Общие признаки липидов их изменения в процессе хранения зерна

Обновлено: 15.09.2024

Всегда оставался актуальным вопрос соблюдения научно обоснованных сроков хранения пищевой продукции и в частности зернопродуктов. Особое значение этот вопрос приобрёл после вступления России в Таможенный союз и ВТО.

Однако изготовитель не всегда может правильно определить срок хранения своей продукции. В связи с этим необходим показатель, позволяющий оценить продукцию как объект хранения.

В работе Некрасова Б.И. [2] за 1946 год приведены ограничительные нормы по величине КЧЖ для муки пшеничной и ржаной, выработанной из зерна длительного хранения – не более 25 мг КОН на 1 г жира, регламентируемая действующими в то время ОСТ'ами и кондициями.

Во всех вышеперечисленных и многих других исследованиях у нас в стране и за рубежом снижение органолептических показателей зернопродуктов объясняются изменениями в их липидном комплексе, которые обусловлены, в первую очередь, гидролитическими процессами. В процессе гидролиза липидов зерновых культур образуются в основном ненасыщенные жирные кислоты: олеиновая, линолевая, линоленовая с одной, двумя и тремя двойными связями соответственно [3].

В настоящее время на международном рынке ФАО/ВОЗ Приказом № 152 ограничил в пшеничной муке содержание свободных жирных кислот 50 мг КОН на 100 г продукта (в нашей стране этот показатель традиционно называется кислотным числом жира).

Для установления норм свежести и годности зернопродуктов была разработана методика, основанная на нелинейной взаимосвязи комплексной органолептической оценки с величиной КЧЖ. Комплексная органолептическая оценка является суммой среднеарифметических экспертных оценок по каждому из оцениваемых показателей (вкус, запах, цвет) с учётом соответствующих весовых коэффициентов этих признаков [6].

Согласно принятой нами терминологии срок безопасного хранения зернопродукта определяется его свежестью – показателем качества зернопродуктов, который характеризует его органолептические свойства, и нормируется КЧЖ – количеством свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира, и выражается в мг КОН на 1 г жира.

Норма свежести – это такое значение КЧЖ, при котором зернопродукт сохраняет свойственные ему органолептические показатели – вкус, запах, цвет. Превышение установленной для каждого зернопродукта нормы свежести свидетельствует о появлении вследствие гидролитических процессов несвойственных ему запаха, вкуса, цвета. Такой зернопродукт дальнейшему хранению не подлежит и должен быть реализован. Следовательно, норма свежести является показателем, определяющим срок безопасного хранения. Необходимо отметить, что при достижении значения КЧЖ, равном норме свежести, органолептические свойства конечного продукта, – хлеба и каши практически не изменяются. Однако при дальнейшем хранении значения КЧЖ могут достигать больших величин, что отражается на органолептических свойствах хлеба и каши.

Это обстоятельство привело к необходимости введения понятия годность зернопродукта. Годность – показатель качества зернопродуктов, который характеризует предельно-допустимые органолептические свойства хлеба или каши, полученные из данного зернопродукта. Нормируется этот показатель также значением КЧЖ зернопродукта.

Норма годности – это такое значение КЧЖ, выше которого органолептические свойства хлеба и каши, полученные из этих зернопродуктов, не соответствуют стандартным требованиям по показателям цвет, вкус, запах, консистенция каши, хлебопекарная оценка. Зернопродукт, имеющий значение КЧЖ выше нормы годности, не должен использоваться на пищевые цели. Норма годности определяет срок реализации зернопродуктов.

