271 с.
.Кунце, В. Технология солода и пива [Текст] / В. Кунце, Г. Мит. - СПб.: Профессия, 2003. - 912 с.
.Новаковская, С.С. Справочник по производству хлебопекарных дрожжей [Текст] /С.С. Новаковская, Ю.И. Шишацкий. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 375 с.
.Технология солода: пер. с нем. [Текст] - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 503 с.
.Технология спирта [Текст] / под ред. В.Л. Яровенко: учебник для вузов. - М.: Колос, 1999. - 446 с.
.Хмель и хмелевые препараты в пивоварении [Текст] - М.: Пищевая промышленность, 1982.
.Хорунжина, С.И. Биохимические и физико-химические основы технологии солода и пива [Текст]: учебник для вузов. - М.: Колос, 1999. - 312 с.