Enzymy zbożowe
Wazne enzymy wystepujace w ziarne:
Amylazy - naleza do hydrolaz, katalizuja hydrolize skrobi i glikogenu. Wystepuja 3 typy amylaz: alfa-amylaza, beta-amylaza i glukoamylaza. Wszystkie hydrolizuja skrobie ale riznia się sposobem dzialania.
Amylazy (alfa i beta) wystepuja glownie w bielmie i w czesciach sasiadujacych z warstwa aleuronowa. W srodku bielma aktywnosc amylazy jest nie wielka i wzrasta dopiero w czasie rozpoczecia procesu kielkowania ziarna. W dojrzalym, nieskielkowanym ziarnie pszenicy wystepuje tylko amylaza cukrujaca czyli beta-amylaza. Wystepuje ona w formie nieczynnej (zwiazanej) i czynnej (wolnej).
Inaktywacja amylazy nastepuje poprzez jej wiazanie z bialkami. Enzymy proteolityczne rozkladaja te bialka, a tym samym przeprowadzaja w forme nieczynna, natomiast beta-amylazy w forme czynna. Uwaza się ze tylko 1/3 ogolnej ilosci beta-amylazy wystepuje w formie czynnej.
Beta-amylaza nie hydrolizuje nie uszkodzonych ziaren skrobi, a jeżeli już hydrolizuje to nastepuje to bardzo wolno. Uszkodzenia skrobi np. mechaniczne, podczas przemialu zmieksza podatnosc na takie dzialanie.
Alfa-amylaza (amylaza dekstrynujaca) wystepuje czynnie w czasie kielkowania ziarna. Na skutek jej dzialania silnie spada lepkosc kleikow skrobiowych, co wiaze się z rozkladem skrobi do dekstryn, o znacznie mniejszych czasteczkach.
Podzial maki w zaleznosci od aktywnosci amylolitycznej (liczby opadania)
Grupa jakosciowa maki, wartosc liczby opadania, aktywnosc amylolityczna maki.
Maka przenna:
a, <80, bardzo wysoka aktywnosc alfa-amylazy
b, 90-150, wyskoka aktywnosc alfa-amylazy
c, 175-280, srednia aktywnosc alfa-amylazy
d, >300, niska aktywnosc alfa-amylazy
Maka zytnia:
a, <70, bardzo wysoka aktywnosc alfa-amylazy
b, 75-100, wysoka aktywnosc alfa-amylazy
c, 125-200, srednia aktywnosc alfa-amylazy
d, >250, niska aktywnosc alfa-amylazy
Przeznaczenie technologiczne maki pszennej w zależności od jej aktywności
Mąka z grupy a- nie nadaje się do wypieku ponieważ otrzymano ja z ziarna uszkodzonego przez porosty (z ziarna porośniętego). W wyjątkowych przypadkach może być użyta ale w małych ilościach do wymieszania z mąka z grupy d i przeznaczona do wypieku pieczywa mieszanego żytnio-pszennego. Mieszanie powoduje obniżenie aktywności α-amylazy.
Maka z grupy b - w niewielkich ilościach może być wykorzystana do wypieku pieczywa mieszanego zytnio-pszennego; względnie może być wykorzystana z mąka z grupy d i przeznaczona do otrzymania kazdego pieczywa, tak pszennego jak i żytniego .
Maka z grupy c - nadaje się do produkcji każdego rodzaju pieczywa, pszennego i mieszanego
Maka z grupy d - może być wykorzystana jako „poprawiacze” mąk z grup a i b, a także do produkcji pieczywa półcukierniczego z dużym dodatkiem cukru. Nie nadaje się do wypieku pieczywa mieszanego o wysokiej kwasowości jeżeli jednocześnie została użyta mąka o średniej lub niskiej aktywności enzymatycznej ( mąki c i d).
Przeznaczenie technologiczne mai żytniej w zależności od jej aktywności amylolitycznej
Mąka grupy a - z ziarna uszkodzonego przez porosty; przy mieszaniu z maka z grupy d, ale przy równoczesnym stosowaniu silnie ukwaszonych miedzyproduktów piekarskich, a szczególnie kwasów.
Mąka z grupy b - może być użyta w mieszaniu z mąka c id. Do pieczywa mieszanego, jeżeli równocześnie używane maki pszennej o podwyższonej aktywności amylolitycznej (a lub b)
Mąka z grupy c - do każdego rodzaju pieczywa
Mąka z grupy d - nie nadaje się samodzielnie do produkcji pieczywa, do ciast silnie ukwaszonych. Można stosować w mieszaniu z mąka b.
