Определение стекловидности зерна пшеницы и риса

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»
Кафедра технологии хранения и переработки
растениеводческой продукции
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторно – практической работе по теме
«Определение стекловидности зерна пшеницы и риса»
для студентов, обучающихся по специальности 110 305.65
«Технология производства и переработки
сельскохозяйственной продукции»,
и по направлению подготовки 260 100.62 (бакалавры)
«Продукты питания из растительного сырья»
Краснодар 2011
2
Методические указания одобрены методической комиссией факультета
перерабатывающих технологий.
Протокол №4 от «20» декабря 2011г.
Методические указания составили: профессор Казарцева А.Т., доцент
В.М. Чаусов и доцент. Л.Г. Влащик.
3
Цель работы – научиться методам определения стекловидности зерна
пшеницы и риса.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Зерно имеет разную структуру, т.е. определённую взаимосвязь, взаиморасположение тканей, придающее определённое строение её тканям. Структура
может быть стекловидной, мучнистой, частично стекловидной.
Мучнистое зерно на поперечном разрезе имеет белый цвет и вид мела.
Поперечный разрез стекловидного зерна сходен с поверхностью монолитного
плотного вещества. Частично стекловидные зёрна занимают промежуточное
положение между стекловидными и мучнистыми. В частично стекловидном
зерне стекловидная структура занимает часть поверхности поперечного среза
или в виде мелких пятен, в беспорядке разбросанных по поверхности среза.
Стекловидность наблюдается в зерне пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы и
риса.
Структура эндосперма, его стекловидность или мучнистость зависят от
количества, состава, свойств, размеров, формы и расположения крахмальных
зёрен; количества, свойств и распределения белковых веществ; характера и
прочности связи между белковыми веществами и крахмалом. В зависимости от
особенностей каждого из этих трех факторов и их сочетания природа стекловидности может иметь несколько типов.
Особенности образования стекловидности изменяются по сортам и видам
пшеницы.
При созревании зерна вначале откладывается пластидный крахмал в виде
крупных округлых зёрен. В период молочной спелости образуется хондриосомный крахмал – мелкозернистый крахмал, который заполняет промежутки между крупными крахмальными зёрнами. В более поздние стадии хондриосомный
крахмал отлагается в виде ещё более мелких зёрен, часто кучками.
В зерне пшеницы существуют два типа белка: промежуточный, освобождающийся при измельчении клеток, и прикрепленный, прочно связанный с зёрнами крахмала.
В мучнистом эндосперме зёрна хондриосомного крахмала, покрытые слоем прикреплённого белка, имеют ограненную форму, они плотно сомкнуты, но
слабо связаны между собой; узкие промежутки заполнены промежуточным
белком. Мучнистый эндосперм имеет рыхлую структуру, содержит воздушные
мельчайшие пустоты. При дроблении зерна эндосперм раскалывается на границе между крахмальными зёрнами и промежуточным белком.
В эндосперме стекловидной структуры зёрна хондриосомного крахмала
округлые, большие промежутки между ними заполнены более мелкими зёрнами крахмала и белковым веществом. Образуется монолитная система крахмал –
белок с примерно одинаковой прочностью составляющих её частей. При дроблении граница разрушения происходит через белок и крахмальные зёрна.
В образовании структуры эндосперма (стекловидность - мучнистость)
большую роль играют коллоидные и оптические свойства крахмальных зёрен,
изменяющиеся от их размеров и формы.
4
Количество хондриосомного крахмала влияет на хлебопекарные свойства
зерна. Слишком большое и слишком малое количество такого крахмала влечёт
за собой снижение хлебопекарных свойств. Для высокого хлебопекарного качества зерна важно, чтобы крахмала округлой формы было больше, чем крахмала
ограненной формы.
Имеются особенности в распределении белковых веществ в стекловидном и мучнистом зёрнах пшеницы. В зерне с мучнистой структурой белок сосредоточен больше всего в наружных слоях эндосперма и меньше в центральной его части. В стекловидном зерне белковые вещества распределены более
равномерно по всему эндосперму.
В центральных слоях эндосперма зерна твёрдой пшеницы белка содержится несколько больше, чем в зерне мягкой пшеницы. С повышением стекловидности возрастает количество содержащихся в зерне белков, идущих на формирование клейковины.
Структура зерна зависит от характера обмена при наливе и созревании. К
числу основных факторов, определяющих стекловидность, относятся: погодноклиматические условия, состав удобрений, сортовые особенности. Высокая
температура, недостаток влаги, сжатый период налива и созревания зерна увеличивают стекловидность. Избыток фосфора уменьшает, а избыток азота, наоборот, увеличивает стекловидность. Хотя стекловидность зерна является сортовым признаком хлебного растения, но она может изменяться в зависимости
от почвенно-климатических условий.
Интересен вопрос о соотношении в зерне пшеницы между содержанием
белков и стекловидностью. Изучение большого количества экспериментального
материала, полученного многочисленными исследованиями в разное время и на
разном зерне, убеждает в том, что стекловидное зерно пшеницы обычно содержит большее количество белковых веществ, чем мучнистое. Однако высокой
стекловидности зерна пшеницы не всегда соответствует высокое содержание в
нём белка. Нередко наблюдается обратное явление. Это происходит в связи с
тем, что показатель стекловидности более поддаётся действию разнообразных
внешних факторов и их сочетанию, чем содержание белка и клейковины.
Стекловидное зерно оказывает большое сопротивление раздавливанию и
скалыванию, в связи с чем при размоле требуется больше энергии, чем для
мучнистого зерна. Из стекловидного зерна получается более высокий выход
муки, чем из мучнистого. Из мучнистого зерна мука получается, как правило,
мажущаяся (при растирании между пальцами). Мука из стекловидного зерна
более крупитчатая, что очень ценится в хлебопечении. Цвет муки из стекловидного зерна белый с кремовым оттенком, что передается и печёному хлебу. Из
мучнистого зерна цвет муки белый с синеватым оттенком.
От стекловидности зерна в значительной степени зависят: режим и схема
помола, извлечение крупок и их качество, лёгкость просеивания через сито,
степень увлажнения и время отволаживания после замачивания при кондиционировании. Стекловидное зерно лучше вымалывается, чем мучнистое, т.е. из
его отрубистых частиц легче и полнее отделяются остатки эндосперма. Из
стекловидного зерна получаются тонкие и тощие отруби.
5
Высокостекловидное зерно при переработке на первых этапах помола даёт большое количество крупок, что обеспечивает высокий выход лучших сортов муки (крупчатки, высшего и первого сортов), состоящих практически из
центральной части эндосперма. Мучнистое зерно на первых этапах помола
сильно крошится, получается много муки и мало крупок, что снижает выход
муки высших сортов.
Консистенция зерна твёрдой пшеницы, как правило, стекловидная, а консистенция мягкой может составлять от 100 до 20% и менее.
Консистенция эндосперма риса также является одним из важнейших признаков качества зерна, его технологических и потребительских свойств. Рис,
обладающий высокой стекловидностью, как правило, при варке имеет рассыпчатую консистенцию, рис частично стекловидный и мучнистый - вязкую консистенцию. Эндосперм частично стекловидного и мучнистого зерна менее
прочный, чем стекловидного и при переработке даёт больший выход дроблёного риса.
Стекловидность риса не связана с содержанием белка. Нередко отмечается противоположное соотношение: при большем содержании белков стекловидность зерновки риса снижается. Не обнаружено также влияния на стекловидность риса формы и плотности укладки крахмальных зёрен. Установлено,
что решающее значение для консистенции зерновки риса имеют строение и
свойства крахмала.
Оборудование и материалы.
Диафаноскоп марки ДСЗ-2 с кассетой; весы лабораторные ВЛТК_I с погрешностью взвешивания по ГОСТу I9494-74 не более I г; разборные доски,
шпатели, лезвия бритвы или скальпели, шелушитель для снятия плёнок риса
без нарушения целостности зерновки, образцы зерна пшеницы и риса.
Порядок выполнения работы.
Стекловидность зерна, пшеницы и риса определяют согласно ГОСТу
10987-76.
Для проведения анализа только на стекловидность навеску зерна, пшеницы или риса массой 50 г (выделенную из средней пробы в соответствии с ГОСТом 1358.3-83) освобождают от сорной и зерновой примесей. Из очищенного
зерна риса выделяют навеску целых зёрен массой 10 г. и обрушивают на шелушителе или вручную в соответствии с порядком, установленным ГОСТом
13586.3-83.
При полном анализе средней пробы стекловидность зерна пшеницы определяют после анализа на засоренность: стекловидность зерна риса определяют после анализа на плёнчатость в навеске с массой около 10 г, отобранной после
ручного или механизированного обрушивания риса.
При проведении испытания определяют общую стекловидность. Под показателем общей стекловидности понимают сумму полностью стекловидных и
половину частично стекловидных зёрен.
6
Стекловидность зерна пшеницы и риса определяется двумя методами: с
использованием диафаноскопа просвечиванием исследуемого зерна направленным световым потоком и по результатам осмотра среза зерна.
Определение стекловидности с использованием диафаноскопа.
На кассету диафаноскопа высыпают навеску зерна пшеницы или обрушенного риса и, совершая круговое движение кассеты в горизонтальной плоскости, достигают заполнения всех 100 ячеек решётки целыми зёрнами, по одному в каждой ячейке. Излишки зёрен осторожно ссыпают, слегка наклоняя
кассету, после чего её вставляют в прорезь корпуса прибора и включают источник света. С помощью рукоятки управления кассету устанавливают в корпусе
так, чтобы в поле зрения был виден первый ряд ячеек с зерном. Затем просматривают через окуляр диафаноскопа первый ряд зёрен, подсчитывают и записывают количество полностью стекловидных и мучнистых зёрен.
К полностью стекловидным относят полностью просвечиваемые зёрна, а
к мучнистым – полностью не просвечиваемые. Зёрна с частично просвечиваемым эндоспермом относят к частично стекловидным зёрнам и не подсчитывают.
Характеристика полностью стекловидных и полностью мучнистых зёрен
пшеницы разных типов дана в таблице 1.
Таблица 1 – характеристика зерна пшеницы разных типов при их просвечивании на диафаноскопе.
Характеристика
Тип зерна Полностью стекловидных
Полностью мучнистых зёрен
зерен
1
Зёрна светлые, прозрачные, Зёрна тёмно-коричневые или чёрные,
просвечиваются
полно- не просвечиваются.
стью.
2,3, 4
5
Зёрна янтарного или жёл- Зёрна тёмные, не просвечиваются.
того цвета, прозрачные,
просвечиваются
полностью.
Зёрна
просвечиваются Зёрна очень тёмные или чёрные, не
полностью, но более тём- просвечиваются.
ные, чем 1-ого типа
После осмотра всех зёрен первого ряда кассету перемещают так, чтобы в
поле зрения был виден второй ряд зёрен, просматривают и записывают результаты подсчёта в таблицу 2.
О последнем десятом ряде зёрен предупреждает красная полоса на кассете.
7
Нужно отметить, что на диафаноскопе хорошо определять стекловидность зерна, выращенного в благоприятных погодных условиях. Если же оно
подвергалось влиянию осадков в период созревания или уборки и в результате
этого потеряло цвет, то правильно определить стекловидность трудно. Такое
зерно плохо пропускает свет и создаётся впечатление, что оно мучнистое. Фактически обесцвеченное зерно часто сохраняет стекловидную консистенцию эндосперма, что хорошо видно при его разрезе.
Определение стекловидности по результатам осмотра среза зерна.
Из подготовленной для анализа навески зерна пшеницы или обрушенного
риса выделяют без выбора 100 целых зёрен и разрезают их поперёк посередине.
Срез просматривают, и каждое зерно в соответствии с характером среза
относят к одной из трёх групп: стекловидной, мучнистой, частично стекловидной – согласно следующей характеристике:
Стекловидное зерно – с полностью стекловидным эндоспермом;
Мучнистое зерно – с полностью мучнистым эндоспермом;
Частично стекловидное зерно – с частично мучнистым или частично
стекловидным эндоспермом.
Зёрна пшеницы с явно выраженными мучнистыми пятнами («желтобочки») по внешнему виду без разрезания относят к частично стекловидным зёрнам. Результаты осмотра среза зерна заносят в таблицу 3. Результаты определения стекловидности на диафаноскопе записывают в таблицу 2.
Оформление результатов исследований.
Ряд кассеты
Число стекловидных зёрен
Число мучнистых
зёрен
Число частично стекловидных зёрен
1
5
3
10 - (5 + 3) = 2
Результаты осмотра среза зерна записывают в таблицу 3.
Консистенция эндосперма
Число зерен
Стекловидность
Мучнистая
Частично-стекловидная
Общую стекловидность выражают в процентах по отношению к 100 зернам.
Для вычисления общей стекловидности зерна к процентному количеству
полностью стекловидных зёрен прибавляют половину процентного количества
частично стекловидных зерен:
8
0с = Пс + Чс/2
где: Пс – количество полностью стекловидных зёрен, шт.
Чс – количество частично стекловидных зёрен, шт.
Вычисление общей стекловидности зерна производят до десятых долей
процента с последующим округлением результата до целого числа следующим
образом: если десятые доли процента следуют за нечётной цифрой, то последнюю увеличивают на единицу и оставляют её без изменения, если она чётная
или нуль.
В документах о качестве зерна указывают результат определения общей
стекловидности в целых единицах процента и сообщают, каким методом определялась стекловидность (на диафаноскопе или по срезу зерна). Расхождение
между результатами первоначального и контрольного или арбитражного анализов не должно превышать + 5% абсолютного значения. Контрольные или арбитражные анализы производят тем же методом, что и первоначальный анализ
(на диафаноскопе или по срезу зерна).
Окончательные результаты определения общей стекловидности зерна записать в таблицу 4.
Название образца
Общая стекловидность зерна (%) при определении
При срезе зерна
На диафаноскопе
Задание: 1. Изучить основные теоретические положения
2. Ответить на контрольные вопросы
3. Определить стекловидность зерна пшеницы и риса вручную и на
диафаноскопе.
Контрольные вопросы.
1. Какой может быть консистенция эндосперма? Дать её характеристику.
2. Чем обусловлены различия в структуре эндосперма?
3. Какие свойства зерна характеризуют стекловидность?
4. Какого влияние консистенции эндосперма на переработку зерна?
5. Как влияет стекловидность на качество зерна пшеницы и продукты её
переработки?
6. Какие зерна относятся к стекловидным, мучнистым и частично стекловидным?
7. Какой может быть стекловидность зерна мягкой и твёрдой пшеницы?
8. Базисные кондиции по классам для зерна мягкой и твердой пшеницы.
9. Каковы методы определения стекловидности и их сущность?
10. Как вычисляется общая стекловидность зерна?
9
Список использованных литературных источников.
1. Казаков Е.Д. Зерноведение с основами растениеводства. М., «Колос»,
1973, с. 115119.
2. Тарасенко Н.Д. Качество зерна озимой пшеницы на Кубани. Краснодар, 1973, с.4-5.
3. Трисвятский Л.А. и др. Хранение и технология сельскохозяйственных
продуктов. М., 1991, с.75-77
4. Трисвятский Л.А., Шатилов И.С. Товароведение зерна и продуктов
его переработки. М., 1992, с.202-204
5. ГОСТ 10987-76. «Зерно. Метода определения стекловидности.»