Л.Г. Приезжева, В.Ф. Сорочинский, Е.П. Мелешкина

Одним из наиболее четко выраженных признаков изменения качества зерна при его хранении во влажном состоянии является повышение кислотности. В результате плесневения или самосогревания, а также при длительном пребывании в бескислородной среде происходит значительное увеличение общей, т. е. титруемой, кислотности, определяемой по водной суспензии или вытяжке измельченного зерна, или же по вытяжке, содержащей только липиды. Эти изменения обусловлены по крайней мере тремя факторами:
1) гидролизом фосфорорганическнх соединений зерна с образованием кислых фосфорнокислых солей;
2) накоплением свободных жирных кислот вследствие гидролиза жира липазой зерна и микроорганизмов;
3) образованием различных органических кислот в результате метаболизма плесневых грибов.
До настоящего времени особое внимание было обращено на вторую группу факторов. В серии исследований было изучено изменение кислотности эфирной вытяжки из зерна пшеницы и других культур при хранении с различной влажностью. Величина кислотности жира выражалась в количестве миллиграммов КОН, необходимого для нейтрализации свободных жирных кислот, в пересчете на 100 г зерна. Эта величина быстро растет даже при непродолжительном хранении, если влажность пшеницы 15,2—17,4%, т. е. лежит в зоне критической влажности. Для зерна кукурузы повышение кислотности эфирной вытяжки отмечено в пределах от 15,0 до 16,0%. Для ячменя зона начала гидролиза жира находится в пределах от 14,9 до 17,1%.
Одновременно были изучены образцы зерна с ухудшенными биологическими свойствами в результате неблагоприятных условий хранения (зерна, потерявшие всхожесть, с потемневшим зародышем и заплесневелые) и были определены величины кислотности их эфирной вытяжки. На основании этих данных были высчитаны коэффициенты корреляции между последней величиной и всхожестью зерна, а также между кислотностью жира и содержанием поврежденных самосогреванием зерен. Результаты показали наличие тесной корреляционной связи последних показателей (r=+0,81 и r=+0,70) для пшеницы. Аналогично была установлена тесная корреляционная связь между всхожестью и кислотностью эфирной вытяжки кукурузы. В этом случае, как и для пшеницы, величина кислотности обнаруживала отрицательную корреляцию со всхожестью, т. е. чем выше кислотность, тем ниже была всхожесть зерна. Существенное повышение содержания свободных жирных кислот было установлено также при исследовании хранения высоковлажной пшеницы и кукурузы. С повышением кислотности увеличивается содержание неорганического фосфора.
Исследованиями было установлено, что решающую роль в процессах гидролиза жира играет развитие на зерне плесеней. Накопление продуктов гидролиза жира происходит во влажном зерне, хранящемся как в условиях свободного доступа кислорода, так и в замкнутых пространствах. При изучении хранения зерна риса с влажностью в пределах от 15 до 16%, т. е. приближающейся к критической, обнаружили значительное повышение кислотного числа жира у зерна, находившегося в среде азота или углекислого газа и меньшее — в случае свободного доступа кислорода. Последнее обстоятельство можно объяснить расходом части гидролизованного жира на аэробное дыхание. Были обнаружены также окислительные изменения липидов; повышение перекисного числа жира, причем это наблюдалось и при хранении в бескислородной среде. Позднейшие исследования подтвердили значительное увеличение кислотного числа жира риса, хранящегося в атмосфере с пониженным содержанием кислорода. В бескислородной среде всхожесть зерна резко понижается, вероятно, вследствие отравления зародыша продуктами анаэробного дыхания. При хранении риса в среде азота или углекислого газа содержание этанола повышается во много раз по сравнению с зерном, находящимся в условиях постоянного доступа кислорода.
Провести границу между изменениями состава компонентов зерна, обусловленных его жизнедеятельностью собственно и метаболизмом плесневых грибов, трудно. Во всех случаях хранения влажного зерна при доступе кислорода наблюдается бурное развитие плесневых грибов, и именно это обусловливает повышение кислотности липидной фракции. Ho при хранении в среде нейтральных газов или в герметически замкнутых емкостях плесени не развиваются или это наблюдается лишь в начальные дни хранения, тем не менее жир гидролизуется достаточно интенсивно. По-видимому, конечный эффект — гидролиз жира является результатом как воздействия собственных липаз зерна, так и липаз плесневых грибов.
Изменение других компонентов зерна, хранящегося во влажном состоянии, изучено гораздо меньше, поэтому трудно делать какие-либо обобщения. В исследованиях зерна пшеницы, хранившейся во влажном состоянии в герметически замкнутых емкостях, было показано некоторое увеличение содержания небелкового азота за первые 15 недель хранения, но в дальнейшем эта величина осталась постоянной.
Наряду с этим был обнаружен закономерный рост содержания восстанавливающих сахаров, обусловленный, по-видимому, продолжающимся гидролизом крахмала и сахарозы при снижении расхода их на дыхание и уменьшение содержания сахарозы тем более быстрое, чем выше влажность зерна. К сожалению, в этих исследованиях не было изучено изменение количества и качества клейковины, но последнее, судя по альвеограммам, несколько улучшилось. Автор предполагает, что при хранении влажного зерна происходил гидролиз жира и его продукты укрепили клейковину, как это было установлено для процесса хранения муки.
Исследования содержания отдельных групп сахаров при аэробных и анаэробных условиях хранения пшеницы влажностью 20% при температуре 30°С обнаружили определенные изменения в содержании моносахаридов. Так, содержание фруктозы и глюкозы при двухмесячном хранении в анаэробных условиях закономерно повышается, тогда как при свободном доступе кислорода оно остается на очень низком уровне. Содержание сахарозы значительно понижается в аэробных условиях и меньше в анаэробных. Заметно увеличивается также содержание галактозы в зерне, хранящемся в анаэробных условиях. Это свидетельствует о протекающем гидролизе раффинозы под влиянием α-галактозидазы с одновременным образованием сахарозы. В образце, хранившемся при свободном доступе кислорода, содержание всех сахаров сильно понижается вследствие использования их на дыхание. Специальное исследование содержания дифруктозы и раффинозы в зерне пшеницы, хранившейся в условиях повышенных влажности и температуры, обнаружило их заметное снижение.

