Сельское хозяйство / 4. Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

к.т.н. Рукшан Л.В., к.т.н Евдохова Л.Н.,

Матвеева А.В.

УО «Могилевский государственный университет продовольствия»,

Республика Беларусь

Характеристика микроструктуры зерна ячменя

и зернопродуктов из него

При оценке качества зерна особое внимание следует уделять изучению его микроструктуры, исследование которой открывают возможности для последующего выявления взаимосвязи между строением зерна и его биологической ценностью. Анализ микроструктуры ячменя необходим также для разработки технологических режимов переработки зерна.

Учитывая выше изложенное, нами исследовалось зерно ячменя со стекловидным и мучнистым эндоспермом. Исследования микроструктуры зерна и муки проводились с помощью электронного сканирующего микроскопа марки Jeol JSM-35C (Япония). Для исследования микроструктуры зерна делался его скол, который затем закрепляли на предметном столике. Пробы муки распыляли непосредственно на липкую ленту. В вакуумной установке JFC-1100 Jeol проводили напыление золото-углеродным сплавом. Напыленные образцы изучали на сканирующем электронном микроскопе при различном увеличении и фотографировались на негативную пленку Кодак. На рисунке 1 и 2 изображены микроструктура цветочных, плодовых оболочек и алейронового слоя стекловидного и мучнистого ячменя.

Известно, что на технологические свойства зерна влияет структура оболочек и алейронового слоя [1]. В табл. 1 приведена толщина покровных тканей исследуемого ячменя.

Таблица 1. Толщина покровных тканей исследуемых образцов ячменя

Наименование покровных тканей зерновки	Толщина, мкм
	Стекловидный ячмень	Мучнистый ячмень
- Цветковые пленки	(16,6-20,0)/18,3*	(18,5-21,5)/20,0*
- Плодовые и семенные пленки	(25,0-27,0)/26,0*	(26,0-29,0)/28,0*
- Алейроновый слой	(58,0-64,0)/61,0*	(62,0-70,0)/66,0*
* - средневзвешенные значения

Анализ, данных приведенных в табл. 1, показал, что средневзвешенные значения толщины и шаг варьирования содержания пленок и алейронового слоя у стекловидного ячменя несколько меньше, чем у мучнистого. Это предполагает и повышенное технологическое достоинство стекловидного ячменя. Отмечено, что алейроновый слой стекловидного ячменя состоит из двух-трех рядов клеток (рис. 1), длина клеток равна 20-25 мкм. Клетки правильной прямоугольной и квадратной формы. Некоторые клетки при приготовлении среза были разрушены и в них видны зернистые белковые образования – алейроновые зерна. Стенки клеток толстые и непрозрачные. Содержимое клеток не срастается с их стенками, о чем свидетельствует наличие воздушных полостей в клетках.

Алейроновый слой мучнистого ячменя (рис. 2) состоит из 3-4 рядов клеток. Длина клеток - 25-30 мкм. Форма клеток алейронового слоя различная: квадратная прямоугольная и округлая. В остальном строение алейронового слоя мучнистого ячменя аналогично стекловидному.

Итак, клетки алейронового слоя стекловидного ячменя имеют равномерную конфигурацию, а мучнистого - неравномерную. По сведениям, приведенным в литературе [2], зерно с одинаковой толщиной клеток алейронового слоя хорошо вымалывается и по сравнению с зерном, имеющим алейроновый слой неравномерной конфигурации, имеет больший выход муки.

На рис. 3 представлена микроструктура эндосперма стекловидного ячменя. У стекловидного зерна ячменя крахмальные зерна центральной части эндосперма крупные и средние, имеют округлую и ограненную форму. Условный диаметр крупных зерен крахмала составляет 32-40 мкм. Крупные зерна крахмала покрыты отдельным или сплошным слоем прикрепленного белка. Белковая матрица развита достаточно хорошо. Стенки клеток центральной части эндосперма толстые, непрозрачные и к стенкам клетки крепятся белковые пластины, которые закрепляют зерна крахмала в клетке. Мелкие зерна крахмала имеют сферичную форму. Около крупного зерна крахмала находится промежуточный и клиновидный белок. Имеются глобулы белка и воздушные полости. Связь зерен крахмала с белковой матрицей непрочная, о чем свидетельствуют углубления в белковой матрице, образующиеся при выпадении крахмальных зерен в процессе приготовления скола.

Микроструктура эндосперма мучнистого ячменя по своей структуре отличается от стекловидного (рис. 4). Так, клетки центральной части эндосперма мучнистого ячменя характеризуются наличием крупных и мелких крахмальных зерен круглой и овальной формы. Условный диаметр крупных крахмальных зерен составляет 25-30 мкм. Белковая матрица прерывиста и располагается в виде тонких пленок между зернами крахмала. Микроструктура клетки рыхлая, так как в ней много воздушных полостей.

Итак, зерно стекловидного ячменя имеет толщину цветочных пленок несколько меньше, чем у мучнистого ячменя. Величина плодовых и семенных оболочек у мучнистого и стекловидного ячменя одинаковая. Величина алейронового слоя у стекловидного ячменя меньше, чем у мучнистого. Клетки алейронового слоя у стекловидного ячменя имеют правильную форму и мельче, чем клетки алейронового слоя мучнистого ячменя. Эндосперм стекловидного ячменя имеет крахмальные зерна крупнее, чем у мучнистого ячменя. Белковая матрица эндосперма стекловидного ячменя развита лучше, чем у эндосперма мучнистого ячменя. Эндосперм мучнистого ячменя имеет больше воздушных полостей, т.е. более рыхлый. Микроструктура стекловидного и мучнистого ячменя имеет различные характеристики и в процессе переработки это зерно будет вести себя различно.

Проведен анализ микроструктуры различных сортов ячменной муки (обдирной, особой, кондитерской), позволяющий спрогнозировать структурно-механические свойства теста, обуславливающие в свою очередь качество готовых изделий. Анализ микроструктуры муки показал, что обдирная мука является неоднородной по своей структуре с присутствием крупных конгломератов. В белковой матрице имеются выпавшие зерна крахмала, размер которых находится в пределах 12-16 мкм. В особой ячменной муке мало прикрепленного белка, присутствуют средние углеводно-белковые ассоциаты и достаточно крупные крахмальные зерна (25-35 мкм), образующие ее однородную структуру. Кондитерская ячменная мука обладает однородной структурой и состоит из мелких зерен крахмала (10-12 мкм). Анализ микроструктуры показал, что в кондитерской ячменной муке по сравнению с мукой обдирной и особой меньше прикрепленного белка.

Таким образом, проведенный микроструктурный анализ стекловидного и мучнистого зерна ячменя позволил обнаружить некоторые различия в микроструктуре: эндосперм стекловидного ячменя имеет крахмальные зерна крупнее, а белковая матрица развита лучше, чем у эндосперма мучнистого ячменя, который более рыхлый и содержит больше воздушных полостей. Это следует учитывать при переработке зерна в муку. Связь размера и расположения крахмальных гранул и стекловидности зерна указывает на то, что при подготовке ячменя к помолу следует учитывать этот показатель. Различия в микроструктуре ячменной муки различных сортов предполагает использование специальной технологии при получении из них мучных продуктов питания.

Литература:

1. Егоров Г.А. Управление технологическими свойствами зерна. – Воронеж: Воронеж. госуд. ун-тет, 2000. – 348 с.

2. Влияние микроструктуры зерна пшеницы на его мукомольные свойства / Егоров Г.А., Максимчук Б.М., Таталаев А.С., Изосимов В.П. // ЦНИИТЭИ. Хранение и переработка зерна. - М., 1987. - №4. - С. 20-25.

e:mail: ruksan@tut.by

Рис. 1 Цветочные, плодовые оболочки и алейроновый слой стекловидного ячменя (увеличение 300)	Рис. 2 Цветочные, плодовые оболочки и алейроновый слой мучнистого ячменя (увеличение 300)
Рис. 3 Эндосперм стекловидного ячменя (увеличение 600)	Рис. 4 Эндосперм мучнистого ячменя (увеличение 600)
1 – цветочные оболочки; 2 – плодовые оболочки 3 – алейроновый слой	4 – крахмальное зерно; 5 – белковая матрица 6 – прикрепленный белок