Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1 Основные аспекты пищевой ценности зернового хлеба 11
1.2 Изменение технологических свойств зерна пшеницы при прорастании ...20
1.3 Анализ существующих технологий зернового хлеба 28
1.4 Обеспечение безопасности хлеба из проросшего зерна пшеницы 41
1.5 Повышение качества зернового хлеба с использованием ферментных препаратов 46
Заключение по обзору литературы 49
Глава 2. Организация работы. объекты и методы исследований 51
2.1 Организация работы и структура исследования 51 ^
2.2 Объекты исследований 53
2.3 Методы исследований 55
2.3.1 Методы исследования качества и безопасности сырья 55
2.3.2 Методы исследования свойств теста 59
2.3.3 Методы оценки качества хлеба 60
Глава 3. Результаты исследований и их анализ 62
3.1 Исследование влияния комплексных ферментных препаратов и светодиодного облучения на продолжительность прорастания зерна пшеницы при замачивании 62
3.1.1 Определение качественных показателей зерна пшеницы 63
3.1.2 Определение продолжительности проращивания зерна пшеницы 65
3.1.3 Обоснование применения комплексных ферментных препаратов для снижения продолжительность проращивания зерна пшеницы 68
3.1.4 Влияние светодиодного облучения на продолжительность проращивания зерна пшеницы 75
3.1.5 Влияние комплексных ферментных препаратов и светодиодного облучения на изменение некоторых биохимических показателей зерна пшеницы при прорастании 79
3.2 Разработка способов повышения микробиологической безопасности зерна пшеницы, при производстве зернового хлеба 89
3.2.1 Микробиологическая обсеменённость зерна пшеницы 90
3.2.2 Исследование эффективности применения растительного сырья, обладающего антисептическими свойствами, в процессе проращивания зерна пшеницы 91
3.3 Разработка инновационной технологии хлеба из проросшего зерна пшеницы 98
3.3.1 Рецептура и режимы приготовления хлеба из проросшего зерна пшеницы на густой зерновой закваске 99
3.3.1.1 Исследование влияния дозировки густой зерновой закваски и другого дополнительного сырья на свойства теста 102
3.3.1.2 Исследование дозировки густой зерновой закваски и другого дополнительного сырья на показатели качества хлеба 107
3.3.2 Рецептура и режимы приготовления хлеба из проросшего зерна пшеницы по ускоренной технологии 112
3.3.2.1 Исследование влияния дозировки сухой пшеничной клейковины и другого дополнительного сырья на свойства теста 114
3.3.2.2 Исследование дозировки сухой пшеничной клейковины и другого дополнительного сырья на показатели качества зернового хлеба 118
3.3.3 Рецептура и режимы приготовления хлеба из смеси проросшего зерна пшеницы и муки высшего сорта 124
3.3.3.1 Исследование влияния соотношения диспергированного зерна пшеницы и муки высшего сорта и другого дополнительного сырья на свойства теста 126
3.3.3.2 Исследование влияния соотношения диспергированного зерна пшеницы и муки высшего сорта и другого дополнительного сырья на показатели качества хлеба 132
3.4 Исследование микробиологической стойкости хлеба при хранении 139
3.5 Определение показателей пищевой ценности хлеба из проросшего зерна пшеницы 142
3.6 Анализ конкурентоспособности хлеба из проросшего зерна пшеницы 152
Выводы и рекомендации 153
Библиографический список 155
Приложения 176
- Изменение технологических свойств зерна пшеницы при прорастании
- Обеспечение безопасности хлеба из проросшего зерна пшеницы
- Методы исследования качества и безопасности сырья
- Влияние светодиодного облучения на продолжительность проращивания зерна пшеницы
Введение к работе
Актуальность проблемы. Разработка и внедрение в производство конкурентоспособных принципиально новых технологий с целью расширения ассортимента хлебобулочных изделий, является одним из магистральных направлений в деле ускорения научно-технического прогресса в области хлебопечения. Перспективным направлением расширения ассортимента хлебобулочных изделий является производство хлеба из целого зерна пшеницы, в котором рационально используются все питательные вещества, заложенные в зерно природой. Зерновой хлеб является важнейшим источником пищевых волокон, витаминов, микроэлементов, аминокислот. По пищевой и биологической ценности этот хлеб превосходит все традиционные сорта хлеба, особенно выпеченные из муки высших сортов. Наибольшую ценность представляет хлеб из проросшего зерна пшеницы, так как при прорастании зерна трудно усвояемые соединения переходят в более простые, образуется дополнительное количество витаминов, аминокислот, минеральных веществ, легкоусвояемые углеводы. Употребление хлеба из проросшего зерна пшеницы рекомендуется для профилактики заболеваний сердечно-сосудистой системы, атеросклероза, желудочно-кишечного тракта. Употребление такого хлеба благоприятно сказывается на жизненном тонусе людей, ведущих активный образ жизни.
Рост производства и расширение ассортимента зернового хлеба свидетельствует о перспективности развития этого направления. Главная особенность технологии хлеба из проросшего зерна пшеницы, в отличие от традиционных способов приготовления, заключается в подготовке зерна, являющейся наиболее продолжительным этапом. При производстве хлеба из проросшего зерна пшеницы возникает проблема обеспечения его микробиологической и экологической безопасности. Активация ферментативного комплекса при проращивании является причиной получения изделий низкого качества по физико-химическим показателям. Поэтому большое значение имеет со-
кращение предварительной подготовки и повышение безопасности зерна, улучшение качества хлеба.
Решению отдельных аспектов проблемы производства хлеба из проросшего зерна пшеницы, посвящены работы Антонова В.М., Казакова Е.Д., Козьминой Н.П., Короткова Ю.А., Новиковой А.Н., Проскурина В.М, Романова А.С, Рослякова Ю.Ф., Саниной Т.В., Хоперской О.А. и др.
Однако, в связи с отсутствием научного обоснования технологии производства хлеба из проросшего зерна пшеницы, требуется серьёзная доработка.
Цель и задачи исследований. Цель настоящего исследования заключалась в разработке теоретического обоснования и научно-практических рекомендаций по организации технологического процесса приготовления хлеба из проросшего зерна пшеницы.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
исследование влияния комплексных ферментных препаратов ^и
светодиодного облучения на продолжительность прорастания и изменение
некоторых биохимических показателей зерна пшеницы при замачивании; ~
разработка способов повышения микробиологической безопасности зерна пшеницы, при производстве зернового хлеба;
разработка инновационной технологии хлеба из проросшего зерна
пшеницы с использованием заквасок;
исследование влияния разработанных технологий хлеба на свойства теста и качество хлеба из проросшего зерна пшеницы;
определение витаминной, биологической и минеральной ценности хлеба из проросшего зерна пшеницы;
разработка и утверждение технической документации на изделия хлебобулочные зерновые пшеничные, апробация результатов исследования в производственных условиях;
расчет экономической эффективности производства хлеба из про-
7 росшего зерна пшеницы.
Научная новизна. Разработана и научно обоснована технология хлеба из проросшего зерна пшеницы. Для интенсификации процесса проращивания зерна пшеницы разработаны новые биологические методы: применение комплексных ферментных препаратов (Целловиридина Г20Х и Пектаваморина Г20Х) и светодиодного облучения. Научно обосновано применение веществ, обладающих антисептическим действием, при производстве хлеба из проросшего зерна пшеницы для повышения безопасности и качества готовой продукции.
Хроматографическим методом определён качественный состав экстрактов веществ, обладающих антисептическим действием (цедры апельсина и корня хрена). Установлена степень бактерицидного действия веществ, обладающих антисептическими свойствами. Выявлена целесообразность их применения при проращивании зерна пшеницы.
Экспериментальным путем определена витаминная, минеральная и биологическая ценность хлеба из проросшего зерна пшеницы.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Практическая значимость исследования заключается в создании инновационной технологии и нового ассортимента хлебобулочных изделий из проросшего зерна пшеницы:
-разработана и утверждена техническая документация на хлебобулочные изделия из проросшего зерна пшеницы с корнем хрена и ферментным препаратом Пектаваморин Г20х (хлеб зерновой пшеничный «Колос», ТУ, ТИ, 9114-228-02069036-2007, санитарно-эпидемиологическое заключения от 10.01.2008 г. № 57.01.01.000.Т.000005.01.08), проведена промышленная апробация его производства на ОАО «Орловский хлебокомбинат» (акт производственных испытаний от 09.04.2008 г.), получена приоритетная справка на патент РФ «Способ производства зернового хлеба» (№ 2008119773 от 19.05.2008 г.);
8- .
-разработана технология приготовления хлеба повышенной микробиологической безопасности из проросшего зерна пшеницы с использованием ферментного препарата Целловиридин Г20х и цедры апельсина (патент РФ на изобретение № 2316215)^ проведена промышленная апробация его производства на пекарне Комбината Общественного Питания (КОП) -ОрёлГТУ (акт производственных испытаний от П.06.2008 т);
- разработана ускоренная технология приготовления хлеба из проросшего зерна пшеницы с применением светодиодного облучения (решение о выдаче патента на изобретение № 2007126494/13(028827) от 11.07.2007 г.), проведена промышленная- апробация его производства- на пекарне Комбината Общественного Питания (КОП) Орел ГТУ (акт производственных испытаний от 11.06.2008 г).
Выполнение диссертационной работы проводилось в рамках научно-техническош программы Минобразования РФ «Научные исследования; высшей школы по приоритетным направлениям науки, и техники» по теме: «Развитие научно-инновационной деятельности в Орловской; области на период до 2010 года».
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного произ-, водств» Орловского государственного технического университета.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-технических студенческих конференциях (2003-2005); конференциях преподавателей и сотрудников ОрёлГТУ «Неделя науки» (2005-2008); международной научно-практической конференции «Экономические и технологические аспекты производства, экспертизы качества; маркетинга и.рекламы товаров: методология, теория, практика»(Орёл: ОрёлГИЭТ, 2005); международной научно-практической конференции «Современные аспекты и проблемы, рациональной экономики» (Орел, ОрёлГИЭТ, 2005); международной научной конференции «Стратегия развития индустрии; гостеприимства и туризма» (Орёл: ОрёлГТУ, 2005); международной
9 научной конференции «Социально-экономические приоритеты региональной политики развития торговли и общественного питания» (Орел, ОрелГИЭТ, 2006); научно-практической конференции «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта: Развитие АПК» (Уфа, БГАУ, 2006); V международной научно-практической конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России» (Орел, ОрелГТУ, 2006); X Всероссийскм форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся России» (Екатеринбург, УрГЭУ, 2007); VI международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, МГУП, 2007); II международной научно-практической конференции «Стратегия развития индустрии гостеприимства и туризма» (Орел, ОрелГТУ, 2007); IV международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел: ОрелГТУ, 2007); I всероссийской конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово: КемТИПП, 2008); международной научно-практической интернет-конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России» (Орел: ОрелГТУ, 2008).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликована 21 работа, в том числе 4 статьи (2 из них в реферируемых журналах) 14 тезисов в материалах международных и всероссийских конференциях, 1 патент РФ, 1 решение о выдаче патента на изобретение, 1 приоритетная справка на изобретение и 1 пакет технической документации.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части, библиографического списка и приложений. Список литературы включает 208 источников. Диссертационная работа изложена на 175 страницах основного текста,
содержит 28 рисунков и 32 таблицы. Приложения включают техническую документацию, акты производственных испытаний, патенты РФ.
Изменение технологических свойств зерна пшеницы при прорастании
Зерновой хлеб в последние годы вызывает все больший интерес у хлебопеков. Так как, с одной стороны, рынок еще не насыщен этим продуктом, а с другой стороны, население стало внимательнее относиться к своему здоровью. Кроме того, зерно всегда дешевле муки и его намного легче хранить [16]. Особый интерес вызывают изделия из предварительно пророщенного зерна.
Диетологи рекомендуют проросшие зерна злаков и их экстракты для диетического и лечебного питания, поскольку они обладают бактерицидными свойствами, высокой биологической активностью, способствуют улучшению пищеварения, эвакуаторной функции кишечника, оптимизируют обмен веществ, стабилизируют нервную систему, стимулируют рост, повышают, физическую работоспособность [198, 199].
Особое значение имеет процесс прорастания зерна пшеницы. Для про-/ растания зерна необходимы три условия: влага, доступ кислорода и известный минимум тепла. В результате прорастания резко усиливается действие, ферментов зерна, начинается процесс расщепления отложенных в эндосперме сложных веществ с образованием простых. Крахмал превращается в сахара, белок - в аминокислоты, жир - в глицерин и жирные кислоты. Эти для развивающегося зародыша. Сухой вес зерна при прорастании понижается, т.к. в этот период зерно теряет большое количество содержащихся в нём органических веществ, что является следствием происходящего при прорастании дыхания зерна. При прорастании изменяется химический состав зерна. Происходит расщепление крахмала и нарастание содержания Сахаров. Количество азота в зерне как будто бы увеличилось, но это увеличение — только кажущееся. Количество азота в исходном и проросшем зерне одинаково. Однако при расчёте его процентного содержания в сухих веществах наблюдается увеличение; это происходит, потому что содержание крахмала резко сни 21 зилось, т.к. он в значительной части был израсходован в процессе дыхания. Следовательно, количество сухих веществ в зерне уменьшилось, а относительное содержание азота увеличилось [12]. Резкое увеличение амилолитиче-ской активности - главная причина резкого ухудшения хлебопекарных качеств зерна [9].
При получении зернового хлеба используют зерновую массу, которую готовят путём измельчения на диспергаторе специально обработанного зерна пшеницы [67]. Влажность зерна пшеницы необходимо увеличить до 40-46 % [67]. Если поглощение воды протекает при повышенной температуре (16-24 С), то семя прорастает при меньшем количестве воды; если оно идёт при пониженной температуре (4-6 С), то при большем её количестве [65]. При таком увлажнении зерно набухает, оболочки размягчаются, и начинаются процессы прорастания. Изменение биохимических и технологических свойств зерна пшеницы при прорастании имеет большое значение для зерноперера--батывающей и хлебопекарной промышленности, в связи с этим по данной проблеме были проведены многочисленные исследования. Общая биохимическая направленность процесса прорастания - интенсивный гидролиз высокомолекулярных соединений эндосперма до низкомолекулярных и перевод, их в растворимое состояние, доступное для подачи в развивающийся росток. Активизация ферментного комплекса зерна повышает атакуемость крахмала амилазами, что приводит к снижению содержания крахмала и увеличению содержания водорастворимых веществ - декстринов, мальтозы и глюкозы [71]. Для получения зернового хлеба длительное проращивание недопустимо и подготовка зерна должна ограничиваться нескольким часами [67].
Набухание зерна. Чтобы семя пшеницы начало прорастать, оно должно иметь в окружающей среде влагу, тепло и воздух, содержащий кислород. Зерно, поглощая влагу, увеличивается в объёме. В связи с этим исчезает морщинистость, ребристость зерна, оно становится гладким, округлым. Быстрее всего зерно поглощает влагу, будучи погружено в воду. При отсутствии кислорода прекращается ферментативная деятельность - необходимое уело 22 вие роста и развития зародыша. На скорость набухания пшеницы оказывает влияние температура: зерно замачивают и выдерживают при комнатной температуре, а не при более низкой. При низкой влажности и высокой температуре скорость набухания может замедляться, а иногда зерно перестаёт поглощать влагу. Чем выше осмотическое давление солевого раствора, тем зерно медленнее поглощает влагу. Нитрат калия, 0,00 IN растворы аспарагино-вой, янтарной кислот и биогенных стимуляторов ускоряют прорастание [8, 22]. Уксусную кислоту вносят в воду для замедления развития микрофлоры в среде замачивания и повышения микробиологической чистоты зерна и, как следствие, зернового хлеба [65]. Мучнистое зерно пшеницы поглощает влагу энергичнее, чем стекловидное. Твёрдая пшеница требует больше воды, чем мягкая. Крупное зерно медленнее поглощает влагу, чем мелкое, поэтому оно медленнее прорастает. Поглощение воды - первый важный и сложный этап прорастания семени [29].
Ферментативная деятельность. Первоначальное поглощение воды есть явление физическое. Вскоре это физическое явление вызывает химические изменения в зерне; с накопление в зерне влаги начинает проявляться жизнедеятельность ферментов [82]. В Московском государственном университете пищевых производств (Асадова М.Г., Попов М.П.) показано, что в начальный период тронувшегося в рост зародыша пшеницы пусковые механизмы увеличения активности разных ферментов действуют с большим разрывом во времени. Так, увлажнение зерна пшеницы с 12 до 15 % сопровождается заметным увеличением активности одних ферментов (нейтральные протеазы, расщепляющие определённые группы белков) при длительном бездействии других. Например, активность амилаз, имеющих важное значение для хлебопекарного достоинства пшеницы, начинает увеличиваться только при влажности выше 28 %. Таким образом, данные об увеличении конкретных биологически активных веществ в начальный период прорастания зародыша (наклюнувшееся зерно) можно получить только после соответствующих глубоких биохимических исследований [55]. Прежде всего под влиянием амилазы (диастазы) крахмал переводится в декстрины и мальтозу. Амилаза в покоящемся зерне находится в щитке и в эпителиальных клетках его, вблизи алейронового слоя, хотя в последнее время отмечают, что основная масса /?-амилазы находится в эндосперме. В зародыше присутствует незначительное количество амилазы. Первое видимое действие, вызываемое амилазой, состоит в давно известной так называемой коррозии крахмальных зёрен, т.е. в образовании в них щелей, увеличение которых ведёт к разрушению крахмальных зёрен. Первоначально на поверхности крахмального зерна появляются небольшие углубления, которые внедряются внутрь, соединяются друг с другом и образуют целые полости, а через некоторое время зерно крахмала распадается на мелкие осколки, которые потом совершенно растворяются. Чем выше влажность и температура, тем энергичнее протекает деятельность диастазы. Из-за разъединения крахмальных зёрен, а затем и роста зародыша количество крахмала в эндосперме зерна уменьшается, а к концу прораста-" ния содержание его падает почти до 0. Мальтоза, полученная в результате деятельности амилазы, в дальнейшем расщепляется до глюкозы под действи-і ем фермента мальтазы.
Обеспечение безопасности хлеба из проросшего зерна пшеницы
Безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов является приоритетным направлением в развитии науки в отраслях АПК, в частности в зерноперерабатывающей и хлебопекарной промышленности.
Пищевые продукты, в том числе хлеб из проросшего зерна, могут быть источниками и носителями большого количества потенциально опасных и токсичных веществ химической и биологической природы, так называемых контаминатов.
Номенклатура показателей качества зерна и вырабатываемых из него продуктов должна удовлетворять требованиям санитарно-гигиенической безопасности. К числу этих показателей относятся: содержание токсичных элементов, микотоксинов, пестицидов, радионуклидов, примесей, заражен: ность микроорганизмами [3, 100].
Безопасность [34] - это сложная проблема, требующая усилий для её решения со стороны учёных, производителей, эпидемиологических служб, государственных органов, потребителей. Необходимо соблюдение санитарно-гигиенических требований и нормативно-технической документации [38, 91, 108].
Окружающая среда является главным источником техногенного загрязнения промышленными отходами [84, 104]. С пищей поступает более 70 % загрязнителей [25, 203]. Зерно является источником токсичных и радиоактивных элементов, пестицидов, микроорганизмов, которые переходят в хлеб. Многие из них проявляют канцерогенную, мутагенную, терратогенную, имун-ноугнетающую активность, ухудшают иммунитет, вызывают серьёзные заболевания, являются причиной врождённых уродств [18, 102]. Поэтому присутствие этих веществ не должно превышать предельно-допустимых уровней, нормированных органами здравоохранения [100, 151, 166 ].
Ухудшение экологической обстановки приводит к загрязнению пищевого сырья в наибольшей степени тяжелыми металлами - свинцом, кадмием, цинком и медью. Свинец и кадмий относятся к группе суперэкотоксикантов -веществам, которые в малых дозах оказывают сильное индуцирующее влияние или ингибирующее действие на ферменты, являющиеся потенциальными мутагенами - канцерогенами [76]. Так, например, токсичность кадмия заключается в том, что он накапливается в органах и имеет длительный период полувыведения (10-30 лет). Следовательно, употребление даже небольших количеств загрязненных пищевых продуктов в течение длительного периода времени может привести к различным формам кадмиевой интоксикации. Несмотря на то, что медь и цинк относятся к микроэлементам и им принадлежит важная биологическая роль, все же концентрация ионов этих тяжелых металлов в пищевых продуктах выше предельно допустимых уровней нежелательна [85, 111].
Результаты исследований и практические данные показали, что основную роль в ухудшении качества и порчи влажного зерна играют микроорганизмы. Они не только разрушают питательные вещества зерна, но и могут придавать ему токсичные свойства. В одном грамме доброкачественного свежеуб-ранного зерна насчитывается от тысячи до миллионов бактерий. Микрофлора представлена, преимущественно, бактериями до 90 %, количество плесеней (спор) не более 5-7 %, меньшее количество микроорганизмов представлено дрожжами [179].
Среди бактерий преобладает бесспоровая, факультативно-аэробная палочковидная бактерия гербнкола (травяная палочка) типичный представитель эпифиткой микрофлоры зерна злаков. В небольших количествах встречаются микрококки, а также спорообразующие аэробные бактерии, представленные главным образом картофельной и сенной палочками [10, 37, 43]. Ввиду повышенного содержания влаги и достаточного количества легкодоступных питательных веществ, прорастающее зерно становится благоприятной средой для развития микрофлоры. При подготовке зерна к производству хлеба необходимо предусматривать, наряду с другими операциями, применение таких способов очистки, которые обеспечивают максимальное снижение общего количества микроорганизмов. Целью очистки зерна является гарантированная безопасность хлебобулочных изделий, ответственность за которую несут хлебопеки [65, 45, 183].
Существуют два способа очистки: сухой и мокрый. При сухой очистке удаление пыли, микроорганизмов и других легких примесей достигают пропуском зерна через специальные машины. Процесс сопровождается интенсивной аспирацией зерна потоками воздуха, которые относят от зерновой массы легкие примеси, в том числе пыль и микроорганизмы. Мойка зерна признана более эффективным способом, чем сухая очистка, однако существующие на современных мукомольных заводах режимы часто не дают должных результатов и требуют дальнейшего совершенствования. Вода, применяемая для, мойки зерна, должна соответствовать питьевой воде по бактериологическим показателям. В результате применения разных способов очистки количество микроорганизмов снижается [9, 27]. В настоящее время разработаны различные конструкции моечных машин, защищенные патентами Украины и России, для гидросепарирования зерна пшеницы и других культур; для переработки пшеницы, пораженной картофельной болезнью, сенной палочкой и т. д. [52].
Способ мойки влияет на безопасность зернового сырья. При промывании в воде общее количество микроорганизмов уменьшается в среднем на 60 % [169]. Установлено, что предварительное замачивание зерна в воде в течение 1 ч с последующей мойкой снижает содержание токсичных.элементов [24]. Двойная промывка зерна водой уменьшает обсеменённость его споровыми бактериями в 3 раза, подкисленной водой - в 5 раз, обработка акустико-кавитационным методом - в 11 раз [78]. Многократная смена воды необходима для доступа кислорода, экстракции токсичных микроорганизмов, предотвра 44 щения роста плесневых грибов и накопления микотоксинов [63, 97, 99, 87, 173].
Варка в воде, в отличие от пропаривания, способствует уменьшению численности загрязнителей в зерне [54, 96, 98, 193].
Перед замачиванием рекомендована дезинфекция зерна, поскольку при отволаживании создаются благоприятные условия для микроорганизмов, количество которых увеличивается на 20-30 % [103]. В качестве дезинфицирующих средств используют ферментные препараты [72], отвары [75, 86, 113], электроактивированные водные растворы [96, 157, 169, 170]. Обязательна мойка зерна после дезинфекции и перед замачиванием [362].
Для повышения микробиологической чистоты применяют физические, химические, биологические и другие методы [28, 36, 46, 66, 76, 154, 171, 178, 186,192,201].
Сравнительно новые физические методы в практике борьбы с болезнями полевых культур имеют ряд преимуществ. Из мероприятий этой категории можно выделить очистку продовольственного зерна и удаление, больных ) зерен, термическое обеззараживание, применение рентгеновского и гамма-излучений [50, 202].
Существует множество ингибиторов плесневых грибов и бактерий, оказывающих сильное влияние на микроорганизмы зерна даже в малых концентрациях. К наиболее известным способам относятся тиомочевина, бромистый этил, протеиновая и муравьиная кислоты, метацид [18, 89, 153, 155].
Методы исследования качества и безопасности сырья
По имеющимся литературным данным, излучение импульсного квантового излучателя на светодиодах, включающего набор из 100 светодиодов, типа КИПД 40ж20-ж пб в импульсном режиме с частотой повторения импульсов 3 кГц при длительности импульса 0,25 мкс, и продолжительности воздействия от 30 до 240 с при воздействии на хлебопекарные дрожжи приводит к ускорению процесса хлебопечения и улучшению качества хлеба. Имеются данные об ускорении процесса проращивания зернобобовых культур под действием светодиодного облучения [21]. С целью сокращения процесса прорастания зерна пшеницы, при комнатной температуре, изучали возможность применения светодиодного облучения. Влияние светодиодного облучения на процесс прорастания зерна пшеницы проводили следующим образом: экспериментальные образцы сухого зерна подвергали предварительному облучению и затем замачивали в воде и проращивали, а контрольная группа - облучению не подвергалась. Замачивание проводили при температуре 20С, зерно проращивали до получения проростков длинной 1 мм. Эффективность воздействия определялась путем сравнения средней продолжительности прорастания зерна экспериментальных образцов с контрольными. Воздействие проводили импульсным излучателем с зелеными (длина волны 530 нм), желтыми (длина волны 400 нм) и красными светодиодами (длина волны 680 нм) с продолжительностью воздействия 30, 60 и 120 с.
Из полученных данных видно, что оптимальная продолжительность воздействия светодиодного облучения на зерно пшеницы составляет 60 с. Сокращение процесса проращивания зерна пшеницы после облучения связано с ускорением поглощения влаги зерновкой (рисунок 6).
При замачивании зерна в течение 24 часов конечная влажность образцов с использованием желтых светодиодов выше на 2 %, а при использовании зеленых и красных светодиодов выше на 1 %, чем в контрольном варианте.
Вероятно, в результате воздействия на зерно электромагнитного компонента светодиодного облучения происходит повышение интенсивности метаболических процессов клеток зерна. Активируются протеолитические, целлюлолитические и амилолитические ферменты зерна. Собственные цел-люлолитические ферменты зерна частично гидролизуют целлюлозу и геми-целлюлозу- семенных и плодовых оболочек зерна, что ускоряет процесс прорастания. По-видимому, под действием светодиодного облучения, происходит индуцирование внутреннего фотоэффекта, в результате которого увеличивается количество свободных носителей зарядов с перераспределением электрических потенциалов на клеточных мембранах, благодаря этому происходит активизация транспортных и других физико-химических процессов в растительных клетках [21].
Таким образом, проведённые исследования показали, что применение светодиодного облучения зерна перед замачиванием, с жёлтыми светодиода-ми в течении 60 с в импульсном режиме с частотой повторения импульсов 3 кГц при длительности импульса 0,25 мкс и дальнейшем проращивании зерна при комнатной температуре (20С) воды, при соотношении зерна и воды 1:1, позволяет сократить продолжительность проращивания до 18 часов. Использование красных и зеленых светодиодов не целесообразно. Поучены регрес 79 сионные уравнения, учитывающие влияние цвета светодиодов на скорость поглощения влаги зерном пшеницы при замачивании.
В литературе имеются многочисленные данные об изменение биохимических показателей зерна в процессе прорастания [12, 23, 29, 39, 40, 55, 71, 82, 101, 180, 181]. С появлением современного оборудования и усовершенствованием методов исследования ферментных систем требуется корректировка этих сведений по отдельным биохимическим показателям. Влияние ферментных препаратов и светодиодного облучения на изменение содержания сухих веществ зерна пшеницы при замачивании При замачивании зерна с ферментными препаратами идет процесс гидролиза периферийных слоев зерновки, при этом происходит частичное разрушение клеточных стенок оболочек зерна. В результате образуются водорастворимые вещества, которые мигрируют в замочную воду. Поэтому целесообразно определение содержания веществ, перешедших в воду (раздел 2.3.1). В качестве контроля использовали необработанное зерно пшеницы. Зерно проращивали при комнатной температуре, соотношении зерна и воды 1:1, для контроля в течение 24 часов, экспериментальных образцов в течение -18 часов. Результаты исследования представлены на рисунке 8.
Влияние светодиодного облучения на продолжительность проращивания зерна пшеницы
По имеющимся литературным данным, излучение импульсного квантового излучателя на светодиодах, включающего набор из 100 светодиодов, типа КИПД 40ж20-ж пб в импульсном режиме с частотой повторения импульсов 3 кГц при длительности импульса 0,25 мкс, и продолжительности воздействия от 30 до 240 с при воздействии на хлебопекарные дрожжи приводит к ускорению процесса хлебопечения и улучшению качества хлеба. Имеются данные об ускорении процесса проращивания зернобобовых культур под действием светодиодного облучения [21].
С целью сокращения процесса прорастания зерна пшеницы, при комнатной температуре, изучали возможность применения светодиодного облучения.
Влияние светодиодного облучения на процесс прорастания зерна пшеницы проводили следующим образом: экспериментальные образцы сухого зерна подвергали предварительному облучению и затем замачивали в воде и проращивали, а контрольная группа - облучению не подвергалась. Замачивание проводили при температуре 20С, зерно проращивали до получения про 76 ростков длинной 1 мм. Эффективность воздействия определялась путем сравнения средней продолжительности прорастания зерна экспериментальных образцов с контрольными. Воздействие проводили импульсным излучателем с зелеными (длина волны 530 нм), желтыми (длина волны 400 нм) и красными светодиодами (длина волны 680 нм) с продолжительностью воздействия 30, 60 и 120 с.
Из полученных данных видно, что оптимальная продолжительность воздействия светодиодного облучения на зерно пшеницы составляет 60 с. Сокращение процесса проращивания зерна пшеницы после облучения связано с ускорением поглощения влаги зерновкой (рисунок 6).
Вероятно, в результате воздействия на зерно электромагнитного компонента светодиодного облучения происходит повышение интенсивности метаболических процессов клеток зерна. Активируются протеолитические, целлюлолитические и амилолитические ферменты зерна. Собственные цел-люлолитические ферменты зерна частично гидролизуют целлюлозу и геми-целлюлозу- семенных и плодовых оболочек зерна, что ускоряет процесс прорастания. По-видимому, под действием светодиодного облучения, происходит индуцирование внутреннего фотоэффекта, в результате которого увеличивается количество свободных носителей зарядов с перераспределением электрических потенциалов на клеточных мембранах, благодаря этому происходит активизация транспортных и других физико-химических процессов в растительных клетках [21]. Данные математически обработаны по методу наименьших квадратов, получены регрессионные уравнения.
Данные уравнения учитывают влияние цвета светодиодов на скорость поглощения влаги зерном пшеницы при замачивании и адекватны при уровне значимости 99 %. Таким образом, проведённые исследования показали, что применение светодиодного облучения зерна перед замачиванием, с жёлтыми светодиода-ми в течении 60 с в импульсном режиме с частотой повторения импульсов 3 кГц при длительности импульса 0,25 мкс и дальнейшем проращивании зерна при комнатной температуре (20С) воды, при соотношении зерна и воды 1:1, позволяет сократить продолжительность проращивания до 18 часов. Использование красных и зеленых светодиодов не целесообразно. Поучены регрес 79 сионные уравнения, учитывающие влияние цвета светодиодов на скорость поглощения влаги зерном пшеницы при замачивании.
В литературе имеются многочисленные данные об изменение биохимических показателей зерна в процессе прорастания [12, 23, 29, 39, 40, 55, 71, 82, 101, 180, 181]. С появлением современного оборудования и усовершенствованием методов исследования ферментных систем требуется корректировка этих сведений по отдельным биохимическим показателям.
Анализ полученных данных показал, что при замачивании зерна пшеницы в воде (контроль) снижается содержание белковых веществ на 8,6 % по сравнению с исходным зерном. Возможно, это происходит вследствие проте-олиза белков под действием активизирующихся при набухании зерна собственных протеолитических ферментов. Использование ферментных препаратов и светодиодного облучения при замачивании зерна приводит к дополнительному снижению содержания белка в зерне. При использовании светодиодного излучения содержание белка снижается на 21,0 %, при использовании Пектаваморина Г20х и Целловиридина Г20х на 22,7 % и 25,0 % соответственно.
Наибольшие потери белка наблюдаются при использовании препарата Целловиридин Г20х, так как вследствие частичного гидролиза некрахмальных полисахаридов (целлюлозы) периферических частей зерна доступ влаги к зародышу возрастает, где сосредоточена большая часть ферментов зерна, что способствует интенсификации процесса активации ферментативного комплекса протеолитического действия. Влияние ферментных препаратов и светодиодного облучения на изменение состояния углеводно-амилазного комплекса в процессе прорастания зерна пшеницы
Основной представитель углеводов зерновых - крахмал. Помимо крахмала, имеются клетчатка, свободные моносахара, дисахара и гемицеллюлозы.
Для оценки амилолитической активности зерна широко применяют определение показателя «числа падения» (раздел 2.3.1), регистрирующего снижение вязкости мучной суспензии под влиянием гидролиза крахмала амилазами. Чем выше «число падения», тем ниже активность амилаз. Показатель «число падения» непосредственно связан с хлебопекарными достоинствами муки. При наличии проросших зерен «число падения» быстро снижается. Считается, что для зерна пшеницы «число падения» должно быть не ниже 180 секунд.