По химическому составу липиды обычно делят 1 на простые и слож­ные. Простые липиды не содержат азота и фосфора. В группу сложных липидов входят: фосфолипиды, гликолипиды и липопротеиды. В само­стоятельные группы липидов выделяют жирорастворимые пигменты, стерины, витамины.

В зерне и муке содержатся как простые, так и сложные липиды. Часть липидов зерна и муки находится в связанном состоянии, в виде

Нечаев А. П., СандлерЖ. Ю. Липиды зерна. — М: Колос, 1975. — 160 с. Указатель лите­ратуры в этой книге охватывает 126 источников.

Содержание золы и липидов, г на 100 г
Зола и липиды в муке пшеничной
в зерне
пшеницы высшего сорта I сорта II сорта обойной
Зола 1,7 0,5 0,7 1,1 1,5
Сумма липидов 2,11 1.08 1,20 1,81 2,15
Триглицериды 1 1,14 0,29 0,32 0,60 1,01
фосфолипиды 0,46 0,20 - 2
β-Ситостерин 0,08 — 2 0,03 — 2
Сумма жирных кислот 1,54 0,76 0,86 1,31 1,54
В том числе:
линолевая 0,92 0,48 0,53 0,77 0,89
линоленовая 0,07 0,03 0,03 0,04 0,06
Итого полиненасыщенных 0,99 0,51 0,56 0,81 0,95
жирных кислот

¹Обычным (тривиальным) названиям три-, ди- и моноглицериды соответствуют сис­темные названия: триацилглицерины, диацилглицерины и моноацилглицерины.

²Определение содержания не производилось.

адсорбционных комплексов, а частично, вероятно, и в виде химических соединений с белками (липопротеиды) и углеводами (гликолипиды).

Содержание липидов в муке ниже, а в отрубях, особенно зародыше, значительно выше, чем в целом исходном зерне. Следует также отме­тить, что чем меньше выход и зольность пшеничной муки, тем относи­тельно ниже содержание в ней липидов.