Znaczenie alfa i beta- amylazy w technologii jest bardzo duze:
Alfa-amylaza - dostarcza dekstryny, które wchodza w reakcjenieenzymatycznego brunatnienia, decyduja miedzy innymi o barwie skorki pieczywa
Beta-amylaza - jest niezbedna do wytworzenia odpowiedzniej ilosci cukrow koniecznych do przepowadzenia procesu fermentacji
Związki mineralne występujące w ziarnie zbóż (są dwie grupy):
I: C,O,H,N,S i P(95-98% masy ziarna)
II: pozostałe pierwiastki występujące w ilościach 1,5 do5% masy ziarna
Grupa II dzieli się na 3 podgrupy:
Makroelementy: P,K,Mg,Na,Fe,S,Al.,Si,Ca (10^-1 do10^-2)
Mikroelementy: Ma,B,Sr,Cu,Zn,Bva,Ti,Li,J,Br,Mo,Co (10^-3 do 10^-5)
Ultramikroelementy: Cs,Se,Cd,Hg,Ag,Ra (10^-6)
Zawartość związków mineralnych w ziarnie ma zasadniczy wpływ na zawartość popiołu w mace.
Umownym kryterium jakości maki handlowej jest jej klasyfikacja wg. zawartości popiołu czyli podział na tzw. typy mąki. Określenie „typ maki” opiera się na oznaczaniu w niej zawartości popiołu, który pozostaje po spaleniu próbki, a uzyskany wynik przelicza się na ilość substancji mineralnych. Wynik wyraża ilość popiołu w mg po spaleniu 100g maki w 920 C.
Np. mąka luksusowa typ 550- wykonana z pszenicy, nazwa handlowa luksusowa i zawartości popiołu 550 mg/100g czyli 0,55% .
Zawartosc tluszczu w ziarnie zboz:
Przeciętna zawartość tłuszczów w ziarnie podstawowych zbóż (pszenica, żyto, pszenżyto) wynosi ok. 2%. Zawartość tłuszczu w zbożach tj: owies, proso, kukurydza w granicach 4-7%
Tłuszcze zawarte są głównie w zarodku i warstwie aleuronowej w ziarnie owsa, w całym ziarnie, w tym również w bielmie (znaczenie technologiczne zarodka i warstwy aleuronowej)
Zarodek ziarna pszenicy zawiera 12-19% tłuszczu
Żyta- ok. 12%
Prosa - ok. 20%
Jęczmienia - ok. 22%
Kukurydzy - ok. 33%
Gryka - ok. 24%
Błonnik - występuje głównie w okrywie owocowo-nasiennej ziarna, natomiast w bielmie i zarodku tylko w niewielkich ilościach. W skład błony komórkowej, obok błonnika wchodzi jeszcze lignina, substancja inkrustująca, nadająca błonom sztywność. Podczas przemiału zarówno błonnik jak i lignina w większości przechodzą do otrąb, przy czym zależy to głównie od wyciągu maki jaka chcemy uzyskać.
We wszystkich częściach ziarna występują hemicelulozy stanowiące substancje szkieletowa i równocześnie zapasowa-wykorzystywana w czasie kiełkowania rośliny.
Hemicelulozy - niejednorodna grupa polisacharydów, występujących obok celuloz i ligniny w zdrewniałych tkankach roślin. Rozróżnia się ksykany (połączenia z ksyloza); galaktany (z galaktoza); mannany (z mannoza); arabany (z arabina).
Wielocukry- Związki składające się z dużej ilości cząsteczek cukrów prostych 5 - lub 6 - węglowych. Pentozany ( głownie ksylozy i arabinozy ) występują w części peryferyjnej zew cz. bielma w ilościach zróżnicowanych , duże znaczenie w piekarstwie . W pszenicy przechodzą do maki w wyniku przemiału z części peryferyjnych , powodują zlepianie części zawartych w cieście i pęcznieją pod wpływem wody.
Witaminy - substancje biochemiczne, odgrywają ważną role w organizmach żywych, w zasadzie nie są w nim syntetyzowane, dlatego musza być dostarczone w diecie. Są konieczne do życia, zdrowia, a także wzrostu organizmów i nie można ich niczym zastąpić
Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach:
A - akseraftal
D - kalcyferol
E - tokoferol
K - filochinon
Witaminy rozpuszczalne w wodzie:
C - kwas askorbinowy
P - rutyna, eskulina
Witaminy z grupy B: B1(tiamina) .B2(ryboflawina ), ,PP (kwas pantetonowy) ,H(bladyna) ,B6(pirodoksal ),B12(kobalamina ), (kwas foliowy)
Zboża są szczególnie bogatym źródłem witaminy B1 (tiaminy) oraz tokoferolu (witaminy E)
Niektóre cechy fizyczne ziarna
(tj: kształt, wielkość, twardość, masa właściwa) odgrywają bardzo ważną role w przechowalnictwie i przetwórstwie. Wiąże się to bezpośrednio z :
- nakład energetyczny na rozdrobnienie , ziarna drobne większe zużycie energii niż przy
dużych.
transportem wewnętrznym
przygotowaniem ziarna do przemiału (oczyszczenie, kondycjonowanie)
przemiałem (efektywność, powierzchnia przemiału)
Do szczególnie ważnych cech fizycznych, które należy znać i uwzględnić w procesach technologicznych należą:
ksztalt i wielkosc ziarna
masa 1000 ziaren
masa wlasciwa ziarna
struktura bielma i sposób jego związania z okrywa
właściwości aerodynamiczne ziarna
większość gatunków zbóż : pszenica, żyto, pszenżyto , jęczmień , owies ma kształty wydłużony, obły .
kukurydza „koński ząb „ ściętego graniastosłupa (klin) jak ząb trzonowy konia .
gryka -trójgraniasty.
W procesie czyszczenia ziarna jego kształt jest bardzo wazy w takich urządzeniach jak: (wialnia, tryjer, żmijka.).
Wielkość ziarna określa się za pomocą mikrometru. W praktyce cechy te tj długość, szerokość, grubość określane są jako dowolność i wyznaczane a w tzw. analizie sitowej jako celność i wyrównanie. Ziarno (100g) przesiewa się przez zestaw o następujących wymiarach oczek (mm) przez 3 min:
Zależy od:
gatunku, odmiany, warunków wzrostu (klimat, gleby, sposobu nawożenia )
ziarno rosnące w klimacie kontynentalnym są mniejsze niż w klimacie morskim
25,0 x2,8
25,0 x2,5
25,0 x2,2
25,0 x2,0
25,0 x1,7
Celność ziarna - suma masy ziarna z I i II sita wyrażona w %
Wyrównanie - suma masy ziarna z I i II lub II i III sita ( w zależności, która jest większa) wyrażana w %
Celność ziarna= wyrównaniu ziarna, jeżeli suma masy ziarna z I i II sita jest większa niż masa ziarna z sita II i III
Objetosc ziarna
Jest ważna przy transporcie pneumatycznym ziarna
Pszenica 11-56 (mm3)
Zyto 10-30
Owies (bez plewek) 9-16
Jeczmien 20-40
Kukurydza 140-260
Gryka 9-20
Masa 1000 ziaren (MTZ) - wskazuje na stopien wypelnienia ziarna poszczegolnymi skladnikami, jak tez ich wzajemne proporcje
MTZ niektórych zboz w gramach:
Pszenica zwyczajna 29-51
Pszenica twarda 38-44
Zyto 28-34
Owies 23-50
Jęczmień 33-52
Kukurydza 50-1100
Ryz15-43
Proso 3-8
Soja 90-520
Masa 1000 ziaren. Zwykle im wyższa jest MTZ, tym wyższa zawartość w ziarnie skrobi i białka. MTZ jest jedna z ważniejszych cech ziarna w nasiennej duża zawartość substancji pokarmowych - lepszy wzrost zarodka- większa odporność na wpływ srodowiska-silniejsza roslina- wyzsze plony. MTZ ma niewielkie znaczenie technologiczne, nie mniej jednak: wyższa MTZ- dobre (lepsze) wypełnienie ziarna - wyższa wydajność maki (młynarstwo) - większa (wyższa) wydajność ekstraktu (w browarnictwie).
Wyższa zawartość substancji pokarmowych :
Lepszy wzrost zarodka
Większa odporność na warunki środowiska
Silniejsza roślina i wyższe plony
Masa właściwa ziarna:
nie jest wartością stałą - waha się w dość szerokim przedziale
w pewnym stopniu może charakteryzować jakość ziarna wskazując na jego skład chemiczny bowiem :
masa właściwa skrobi wynosi 1,48-1,51
glutenu - 1,24-1,26
tłuszczu - poniżej 1 g/cm3
zatem: więcej skrobi - wyższa masa właściwa ziarna; więcej białka (glutenu) - niższa masa właściwa ziarna.