Лабораторная работа 4 Определение морфологических и биохимических показателей качества зерна подвергнутого плесневению

Цель работы: исследовать влияние плесневых грибов на изменение строения, физико-химических показателей качества и ферментативной активности зерна.

Теоретическое обоснование:

На нормальном зерне, не подвергавшемся неблагоприятным воздействиям при хранении, численность «плесеней хранения» очень низка (0-0,5 тыс. на 1 г зерна). Нарушение правил хранения сопровождается быстрым развитием плесневых грибов. Количество их за непродолжительный период может достигать многих миллионов на 1 г зерна.

Плесневые грибы ксерофитны, биохимически активны и способны развиваться при сравнительно низких температурах. В благоприятных для них условиях биомасса плесневых грибов удваивается менее чем за 2 ч.

Развитие плесеней зерна при неблагоприятных условиях хранения приводит к потерям сухого вещества, увеличению влажности, потере всхожести, снижению питательной и товарной ценности зерна, ухудшению его хлебопекарных достоинств. Плесневые грибы способны образовывать многочисленные микотоксины, некоторые из них являются канцерогенными - афлатокоины, флавотоксины, патулин, пенициллиновая кислота, стеригматоцистин. Заплесневевший пищевой продукт приходится считать токсическим, вредным. Плесневые грибы используют для развития почти все соединения зерна. Поэтому наблюдаются потери углеводов, липидов и частично белков.

Количество клейковины уменьшается. Гидратационная способность ее снижается, она становится темной, липкой. При самосогревании под воздействием высоких температур клейковина сначала укрепляется, затем белки денатурируют, частично распадаются в результате развития микроорганизмов и теряют способность образовывать клейковину.

Плесневение приводит к накоплению свободных аминокислот. Происходит интенсивный гидролиз углеводов. Содержание крахмала в заплесневевшем зерне и муке может уменьшаться на 20-40 %. Количество редуцирующих сахаров возрастает. В связи с расходованием углеводов на дыхание относительное содержание клетчатки чаще увеличивается (на 0,2-1,53 %).

Липиды зерна чувствительны к действию плесеней и разрушаются раньше других органических соединений зерна. Содержание свободных липидов убывает, а связанные липиды частично переходят в свободные. Кислотные числа тех и других интенсивно нарастают. Плесневение зерна приводит к увеличению доли олеиновой кислоты (в мицелии грибов) и к снижению линолевой и линоленовой жирных кислот, фосфолипидов, токоферолов, каротиноидов. Все это снижает пищевую ценность зерна.

Виновником микотоксикоза является гриб Aspergillus flavus, преобладающий в арахисовом шроте, муке, жмыхе, из которого выделен афлатоксин.

Афлатоксины, обнаруженные в злаковых и продуктах из них, могут вырабатывать грибы: A. parasiticus, A. oryzae, A. glaucum, P. expansum, P. digitatum, P. citromyces, Mucor и др. В пищевых продуктах найдено четыре главных афлатоксина, продуцируемых плесневыми грибами (В_1; В₂, G₁, G₂). Афлатоксины являются производными кумаринов.

Опасность афлатоксинов связана с их канцерогенностью. Афлатоксин В₁ является наиболее сильным канцерогеном.

Для предотвращения развития плесени хорошие результаты получены при обработке зерна с повышенной влажностью перед закладкой на хранение муравьиной, пропионовой и уксусной кислотами. Показано, что такая обработка практически не оказывает влияния на технологические свойства зерна.

Методика выполнения

За два-три дня до проведения лабораторной работы необходимо увлажнить продукт (овес, ячмень, пшеницу, рожь) до влажности 20-25 %. Для равномерного распределения влажности по всей массе продукта его увлажняют следующим образом. Взвешивают образец сухого продукта 5 г и определяют его влажность w_н⁰ в сушильном шкафу по стандартной методике. Затем рассчитывают количество воды W, которое необходимо добавить к навеске, чтобы получить заданную влажность продукта w_к⁰ по формуле

,

где G_н - масса продуктов при влажности w_к⁰; w_н⁰ и w_к⁰ - соответственно влажность продукта до и после увлажнения, % на общую массу.

При тщательном перемешивании в продукты в течение первого дня добавляют воду небольшими порциями. Увлажненный продукт ставят в холодильник или термостат и хранят при температуре 3-5 °С три дня По истечению заданного времени исследуемые образцы помещают в термостат при температуре 35-36 ⁰С выдерживают от 3 до 4 суток. Затем образцы исследуют по внешнему виду, по физико-химическим показателям качества зерна и изменение ферментативной активности (методики определения берут из первой лабораторной работы). Делают сравнительный анализ нативного зерна (первая лабораторная работа) и изменений произошедших в зерне при плесневении. Результаты исследований записывают в таблицу 11.

Таблица 11 – Сравнительная анализ

Объект исследований	Нативное зерно (лабораторная работа № 1)	Исследуемое зерно (плесневое)
Внешний вид, вкус, запах, цвет
Влажность, %
Кислотность, град
Количество сырой клейковины, %
Качество сырой клейковины, ед ИДК
Активность каталазы
Амилолетическая активность
Активность полифенолоксидаза

Вопросы для самоконтроля:

1. Каким образом плесневение зерна влияет на количество углеводов, липидов, белков?

2. Что происходит с содержанием общего азота в начальный период развития на зерне плесеней и в результате чего?

3. Что происходит с содержанием общего азота при далеко зашедшем плесневении?

4. Что происходит с количеством клейковины, содержанием клетчатки, количеством редуцирующих веществ в заплесневевшем зерне?

5. Что происходит с содержанием свободных жирных кислот, долей олеиновой кислоты, линолевой, линоленовой жирных кислот, фосфолипидов, токоферолов, каротиноидов в заплесневевшем зерне?

6. Основные афлатоксины пищевых продуктов, продуцируемые плесневыми грибами?

7. Какой из известных афлатоксинов обладает наибольшей канцерогенностью?