В табл. 4 приведены принятые в нашей стране [39] данные о содер­жании золы, липидов и др. в зерне мягкой озимой пшеницы и в пшенич­ной муке отдельных сортов, которые позволяют отметить, что общее со­держание липидов, всех жирных кислот и полиненасыщенных жирных кислот по мере повышения зольности пшеничной муки и у обойной муки возрастает практически прямолинейно и примерно в 2 раза выше, чем у муки высшего сорта.

С точки зрения силы муки очень существенно, что для жирнокис-лотного состава липидов зерна характерно преобладание полиненасы-щенных жирных кислот, представленных в основном линолевой кисло­той и очень небольшим количеством линоленовой кислоты. Доля этих полиненасыщенных жирных кислот в общем их количестве у зерна пшеницы равна 64,3%, у муки высшего сорта 67,1%, у муки обойной 61,7%.

Преобладание в составе липидов зерна и муки полиненасыщенныхжирных кислот особенно важно, так как их наличие связано с силой зерна и муки, содержащих такие ферменты, как липаза и липоксигеназа.

Отметим, что среди злаков наибольшая активность липазы в зерне овса; в зерне пшеницы она относительно меньше; в зерне ржи — не­сколько выше.

При созревании зерна активность липазы снижается, при хранении покоящегося зерна она удерживается на минимальном уровне, а при прорастании зерна быстро и резко возрастает.

Распределение липазы в зерне неравномерно. Меньше всего ее со­держится в эндосперме, значительно больше — в периферических слоях зерна и особенно в зародыше.

В зародыше зерна пшеницы активность липазы выше, чем в эндо­сперме, более чем в 200 раз. В связи с этим между выходом и зольностью муки, с одной стороны, и активностью в ней липазы — с другой, суще­ствует очень тесная прямая зависимость.

Наличие в муке липазы вызывает расщепление части ее жира в процессе хранения и связанное с этим повышение кислотности муки.

Липаза гидролитически расщепляет триглицериды липидов с об­разованием глицерина и свободных жирных кислот, в том числе и поли­ненасыщенных.

Лииоксигеназа катализирует окисление молекулярным кислоро­дом воздуха ненасыщенных жирных кислот — линолевой, линоленовой и арахидоновой, превращая их в гидропероксиды, которые сами могут быть активными окислителями.

Действие липоксигеназы на олеиновую кислоту, имеющую в своей структуре лишь одну двойную связь, столь медленно и незначительно, что им практически можно пренебречь.

Лииоксигеназа действует на двойные связи приведенных выше жирных кислот не только в свободном их состоянии, но и в составе три-глицеридов — жиров. Окисление свободных ненасыщенныхжирных кислот происходит, однако, легче и быстрее. Поэтому действие липоксигеназы в известной мере сопряжено с действием липазы, сопрово­ждающимся образованием при гидролизе жира свободных жирных ки­слот.

Липоксигеназа содержится в семенах многих растений. Наиболее велика липоксигеназная активность семян сои. В несколько раз ниже она у семян гороха. Зерно пшеницы и ржи обладает значительно более низкой, но все же практически значимой липоксигеназной активно­стью. Активность липоксигеназы наибольшая при температуре 30-40 °С и при рН среды 5-5,5.

Гидропероксиды, образующиеся при действии липоксигеназы на полиненасыщенные жирные кислоты муки, сами могут быть активными

окислителями. Поэтому они могут вызывать окисление — SН-групппротеиназы, глютатиона и остатков цистеина в полипептидиых цепоч­ках самого белка.

В результате этого упрочняется и уплотняется структура (четвер­тичная и третичная) самого белка и понижается его атакуемость проте-иназами. Окисление же —SН-групп протеиназы и глютатиона муки до­полнительно снижает интенсивность протеолиза.

Есть работы, позволяющие предполагать, что гидропероксиды оки­сляют и имеющуюся в муке тиоктовую кислоту, превращая ее в мопо-окисную форму, которая затем окисляет — SН-грушгы белков и глюта­тиона муки или теста.

