Біохімія зерна і хліба

Під час дозрівання зерно пшениці може бути пошкоджене клопами-черепашками. Зерно, пошкоджене цими комахами, відрізняється від нормального тим, що в місці пошкодження має темну крапку і світлу пляму; іноді темної крапки немає і в місці пошкодження є лише світла пляма із зморшкуватою поверхнею. Клоп-черепашка під час дозрівання зерна проколює його своїм хоботком і в місце уколу вводить свою слину, в якій містяться дуже активні ферменти.

Особливо активні в слині цієї комахи протеази, що розщеплюють білки тому клейковина руйнується, розріджується. Наколоте клопом-черепашкою зерно дозріває, і в ньому зберігається внесений комахою фермент. Коли з такого зерна отримують борошно, то пошкоджена його частина теж розмелюється і потрапляє в загальну масу борошна. Якщо потім з цього борошна готують тісто, фермент починає активно діяти, тобто розщеплювати білки клейковини. В результаті клейковина руйнується і тісто стає дуже «слабким». Отримати нормальний хліб з такого борошна не можна. Максимальна активність протеолітичного ферменту, який клоп-черепашка вносить до зерна, виявляється при рН 8. Таким чином, цей фермент найенергійніше діє при слаболужній реакції і в цьому відношенні схожий з трипсином кишечнику людини.

Ураження зерна клопами-черепашками в більшості випадків локальне. Тому, якщо за допомогою ланцета вискребти із зерна пошкоджену частину і потім частину зерна, що залишилася, розмолоти в борошно, то виявиться, що клейковина з непошкодженої частини зерна нормальна. Якщо додати в борошно з непошкодженої частини зерна борошно, що отримане з видаленої пошкодженої частини, тісто відразу ж почне розпливатися. Це відбудеться тому, що фермент, що міститься в пошкодженій частині зерна, розщеплюватиме білки з нормальної його частини.

В результаті пошкодження зерна клопами-черепашками знижується вміст загального азоту в зерні. Це відбувається тому, що черепашка, наколюючи зерно, частково розчиняє і висмоктує його вміст, насамперед білок. Тому в пошкодженому зерні білка менше, а більше різних продуктів його розщеплення, тобто небілкових азотистих речовин. У пошкодженій частині зерна вміст загального азоту у два рази менший ніж в нормальній. В пошкодженій частині в чотири рази більше міститься азотистих низькомолекулярних речовин (у% від загального азоту). Таким чином, в пошкодженій частині під впливом ферменту, внесеного клопом-черепашкою в зерно, половина всього білка розщеплена, зруйнована, перетворена на низькомолекулярні азотисті з'єднання.

Розпізнати зерно пшениці, пошкоджене клопами-черепашками можна перш за все по наявності на поверхні зерна світлих плям і темних крапок. Проте це всього лише попередній, орієнтовний аналіз. Потрібно мати на увазі, що такі ж плями з'являються в результаті уколу дозріваючого зерна іншими шкідниками, причому на зерні утворюються такі ж плями, але погіршення хлібопекарських якостей не відбувається.

Найбільш правильний метод розпізнавання зерна і борошна, пошкоджених клопами-черепашками, – перевірка розспливаємості клейковини. Відмиту клейковину залишають на відлежування під скляним ковпаком при температурі 30° С на півгодини або на годину. Якщо борошно було отримане із зерна, пошкодженого черепашками, то вже через 15-20 хвилин відлежування спостерігатиметься розпливання клейковини, вона втратить свою пружність і еластичність і перетвориться на сметаноподібну масу. Якщо ж борошно було отримане з нормального зерна або зерна, пошкодженого якимись іншими шкідниками, то розпливання клейковини не відбудеться або воно буде абсолютно нікчемним. Якість клейковини можна визначити не тільки за розпливаємістю, але і за зміною розтяжності клейковини або ж за допомогою пластометра.

Дихання зерна

Зерно, як всякий живий організм, дихає, і це має дуже велике значення при його зберіганні.

У зерні залежно від того, в яких умовах воно знаходиться, можуть здійснюватися два види дихання: аеробне і анаеробне (бродіння). Якщо доступ повітря достатній, то в зерні відбувається процес аеробного дихання. Якщо зерно зберігається без доступу повітря, в ньому відбувається процес анаеробного дихання.

Як відомо, сумарне рівняння аеробного дихання зерна

C6H12О6 + О2  6СО2 + 6Н2О + 674 ккал (2867 кДж)

Таким чином, в результаті аеробного дихання споживаються цукор (глюкоза) і кисень, а утворюються вуглекислий газ і вода. Окрім СО2 і Н2О при диханні виділяється ще тепло: 674 ккал (2867 кДж) на одну грам-молекулу (180 г) витраченої глюкози.

Сумарне рівняння анаеробного дихання (спиртового бродіння)

C6H12О6  2С2Н5ОН + 2С02 + 28 ккал (117 кДж)

При анаеробному диханні також виділяється деяка кількість 28 ккал (117 кДж) на одну грам-молекулу витраченої глюкози.

Інтенсивне дихання зерна викликає значне витрачання його органічних речовин (глюкози). Іншими словами, приводить до зменшення сухої маси зерна.

Крім того, як це видно з рівняння, склад повітря в міжзерновому просторі змінюватиметься – кисень споживатиметься, а СО2 накопичуватимеся. Бувають випадки, коли в повітрі міжзернового простору накопичується до 12-15% і більш (у нормальному повітрі міститься всього лише 0, 03%) СО2. І, як це видно з рівняння, в результаті посиленого дихання зерна виділяється вода. Таким чином, в результаті посиленого дихання зерна накопичуватимуться водяні пари і, отже, вологість зерна підвищуватиметься і інтенсивність дихання ще збільшується. Надзвичайно важливий наслідок інтенсивного дихання – виділення тепла. Зернова маса, як відомо, має погану теплопровідністю. Тому тепло, що виділяється в результаті інтенсивного дихання зерна, як би акумулюватиметься в зерновій масі, що у свою чергу сприятиме ще більшому посиленню процесу дихання і виникненню такого процесу як самозігрівання.