Наличие в зерне и муке липазы, липоксигеназы и жира, богатого полиненасыщенными жирными кислотами, также является фактором, не могущим не влиятьв известной мере па силу пшеничной муки. Это было подтверждено исследованиями, проведенными в 1969-1971 гг. в МТИППе.

Фосфолипиды. Содержание фосфолипидов в зерне и муке относи­тельно невелико. В зерне пшеницы их чуть менее 0,5%, а в муке I сор­та - 0,2%.

Основную часть фосфолипидов зерна и особенно муки составляет лецитин (фосфатидилхолин), значительно меньшую — другие фосфо­липиды.

Из результатов ряда исследований можно заключить, что фосфо­липиды могут и непосредственно влиять па реологические свойства клейковины и теста.

Было также показано, что липиды особенно сильно связываются глютениновой фракцией белка клейковины. Исходя из того, что эта фракция белка клейкови­ны связывает более 80% общего количества липидов клейковины, было даже выска­зано предположение о липопротеидной ее природе.

Электронно-микроскопические и рентгеноструктурное исследова­ния макроструктуры клейковины показали наличие в пей фосфоли-пидных структурных элементов (бимолекулярных прослоек).

На основе этих данных в 1961 г. была предложена гипотетическая липопнротеиновая модель структуры клейковины, которая позволяет

логично объяснять специфические реологические свойства, присущие клейковине пшеничной муки.

При получении пищевых продуктов как в промышленности, так и в домашних условиях липиды исходного сырья (зерно, мясо и молоко, жиры и масла, плоды и овощи и др.) претерпевают разнообразные превращения. Значительные изменения происходят в липидном комплексе хранящихся продуктов. Все это существенно сказывается на их составе, а следовательно, на пищевой и биологической эффективности готовых пищевых продуктов.

Главные направления этих превращений были уже рассмотрены в статьях ранее: гидролиз липидов, окислительное и биохимическое прогоркание. Но в пищевом сырье, полу- и готовых продуктах они мог протекать одновременно в виде параллельно идущих и связанных между собой превращений. Глубина и интенсивность этих процессов зависит от химического состава липидов, температуры, наличия сопутствующих и добавляемых веществ, например а тиоксидантов, влажности, активности ферментов, присутствия макроорганизмов, контакта с кислородом воздуха, способа yпаковки и многих других факторов. Уже это говорит о многообразии, сложности и противоречивости данных процессов. Так, в растительных маслах, содержащих значительное количество ненасыщенных жирных кислот, протекают главным образом процессы автоокисления кислородом воздуха. Благодаря низкой влажности, отсутствию минеральных веществ они не поражаются микроорганизмами и могут храниться длительное время. Лучшими условиями их сохранности в специальных баках резервуаpax являются: температура 4-6 «С, относительная влажное воздуха 75 %. В быту их следует хранить в темной стеклянной таре. Животные жиры (говяжий, свиной, бараний) по своему жирнокислотному составу (незначительное содержание высоконепредельных жирных кислот) должны были бы обладать высокой устойчивостью при хранении. Но они практически не содержат природных антиоксидантов и поэтому нестойки при хранении. Наименее устойчивыми являются сливочное масло и маргарины. Высокая влажность, наличие белковых и минеральных веществ способствует развитию микрофлоры, а следовательно в них интенсивно развиваются процессы биохимического прогоркания.

Одним из основных факторов, обеспечивающих сохранность сливочного масла и маргарина, является температура хранения и отсутствие света. При хранении пшеничной муки идут процессы гидролитического и окислительного прогоркания липидов, а образующиеся продукты взаимодействуют с белками, влияя на ее хлебопекарное достоинство. При выпечке хлеба интенсивно идут процессы взаимодействия липидов с белками. В соответствующих разделах все эти вопросы будут рассмотрены подробнее.

Читайте также: