Nedostatak stručne literature iz oblasti hemije i tehnologije žita kod nas oseća se već više godina. Mnogim stručnim krugovima u našoj zemlji dostupna je inostrana literatura, ali velikoj većini još uvek nedostaje to zadovoljstvo. Nalazeći se duže vremena na strani ove druge većine, a zatim prešavši u red onih koji obilato koriste svetska saznanja, odlučio sam se na ispunjenje duga prema svojim kolegama i struci kojoj sam se posvetio.
Prve pripreme za pisanje slične knjige započeo sam još 1967 godine boraveći u Britanskom naučnom institutu za mlinarstvo i pekarstvo u Chorleywood-u. Najveći deo posla obavio sam u periodu od 1969 do 1970 god. u Grain Research Laboratory u Winnipegu, Kanada, gde sam prikupio navedenu literaturu i napisao najveći deo rukopisa. Vrativši se u Jugoslovenski institut za prehrambenu industriju, Zavod za tehnologiju žita i brašna mi je mnogo pomogao u realizaciji pripremljenog materijala. Stručnu recenziju izvršila je Dr Danica Jelenić, viši naučni saradnik Instituta za kukuruz u Zemunu, a jezičku recenziju Dipl. filolog Zagorka Brkanić, saradnik Zavoda za tehnologiju žita i brašna u Novom Sadu. U tehničkoj realizaciji veliku pomoć pružio mi je Zdravko Vajčner, saradnik Školskog centra industrije za proizvodnju i preradu brašna u Zagrebu.
Pristupajući realizaciji ovog priručnika izražavam svoju najiskreniju želju da isti nađe široku primenu u stručnim krugovima Jugoslavije i svoju najsrdačniju zahvalnost svima koji su pomogli da do njegove realizacije dođe. Istovremeno se zahvaljujem i National Research Council of Canada za finansijsku pomoć u vidu korištene stipendije i svom velikom učitelju istaknutom naučniku i profesoru Dr Isidoru Hlynka iz Winnipega, Kanada.
Dipl. inž. Simo L. Jelača
Sadržaj
DEO PRVI : PŠENICA
Glava I: Proizvodnja i značaj pšenice
1.1. Poreklo pšenice
1.2. Pšenica kao biljka
1.2.1. Klasifikacija pšenice
1.2.2. Hibridi i nove sorte
1.2.3. Klasifikacija pšenice prema kvalitetu
1.3. Proizvodnja pšenice u svetu i kod nas
1.4. Značaj pšenice u ljudskoj ishrani
1.4.1. Hranljiva vrednost pšenice i drugih žita
1.5. Činioci koji nepovoljno utiču na pšenicu
Glava II: Kriterijumi kvaliteta pšenice
2.1. Botanički kriterijumi kvaliteta pšenice
2.1.1. Vrste
2.1.2. Sorte
2.2. Fizički kriterijumi kvaliteta pšenice
2.2.1. Zapreminska težina
2.2.2. Apsolutna težina
2.2.3. Veličina i oblik
2.2.4. Tvrdoća zrna
2.2.5. Staklavost zrna
2.2.6. Boja zrna pšenice
2.2.7. Oštećena
2.2.8. Strane nečistoće
2.2.9. Urodice
2.2.10. Mlinski kvalitet pšenice
2.3. Hemijski kriterijumi kvaliteta pšenice
2.3.1. Sadržaj vlage
2.3.2. Sadržaj proteina
2.3.3. Kvaliteti proteina
2.3.4. Masne kiseline
2.3.5. Sirova vlakna i pepeo
Literatura citirana u prvom delu
DEO DRUGI: PROIZVODI MLEVENJA PŠENICE
Glava III: Mikroskopska struktura i sastav pšeničnog zrna
3.1. Struktura zrna
3.1.1. Struktura preseka zrna
3.1.2. Omotač ploda (pericarp)
3.1.3. Omotač semena i pigmentna vlakna
3.1.4. Epidermis jezgra
3.1.5. Ljuska ili mekinjasti sloj
3.1.6. Aleuronski sloj
3.1.7. Skrobni endosperm
3.1.8. Klica
3.2. Hemijski sastav delova pšeničnog zrna
3.2.1. Sastav pericarpa
3.2.2. Sastav omotača semena i hijalinskog sloja
3.2.3. Sastav pericarpa, omotača semena i hijalinskog sloja zajedno
3.2.4. Sastav aleuronskog sloja
3.2.5. Sastav kombinovanih slojeva mekinjaste Ijuske
3.2.6. Sastav skrobnog endosperma
3.2.7. Sastav klice
3.2.8. Raspodela proteina, mineralnih materija i vitamina u zrnu
Glava IV:Principi mlevenja
4.1. Sastav brašna u zavisnosti od procenta izbrašnjavanja
4.1.1. Uticaj strukture zrna na efekat mlevenja
4.1.2. Definicija izbrašnjavanja
4.1.3. Stepen izbrašnjavanja mlevenjem na mlinskim valjcima
4.1.4. Promena u sadržaju pepela, tiamina i boje s procentom izbrašnjavanja
4.1.5. Sastav brašna različitih stepena izbrašnjavanja
4.1.6. Efekat povećanja izbrašnjavanja na pecivne osobine brašna
4.2. Dijagram pripreme i mlevenja pšenice
4.2.1. Čišćenje pšenice
4.2.2. Kondicioniranje pšenice za mlevenje
4.2.3. Mlevenje pšenice
4.2.4. Procesi mlevenja
4.2.5. Proces krupljenja
4.2.6. Proces rastvaranja
4.2.7. Razvođenje poluproizvoda u visokoj meljavi
4.2.8. Klasifikacija brašna prema sastavu, efekat promene izbrašnjavanja
4.2.9. Karakteristike pojedinih brašna
4.3. Hazmeštaj proteina
4.3.1. Vazdušna klasifikacija
4.3.2. Specijalno usitnjavanje brašna
4.4. Oštećenje granula skroba mlevenjem
4.4.1. Faktori koji utiču na povećanje oštećenosti skroba
4. 5. Klica u mliva
4.6. Efekat mlevenja na strukturu endosperma zrna
4.7. Neka novija otkrića u mlinarstvu
Glava V: Kriterijum kvaliteta brašna
5.1. Definicija kvaliteta brašna
5.1.1. Komponente kvaliteta
5.1.2. Značaj kvaliteta komponenata brašna
Literatura citirana u drugom delu
DEO TREĆI: OSNOVNE HEMIJSKE KOMPONENTE PŠENICE I BRAŠNA
Glava VI : Proteini
6.1. Morfološka raspodela
6.1.1. Ljuska
6.1.2. Klica
6.1.3. Endosperm
6.2. Proteini glutena
6.2.1. KLasični pogledi
6.2.2. Moderni pogledi
6.2.3. Izolovanje i rastvorljivost glutena
6.2.4. Hemijske osobine
6.2.5. Fizičko-hemijske osobine
6.3. Rastvorljivi proteini
6.3.1. Albumini
6.3.2. Globulini
6.4. Purotionin
6.5. Amino kiseline
6.5.1. Odnos amino-kiselinskog sastava i osobina pšeničnih proteina
Glava VII: Ugljeni hidrati
7.1. Približan sastav pšeničnog zrna
7.1.1. Šećeri pšenice
7.1.2. Šećeri u klici zrna
7.1.3. Šećeri ljuske zrna
7.1.4. Šećeri pšeničnog brašna
7.1.5. Uloga šećera u proizvodnji hleba
7.2. Celuloza, hemiceluloza i pentozani
7.2.1. Celuloza
7.2.2. Hemicelulozne materije i pentozani
7.2.3. Hemicelulozne materije ljuske zrna pšenice
7.2.4. Hemicelulozne materije endosperma pšenice
7.2.5. Hemicelulozne materije lista pšenice
7.2.6. Hemicelulozne materije pšenične stabljike
7.2.7. Ekstrakcija i struktura rastvorljivih pentozana
7.2.8. Neki efekti hemiceluloznih materija na tehnologiju pšenice
7.3. Skrob
7.3.1. Sadržaj skroba u pšeničnom brašnu
7.3.2. Struktura skroba
7.3.3. Granule skroba
7.3.4. Sadržaj stranih materija u skrobu
7.3.5. Fizičke osobine skroba
7.3.6. Značaj skroba u pekarstvu
7.3.7. Enzimatska razgradnja skroba
7.3.8. Starenje hleba
Glava VIII: lipidi
8.1. Sadržaj i sastav lipida u pšenici i pšeničnim proizvodima
8.1.1. Sirovi (nefrakcionisani) ekstrakti lipida
8.1.2. Sastav masnih kiselina u lipidima brašna
6.1.3. Kompleks lipida
8.1.4. Lipoproteini
8.1.5. Nesaponificirajuće materije pšenice
8.2. Modifikacija lipida u procesu
8.2.1. Mlevenje
8.2.2. Tretiranje sa sredstvima „zrenja“
8.2.3. Formiranje i razvoj testa
8.2.4. Fermentacija i pečenje
8.2.5. Lipidi u strukturi testa
Glava IX: Enzimi
9.1. Klasifikacija enzima
9.1.1. Klasifikacija enzima prema tipovima reakcija
9.1.2. Struktura enzima
9.1.3. Osobine enzima
9.2. Amilaze
9.2.1. Beta-amilaza
9.2.2. Alfa-amilaza
9.2.3. Razvoj pšenične amilaze za vreme zrenja i klijanja zrna
9.2.4. Osobine pšenične alfa- i beta-amilaze
9.3. Proteaze
9.3.1. Raspodela proteinaza u pšeničnom zrnu
9.3.2. Metode određivanja proteolitičke aktivnosti
9.4. Lipaze
9.4.1. Raspodela lipaza u pšeničnom zrnu i njene osobine
9.4.2. Određivanje aktivnosti enzima lipaze
9.5. Fosfataze
9.5.1. Raspodela i osobine fitaze
9.5.2. Ostale fosfataze
9.6. Oksidoreduktaze
9.6.1. Raspodela i osobine oksidoreduktaza
Glava X: Pšenični pigmenti i boja brašna
10.1. Priroda pšeničnih pigmenata
10.1.1. Ksantofil
10.1.2. Karotin
10.1.3. Flavoni
10.2. Pigmenti u pšenici i brašnu
10.2.1. Pigmenti u zrnu
10.2.2. Baspodela karotenoidnih pigmenata u pšenici i njenim proizvodima
10.3. Boja brašna
10.3.1. Izvori boje brašna
10.3.2. Metode određivanja boje brašna
10.4. Tehnologija boje brašna
Literatura citirana u trećem delu
DEO ČETVRTI: TESTO
Glava XI: Reologija testa
11.1. O reologiji uopšte
11.2. Reološke osobine testa
11.2.1. Reološki model testa
11.2.2. Testo kao fluid
11.2.3. Testo kao plastično telo
11.2.4. Testo kao elastičan materijal
11.2.5. Viskoelastične materije
11.2.6. Struktuma relaksacija
11.2.7. Kombinovani reološki modeli
11.2.8. Pokretljivost testa
11.3. Faktori koji utiču na reološke osobine testa
11.3.1. Fizički faktori
11.3.2. Hemijski faktori
11.4. Aparati za fizičko ispitivanje testa
11.4.1. Aparati za zames testa
11.4.2. Aparati za registrovanje odnosa otpor-istezanje testa
11.4.3. Chopin-ov Alveograf
Literatura citirana u četvrtom delu
Glava I Proizvodnja i značaj pšenice
1.1. Poreklo pšenice
Pravo poreklo pšenice, kao biljke, ne zna se sa sigurnošću.
Ipak, njenu pojavu susrećemo prvi put u predelima gde se pojavio i prvi čovek — u području jugozapadne Azije. Deset do petnaest hiljada godina pre nove ere čovek je koristio pšenicu za svoju ishranu. Arheolozi sa Univerziteta u Chicagu otkrili su 1948. god. iskopine sela Jarmo u Iraku, koje potiče od pre 6700 god.
U njegovim ruševinama nađeno je zrnevlje dve vrste pšenice slične današnjoj.
Prvi ljudi, živeći po šumama, tragali su za ishranom svoje porodice. Tako su otkrili da mogu jesti plodove trave, danas zvane pšenica. Otkrivši to, oni su markirali mesta gde je ta trava rasla i tu se vraćali u određena godišnja doda. Vekovima kasnije otkrili su da se pšenica može čuvati i zimi koristiti u svrhu ishrane, a u proleće l kao seme za nove plodove. Takođe su zapazili da pšenica bolje uspeva tamo gde je tle bilo plodnije i sa više vodenog taloga, pa su se stoga i počeli naseljavati u reone takvih predela. To dovodi do početka izgradnje ljudskih skrovišta, udruživanja porodica i početka stvaranja naselja. Vreme je učinilo svoje da čovek počne razmišljati i planirati u svrhu stvaranja boljeg života svojoj porodici. Kasnija potreba za razmenom dobara uslovljava razvoj govora, a zatim i stvaranje simbola, što dovodi do prve pojave pisanja. Tako je seme pšenice postalo seme civilizacije.
U prvo vreme čovek je koristio pšenicu onakvu kakvu mu je priroda nudila. Pojavom vatre on počinje da prži pšenično zrnevlje, što potvrđuju pronalasci u pećinama iz doba kada je čovek živeo u njima. Usavršavanjem kamenih alatki dolazi i do početka tucanja pšenice, a zatim i do upotrebe testa. Prvi počeci pravljenja hleba, u najprimitivnijoj formi, javljaju se u predelima Asirije. Grčki istoričar Herodotus pisao je u petom veku pre nove ere o egipatskom pečenju 1116133. Grobnice duž obala reke Nila su dovoljan dokaz setve i žetve pšenice, njenog mlevenja i pravljenja hleba. Obično se Egipat smatra mestom gde pivi put dolazi do pojave kvasnoga hleba.
Stara kineska pisma opisuju uzgajanje pšenice 2700 godina pre nove ere. Grk Theophrostos piše u 300. godini stare ere o nekoliko sorti pšenice gajenih u to doba u području Mediterana.
Našavši se pred pitanjem kako je moguće da zrno pšenice bubri u vodi i proklija i tako svakoga proleća obnavlja ciklus života i smrti, i ne mogavši na to da odgovore, Egipćani počinju da veruju da su njihovi bogovi otkrili plodove, njihovo mlevenje i stvaranje hleba. Grci su imali „boginju hleba“ Eemeter, koja je bila boginja poljoprivrede i žetve, i objasnili promenu godišnjih doba pričom o njenoj kćerki Persephone koja je bila kidnapovana i živela u paklu ispod sveta za vreme jeseni i zime. Ekvivalentno božanstvo boginji Demeter kod Himljana je bilo Ceres po kome su žitarice kasnije dobile ime Cerealije.
Naša prva kultura datira sa počecima razvoja poljoprivrede. Tako na primer Biblija obiluje opisima setve, žetve, mlevenja i upotrebe pšenice. Adam i Eva su živeli u prirodi. Njihovi sinovi bili su: Cain, zemljoradnik, Abel, čuvar ovaca i Samson. čovek izrazito snažan, koji je proglašen za mlinara i koji je imao zadatak da melje pšenicu za vreme dok je bio zatvorenik.
Tako je eto pšenica kroz istoriju čovekovog razvoja izvršila ogroman uticaj na razvoj religije i civilizacije.
Još i danas u mnogim evropskim zemljama hleb se smatra „izvorom života“.
Zajednički predak svih sorti pšenice, veruje se, bila je tzv. divlja jednozma pšenica, koja je ukrštanjem s nepoznatom travom dala poznatu jednozrnu pšenicu sa sedam hromozoma. Zrnevlje obe pšenice, divlje i kultivisane „jednozrne“ nađeno je u iskopinama iračkog sela Jarmo. To je oblast jugozapadne Azije u plodonosnom bazenu reke Eufrata i Tigra, zvanom „Plodni polumeces“, koja se smatra kolevkom čovekove civilizacije. Jednozrna pšenica se još i danas gaji na Srednjem istoku. Parovi hromozoma određuju vrstu (species) biljke, odnosno način na koji se hibridna vrsta kvalitetno razlikuje od biljaka roditelja u pogledu otpornosti na bolesti, napade insekata, toplotu, mraz, vetrove, poljoprivredne karakteristike, prilagođavanje i druge nasledne faktore.
Bazmišljajući vekovima, čovek je uspeo da poboljša svoje prinose, odabirajući najbolje plodove iz jedne godine kao seme za narednu. Međutim, na ovaj način se ne dolazi do stvaranja novih vrsta. Ukrštanjem pšenica prirodnom evolucijom dobijaju se novi hibridi ili sorte. Samo oko 2% pšeničnog roda pokazuju osobine slučajnog ukrštanja. Kada se sorta pšenice jednom proizvede, ona uspešno održava stvorene karakteristike kroz naredne generacije, pošto je to samooplodna biljka. Pšenice nađene u grobnicama egipatskih piramida ili u pećinama i posle nekoliko hiljada godina nakon potapanja u vodu pokazale su osobine klijavosti.
Pretpostavlja se da su pšenice sa 14 i 21 pari hromozoma (Sl. 1.1.) stvorene kao prirodni hibridi originalnih “ jednozrnih“ (Triticum monococcum) i „dvozrnih“ (Triticum dicoccum) pšenica.
1.4. Značaj pšenice u ljudskoj ishrani
Istorija 3e zabeležila mnoge međunacionalne ratove čiji je uzrok bio nestašica ljudske brane. Agresivne nacije su težile ne sam^ za skladištima punim hrane već takođe i za ljudstvom potrebnim za obradu plodnih oranica. Pad Napoleona može se, takođe, pripisati nestašici žita. Njegova armija napredovala je tako brzo da je ostala bez sopstvenog obezbeđenja hranom. Rusi su pred naletom Napoleonove sile sklanjali ili uništavali žetvu i doveli u pitanje opstanak francuskih osvajača. Preživeli ratnici Napoleonove vojske, vrativši se svojim kućama, našli su pustoš i glad nastalu njihovim odlaskom u armiju.
Rat između američkih država opisan je kao pobeda hleba nad pamukom. Sever je proizvodio dovoljno pšenice čak i za izvoz u Evropu, dok jug nije mogao da se prehrani svojim proizvodom.
U prvom svetskom ratu Ijudstvo je bilo toliko angažovano na frontu ili u proizvodnji oružja da su savezne sile (Alliance) pobedile samo zahvaljujući uspešnom snabdevanju hranom od strane Sjedinjenih Država. U drugom svetskom ratu Hitler je koristio glad, kao oružje iscrpljivanja i demoralizacije okupiranih nacija. U Risiji ga je dočekala sudbina slična Napoleonovoj, a na kraju pomoć u hrani, koju su mu obećale Sjedinjene Države i Kanada, a koja nije stigla, primorala ga je na predaju.
Bivši američki predsednik Herbert Hoover rekao je 1943. godine. „Prva reč u ratu izgovorena je topovima — ali poslednja reč uvek se izgovara hlebom“.
Danas pred milionima gladnih pšenica predstavlja moćno oružje u borbi za svetski mir.
Prema hiljadugodišnjoj tradiciji hleb je na trpezi tolike većine čovečanstva predstavljao artikal broj jedan. Još i danas dve trećine čovečanstva nema ovog artikla u dovoljnim količinama. Proizvodi dobijeni od pšenice samo su deo prehrambenih artikala ljudske ishrane. Većina proizvoda dobijenih od pšeničnog brašna najvećim delom dolazi iz komercijalnih pekara. Samo u Sjedinjenim Američkim Državama, na primer, prodaje se dnevno preko 4-0 miliona vekni hleba različitog po obliku, kori, unutrašnjoj strukturi, itd. i beskonačno mnogo najrazličitijeg peciva, biskvita, kolača, pita i sl. Beli hleb je nekada predstavljao simbol bogatstva na trpezama moćnih, dok je danas redovni artikal najprosečnije porodice na svim kontinentima, Pored redovno pečenih proizvoda danas ,je tržište veoma snabdeveno i sa mnogobrojnim smrznutim poluproizvodima od kojih su mnogi spravljeni od testa. Može se sa sigurnošću tvrditi da danas ne postoji prehrambeni proizvod koji se može servirati u toliko verzija kao proizvodi od pšeničnog brašna. Skoro je neograničen broj artikala koji se danas serviraju za doručak kao topla žita (hot cereales), te veoma veliki broj raznih tipova makarona, pšeničnih klica, ulja dobijenih iz žita itd. Iz pšenice se uspešno izdvaja glutaminska kiselina i u vidu mononatrijum glutamata koristi se kao mirisni dodatak drugim prehrambenim artiklima. Neki mlinari ispiranjem izdvajaju deo skroba iz brašna i tako proizvode jako glutensko brašno sa oko 40% glutena kojim poboljšavaju osobine slabih brašna, ili ga koriste za spravljanje proizvoda za specijanu ishranu.
Pšenični skrob se koristi u industrijske svrhe, a mekinje kao stočna hrana, tako da pšenica nema otpadnih materija.
1.4.1. Hranljiva vrednost pšenice i drugih žita
Hemijski sastav žita varira zavisno od uslova gajenja, zemljišta i gajenih sorti. Varijacije se odražavaju na proteinskom sastavu, ugljenim hidratima, lipidima, mineralnim materijama i vitaminima, pa je stoga moguće prikazati samo prosečni sastav žita, kao što se vidi iz tabele Vl.
| Materija | Pšenica (tvrda) | Kukuruz | Pirinač | Ječam | Ovas | Raž |
| Vlaga, % | 10, 0 | 15,0 | 11,4 | 10, 6 | 9,8 | 10, 5 |
| Proteini, % | 13,2 | 8,9 | 9,2 | 12,7 | 12,0 | 12,6 |
| Masnoće, % | 1,9 | 3,9 | 1,4 | 1,9 | 4,6 | 1,7 |
| Celulozna vlakna, % | 2,6 | 2,0 | 2,7 | 5,4 | 11,0 | 2,4 |
| Ugljeni hidrati, % | 69,0 | 68,9 | 84,9 | 66,6 | 58,6 | 70,9 |
| Mineralne materije,% | 1,8 | 1,3 | 1,8 | 2,8 | 4,0 | 1,9 |
| Karotin, mg/kg | – | 2,9 | – | – | – | – |
| Tiamin, mg/kg | 5,1 | 3,8 | 4,2 | 3,8 | 6,4 | 4,4 |
| Niacin, mg/kg | 55,8 | 21,8 | 48,9 | 53,6 | 18,2 | 15,8 |
| Riboflavin, mg/kg | 1,1 | 1,1 | 0,7 | 1,8 | o,9 | 2,0 |
| Pantotenska kiselina mg/kg | 14,2 | 5,8 | 10,4 | 8,2 | 15,1 | 12,2 |
Mada se žita ubrajaju u hranu koja je izvor energije, ona su takođe veoma važna kao : izvor proteina. Odavno je poznato da ljudski organizam za svoj razvoj zahteva proteine određenog aminokiselinskog sastava u određenoj količini. Iz tabele III.1. vidi se da od prikazanih žita pšenica sadrži prosečno najviše proteina. U tabeli VI.1. prikazana je raspodela esencijalnih aminokiselina u navedenim žitima (2).
| Aminokiselina | Pšenica | Kukuruz | Pirinač | Ječam | Ovas | Raž |
| – | % | % | % | % | % | % |
| Arginin | 0,8 | 0,4 | 0,5 | 0, 6 | 0,8 | 0,6 |
| Histidin | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,3 | 0,2 | 0,3 |
| Izoleucin | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,6 | 0, 6 | 0, 6 |
| Leucin | 1,0 | 1,2 | 0,6 | 0,9 | 1,0 | 0,8 |
| Lizin | 0, 5 | 0,3 | 0,3 | 0, 6 | 0,4 | 0,5 |
| Fenilalanin | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| Treonin | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,4 |
| Triptofan | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,1 |
| Valin | 0,6 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| Metionin | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Cistin | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,2, | 0,2 | 0,2 |
| Glutaminska kiselina | 4,9 | 2,7 | – | 3,4 | 3,o | 3,8 |
| Serin | 0,4 | 0,8 | – | 0,5 | 0,4 | 0,7 |
| Tirozin | 0,5 | 0,5 | 0,7 | 0,4 | 0, 6 | 0,3 |
Što se tiče lipida i mineralnih materija , njihov sadržaj varira u pojedinim žitima (tabela V.l.) i pšenica utom pogledu : nema ni prednost nad ostalim žitima, niti pak zaostaje iza njih. U principu lipidi u zrnu su locirani u klici, dok su mineralne materije većinom koncentrisane u ljusci. U procesu mlevenja ovi delovi se najvećim delom uklanjaju iz brašna.
Po hranljivoj vrednosti ugljeni hidrati svih žita su međusobno podjednaki, Što se vitaminskog sastava tiče, postoji znatna razlika među pojedinim žitima, ali su procesi njihove pripreme međusobno različiti, tako da vitaminski sastav celoga zrna ne može biti vodič vitaminskom sastavu proizvoda dobijenom iz njega.
1.5. Činioci koji nepovoljno utiču na pšenicu
Vreme, insekti i plesni su osnovni faktori koji nepovoljno utiču na žita. Ekstremne hladnoće ili vrućine, promaja, vetrovi, grad, mraz i oluje prašine mogu prouzrokovati velike štete na žitu i ogromne finansijske gubitke. Usevi ozime pšenice, ukoliko se ne zaštite, mogu za vreme izuzetno hladnih zima biti potpuno uništeni. Proletnji mrazevi takođe mogu naneti velike štete ozimim usevima pšenice, ili skratiti sezonu njenog rasta pre početka sazrevanja zrna.
Vetrovi i grad obično obaraju pšenicu u poljima, otežavajući time žetvu. Vlaga Je jedan od veoma važnih faktora u određivanju prinosa pšenice. Ukoliko je setvena sezona suviše kišna, zemljište ne može biti spremno da primi seme i svako odlaganje setve automatski povlači za sobom skraćenje sezone rasta. Može se pak desiti i to da seme, ležeći duboko u suviše vlažnoj zemlji, istruli pre klijanja. Nastupi li kišni period neposredno pred žetvu, žetva mora biti odložena, a to neminovno dovodi do upropaštavanja zrelih useva.
Zbog navedenih slučajeva često se na valovitim terenima usevi pšenice kombinuju sa drugim usevima u naizmeničnom rasporedu radi izbegavanja ispiranja zemljišta u periodu dolaska kiša. U suvim zapadnim predelima polja se zasejavaju trakasto, i to međusobno pod pravim uglom, sprečavajući na taj način erozije vetrova.
Promaja takođe može da nanese velike štete usevima pšenice.
Jedan od testova za prognoze prinosa je periodično merenje vlage zemljišta, akumulirane ispod površine tla. Za vreme perioda sa nedovoljno vodenog taloga koreni biljke rastu duboko, dopirući do vlage u nižim slojevima. Topli suvi vetrovi dovode do smežuravanja pšeničnih zrna u doba zrenja i drastično smanjuju i prinose po jedinici zasejane površine i zapreminsku težinu zrna.
S druge strane, vreme može povoljno uticati i na rast korova koji oduzimaju vlagu i hranljive materije iz zemljišta, potrebne za normalan razvoj pšenice.
Ali čak i pri normalnim vremenskim uslovima zemljoradnike zabrinjava mogućnost napada insekata na pšenicu. Ponekad baš dobri vremenski uslovi favoriziraju razvoj izvesnih insekata.
Druga grupa neprijatelja pšenice su plesni, rđa, glavnica i sneT (bolest žita pri kojoj se sadržaj klasa pretvara u crnu prašinu).
Ova grupa bolesti širi se vetrom, insektima i kišom u obliku spora.
Jedno od najpostojanijih i opasnih obolenja pšenice je rđa koja je dobila ime po tome što proizvoDi male tačkice boje rđe na listu, stabljici (Sl.5.1.) i klasu pšenice. Rđa konzumira hranu i vlagu potrebnu za razvoj biljke. Dosada je poznato preko 3oo raznih vrsta pšenišne rđe.
Slika 5.1: Rđa pšenične stabljike
Izostavljeno iz prikaza
Slično rđi postoji više oblika drugih oboljenja kao što su snet žita. Njene spore se nalaze u zrnu pšenice. Prilikom lomljenja takvoga zrna spore se u vidu crnog praha lepe na zdrava zrna pšenice. Ovakav način prenošenja spora sneti najčešće se prenosi prilikom vršidbe pšenice.
Protiv prikazanih bolesti pšenice preduzimaju se svi poznati načini borbe hemijskim sredstvima i gajenje novih sorti otpornih na date bolesti.
U pojedinim predelima neugodnosti u žitu stvara biljka divlji luk čija je veličina i tvrdoća približna pšeničnom zrnu u doba žetve. Kod nas se često javlja u okolini Brčkog. Pri mlevenju ova zrna daju pšeničnom brašnu u kome su prisutna jak miris luka.
Obrana od svih navedenih štetočina i bolesti pšenice u novije vreme se preduzima najčešće pomoću aviona prskanjem hemikalija u vidu praha ili kapljica. Time se uništavaju insekti, skakavci, korov i neke plesni. Međutim, ova sredstva se takođe mogu zadržati na zrnima pšenice nakon žetve. Većinom se odstranjuju sa zrna vršidbom, pranjem neposredno pre mlevenja, i konačno u samoj fazi mlevenja odstranjivanjem ljuske od endosperma zrna. Na isti način se otklanjaju i radicaktivna sredstva koja se takođe koriste u borbi protiv neprijatelja žita.
Glava III Mikroskopska struktura i sastav pšeničnog zrna
Sastav pšeničnog zrna čini pšenicu visokoenergetstom hranom. Mada pšenica snabdeva ljudski organizam nekim esencijelnim aminokiselinama i vitaminima, ipak je neophodno uzimanje i druge hrane radi obezbeđena određene proporcije. Pšeničnim proizvodima služi se svakodnevno svaka osoba iznad uzrasta novorođenčeta u području sveta naseljenim stanovništvom prvenstveno evropskog porekla. Struktura pšeničnog zrna, s obzirom na ljusku kao njegov omotač i endosperm, bila je baza za razvoj svih metoda razdvajanja i prečišćavanja endosperma, kao ljudske hrane. Od davnina se zna za nastojanja da se ljuska zrna odvoji od njegovog endosperma. Ovaj proces razdvajanja doživeo je svoj stvarni progres u novije vreme u modemom mlinarstvu. Nedavno usavršeni proces finog usitnjavanja i vazdušne klasifikacije čestica omogućuje čak razdvajanje skroba i proteina iz ćelija endosperma.
3.1. Struktura zrna
Brojni autori havili su se proučavanjem strukture pšeničnog zrna sa raznih aspekata. Ovo poglavlje ima za cilj da obradi strukturu pšeničnog zrna sa gledišta njegovog fizičkog i hemijskog sastava.
3.1.1. Struktura preseka zrna
Pšenica, kao i ostala žita, je jednogodišnja biljka. Seme pšenice se sastoji od klice i endosperma zatvorenog epidermisom i omotačem semena. Omotač ploda ili perikarp obavija seme i čvrsto se priljubljuje uz omotač semena. Ovakav tip ploda, uobičajeno zvani zrno žitarica, botaničarima je poznat pod imenom caryopsis.
To je karakteristično za članove familije trava (Gramineae). Pšenično zrno je dugačko 4 do lo mn; dužina zrna zavisi od sorte i položaja gde je zrno raslo na klasu i klasiću, Delovi pšeničnog zrna i njihovi međusobni odnosi prikazani su na slikama 1.2., 2.2. i 3.2.
Sl. 1.2 Struktura pšeničnog zrna
Izostavljeno iz prikaza
Neki od delova pšeničnog zrna prikazanih na slici 1.2. ne vide se na sl. 2.2. i 3.2. zbog nedovoljnog uveličanja. Uzdužna brazdica se suprotno od klice proteže skoro do centra zrna kod većine poznatih sorti. Ispupčene strane zrna nekada se međusobno dodiruju, maskirajući stvarnu dubinu brazdice (l). Brazdica zrna je obično pogodno mesto za prašinu i nečistoće iz polja koje se moraju odstraniti pranjem žita u njegovoj pripremnoj fazi. Dlačice bradice na vrhu zrna takođe mogu da zadrže izvestan deo nečistoće na zrnu.
Poznavanje strukture zrna je neophodno radi određivanja kretanja vlage kroz njega u fazama sušenja i kondicioniranja. Boja zrna, kao i struktura endosperma, su konstantne sortne karakteristike pšenice (l). Mrka nijansa crvene boje pšeničnog zrna je uglavnom zavisna od materija prisutnih u omotaču semena, ali je takođe zavisna i od strukture endosperma i prirode perikarpa (l).
Slika 2.2: Uzdušni presek pšeničnog zrna
Izostavljeno iz prikaza
Slika 3.2: Poprečni presek pšeničnog zrna
Izostavljeno iz prikaza
3.1.2. Omotač ploda (perikarp)
Perikarp obavija plod i služi kao zaštitni omotač. Mikroskopski perikarp se sastoji od nekoliko slojeva (slike 4.2. i 5.2.).
Idući od spoljnih ka centralnim slojevima redosled je sledeći: epidermis, hipodermis, ostatak ćelija tankih zidovu, intermedijalne ćelije, poprečne ćelije i cevaste ćelije. Percival (?) je merio debljinu perikarpa i našao da je on u većini slučajeva 45 do 5O μm.
Spoljni perikarp se sastoji od epidermisa i hipodermisa. Epidermis se sastoji od jednog sloja ćelija koje formiraju površinu zrna, izuzev dela kojim je zrno vezano za biljku.
Na spoljnim zidovima ćelija epidermisa nalazi se tanka, relativno nepropustljiva kožica koja je naročito nežna iznad klice i neposredno blizu bradice. Mehanička oštećenja zrna za vreme žetve ili pri sličnom rukovanju, često izazivaju lom ove kožice i slojeva ćelija ispod nje. Mnoge ćelije epidermisa na vrhu zrna su modificirane u oblik dlačica koje formiraju bradicu.
Hipodermis leži neposredno ispod epidermisa i sastoji se od jednog, a vrlo retko i od dva sloja ćelija.
Ćelije oba sloja epidermisa i hipodermisa imaju zidove debljine 3 do 5 μm. Ćelije su izdužene, izuzev u području bradice zrna gde su mnoge široke koliko i dugačke. Krajevi ćelija oba sloja su međusobno vezani, bez intercelularnih prostora, a njihove uzdužne ose su paralelne sa uzdužnom osom zrna (sl. 7.2.). Ostaci ćelija tankih zidova leže neposredno ispod hipodermisa i u izvesnom smislu predstavljaju unutrašnji deo hipodermisa.Ova površina predstavlja prirodnu ravan spajanja spoljnog i unutrašnjeg perikarpa. Kretanje vode kroz ove slojeve olakšano je pukotinama u njenoj celularnoj strukturi (sl. 8.2.).
Unutrašnji perikarp se sastoji od intermedijalnih ćelija, poprečnih ćelija i cevastih ćelija. Ovaj redosled važi ako se posmatra od hipodermisa ka unutrašnjosti zrna. Intermedijalne ćelije nepravilnog oblika (sl. 9.2.) ne postoje na nekim delovima zrna. One se javljaju u blizini bradice i klice.
Tu su one spljoštene i vezuju se sa poprečnim ćelijama, tako da se na tim mestima javljaju brojni intercelularni prostori.
Direktno i3pod zaostataka ćelija tankih zidova nalazi se sloj poprečnih ćelija. Poprečne ćelije se zovu poprečne zbog toga što su njihove duže ose normalno postavljene u odnosu na dužu osu zrna. Ćelije ovoga sloja su spojene u redovima sa malim intercelularnim prostorima ili bez njih (sl. lo.2.), izuzev donjeg dela klice, gde su ćelije nepravilnog oblika sa mnogobrojnim intercelularnim prostorima. Normalno poprečne ćelije su međusohno postavljene tako da u poprečnom preseku izgledaju pravougaone. Percival (2) je našao da su poprečne ćelije, u najvećem delu zrna, dugačke od 100 do 150 μm, širine od 15 do 20 μm , a debljina njihovih zidova je 5 do 7 μm . Cevaste ćelije su manje više celindričnog oblika i čine unutrašnji epidermis perikarpa. Njihove uzdužne ose leže paralelno sa uzdužnom osom zrna. Cevaste ćelije se nalaze samo u izvesnim delovima zrna, najčšće na lednoj strani. Cevaste ćelije se međusobno povezuju uglavnom sa njihovim počecima (sl. 6.2,), i kao rezultat toga sloj sadrži mnoge intecelularne prostore, Zidovi su im čvornovati. Prema Percivalu (2) cevaste ćelije su dugačke od 12o do 25o p a prečnik im je od 12 do 15μm .
Slike 4.2 — 10.2:(4 i 5) Poprečni i uzdužni presek kroz perikarp i susedno tkivo, Ep-epidermis, Hp-hipodermis, CC-poprečne ćelije, TC-cevaste ćelije, JC-omotač semena, NE-epidermis jezgra, Al-aleuronski sloj i J-endosperm (uveličanje 200A). (6) Površinski izgled cevastih ćelija na poleđini zrna. (uveličanje 200A). (7) Površinski izgled ćelija epidermisa (uveličanje 200X). (8) Plesan (fungus mycelium) na unutrašnjosti spoljnjeg perikarpa (uveličanje 250.4). (9) Srednje ćelije u predelu brazdice zrna (uveličanje 3004). (10) Površinski izgled sloja poprečnih ćelija (uveličanje 100X), (l).
Izostavljeno iz prikaza
Slika 13.2 — 18.2:(13) Uzdužni presek omotača semena i susednih tkiva. OCu-spoljni, iCu-unutrašnji i C-bojeni sloj (uveličanje 1000X). (14) Površinski izgled omotača semena, bojeni sloj snimljen kroz spoljni sloj X i bez spoljneg sloja (uveličanje 150X). (15) Uzdužni presek kroz sloj zaštitnih ćelija TCr, RC-kapa korena, 3c-omotač semena (uveličanje 200X). (16) Spoljna membrana mikrokapilarnog dela (uveličanje 250X). (17) Epidermis jezgra KE u uzdužnom preseku kroz predeo bradice (uveličanje 400X). (18) Aleuronski sloj i prikaz jezgra (uveličanje 200X). Slika 11.2. Uzdužni presek paralelno sa bradicom, u donjem delu zrna. PR-primarni korenčić, Cr-zaštitni sloj, Sc-skutelum, PS-pigmentni sloj, Pa-parenhimsko tkivo, VB-provodno tkivo, AR-predeo naleganja (uveličanje 100X). (12) Poprečni presek zrna u predelu bradice. MAI-modifioirani aleuronski sloj, NP-pogled na jezgro, Sc-omotač semena, P3-pigmentni sloj, VB-provodno tkivo, P-perikarp, AL-aleuronski sloj, A-vazdušni prostor (uveličanje 150X)(l)
Izostavljeno iz prikaza
Slika 11.2. i 12.2: Uzdužni presek paralelno sa bradicom, u donjem delu zrna. PR-primarni korenčić, Cr-zaštitni sloj, Sc-sku-telum, PS-pigmentni sloj, Pa-parenhimsko tkivo, VB-provodno tkivo, AR-predeo naleganja (uveličanje 100X). (12) Poprečni presek zrna u predelu bradice. MAI-modificirani aleuronski sloj, NP-pogled na jezgro, Sc-omotao semena, P3-pigmentni sloj, VB-provodno tkivo, P-perikarp, AL-aleuronski sloj, A-vazdušni prostor (uveličanje 150X)(l).
Izostavljeno iz prikaza
3.1.3. Omotač semena i pigmentna vlakna
U brazdi pšeničnog zrna omotač semena se spaja sa pigmentnim vlaknima i zajedno s njima formira kompletan omotač oko endosperma i klice (sl. 12,2.).
Pigmentno vlakno sadrži pigment samo kod crvenih pšenica. Njegovu strukturu ilustrovali su detaljnije Bradbury, Mac Master i Cull (3).
Omotač semena je čvrsto spojen sa poprečnim ili cevastim ćelijama sa svoje spoljašnje strane i sa epidermisom jezgra sa unutrašnje strane. U omotaču semena mogu se razlikovati tri sloja debela spoljna kožica, „obojeni sloj“ koji sadrži pigment i vrlo tanka unutrašnja kožica (sl. 13.2.).
Kod zrele pšenice obojeni sloj se sastoji iz dva sloja ćelija koje su čvrsto zbijene za vreme zrenja zrna. Ćelije svakog sloja ukrštaju se pod uglom manjim od 45° (sl. 14.2.). Prema Percivalu (2) ove ćelije su dimenzija od 100 do 15oju i od 15 do 2OJM . Bradhury i saradnici su našli da su prosečne dimenzije spoljnog sloja 116 x 20 μm i unutrašnjeg sloja 191 x 18 μm.
Spoljna kožica i omotač semena zajedno variraju u debljini na raznim delovima zrna. Najdeblji delovi omotača semena nalaze se u brazdi zrna, a najtanji iznad klice. To je, bez sumnje, jedan od razloga zašto je ulaz vode i mikroorganizama u zrno u predelu klice najlakši (sl. 15.2. i 16.2.), Pored toga, vlaga a i plesni lako prodiru kroz sunđerasto parenhimsko tkivo.perikarpa (sl. 11.2.).
3.1.4. Epidermis jezgra
Epidermis jezgra (uobičajeno se naziva hialinski sloj) sastoji se od zbijenog celularnog sloja debljine oko 7 μm(4) i leži između omotača semena i aleuronskog sloja (sl. 17.2.), U predelu brazde zrna ovaj se spaja sa trakom ćelija paralelno postavljenih pigmentnim vlaknima (sl. 2.2. i 12.2.). Fairclough (5) pretpostavlja da epidermis jezgre obavija celo zrno izuzev najvećeg dela klice. Neki autori navode postojanje pora u hialinskom sloju. Sa fotomikrografskih snimaka izgleda da su ove pore, udubljenja jako zbijenih ćelija, debelih zidova koje formiraju ovaj sloj (sl.17.2.).
3.1.5. Ljuska ili mekinjasti sloj
Mekinje su prema stručnom nazivu u mlinarstvu svi spoljni slojevi pšeničnog zrna, uključujući tu i aleuronski sloj. Udeo mekinje u zrnu je više sortna osobina nego efekat faktora gajenja pšenice. Smatralo se da je debljina mekinjastog sloja u zrnu faktor koji utiče na procenat izčrašnjavanja. Kod pšenice „Hard Red Winter“ pokazalo se da debljina mekinjastog sloja neznatno varira među sortama, ali ove razlike nisu pokazale korelaciju sa prinosom brašna (6). Takođe nisu utvrđene ni korelacije između debljine mekinjastog sloja i prinosa brašna za pšenicu „Manitoba“ i neke druge sorte (7). Ovi nalazi stoga ukazuju da debljina mekinjastog sloja zrna pšenice kao faktor prinosa brašna može da se zanemari.
3.1.6. Aleuronski sloj
Botanički, aleuronski sloj je spoljni sloj endospeima, dok ga mlinski stručnjaci tretiraju kao deo mekinje. Aleuronski sloj je obično jednoćeličan po debljini i gotovo potpuno obavija zrno preko endosperma i klice. Svojom spoljnom stranom aleuronski sloj se dodiruje sa epidermisom jezgra, a sa unutrašnjom stranom se spaja sa endospermom, izuzev iznad klice. Ne postoji razdvojenost između ova dva tipa endospermskog tkiva (sl. 19.2.). Posmatrane po uzdužnom ili poprečnom preseku, ćelije aleuronskog sloja su približno kvadratnog oblika ili neznatno izdužene u pravcu normale na površinu zrna (sl. 13.2.). Percival (2) je našao da je debljina aleuronskog sloja od 65 do 7ojw . Crewe (7) tvrdi da je debljina aleuronskog sloja za engleske i kanadske pšenice u granicama od 32 do 55 μm , prosečno 46 μm. Gledane sa površinske strane, ćelije aleuronskog sloja su poligonalnog oblika i međusobno spojene bez intercelularnih prostora (sl. 2o.2.). Prečnik im varira od 25 do 75 μm (2). Zidovi ćelija su umereno debeli. Dupli zid između dve ćelije je od 6 do 8 μm (2). Procentualni udeo zapremine aleuronskog sloja je obično veći kod divljih nego kod kultivisanih pšenica (8).
Aleuronske ćelije su pretežno celuloznog sastava; zidovi susednih ćelija su cementirani zajedno pomoću neceluloznog materijala (9). Svaka ćelija aleuronskog sloja sadrži ogromno jezgro. Mada je aleuronski sloj jednoćeličan, ipak se ponekad dešava da dve ćelije zauzimaju nesto jedne. Zbog različite debljine aleuronskih ćelija u sloju (sl. 18,2.) unutrašnji sloj stvara prilične teškoće pri odstranjivanju endosperma od mekinje u procesu mlevenja.
Na nekim delovima zrna aleuronski sloj je modificiran, kao što to opisuje Bradburjr (9). Na mestu ulegnuća endosperma, blizu brazde zrna zidovi ćelija aleuronskog sloja i endosperma imaju rupe (sl.12.2. i 21.2.). Modificirani aleuronski sloj se produžuje preko ivice skuteluma i nastavlja preko embrionih osa. Debljina aleurobskog sloja iznad klice iznosi svega oko jednu trećinu debljine sloja na bilo kom drugom mestu zrna, od 9 do 19 μm(9).
Slika 19.2 — 26.2; Sekcije aleuronskog sloja. (19) Presek kroz aleuronski sloj (uveličanje 500X). (20) Površinski izgled aleuronskog sloja (uveličanje 200X). (21) Aleuronski sloj u predelu brazdice (uveličanje 500). (22 i 23) Proteinska mreža prizma-tičnih ćelija skrobnog endosperma (uveličanje 500X). (24) Poprečni presek površinskih slojeva i endosperma (uveličanje 1602). (25 i 26) Tanki zidovi endosperma (uveličanje 1000X) i debeli židovi ćelija u predelu brazdice (500X)(l).
Izostavljeno iz prikaza
3.1.7. Skrobni endosperm
Skrobni endosperma se sastoji od tri tipa ćelija (perifernih., prizraatičnih i centralnih), koji se međusohno razlikuju po obliku, veličini i lokaciji u zrnu. Ovi tipovi opisani su za pšenicu „Manitoha“ (10) i pokazani mikrografski za pšenicu „3?awnee (9). Periferne ćelije, neposredno ispod aleuronskog sloja su ili približno istog prečnika u svim pravcima, ili su izđužene, obično u pravcu centra endosperma. Kod pšenice „Manitoba“ one nisu duže od 60 μm(10).
Nekoliko redova radijalno izduženih prizmatičnih ćelija leži ispod perifernih ćelija, Sa leđne strane zrna one se produžuju skoro do brazde zrna, dok na drugim delovima zrna obično idu do pola puta ka centru ohraznih delova. Dimenzije su im kod „Manitoha“ pšenice od 128 do 200% i 4o do 64 μm(10).
Centralne ćelije leže ispod prizmatičnih ćelija, One se protežu od centralnog dela jednog obraza oko brazde zrna do centralnog dela drugog odraza (9). Nejednake su u pogledu oblika i veličine. Zato im. dimenzije kod „Manitobe“ variraju od 12o do 144 i od 8o do 120 μm za krupne ćelije i od 72 do 104 sa 69 do 96 μm za male ćelije (10).
Skrobni endosperm je izvor brašna. Ćelije endosperma su pakovane sa skrobnim granulama obavijenim pretežno proteinima (sl. 22.2. do 24.2.).
Hess (ll) je podelio ove proteine u dve grupe: one koji obavijaju skrobne granule (Haft protein) i uklještene proteine (Zwickel protein), koji leže između čestica skroba. Sadržaj proteina u endospermu se povećava idući od centra ka perifernim slojevima (12, 13); staklave pšenice sadrže više proteina od brašnavih (mekih) pšenica (14).Međutim, ove korelacije su ponekad slabe, a ponekad mogu hiti čak i suprotne. Kod svakog zrna spoljni deo endosperma je staklaviji od unutrašnjeg. Često se dešava da prilikom zrenja pšenice jezgra mnogih ćelija skrobnog endosperma budu sabijena između akrobnih granula, tako da ova jezgra mogu formirati strukturu u obliku zvezde (2, 15). Otuda su kod nekih zrelih pšenica jezgra u ćelijama skrobnog endosperma praktično nevidljiva.
Granule skroba izgledaju po obliku sferne, kao sočiva (sl.22.2. do 24.2.), bez oštre podele u grupe po veličini. Sandstedt (16) je našao da granule skroba mogu biti velike u prečniku do 5o .1 mnogi drugi naučnici su se bavili ispitivanjima u ovoj oblasti. Alexandrov i Alexandrova (15) su prikazali da su male skrobne granule staklavih pšenica okrugle i okružene znatnim sadržajem proteinskih materija; dok su one u brašnavim pšenicama pakovane blizu jedna druge, poligonalnog su oblika i okružene relativno malim sadržajem proteinskih materija.
Zidovi ćelija endosperma variraju u debljini u raznim delovima zrna (sl.25.2. i 26.2.). Većina ćelija endosperma blizu aleuronskog sloja ima zidove debljine 3 μm, dok su zidovi ćelija endosperma blizu brazde debeli i do 7 μm (17).
Prema nalazima Larkina i saradnika (17), ukoliko su zidovi ćelija endosperma tanji, utoliko su bili bolji rezultati mlevenja određene sorte pšenice. Pokazalo se da je količina u vodi nerastvorljivih hemiceluloznih materija (pentozana) prisutnih u zidovima ćelija endosperma srazmerna debljini njihovih zidova (18).Tanji zidovi obično sadrže veći procenat hemiceluloznih materija. Tanki zidovi ćelija endosperma takođe imaju neku korelaciju sa visokim kvalitetom mlevenja mekih pšenica (19).
3.1.8. Klica
Klica zrna pšenice se sastoji od dva glavna dela: embrione ose, sačinjene od rudimentnog korenčića i listića, i skuteluma (scutellum) koji funkcioniše kao rezerva hranljivih i apsorpcionih materija (sl. 2.2.).
Gornji deo embrione ose (plumula) formira mladu biljčicu kada seme proklijava. Plumule se sastoje od nekoliko embrionih listića izraslih na veoma kratkoj rudimentnoj stabljici savijenoj na vrhu i zaštitnih listova (coleoptile).
Donji deo emhrione ose se sastoji od primarnog korenčića sa korenskom kapom na vrhu i zatvarajuće coleorize. Prisutna su i dva para sekundarnih korenčića, ali su oni nevidljivi.
Tkiva i strukture emhrione ose opisali su Percival (2) i Bradhury sa saradnicima (20).
Ispod plumule skutelum je spojen sa emhrionom osom na strani do endosperma. Nasuprot spoju skuteluma i emhrione ose izhija mala struktura epihlast.
Skutelum sadrži hranu stvorenu za vreme sazrevanja, Za vreme klijanja skutelum ne samo da obezbeđuje rezervnu hranu, već postaje i digestioni i apsorpcioni organ za transformaciju hrane iz endosperma u delove emhrione ose, koji rastu (2). Ćelije spoljnog sloja, ili epidermisa, skuteluma, na strani do endosperma, su modificirane u sloj sekrecionih ćelija — skutelami epitelium.
Delimično razvijeno tkivo formira provaskularni snop koji se produžuje u skutelum iz mesta gde je ovaj spojen sa emhrionom osom. Provaskulami snop se proteže na gore i deli se u mnoge grane koje se šire kroz većinu skuteluma (2, 20). Najveći deo skuteluma, međutim, sastoji se od nediferenciranih paranhimskih ćelija koje sadrže značajnu količinu ulja i vrlo malo skroba.
Klica je posehni deo semena. Otuda postoje prirodne linije podele između klice i endosperma i klice i mekinje. S te strane izgleda da klica može veoma lako da se odvoji od ostalog dela zrna, čak i kad je zrno u suvom stanju. Na slici 2.2. to i izgleda očigledno, međutim, tkiva ovih delova su u bliskom kontaktu. Izgleda da postoji neka vrsta „cementnog sloja“ između klice i endosperma (2o), slično kao i kod kukuruza, i tretman sa vlagom pomaže oslabljenju veze između ovih struktura.
3.2. Hemijski sastav delova pšeničnog zrna
Veoma je čest slučaj da se podaci o sastavu zrna ne slažu prema nalazima raznih autora. Tome su uzrok kako metode razdvajanja tako i metode analiza specifičnih delova zrna. Ipak, sledeći podaci, mada ne potpuno tačni, mogu hiti od praktične koristi. Ukoliko to ne hude posebno naglašeno, vrednosti u sledećim tabelama će se odnositi na bazu 14 % vlagom a izuzetno ponegde i na vazdušno suvu materiju.
Podaci u tabeli 1-2 su uzeti iz nalaza Hintona (12 i 21) i odnose se na 4 sorte pšenice.
| – | % |
| Spoljni perikarp | 4,35 |
| Sloj poprečnih ćelija | 1,44 |
| Omotač semena | 2,21 |
| Aleuronski sloj | 6,7 — 7,0 |
| Čista mekinja | 14,1 — 15,9 |
| Skrobni endosperm | 81,4 — 84,1 |
| Embriona osa | 1,0 — 1,6 |
| Skutelum | 1,4 — 2,0 |
| Klica | 2,5 — 3,6 |
3.2.1. Sastav perikarpa
Kvantitativni sastav pojedinačno po slojevima perikarpa je još nepoznat. Podaci za spoljni i unutrašnji perikarp prikazani su u tabeli II-2. (22), i predstavljaju vrednost za dva uzorka.
| – | Spoljni slojevi % | Unutrašnji slojevi % | ||
| Proteina (N x 5,7) | 3,1 | – | 4,5 | 9,4-9,6 |
| Pepela | 1,16 | – | 1,31 | 10,9-13,5 |
| Sirovih vlakana | 23,3 | – | 24,2 | 17,1-18,4 |
| Celuloze | 27,4 | – | 27, 8 | 19,6-19,7 |
| Pentozana | 29,2 | – | 32,6 | 25,1-26,1 |
| Masnoće (Eter Extr.) | 0,69 | – | 1,03 | 0,34-0,51 |
3.2.2. Sastav omotača semena i hijalinskog sloja
Podaci o hemijskog sastavu semena i hijalinskog sloja posebno su prikazani u tabeli III-2. (22). Razdvajanje slojeva je izvršeno nakon što su zrna potopljena preko noći u skoro zasićeni alkoholni rastvor natrijum. hidroksida. Sadržaj proteina izgleda suviše visok za strukture sastavljene pretežno od zidova ćelija.
| – | Omotač semena % | Hijalinski sloj % |
| Proteina (N x 5,7) | 12,0-19,5 | 16,9 |
| Pepela | 12,6-20,2 | 1,70 |
| Sirovih vlakana | 1,2-1,03 | … |
| Celuloze | 0,0 | 6,1 |
| Pentozana | 13,8-15,7 | 39,6 |
| Masnoće | 0,0-0,17 | … |
3.2.3. Sastav perikarpa, omotača semena i hijalinskog sloja zajedno
Zbog toga što ova tri sloja kombinovano čine glavni deo vlaknaste strukture zrna podaci prikazani tabeli IV-2 mogu imati praktično značaja.
| Komponente | Vrednost |
| Protein (K x 5,7) | 3,99 / |
| Pepeo | 1,7 — 2,1 % |
| Gvožđe | 97 g/g |
| Mangan | 56 — 119 g/g |
| Fosfor (ukupni) | 5.64o g/g |
| Tiamin | 0,6 g/g |
| Niacin | 20,0 — 25,7 g/g |
| Piridoksin (kao vodonik lilorid) | 6,0 g/g |
| Riboflavin | u tragovima |
| Pantotenska kiselina (kao Ca pantotenat) | 7,3 g/g |
3.2.4. Sastav aleuronskog sloja
Aleuronski sloj je u poređenju sa endospermon bogat po sastavu proteina. Proteini aleuronskog sloja su bogati količinom ukupnih điaminokiselina, arginina, histidina i lizina, a takođe sadrže i tirozina i triptofana, ali znatno manje monoaminokiselina i cistina. Aleuronski sloj takođe sadrži dosta mineralnih materija (kao pepeo), ukupnog fosfora, fitatnog fosfora, masnoća i niacina. Pitatni fosfor odgovara sadržaju od približno 15.9oo p.p.m. vitamina inositol. Sadržaj tiamina i riboflavina je najveći u aleuronskom sloju. Niacina ima oko 30% u aleuronskom sloju od ukupno prisutne količine u pšeničnom zrnu (23). Podaci o sastavu aleuronskog sloja sumirani su u tabeli V—2 (l).
| Komponenta | Vrednost | |
| Protein (N x 5,7) | 17,96 | % |
| Pepeo | 14,37 — 17,2 | % |
| Gvožđe | 338 | g/g |
| Mangan | 78 | g/g |
| Ukupni fosfor | 31.700 | g/g |
| Fitatni fosfor (89% od ukupnog fosfora) | 28.300 | g/g |
| Tiamin | 16,5 | g/g |
| Niacin | 613; 741 | g/g |
| Piridoksin (kao vodonik-hlorid) | 36, | g/g |
| Riboflavin | 100 | g/g |
| Pantotenska kiselina (kao Ca pantotenat) | 45,1 | g/g |
3.2.5. Sastav kombinovanih slojeva mekinjaste ljuske
Mnoge moguće informacije koje se odnose na sloj mekinja da ju se kombinovano za sve slojeve koji čine mekinjastu Ijusku. Mineralni sastav mekinja je dat u tabeli VI-2. Nađeno je da je mekinjasti sloj mnogo bogatiji od ostalih mlinskih proizvoda po sadržaju joda.
| Elemenat | Prosečna količina, % |
| Kalijum | 0,98 |
| Fosfor | 1,17 |
| Magnezijum | 0,32 |
| Kalcijum | 0,09 |
| Gvožđe | 0,012 |
| Mangan | 0,0167 |
| Cink | 0,017 |
| Sumpor | 0.185 |
| Prosečna-količina, | ppm. |
| Bakar | 16 |
| Aluminijum | 17 |
| Elemenat | Prosečna količina, ppm. |
| Natrijum | 137 |
| Nikel | 0,33 |
| Kobalt | 0,0095 |
| Olovo | 3 |
| Kala j | 1,6 |
| Srebro | 0,9 |
| Jod | o,12 |
| Selenium | 0,1 |
| Rubidum | 1,97 |
| Bor | 9,3 |
Značajno je napomenuti da se fosfor iavlja najvećim delom (82 do 97%) kao fitatni fosfor.
I prisustvo lipida u ljusci zrna nije beznačajno. Nađeno je, na primer, 3,74 do 4,43 % lipida u ljusci ako se ovi ekstrahuju eterom ili 4,29 do 6,33 % ako se ekstrakcija vrši alkoholom. Računa se da lipide ljuske zrna čine 16% zasićene i 84% nezasićene masne kiseline. Teško je hiti siguran u pogledu saaržaja fosfolipida u ljusci zrna pšenice. Poznato je da fosfolipidi pšenice sadrže oko 2o% cefalina. Ipak, može se navesti podatak 0 sadržaju fosfolipida u ljusci od 1,1 do 1,3 % (24).
Nesaponificirane materije takođe zavise od korištenog rastvarača, Sastoje se od sterola, pigmenata i tokoferola. Steroli se mogu izolovati kao estri palmitinske kiseline. Nađeno je da se u pšeničnoj ljusci nalazi 0,1009 % sterola (kao kolesterol) (25).
Pigmenti ljuske pšenice tretiraju se kao karotenoidi.
Određivanjem E vitamina nađeno je 3 p.p.m. tokoferola u ljusci tvrde pšenice i u ljusci durun pšenice 13,2 p.p.m. (26). U novije vrene tokoferol se određuje hromatografski. Hađeno je da u pšenici postoji više oblika tokoferola (Q).
Proteinski i aminokiselinski sastav ljuske pšeničnog zrna dat je u tabeli VII-2 (27, 28). Date vrednosti Baziraju na hromatografskim metodama.
| Komponenta | Rezultat (27) | % (28) |
| Ukupni proteini (N x 5,7) | 14,7 | 14,65 |
| Arginin | 0,77 | 1,11 |
| Cistin | … | 0,29 |
| Histidin | 0,43 | 0,44 |
| Izoleucin | 0, 69 | 0, 64 |
| Leucin | 0,94 | 0,95 |
| Lizin | 0,52 | 0, 64 |
| Metionin | 0,17 | 0,21 |
| Fenilalanin | 0,52 | 0,72 |
| Serin | 0, 86 | … |
| Treonin | 0,34 | 0,55 |
| Triptofan | 0,26 | … |
| Tirozin | 0,17 | 0,37 |
| Valin | 0,77 | 0,13 |
Poređenja su pokazala da je udeo albumina i globulina veći u proteinima ljuske (mekinje) , a s tim u vezi je udeo glutelina, i naročito prolamina, manji.
U mekinjama su određivane i neke druge komponente i nađen je slijedeći sadržaj (l):
| Sirova vlakna | od 8,0 | do 10,22 | % |
| Pentozani | od 21,6 | do 26,5 | % |
| Skrob | od 7,51 | do 9,0 | % |
| Ukupni šećer | – | 5,o4 | % |
| Saharoza | od 2,0 | do 5,0 | % |
| Hedukujući šećeri | od 0,2 | do 4,42 | % |
| Levuloza | od 0,0 | do 1, | % |
| Kolin | od 0,115 | do 0,146 % | – |
| Niacin | od 140,4 | do 214,8 g/g | – |
| Bitoflavin | od | do 4,8 g/g | – |
| Tiamin | od | 4,5 | do 5,0 g/g |
| Hlorofil | 1,12 | p.p.m. | – |
| Biotin | 0,140 | p.p.m. | – |
| Betain | 0,35 | % (kao vodonikhlorid). | – |
Metoksihidrobinon glikozidi 235 do 295 p.p.m.
Fermenti: dipeptidaze, proteinaze i lipaze. Histološko-hemijski ogledi su pokazali da se celuloza nalazi u velikim količinama u epidermisu, poprečnim i cevastim ćelijama i hialinskom sloju, a da je potpuno odsutna u omotaču semena (29).
3.2.6. Sastav skrobnog endosperma
Sastav endospema varira od njegovog spoljnog dela, neposredno ispod aleuronskog sloja, do centra. Podaci istraživača pokazuju da se sadržaj i proteina i pepela (mineralnih materija) smanjuje od podaleuronskog sloja do centralnog dela endosperma. Ovaj odnos za spoljni sloj endospema prema unutrašnjem ide čak do 2,2:1.
Na primer, kanadska pšenica sorte „Thatcher“ imala je ukupno 12,5% proteina i 0,48% pepela. Subaleuronski sloj te iste sorte imao je 14,5 % proteina i 1,34% pepela, a centralni deo endosperma 9,o % proteina i o,39% pepela. Na ovom primeru se vidi da se i sadržaj mineralnih materija u endospemu pšenice smanjuje od njegovog spoljnjeg dela ka centralnom.
Aminokiselinski sastav endospema i proteina u njemu dat je u tabeli VIII—2 za pšenice „Manitoha“ i „Arletta“ (30).
| Komponenta | U endospermu. % | U proteinima. % (a) | ||
| – | Manitoha | Arletta | Manitoba | Arletta |
| Ukupni azot (N x 5,7) | 1,33 | 0,72 | … | … |
| Alanin | 0,38 | 0,15 | 3,36 | 3,80 |
| Arginin | 0,30 | 0,20 | 7,36 | 8,87 |
| Asparaginska kiselina | 0,41 | 0,24 | 3,31 | 3,53 |
| Glutaminska kiselina | 2,41 | 1,11 | 17,96 | 15,31 |
| Histidin | 0,17 | 0,10 | 3,57 | 3,83 |
| Izoleucin | 0,33 | 0,17 | 2,72 | 2,76 |
| Leucin | 0,60 | 0,33 | 4,87 | 4,95 |
| Lizin | 0,21 | 0,13 | 2,18 | 3,30 |
| Metionin | 0,15 | 0,07 | 1,06 | 1,04 |
| Penilalanin | 0,42 | 0,21 | 2,7o | 2,57 |
| Prolin | 0,88 | 0,37 | 8,13 | 6,30 |
| Serin | 0,41 | 0,22 | 4,14 | 4,03 |
| Treonin | 0,24 | 0,14 | 2,18 | 2,32 |
| Tirozin | 0,28 | 0,14 | 1,63 | 1,58 |
| Valin | 0,36 | 0,21 | 3,28 | 3,45 |
(a) Aminokiselinski azot proteina dat je kao procenat ukupnog azota.
Postoje značajne razlike u sadržaju glutaminske kiseline i prolina u proteinima. Pri smanjenju njihovog sadržaja smanjuje se i sadržaj ukupnog azota. S druge strane, povećanjem sadržaja arginina i lizina u proteinima smanjuje se ukupni sadržaj azota u endospermu. Ove promene u sadržaju aminokiselina su više u zavisnosti od sadržaja azota u endospermu nego od sorte pšenice. Slični odnosi nađeni su i u endospermu tvrdih i mekih pšenica. Na primer, sadržaj glutena severnoameričkih pšenica prema ukupnom sadržaju ima pozitivan korelacioni odnos, dok je sadržaj albumina i globulina u negativnoj korelaciji sa sadržajem azota (31).
Albumin ima veći sadržaj arginina i lizina i manji sadržaj glutaminske kiseline i prolina nego što je to nađeno u gliadinu. Prema tome, razumljiv je odnos sastava aminokiselina proteina endosperma prema ukupnom sadržaju azota u endospermu.
U endospermu pšeničnog zrna nađeni su sledeći vitamini (na bazi 14/ vlage) (l):
| Thiamin | 0,07 | p.p.m. |
| Niacin | 8,47 | p.p.m, |
| Bg (kao piridoksin HCl) | 0,33 | p.p.m |
| Pantotenska kiselina | 0,7 | p.p.m |
| JSiboflavin | 3,9 | p.p.m |
Spoljni delovi endosperma po sadržaju vitamina su bogatiji od centralnih delova. Pluoresoentna ispitivanja su pokazala da su klica i delovi zrna oko brazdice najbogatiji po sadržaju tiamina i riboflavina (32).
U endospermu pšeničnog zrna nalazi se nekoliko vrsta enzima čija je aktivnost prikazana u tabeli IX-2.
| Enzim | jedinica | Deo endosperma | ||
| – | – | ukupni | spoljni | unutrašnji |
| 0,05 N HCl | ||||
| Esteraza | za 24 h/mm3 tkiva na 40°C | … | 3,0 | 0,15 |
| Lipaza | 0,05 N HCl/mg suvog tkiva | 1,0 | … | … |
| Beta-amilaza | mg maltoze/h/mm3 tkiva na 40°C | … | 5,0 | 22 |
| Proteinaza | 0,05 N HCl/h/mg suvog tkiva na 40°C | |||
| Dipeptidaza | 0,05 N HCl/h/mg suvog tkiva na 40°C | 1,0 | … | … |
| Pitaza | P/h/mg suvog tkiva na °C | 1,29 | … | … |
Nađeno je, prema tome, da su esteraze u endospermu veoma aktivne, dok su lipaze manje aktivne. Slojevi blizu klice su bogati saharogenim enzimima, a nađeni su i dekstrinogeni enzimi (33). Mada dekstrinogeni enzimi deluju na sirovi skrob, njihovo je dejstvo drugačije od dejstva alfa i beta amilaza prisutnih u proklijaloj pšenici.
Kao dodatak skrobu, kao glavnoj komponenti endosperma, nalazi se takođe izvestan deo hemiceluloznih materija, celuloze i šećera.
Od šećera prisutnih u endospermu pšeničnog zrna vredno je pomenuti sledeće: saharozu, levulozu, glukozu, fruktozu, maltozu, rafinozu i gluko-fruktozan (34-36). Bastvorljive hemicelulozne frakcije dobijene hidrolizom su: glukoza, galaktoza, arabinoza i ksiloza (37). Arabinoza i ksiloza, dobijene hidrolizom, potiču iz pentozana koji se nalazi u zidovitna ćelija.
Od mineralnih materija koje se nalaze u endospermu pšeničnog zrna važni su: kalijum, fosfor, magnezijum, kalcijum, mangan, gvožđe, natrijum, bakar, cink, sumpor, aluminijum, olovo, kalaj, srebro, jod i selen. Ukupni sadržaj’ fosfora ceni se na oko 10-24 p.p.m. od čega je 15,1 do 45,5 % u obliku fitatnog fosfora (38, 39).
U endospermu je nađeno oko o,75 do 1,75 % (4o) lipida, od čega su 16% zasićene masne kiseline.
Sadržaj cisteina u pšeničnim brašnima kreće se u granicama od 2,2 do 4,5% (41). Njegov značaj biće detaljnije opisan u poglavlju „Beologija testa“.
Pored toga, u endospermu se nalazi oko o,4o% glicina i oko o,13% triptofana. Takođe su nađeni i biotin i solna kiselina, ali u veoma malim količinama (42).
3.2.7. Sastav klice
Raspoloživi podaci o sastavu klice pšeničnog zrna prikazani su u Tabeli 2-2, i to posebno za embrionu osu i skutelum. Podaci su dati na bazi 14% vlage i predstavljaju rezultate Hintona (12) Morrisa (13) i drugih (1,43).
| Komponent | Jedinica | Deo klice | |
| Embriona osa | Skutelum | ||
| Proteini | % | 35,3 | 28,2 |
| Ukupni šećeri | % obezmašćene klice | 18,8 | 15,8 |
| Saharoza | % obezmašćene klice | 10, 3 | 9,3 |
| Ifafinoza | % obezmašćene klice | 8,5 | 6,0 |
| Masnoće (ekstr.petrol etrom) | % | 16,3 | 32,1 |
| Pepeo | % | 3,51 — 5,36 | 5,87 — 8,2 |
| Fosfor ukupni | % | 1,23 | 2,01 |
| Posfor fitatni | % | 0, 42 | 1,39 |
| Mangan | p.p.m. | 134 | 178 |
| Tiamin | p.p.m. | 4,4 — 25,7 | 130 — 238 |
| Kiacin | p.p.m. | 30,7 — 55,0 | 40,240,4 |
| Piridoksin (kao HCl) | p.p.m. | 22,3 | 24,6 |
| Pantotenska kiselina (kao soli Ca) | p.p.m. | 18,1 | 14,9 |
| Riboflavin | p.p.m. | 14,6 | 13,4 |
| Pitaza | g P/h/mg | 7,81 | 27,4 |
| Lipaza (esteraza) | 1.0.0.5 N HCl/24 h/ml tkiva na 40 C | 19,7 | 19,7 |
| Lipoksidaza | količina potrebna za razaranje 0,015 mg | 64,0 | 62,0 |
| Amilaza | karotina za 5 min. na 20°C mg maltoze/h/ 1 tkiva na 40 C | nula | 8,8 |
| Proteinaza | 0,1 H HaOH/24 h/ 1 tkiva na 37°C | 0,88 | 0 |
| Proteinaza | 0,05 N HCl/mg — 40°C | 11,2 | 17,2 |
| Lipeptidaza | 0,1 N NaOH/h/ml tkiva na 37°C | 46,0 | 46,0 |
| Dipeptidaza | 0,05 K HCl/mg — 40°C | 13,0 | 13,3 |
| Fosfomonoesteraza | King-Armstrong jediniea (43) | 36,0 | 58,0 |
Fluoroscentnim ispitivanjem je dokazano da klica sadrži relativno visoke koncentracije riboflavina i tiamina (32). Postoje mnogi podaci o vitaminskom sastavu klice pšeničnog zrna, ali će oni biti sumirani u sledećem poglavlju.
Mineralne materije klice izgledaju približno ovako (l):
| Mineralna materija | Jedinica | Količina | ||
| Kalijum | % | 0,47 | – | 1,00 |
| Fosfor | % | 0,80 | – | 1,24 |
| Magnezijum | % | 0,14 | – | 0,36 |
| Kalcijum | % | 0,037 | – | 0,060 |
| Gvožđe | % | 0,004 | – | 0,023 |
| Mangan | % | 0,0001 | – | 0,0222 |
| Cink | % | 0,014 | – | – |
| Sumpor | % | 0,20 | – | – |
| Bakar | p.p.m. | 775 | do | 3.960 |
| Aluminijum | p.p.m. | 2.150 | – | – |
| Natrijum | p.p.m. | 3.440 | – | – |
| Olovo | p.p.m. | 1,1 | do | 1,3 |
| Kalaj | p.p.m. | 0,3 | – | 0,5 |
| Srebro | p.p.m. | 0,5 | – | 1,3 |
| Nikel | p.p.m. | 40 | – | – |
| Kobalt i bor | u tragovima | – | – | |
Mlivo klice sadrži od 17,7 do 35 % proteina.
Podaci o aminokiselinskom sastavu klice pšeničnog zrna dati su u tabeli XII-2 (44, 45).
| Aminokiselina | u | klici | u proteinima | klice |
| – | (44) % | (45) % | (44) % | (45) % |
| Arginin | 2,25 | … | 6,2 | 6,0 |
| Cistin | 0,5 | … | 1,37 | 0,8 |
| Histidin | 0,7 | 0,72 | 3,03 | 2,5 |
| Izoleucin | 1,91 | 1,27 | 5,23 | … |
| leucin | 2,66 | 2,1 | 7,33 | 6,7 |
| Metionin | 0,46 | 0,44 | 1,23 | … |
| Fenilalanin | 0,9 | … | 2,47 | 4,2 |
| Treonin | 2,29 | 1,4 | 6,28 | 3,8 |
| Triptofan | 0,31 | … | 0,9 | 1,0 |
| Tirozin | … | … | … | 3,8 |
| Valin | 1,52 | 1,68 | 4,2 | … |
Iz klice pšeničnog zrna takođe je izolovana rihonukleinska kiselina u količini od 0,8 % (46).
Postoje podaci o količinama lipida nađenih u mlivu klice: etarski ekstrakt -9,45% alkoholni ekstrakt -lo,75%; fosfolipidi — 1,55% (l). Kvalitativni sastav masnih kiselina nađenih u klici pšeničnog zrna je sledeći: α i β – linolenska, oleinska, α i β – linoleinska, palmitinska, stearinska i lignocerinska kiselina.
Vitamina E ima u klici od o,ol5 do o,o38% (47), tokoferola od 256 do 5oo p.p.m. (48, 49), od čega 49 — 59% α ; 28 — 29 % β i 1,5 9% γ – tokoferola.
Pigmenti u klici su uglavnom ksantofili sa tragovima karotina. Zbog toga što je embriona osa klice predodređena da razvije novu biljku, normalno je očekivati da se svi enzimi neophodni u metabolizmu nađu u klici. I kao dodatak enzimima navedenim u tabeli IX-2 (za endosperm pšenice) mogu se pomenuti i sledeći enzimi nađeni u klici pšeničnog zrna: glicerofostataze, karkoksilaze, dehidraze, dekidrigenaze, esteraze, reduktaze, TPH enzim, TPNH oksidaze i transaminaze (l).
Klica sadrži od o,2 do 3, 5% redukujućih šećera, 4 do 6,9% rafinoze i saharozno-fosfatni kompleks. Takođe su nađeni i metoksihidrobinonski glikozidi, citohromi i oksalna kiselina.
3.2.8. Raspodela proteina, mineralnih materija i vitamina u zrnu
Sadržaj proteina, mineralnih materija, te tiamina, niacina, piridoksina, riboflavina i pantotenske kiseline u raznim delovima zrna pšenice prikazan je u prethodnom delu (tabele IV-2, V-2, VI-2, VIII-2 i X-2).
Razlike ovih materija u pojedinim delovima zrna su velike i, radi boljeg pregleda, one će biti prikazane u vidu posebne tabele XIII-2 . i dijagrama (sl.27.2.).
| Sloj zrna | Proteina | Miner. materija | Tiamina | Riboflavina | Niacina | Piridoksina | Pantotenska kisel. |
| % | % | % | % | % | % | % | |
| Perikarp i semena omotač | 4 | 7 | 1 | 5 | 4 | 12 | 9 |
| Aleuronski sloj | 15 | 61 | 32 | 37 | 82 | 61 | 41 |
| Bndosperm | 72 | 20 | 3 | 32 | 12 | 6 | 43 |
| Skutelum | 5,5 | 8 | 62 | 14 | 1 | 12 | 4 |
| Embrio | 3,5 | 4 | 2 | 12 | 1 | 9 | 3 |
Dijagram (sl.27.2.) prikazuje u prvom redu da aleuronski sloj sadrži najveći deo vitamina prisutnih u zrnu (niacina, piridoksina i rigoflavina) i mineralnih materija; endospera sadrži najveći deo proteina i pantotenske kiseline i skutelum sadrži najveći deo tiamina.
Sl.27.2 Dijagram raspodele proteina, mineralnih materija i vitamina ( tiamin, riboflavin, nwcin, piridoksin, pantotenske kiseline ) u pšeničnom zrnu.
Izostavljeno iz prikaza
Prema dijagramsfeom prikazu proizlazi da su po hranljivoj vrednosti najvažniji aleuronski sloj, endosperm i skutelum.
Glava IV Principi mlevenja
4.1. Sastav brašna u zavisnosti ob procenta izbrašnjavanja
4.1.1. Uticaj strukture zrna na efekat talevenja
Mada je pšenica korištena za Ijudsku ishranu u vidu celokupnog sastava zrna, ipak je ona najčešće mlevena za spravljanje kuvanjem. Radi diskusije o mlevenju potrebno je prethodno ponovo izložiti strukturu zrna pšenice iz prethodnog poglavlja u kratkom obliku.
Zrno pšenice sadrži na jednom kraju klicu biljke u težinskom iznosu od 2 — 3%. Ostatak zrna predstavlja potencijalnu rezervnu hranu klice u vidu endosperma bogatog skrobom, koji predstavlja 81 do 84% od težine zrna. Klica i endosperm su ohavijeni i zaštićeni omotačima semena i ploda. Ova dva omotača sa hialinskim i aleuronskim slojem, koji, obavlja samo endosperm,u fazi mlevenja teže se odvajaju zajedno u vidu mekinjaste ljuske koja u težinskom iznosu predstavlja od 14 do 16% zrna. U smislu mlevenja ovi slojevi imaju različite nehaničke osobine. Žilavost mekinjastog omotača onemogućuj’e njegovo sečenje i odvajanje bez razlaganja endosperma.
Sve do potpune primene valjaka u procesu mlevenja pšenice, oko 1880 g., pšenica je mlevena između žljebljenih kamenih površina.
U osnovi procesa pšenično zrno je prolazilo samo oštećenom između kamenih površina. Na ovaj način mlivo je bilo sastavljeno od krupnih čestica, uglavnom fragmenata mekinjaste ljuske sa delovima endosperma, i brašna. Finije čestice brašna uglavnom su bile poreklom iz endosperma, ali takođe mešane sa izdrobljenim česticama ljuske i klice. Istorijski cilj mlevenja pšenice bio je proizvodnja brašna najveće moguće čistoće, tj. povećanje njegove beline. Upotreba sita u cilju izdvajanja finog brašna (odnosno izdvajanja mekinjastih čestica) iz mliva dobijenog mlevenjem na mlinskom kamenju bila je poznata od davnina (5o, 51).
4.1.2. Definicija izbrašnjavanja
Kako kod prostih procesa tako i kod kompleksnih modernih sistema mlevenja pšenice stepen izbrašnjavanja može biti definisan kao odnos brašna koje se dobija sejanjem, prema ukupnom mlivu. Ovaj odnos se izražava težinskim jedinicama. Stepen ekstrakcije naziva se još i prinos brašna ili „izbrašnjavanje“, a često se izražava u procentima. U Sjedinjenim Američkim Državama stepen izbrašnjavanja se izražava i brojem bušela (bu) i funti (lb) pšenice potrebne da se iz nje dobije 100 lb brašna (52). Procenat izbrašnjavanja može biti izražen na razne načine: na bazi suve materije (prljave ili očišćene pšenice); na bazi količine pšenice koja dolazi na prvi valjak krupač ili pak na bazi ukupnih produkata mlevenja. Prvi od ova tri načina praktično ima najveći komercijalni značaj. Drugi način pomaže određivanju gubitaka vlage u fazi mlevenja, ali ne može biti od pomoći pri utvrđivanju stepena odvajanja mekinjaste ljuske od endosperma. treća metoda ima praktičnu vrednost, eliminišući nejasne efekte o promeni vlage se u odnosu na stepen ekstrakcije.
4.1.3. Stepen izbrašnjavanja mlevenjem na mlinskim valjcima
U ovom poglavlju namerno je izostavljen opis mlevenja pomoću mlinskog kamenja zbog istorijske prevaziđenosti.
Kad je reč o stepenu izbrašnjavanja mlevenjem pomoću mlinskih valjaka, mora se uzeti u obzir stepen ekonomske razvijenosti zemlje u kojoj se ova vrednost posmatra i njena sopstvena proizvodnja i potreba za pšenicom. U Sjedinjenim Američkim Državama i Kanadi, mada proizvode kvalitetno najbolju pšenicu, stepen izbrašnjavanja se kreće u granicama od 63 do 77%. Kod nas i pored slabijeg kvaliteta pšenice stepen izbrašnjavanja treba da bude 8oKarakterističan je bio period u toku drugog svetskog rata kada se stepen izbrašnjavanja kretao u svetu oko 90%.
Prinos brašna svakako zavisi od više faktora: u prvom redu od vrste i sorte pšenice, ali je činjenica da svako povećanje stepena izbrašnjavanja izaziva povećani sadržaj mineralnih materija (izraženih kao pepeo ili u vidu stepena boje) brašna.
Krive na slici 28.2. pokazuju da među sortama pšenice, u zavisnosti sađržaja pepela od stepena izbrašnjavanja, postoji izvestan paralelizam.
Slika 28.2: Zavisnost sadržaja pepela od procenta isbrašnjavanja (.53)
Oblik krivih na slici 23.2. ima opšti značaj. Sadržaj mineralnih materija u brašnu znatno se povećava pri izbrašnjavanju preko 745«, a posebno preko 8o5«. U zavisnosti od stepena izbrašnjavanja svakako su i njegove cene. Brašno se.međutim, ne nalazi u trgovini kao jednolično, izuzev u retkim prilikama, već u vidu više tipova. Kod nas se brašno tipisira prema sadržaju pepela, pa tako imamo: belo brašno-tip 4oo (o,4% pepela), polubelo brašno—tip 600 (0,6% pepela), u novije vreme sve češće i tip 8oo (0,8 % pepela), a ređe i tip 1000 (ložije pepela). Pored ovih mogući su takođe i drugi tipovi brašna. 3ela brašna imaju manji sadržaj pepela i nižu vrednost boje (gradacija prema boji brašna primenjuje se u Velikoj Britaniji), dok tzv. „crna brašna“ (brašna višeg tipa) sadrže veće količine mineralnih materija i imaju višu vrednost boje. U zemljama gde se teže prodaju brašna nižeg kvaliteta postoji tendencija za smanjenjen izbrašnjavanja. To je slučaj sa zemljama sa visokim životnim standardom.
4.1.4. Promene u sadržaju pepela, tiamina i boje sa procentom izbrašnjavanja
U ovom delu prikazanom u tabeli XIV-2 sa podacima o sadržaju pepela, tiamina i stepenu boje za pšenice : A = Australijska; B = „Manitoba C = Engleska; D = „Manitola 4“ (52). Pošto se kod nas ne primenjuje tipizacija brašna prema boji, ovde ne mogu biti uzeti u obzir podaci za domaće pšenice.
| Osobina | Pšenica | Stepeni | zbrašnjavanja | % | – | ||
| 75 | 77.5 | 8o | 81.1 | 81.7 | 100 | ||
| – | A | 3,3 | 4,5 | 5,9 | 6,6 | 7,2 | … |
| – | B | 4,3 | 5,0 | 6,4 | 7,3 | … | … |
| Stepeni | C | … | 5,6 | 6,3 | 7,7 | … | … |
| boje | D | 6,4 | 7,5 | 3,5 | 9,2 | 10,3 | … |
| – | A | 0,44 | 0,49 | 0,58 | 0,6l | … | 1,21 |
| Sadržaj | B | 0,44 | 0,49 | 0,58 | 0,61 | 0,63 | 1, 5o |
| pepela, % | C | … | 0,43 | 0,53 | 0,59 | … | 1,68 |
| – | D | 0,51 | 0,56 | 0,63 | 0,66 | 0,68 | 1,42 |
| Sadržaj | A | 1,38 | 1,78 | 2,62 | 3,00 | 3,22 | 4,32 |
| tiamina | B | 0,78 | 1,22 | 2, 06 | 2,35 | 2,54 | 3,44 |
| μg/g | C | … | 1,25 | … | 2,38 | … | 3,69 |
| – | D | 1,31 | 1,75 | 2,44 | 2,66 | 2,72 | 3,69 |
Sadržaj pepela u brašnima od pšenice boljeg mlinskog kvaliteta (A, B, C) je u saglasnosti sa podacima koji će biti opširnije prikazani u tabeli XV-2.
Podaci pokazuju da su vrednosti za sadržaj pepela u saglasnosti sa stepenom boje u opsegu izbrašnjavanja od 74 do 79%, a preko ovoga se ne podudaraju. Belativno mali sadržaj pepela (za dato izbrašnjavanje) omogućuje široko variranje sadržaja ljuske u brašnima iz raznih pšenica. Nije utvrđen sistematski odnos između boje i sadržaja ljuske i niacina ili sadržaja tiamina i masnoća (što odražava sadržaj perikarpa, aleuronskog sloja, skuteluma i klice). Australijska pšenica ima nizak stepen boje zbog toga što je to bela pšenica. Može se reći i to da ljuska žita može biti nosilac materija koje izazivaju obezbojavanje vlažnih brašna. Posle vlažne i hladne žetve pšenica takođe može biti napadnuta plesnima Cladosporium, sa mrkim micelama koje u brašnu čine mrke tačke.
Hinton (54) je našao da porast sadržaja pepela u zrnu od njegovog centralnog dela ka spoljašnjim slojevima varira za razne pšenice.
4.1.5. Sastav brašna različitih stepena izbrašnjavanja
Sastav brašna različitih stepena izbrašnjavanja zavisi od toga da li je neka pšenica mlevena laboratorijski ili industrijski a takođe i od količine samlevenog uzorka. Podaci u tabeli XV-2 (55) odnose se na laboratorijski mlevenu tvrdu pšenicu „Manitoba“ (M) i englesku meku pšenicu (E). Brašna većeg stepena izbrašnjavanja su relativno sa niskim sadržajem pepela i niacina. Sadržaj masnoća i proteina u brašnima se ne može upoređivati zbog toga što su uzete dve različite pšenice. Sadržaj proteina u brašnima izbrašnjavanja 70-85% od engleske pšenice je relativno mali. Sadržaj masnoća pokazuje da se usled pritiska valjaka za rastvaranje (naročito pri industrijskom mlevenju) deo masnoća iz klice prenosi u endospeim zrna.
Slika 29.2: Iaboratorijski mlin „Buhler“ sa pneuraatskim transportom produkata mlevenja.
Izostavljeno iz prikaza
Sadržaj tiamina i niacina u brašnu se znatno povećava sa povećanjem stepena izbrašnjavanja. Sadržaj tiamina se naročito povećava kada izbrašnjavanje prelazi vrednost od 75%, a sadržaj niacina pri izbrašnjavanju većem od 85%. Ovo je u saglasnosti sa povećanjem celuloziiih vlakana i pepela u brašnu pošto su svi ovi elementi koncentrisani u ljusci zrna.
Prikaz vrednosti za vitaminski sadržaj u brašnima u zavisnosti od njegovog izbrašnjavanja je dat već prethodno u poglavlju 3.
U tabeli XV-2. prikazan je sastav brašna različitih stepena izbrašnjavanja. U toj tabeli XV-2 predstavlja kanadsku tvrdu pšenicu „Manitobu“, a E englesku meku pšenicu.
| Komponenta | Pšenica | Izbrašnjavanje; % | |||||
| – | M | 42-46 | 70 | 75 | 80 | 85 | 100 |
| – | M | 0,34 | 0,41 | 0, 44 | 0, 60 | 0,76 | 1,55 |
| Pepeo, % | E | 0,37 | 0,43 | 0,46 | 0, 59 | 0,71 | 1,54 |
| Celulozna | M u | u tragovima | – | 0,1 | 0,13 | 0,33 | 2,17 |
| vlakna, % | E | u tragovima | – | 0,15 | 0,19 | 0,42 | 2,1 |
| Proteini | M | 11,9 | 12,9 | 13,2 | 13,4 | 13,7 | 13,8 |
| ( N x 5,7), % | E | 7,73 | 8, o | 8,1 | 8,3 | 8,7 | 9,0 |
| Purin N,mg/ 100 g | M | 13 | 18 | 34 | 35 | 40 | 56 |
| – | E | 6 | 8 | 9 | 12 | 17 | 31 |
| – | M | 0,87 | 1,17 | 1,34 | 1,45 | 1,72 | 2,52 |
| Masnoće, % | E | 0,76 | 1, o5 | 1,14 | l,3o | 1,48 | 2,26 |
| Ugljeni hidrati | M | 72,1 | 70, 9 | 70, 3 | 69,6 | 68,0 | 63,7 |
| kao skrob, | E | 76,7 | 75,4 | 75,1 | 74,4 | 72,9 | 67,6 |
| – | M | 0,28 | 0,7 | 0,92 | 2, o5 | 2,91 | 3,72 |
| Tiamin, μg/g | E | 0,51 | 0,89 | 1,32 | 1,89 | 2,65 | 3,04 |
| – | M | 0,5 | 0,7 | 0,7 | 0, 8 | 1,0 | 1,7 |
| Riboflavin, μg/g | E | 0,5 | 0, 6 | 0, 6 | 0, 8 | 1,2 | 1,7 |
| Niacin, μg/g | M | 7,1 | 8,5 | 9,7 | 11,1 | 13,5 | 55,6 |
| – | E | 5,1 | 7,6 | 8,1 | 9,1 | l0,6 | 48,6 |
| – | M | – | — | — | — | — | 3,87 |
| Gvožđe, mg/100 g | E | 0,.96 | 1,42 | 1,37 | 1,67 | 2,24 | 3,08 |
| – | M | 1,8 | 2,2 | – | 2,9 | 4,1 | 3,2 |
| Natrijum, mg/100 g | E | – | 2,1 | 2,2 | 2,1 | 2,9 | 3,4 |
| – | M | 72 | 83 | 88 | 113 | 148 | 316 |
| Kalijum, mg/100 g | E | 100 | 112 | 119 | 153 | 181 | 365 |
| – | M | 11,2 | 12,9 | 13,2 | 15,6 | 18,7 | 27,9 |
| Kalcijum, mg/100 g | E | 15,4 | 19,1 | 19,4 | 21,7 | 24,8 | 35,9 |
| – | M | 21,7 | 27,2 | 30,7 | 45,1 | 62,5 | 143,0 |
| Magnezijum,mg/100 g | E | 8,8 | 14,0 | 17,0 | 24,3 | 35,4 | 107,0 |
| – | M | 0,15 | 0,l8 | 1,22 | 0,27 | – | 0,61 |
| Bakar, mg/100 g | E | 0, 20 | 0,22 | 9,22 | 0,27 | 0,36 | 0,65 |
| Cink, mg/100 g | M | 1, 00 | 1,17 | 1,23 | 1,65 | 2,18 | 3,77 |
| – | E | 0, 85 | 0,98 | 1,03 | 1,39 | 1,79 | 3,19 |
| Fosfor ukupni, | M | 83 | 98 | 110 | 141 | 190 | 350 |
| mg/100 g | E | 69 | 85 | 94 | 119 | 155 | 340 |
| Fosfor fitatni, | M | 14,2 | 30,4 | 37,2 | 64,1 | 97,3 | 345 |
| mg/100 g | E | l0, 4 | 25,4 | 30,8 | 57,7 | 73,6 | 226 |
| – | M | 45,5 | 48,4 | 48,6 | 49,1 | 45,0 | 39,0 |
| Hlor, mg/100 g | E | 42,0 | 45,5 | 45, 4 | 44,9 | 42,7 | 36,0 |
Brašna sa stepenom izbrašnjavanja 85, 80, 75, 70% sadrže progresivno više ugljenih hidrata i hlorida nego pšenica a što ukazuje da hloridi u zrnu moraju biti koncentrisani u unutrašnjem delu endosperma više nego u spoljašnjem u ljusci. Svi ostali elementi se povećavaju u značajnoj meri sa stepenom izbrašnjavanja, naročito preko 75%. Postoje, međutim, značajne razlike u brzini porasta. Mali je porast sadržaja natrijuma i kalcijuma sa porastom stepena izbrašnjavanja, dok je za ostale elemente znatno veći. Utvrđeno je da je procenat magnezijuma u pepelu zrna veći nego u belom brašnu dok je sa kalcijumom obrnut slučaj. Mc Gance i saradnici (55) su utvrdili da zbir čvrstih materija i vlage u brašnu iznosi 100 %, dok se kod pšenice ostavlja deficit od 4 do 5 %. Deficit predstavljaju pentozani i drugi ugljeni hidrati koji niti se hidroliziraju sa skrobom, niti se odvajaju sa celuloznim vlaknima; njih ljudski organizam ne usvaja kao ugljene hidrate.
Kada je reč o industrijski mlevenin. brašnima, mora se napomenuti da stepen izbrašnjavanja zavisi od zakonskih propisa koji variraju vremenski u zavisnosti od pšenice kojom se mlinovi snabdevaju, Vrlo često se izbrašnjavanje izračunava na polaznu količinu „nečiste“ pšenice, pa se u obračunu o izmeljavanju unose količine prašine i svih otpadaka, Svakako, brašna moraju imati odgovarajuću hranljivu vrednost i zadovoljiti tehničke i tehnološke uslove. Što se tiče hranljive vrednosti brašna i brašnenih proizvoda, naši zakonski propisi bi morali u što skorije vreme definisati neophodne količine najvažnijih elemenata: vitamina, gvožđa, kalcijuma i drugih, pa ukoliko proizvedena brašna ne zadovoljavaju zahtevani minimum ona se moraju, pre puštanja u prodaju, obogatiti. Takvi zakoni su na snazi u razvijenim zemljama.
Eksperimentalno je pokazano da se industrijska brašna razlikuju od laboratorijski mlevenih brašna po sadržaju pepela, dok su sadržaji celuloznih vlakana, gvožđa i tiamina u saglasnosti kod oba sistema mlevenja, IIi razlike u sadržaju riboflavina i niacina nisu velike.
Fraser (56) je našao da je brašno 81 %-og izbrašnjavanja industrijski mleveno od engleske pšenice siromašnije po sadržaju proteina, kalcijuma, gvožđa i niacina od brašna dobijenih iz mešavina pšenica, On je formulisao i potreban odnos tvrde pšenice u mešavini sa mekom engleskom pšenicom u cilju dobijanja brašna datog sadržaja niacina i odgovarajuće boje. Dalje je utvrđeno da pri ustaljenom mešavinskom odnosu pšenica i stepenu izbrašnjavanja dolazi do poremećaja u sadržaju tiamina i niacina što ukazuje da se skutelum i aleuronski sloj zrna prenose u brašna nezavisno od utvrđenog odnosa mešavine.
4.1.6. Efekat povećanja izbrašnjavanja na peeivne osobine brašna
U praksi važi pravilo da ukoliko se izbrašnjavanje povećava, utoliko više dolazi do promene boje pečenih proizvoda. Boja sredine hleba se, prema tome, menja, od snežno-bele, za 70% izbrašnjavanje do sive,.za 85% izbrašnjavanje. Takođe, s povećanjem stepena izbrašnjavanja skoro paralelno opada zapremina hleba. Ovo, svakako, zavisi od kvaliteta korištene pšenice. Praktično, sve ovo može biti umanjeno pravilnom upotrebom sredstava za poboljšanje osobina hleba.
4.2. Dijagram priprelie i klevenja pšenice
Može se tvrditi sa sigurnošću da ne postoje dva mlina sa potpuno istovetnim dijagramima pripreme i mlevenja pšenice. S obzirom na tu činjenicu i potrebu da se na ovom mestu prikaže opšta šema pripreme i mlevenja pšenice, na slici 30.2. je prikazan veoma uprošćen dijagram takvog procesa (l). Ovaj dijagram prikazuje proces prerade pšenice u brašno i objašnjava značaj i primenu svake mašine od faze prijena žita iz transporta do utovara brašna u transportna sredstva. Proizvođači mlinske opreme u svetu svakodnevno usavršavaju i modificiraju mlinske uređaje, zadovoljavajući potrebe i želje njihovih korisnika. Veličina mašina, njihov smeštaj, način pogona i dnevni kapacitet podešavaju se pojedinačno prema zahtevanim mogućnostima i potrebama. Nakon opisa funkcije svake mašine biće olakšano posmatranje pojedinačnih dijagrama zastupljenih u mlinovima.
Pšenica se doprema u silose brodskim, železničkim i drumskim prevoznim sredstvima. Iz svake px-istigle serije uzimaju se, prema predviđenom propisu, uzorci za analizu pšenice. Na osnovu uzetih uzoraka vrši se hemijska kontrola, inspekcija i klasifikacija pšenice. Jedan deo uzete količine uzorka melje se u cilju ispitivanja meljivosti i pecivosti pšenice.
Razne pšenice se obično pre mlevenja mešaju u određenim srazmerama u cilju dobijanja željenih produkata. Slično tome mešaju se i razna brašna, prema željama potrošača, u cilju postizanja odgovarajućih karakteristika pečenja.
U tabeli XVI-2. dat je prosečni sastav pšenice, belog brašna i mekinja.
| Supstanca | Pšenica % | Belo brašno % | Mekinje % |
| Voda ili vlaga | 12,0 | 13,5 | 13,0 |
| Mineralne materije ili pepeo | 1,80 | 0,40 | 5, 80 |
| Proteini (N x 5,7) | 12,0 | 11,0 | 15,4 |
| Celuloza ili sirova vlakna | 2,20 | 0,25 | 9,0 |
| Masti | 2,10 | 1,25 | 3,60 |
| Ugljeni hidrati | 69,9 | 73,2 | 53,2 |
Sva brašna, uglavnom, se sastoje iz ugljenih hidrata, proteina, masti, vitamina, minerala i celuloze ili sirovih vlakana. Sastav pojedinih brašna varira od pšenice i procesa mlevenja. Sa povećanjem sadržaja proteina u brašnu smanjuje se sadržaj ugljenih hidrata u njemu. Sadržaj mineralnih materija varira u zavisnosti od kvalitetnog stepena pšenice; pšenice nižeg kvalitetnog stepena obično daju brašna sa većim sadržajem mineralnih materija ili većom vrednošću pepela. Celokupno brašno, ili graham brašno, sadrži sve sastojke pšenice, uključujući i ljusku zrna i klicu. Celokupno brašno je bogatije po sadržaju proteina od belih brašna mlevenih iz iste pšenice.
4.2.1. Čišćenje pšenice
Na samom početku procesa mlevenja postoje brojni uređaji za odvajanje pšenice od drugih žita i stranih materija (grudvice zemlje, kamenčići, prašine i sl.), kao i odvajanje sitnih zrna. Mlinsko čišćenje pšenice obično počinje sa separatorom gde pšenica prelazi preko vibracionog sita koje odvaja deliće slame i drugih grubih materija, a zatim preko drugog sita kroz koje propadaju mala zrna stranih materija sličnih zrnu.
Sledeći je aspirator u kome vazdušna struja podiže i odnosi lake nečistoće iz pšenične mase. Dok se pšenična masa kreće niz koso postavljena sita, ekscentrično pogonjena, dotle vazdušna struja prolazi kroz sita i masu žita i iz nje odnosi prašinu i druge lakše čestice nečistoće. U novije vreme operacije separacije i aspiracije obavljaju se u kombinovanim aspiratorima.
Posle aspiratora pšenica dolazi u aiskovni separator koji se sastoji od diskova koji se obrću na horizontalnoj osovini. Površine diskova su izrađene sa utisnutih džepovima takvog oblika da se u njih smeštaju zrna pšenice, koja se podižu i dalje transportuju, dok veće i manje primese iz takvih džepova ispadaju i zaostaju u struji izdvojenih nečistoća. Diskovi su izrađeni tako da ujedno pužno pomeraju pšeničnu masu duž mašine. Izdvojena zrna pšenice u diskovnom separatoru padaju u korita sa pužnim transporterom koji ih izvlači napolje.
Iz diskovnog separatora pšenica odlazi u ribalicu gde se pomoću rađijalno postavljenih udarača snažno baca na perforirani dobošasti omotač, otresajući nečistoću i otkidajući bradicu sa svakog zrna posebno.
Prema konstmktivnoj razlici postoje horizontalne i vertikalne ribalice i ljuštilice. Ako su u mašinama sličnih konstmkcija spiralno ugrađene četke za četkanje oljuštene pšenice, onda se takve mašine zovu četkalice. Sve ove mašine (ribalice, ljuštilice i četkalice) mogu se podešavati tako da svoju funkciju ot)avljaju nježno, srednje ili veoma intenzivno. Vazduana struja iz svake od njih iznosi prašinu i odstranjene čestice nečistoća.
Struja pšenice prelazi zatim preko magnetnog separatora koji izdvaja iz žita gvozdene i čelične predmete. mada metalni predmeti danas već ne predstavljaju problem u žitu, ipak su magnetni separatori i dalje u upotrebi kao uređaji sigurnosti.
Praonica pšenice sa izdvojačem kamenčića se može smatrati sledećom mašinom u postupku čišćenja žita. Brzohodi rotori praonice okreću pšeničnu masu u vodenom kupatilu. Iskorištena voda za pranje se izbacuje centrifugalnom silom, a kamenčići, kao teži, padaju na dno i bivaju uklanjani. Lakše primese plivaju na površini, dok samo čista masa pšenice lebdi i prelazi u deo centrifuge, gde višak vode sa zrna biva odstranjen, a oprana i dobrim delom osušena pšenica odlazi na temperiranje.
Pri uranjanju u vodu pšenica vrlo brzo prima 4 do 5% vlage, dok se dalje povećanje odvija veoma sporo. Ovo početno uzimanje vode odvija se na spoljašnjim slojevima zrna, a dalji brži prodor u zrno sprečava ljuska i hijalinski sloj. Taj naknadni prodor vlage u zrna u zavisnosti je od dužine držanja pšenice u vodi. Početno povećanje vlage veće je kod sitnijih zrna, srazmerno njihovoj aktivnoj površini, i kod nekih pšenica.
Ulaz vođe u zrno najpovoljniji je u predelu klice. Prodor vlage u endosperm je nešto brži u predelu prizmatičnih ćelija nego u predelu okruglih ćelija, Endosperm u predelu brazde zrna praktično zadnji dobija apsorbovanu vlagu. Ukoliko se vlaženje pšenice obavlja na višim temperaturama utoliko je prodor vlage u unutrašnjost zrna ubrzan, odnosno vreme odmaranja žita smanjeno.
Plod nekih mlinova je u primeni suvo odstranjivanje kamenčića na kosim vibracionim stolovima (padi stolovi) gde se teži delići bacaju na gore, a pšenična masa, kao lakša, prelazi na dole.
4.2.2. Kondicioniranje pšenice za mlevenje
Za skladištenja je poželjno da pšenica bude relativno suva. Vlažna pšenica se u skladištu vrlo brzo ugreje a ponekad i proklija, pa se čak i pokvari. Danas se u modernin silosima temperatura pšenice kontroliše u svakom željenog trenutku i na svakom željenom mestu u ćeliji. U slučaju bržeg porasta temperature od normalnog pšenica se prebacuje iz jedne ćelije u drugu sistemima transportnih traka ili elevatora, čine se uklanja suvišna toplota.
Savremeno pripremanje pšenice se obavlja neposredno pre mlevenja.
U ovom procesu vlaga se dodaje pšenici koja se temperira. Kondicioniranjem se pospešuje odvajanje ljuske zrna od endosperma a takođe pomaže održavanje konstantne vlažnosti pšenice kroz celokupnu fazu mlevenja. Procenat vlage, dužina tretiranja i temperatura su tri važna faktora u procesu kondicioniranja žita.
Izvesna količina vlage može biti dodata pšenici pre njenog temperiranja. Pšenica se zadržava u fazi pranja dok ne postigne određenu apsorpciju vode, ili se može izložiti dejstvu vodene pare pod niskim pritiskom. Optimalni sadržaj vlage potrebne u pšenici neposredno pre njenog mlevenja varira u zavisnosti od pšenice, ali se uopšteno može uzeti da je za meke pšenice potreban manji sadržaj za 1,5% do 2% vlage od tvrdih pšenica. Prema nekim nalazima (58) sadržaj vlage u pšenici, u zavisnosti od staklavosti, treba da bude sledeći:
| Staklavost zrna pšenice, % | preko 70 | 40 do 70 | ispod 40 |
| Vlaga pšenice pred I krupljenje, % | 16 do 17 | 15 do 15,5 | 14 do 14,5 |
Kondicioniranje pšenice može se uglavnom podeliti u tri grupe, i to: hladno kondicioniranje, toplo kondicioniranje (gde temperatura ne prelazi 46°C i gluten ne biva oštećen) i vrelo kondicioniranje, gde temperatura pšenične mase prelazi 46°C i u glutenu mogu biti izazvane neke promene.
Hladno kondicioniranje. U pogledu sadržaja vode u pšeničnom zrnu utvrđeno je da sa njenim povećanjem opada stepen izbrašnjavanja, i to utoliko više ukoliko je pšenica mekša, Količina mekinja se povećava, i to više kod nekih pšenica.
Sa povećanjem vlage pšenice opada pritisak prvog krupača, a time i potrošnja energije; smanjuje se mehanička oštećenost skroba i amilazni broj brašna, Pri 15% vlazi pšenice prinos brašna se unekoliko povećava sa dužinom odležavanja.
Toplo kondicioniranje. Toplom kondicioniranju daje se primat nad hladnim kondicioniranjem (5S), a i prodor vlage u unutrašnje slojeve zrna je ubrzaniji. Toplo kondicioniranje se obično obavlja na temperaturama od 35 do 45°C. Hopf (59) je pokazao da prodor vodene pare u pšenično zrno omekšava njen endosperm, što pripisuje efektu toplote u konbinaciji sa postojećom vlagom u zrnu. Llada je mišljenje da se toplotnim kondicioniranjem povećava izbrašnjavanje, u Engleskoj i Americi je eksperimentalno pokazano da kondicioniranje pšenice nema efekta na karakteristike brašna, uključujući granulaciju, pepeo, proteine i pecivna svojstva (60). Zeigler (79) je međutim, pokazao da se toplim kondicioniranjem evropskih pšenica pepeo brašna smanjuje ali za svega o,o2 do o,o4%.
Vrelo kondicioniranje. Pionirske studije efekta toplote na pšenicu ili brašno izvršio je Kent — Jones (6l). Zatim dolazi do potpunijeg izučavanja ove oblasti. Gehle (26) je pokazao na nemačkim pšenicama da pri toplotnom tretmanu brašna u granicana od 55 do 6o°C dolazi do poboljšanja njegovih pecivnih osobina. Postoje preporuke da se pšenica tretira pri 18;S vlazi na temperaturi od 66°C ili pri 15% vlazi na 71°C, a potom, da se neposredno nakon dostizanja ove temperature naglo hladi. Prema Hopfu temperature tretiranja brašna ne smeju preći granicu od 6o°C. Kondicioniranje pšenice i brašna je dobro ilustrovao Lockwood (63). Jasno je da za kondicioniranje pšenicu treba odabrati pomoću aparata kojji nam danas stoje na raspolaganju za utvrđuvanje njenog kvaliteta. U Engleskoj postoji pravilo da za kritične temperature, pri kojima dolazi do oštećenja moći klijavosti pšenice, važi jednačina:
T = 122 — 5 log t — 44 log m
gde su :
T — temperatura u °C;
t — vreme tretiranja pšenice u min. i
m — procenat vlage u pšenici (64).
Tretiranje vodenom parom. Vrlo prosto, alternativno toplo ili vrelo kondicioniranje postiže se dovođenjem vodene pare direktno u pšeničnu masu. Latentna toplota vodene pare se tom prilikom osloLađa i povišava toplotu pšenice za približno 10°C po tim vlage dobijene od oslobođenog kondenzata. Odgovarajući oblici aparata za ove operacije opisali su razni autori (56). Za pšenicu kondiciranu vodenom parom dovoljno je da, na primer, umesto 24 h odleži 2 h pre mlevenja.
Pri tretmanu vodenom parom preporučuje se granična temperatura od 65°C u cilju očuvanja osobina glutena i aktivnosti enzima. Tretman vodenom parom je obično kratkotrajan i ne duši od 90 sec.
Bez obzira na postupak kondicioniranja nakon obavljene operacije kondicioniranja, pšenica odlazi u komore gde treba da odleži propisano vreme. Spoljni slojevi svakog zrna za to vreme postaju krtiji, što olakšava njihovo odvajanje od endosperma. I sam endosperm takođe postaje rastresit i iz njega se mnogo lakše oslobađa brašno.
Kada zrna pšenice dostignu optimalnu raspodelu vlage oko l6fo, pšenica se upućuje na sledeću operaciju u fazi pripreme pšenice, na Entoleter (a) gde se razbijaju i izdvajaju nezdrava pšenična zrna. U ovoj mašini pšenica se izlaže dejstvu brzohodnih udarača, postavljenih radijalno na vertikalnoj osovini, i igala, radijalno postavljenih na statoru, i dejstvu vazdušne struje. Neposredno posle kondicioniranja pšenica ide u komore pred prvo krupljenje.
(a) Entoleter je trgovačko ime za mašinu za izdvajanje nezdrave pšenice
4.2.3. Mlevenje pšenice
Prva operacija mlevenja pšenice obavlja se na prvom valjoci krupaču. Prvi krupač predstavlja par valjaka spiralno žljebljene površine koji se obrću jedan naspram drugoga različitim obimnim brzinama. Zazor između valjaka i njihov pritisak na mlivo mogu se po želji podešavati. Iskustvo mlinara dolazi do izražaja prvenstveno kod podešavanja prvog krupača i ostalih valjaka.
Čestice izlomljenog zrna posle prvog krupača odlaze na odgovarajuće sito gde se vrši klasifikacija čestica griza, osevaka i brašna od čestica pretežno sastavljenih od ljuske zrna, koji se izdvajaju kao prelazi i odlaze na sledeću fazu krupljanja. Čestice grizeva prečišćavaju se i klasificiraju na čistilicama griza uz pomoć vibracionih sita sa svilenim prevlakama i fino podešene vazdušne struje.
Iza prvog krupljenja slede četiri do pet valjaka sa sve finijim žljebljenjem, svaki sa svojim sitom i služe za doradu krupnih čestica prelaza, oslobađajući iz njih deliće endospema koliko god je to više moguće. Čestice klice, kao elastičnije, kasnije u fazi mlevenja bivaju spljoštene na glatkim valjcima i tako se lako izdvajaju, Valjci za rastvaranje služe za mlevenje čistih čestica griza u brašno.
Procesi sejanja, čišćenja i rastvaranja grizeva ponavljaju se sve dok se ne postigne maksimalno izbrašnjavanje.
Dobijena brašna klasificiraju se različito prema želji potrošača. Kod nas se klasifikacija brašna bazira na sadržaju pepela prema nemačkim standardima, kao što je to već napred pomenuto.
U zemljama gde zakon dozvoljava upotrebu hemijskih sredstava za poboljšanje osobina brašna sredstva za belenje se dodaju brašnu neposredno ispred komora u kojima se vrši dozrevanje brašna, a sredstva za obogaćenje hranljive vrednosti brašna (tiamin, niacin, riboflavin i gvožđe) se dodaju pre pakovanja i isporuke potrošačima.
4.2.4. Procesi mlevenja
U procesu mlevenja postoje dva fundamentalno različita sistema usitnjavanja: krupljenje i rastvaranje. U sistemu krupljenja zrno se otvara i njegov unutrašnji sadržaj oslobađa tako da može biti odvojen od mekinjaste ljuske sejanjem na sitima koja odgovaraju datoj fazi krupljenja. Operacija otvaranja zrna zahteva kombinovanu primenu pritiska i sečenja, uz minimalno moguće sečenje mekinjaste ljuske, zbog čega postoji razlika u veličini čestica mliva. Otuda težnja da se u procesu krupljenja endosperm oslobodi uglavnom u vidu krupnih čestica.
U daljem telcstu će biti opširnije opisani napred pomenuti sistemi krupljenja i rastvaranja, dok će u pogledu razvođenja poluproizvoda u visokoj meljavi biti opisane faze mlevenja (krupljenje, razvrstavanje, čišćenje, mlevenje okrajaka, mlevenje grizeva i izmeljavanje osevaka) za američke, mađarske, italijanske, engleske i niske tehnološke šeme.
4.2.5. Proces krupljenja
Najefektivnije ostvarenje zahteva mlevenja pšenice postiže se brojnim tretiranjem pšenice između para spiralno žljebljanih, kaljenih, čeličnih valjaka gonjenih različitim brzinama. Valjci se postavljaju tako da im međusobni zazor progresivno opada, a raste broj fino narezanih žljebova, idući od prvog ka poslednjem krupaču. U Severnoj Americi broj valjaka za krupljenje najčešće iznosi pet dok se u evropskim tehnološkim šemama kreće i do sedam (65).
Žičane prevlake predsita, na kojima se deli mekinjasta ljuska od čestica endosperma, postaju sve finije, idući ka kraju sistema krupljenja. Njihovi otvori za predsita prvog krupljenja su veličine oko 1 mm, dok su za poslednja krupljenja oko 0,5 do 0,6 mm. Glavni materijal koji prelazi preko svih predsita je mekinjasta ljuska, ili, kako se u ovoj fazi opisa može reći, „poslednji prelazi“ krupljenja, zbog toga što se isti pre prodaje mogu sortirati prema veličini. Ovo je redovan slučaj u engleskoj i američkoj praksi. Materijal veličine preko 1,3 mm komercijalno predstavlja mekinje (krupne mekinje), dok svi propadi kroz ta sita predstavljaju fine mekinje. Ukupni izvod mliva, kao poluproizvoda, iz sistema krupljenja varira od 81% pri proizvodnji belih brašna, do 93% pri izbrašnjavanju od 85%, računato na bazi ulazne pšenice. Mada ove količine variraju u zavisnosti od vrste i kvaliteta pšenice, ipak se može dati grub prikaz sastava pomenutih izvoda:
| Proizvod | Veličina mm | Procenat na bazi pšenice |
| Krupni grizevi | 0,25 — 1,0 | 53 |
| Sitni grizevi | 0,13 — 0,25 | 13 |
| Brašno (brašno krupljenja) | ispod 0,13 | 15 |
Uspešno rastvaranje grizeva uslovljava da materijal koji dolazi u hranilice valjaka za rastvaranje bude što je moguće ujednačeniji po veličini čestica i po kvalitetnom sastavu. Ovo se postiže u fazama razvrstavanja i čiščenja grizeva, koje tehnološki slede iza krupljenja. U fazi čišćenja odstranjuju se slobodni delići mekinjaste ljuske pomoću vazdušne struje, kao specifično lakši, i odlaze u stočnu hranu. Čestice ljuske sa zelepljenim delićima endosperma čine malo veće teškoće. Ove čestice se vode na posebne valjke za mlevenje okrajaka. Na zadnje valjke za mlevenjje okrajaka upućuju se čestice koje sadrže pored ljuske i delove skuteluma. Ovi valjci su fino žljebljeni i u izvesnom smislu predstavljaju nastavak faze krupljenja.
4.2.6. Proces rastvaranja
Razlika u lomljivosti endosperma zrna i njegovog omotača ne dozvoljava preklapanja u stepenu usitnjenosti postignutom za vreme rastvaranja na valjcima sličnim krupačima, izuzev što ovi nisu žljebljeni, i gonjeni približno istom brzinom. Ljuska se uglavnom spljoštava, ali se jedan njen deo ipak fino usitnjava; čestice endosperma se uglavnom usitnjavaju, ali se ipak jedan deo spljoštava presovanjem. Iskusno odabiranje pšenice i njeno pripremanje (kondicioniranje) pomaže, ali stepen usitnjenosti zavisi uglavnom od regulisanja intenziteta usitnjavanja. Ukoliko su čestice endosperma krupnije, utoliko je veća tendencija njihovog spljoštavanja; pritisak valjaka se ograničava tako da se većina materijala prevodi u čestice srednje veličine između griza i brašna, poznate kao osevci ili „dunst“. Ova operacija je naročito važna kod prvog valjka za rastvaranje griza, koji je u Americi poznat kao „sizings“ ili „Išt middlings“, u Engleskoj kao A valjak a u Nemačkoj „1. Auflčsung“ ili „1 Griess grobb (koppen)“. Donekle je takođe važna i na valjcima B na koja dospevaju fini grizevi, Mliva ova dva valjka seju se na svilenim sitima čiji su otvori dimenzija od o,13 do 0,25 mm. Pinije svile na sitima koriste se za izdvajanje brašna ova dva valjka (brašna A i B rastvarača), Ove pripadaju prvoklasnim belim brašnima i količinski ih ima oko 2oJ% od količine pšenice, ili do 5o% od količine mliva koje dolazi na ove valjke.
Zanemarujući za momenat mediuprodukte (dunst), većina ljuske i klice se spljoštava za vreme prolaza kroz valjke A i B. Ove čestice prelaze kao prelazi sita čiji su otvori oko o,25 mm. Sa njima odlaze i čestice nepotpuno usitnjenog endosperma, i sa ekonomske strane ove čestice; otuda moraju biti ponovo tretirane. To se obavlja na valjcima koji prerađuju mlivo nižeg kvalitetnog stepena u industriji, koji su poznati kao valjci za prve prelaze (P).
Valjci (P) za preradu prelaza proizvode brašna nižeg kvaliteta, osevke i prelaze koji se najvećim delom sastoje od klice. Otuda su ovi valjci proizvođači sitnije stočne hrane. Valjci za preradu drugorazrednih prelaza (i) predstavljaju treću grupu valjaka za usitnjavanje. Pošto se klica i ljuska zrna dovoljno spljošte u prethodnim procesima, oni se uspešno izdvajaju kao prelazi sita valjaka P i I (sl.31.2.)
Ostaci prvih rastvarača su relativno slobodni od delića ljuske.
U tom pogledu i s obzirom na njihovu smanjenu tendenciju spljoštavanja, zbog toga što su sitni, ovaj materijal se dalje rastvara na rastvaraču C gde se dobija 6o do 70% brašna od mliva koje je na njemu prerađeno, ili oko 15% od težine samlevene pšenice. To je prvoklasno belo brašno. Osevci rastvarača C se dalje rastvaraju na rastvaraču B i takođe daju prvoklasno belo brašno.
Tek u osevcima rastvarača D pojavljuju se fragmenti ljuske i ovi dalje prelaze seriju rastvarača, a brašna dobijena na njima progresivno su slabijeg kvaliteta. Prelazi svih ovih rastvarača prelaze na nižestepene grupe rastvarača; prvostepene (P) ili drugostepene (I). Osevci valjka P prerađuju se na valjcima G i H; a osevci valjka I na valjcima K i L. Prelazi predstavljaju stočnu hranu sa svih ovih valjaka i sadrže manje više celokupnu mekinjsku ljusku i fini fibrozni materijal (delove klica, skutelum),kao i izvesnu količinu flekica endosperma.
Napred opisani sistemi krupljenja i rastvaranja (4.2.5. i 4.2.6.) odnose se na englesku i sevemoameričku meljavu. Za potpuniji opis i njihovo međusobno poređenje videti literaturni citat (60).
4.2.7. Razvođenje poluproizvoda u meljavi
Analizom dijagrama tehnoloških procesa dolazi se do načina po kojima se razvode poluproizvodi, te se na temelju toga izvode zaključci koji mogu hiti korisni za mlinsku industriju. U ovom poglavlju prikazana su četiri tipska dijagrama; mađarski, italijanski, engleski i ljuski, u celini i po elementima.
Visoka meljava je naziv za mlinski tehnološki proces, koji se primenjuje za kapacitete preko 50 t dnevne meljave. Za manje kapacitete je neekonomična, jer iziskuje veći broj mašina za pojedine faze, pa se troškovi pogona i investicionog održavanja ne mogu pokriti sa porastom vrednosti mlinskih proizvoda koje pruža visoka meljava. Kod većih proizvodnih kapaciteta je neophodna primena visoke meljave radi maksimalnog iskorišćenja sirovine. To korišćenje se ogleda u oštrom razdvajanju jezgra od ljuske zrna. Pošto je ljuska glavni nosilac pepela, tj. anorganskih materija, može se kazati da se visokom meljavom postiže proizvodnja brašna sa najmanjom sadržinom pepela.
U suštini radi se o tome da se pšenično zrno i delovi zrna, koji nastanu tokom mlevenja, usitne u brašno na taj način da se ljuska po mogućstvu održi u što celovitijem stanju. Delovi zrna razlikuju se međusobno po krupnoći i po udelu ljuske u njima. Zadatak dobrog procesa je da delove pšeničnog zrna razdvoji po tim merilima. Tako se prema krupnoći mlivo razdvaja na prekrupu, grizeve, osevke i brašno, a prema učešću ljuske u sastavu pojedinih delića na očišćene jezgrovne deliće, na okrajke i na nedorađene ljuskovite deliće.
Očišćene jezgrovne deliće predstavljaju očišćeni propadi čistilica griza; okrajci su uglavnom prelazi čistilica griza a nedorađeni Ijuskoviti delići su prelazi sita valjaka za mlevenje okrajaka i valjaka za mlevenje grizeva.
Po načinu razvođenja ovih poluproizvoda savremene tehnološke šeme se u znatnoj meri međusobno razlikuju.
U svim ovim tehnološkim šemama zastupljene su sledećih šest faza tehnološkog procesa i krpuljenje, razvrstavanje, čišćenje grizeva, mlevenje okrajaka, mlevenje grizeva i izmeljavanje osevaka.
Zadatak tehnološke šeme je da ove faze poveže u organsku celinu, tako da dejstvo jedne faze ne poremeti rad u ostalim fazama. Konstrukcija tehnoloških šema počiva na dva principa: — princip prirodnog pada i princip elastičnog prilagođavanja.
Princip prirodnog pada ogleda, se u tome što se materijal koji je prošao kroz nižu fazu, ne može vratiti na višu, sem poslednjih faznih prelaza, koji se mogu vratiti na krupljenje. Ovaj princip je do kraja zastupljen u engleskim i ruskim tehnološkim šemama.
Princip elastičnog prilagođavanja ogleda se u razvođenju mliva prema njihovom kvalitetu. On je zastupljen u potpunosti u italijanskim tehnološkim šemama. Ovaj princip je delimično primenjen u mađarskim tehnološkim šumama.
Mađarske tehnološke šeme predstavljaju mešoviti tip koji pored principa stare mađarske visoke meljave zastupa delimično i princip elastičnog prilagođavanja.
Sl. 3.2.2 Šematsko predstavljanje šest faza tehnološkog procesa po načelima ‚‚visoke meljave‚‚
Izostavljeno iz prikaza
Šemama koje su konstruisane po principu prirodnog pada zamera se da su šablonske, jer navodno ne odgovaraju raznim kvalitetima sirovina koje se javljaju u mlinu. Praksa, međutim, pokazuje suprotno. Ako se može nekoj tehnološkoj šemi prigovoriti da je šablonska, onda se to na prvom mestu može kazati za rusku. U stručnoj literaturi se mogu naći opširni podaci o tome da Rusi po toj šemi melju najrazličitije pšenice koje uspevaju na teritoriju Sovjetskog Saveza. Šta više, po šemi se vrše nekoliko tipskih meljava za vađenje 2-5 raznih brašna.
Izgleda da se na tehnološke šeme konstruisane po principu elastičnog prilagođavanja mogu dati ozbiljniji prigovori. Slobodno razvođenje mliva prouzrokuje haotično mešanje poluproizvoda. Tako se, na primer, u italijanskoj tehnološkoj šemi, u kojoj je izrazito zastupljen princip elastičnog prilagođavanja ne može odrediti sistematizacija materijala koji dolazi na valjak obeležen sa C3g (sl. 4o.2.) jer to mlivo sačinjavaju sledeće komponente:
- svi osevci od prvog mlevenja krajaka
- očišćeni krupni osevci od drugog mlevenja okrajaka
- neočišćeni grizevi od drugog mlevenja okrajaka
- okrajci iz krupnih osevaka od prvog, drugog i trećeg krupljenja
- očišćeni grizevi od četvrtog krupljenja
- nedorađeni ljuskoviti delići sa poredaka C1f, C2f, C3f
- mešavina grizeva i osevaka od C1f i C2f
Dakle, ovo mlivo je sastavljeno iz ljuskovitih prelaza, okrajaka, očišćenih grizeva, neočišćenih grizeva i neočišćenih osevaka. Ovde je, kako se vidi, mešanje poluproizvoda dostiglo kulminaciju.
Drugi primer: gde se pokaže veća količina dobrog mliva, tu se, zastupajući princip elastiSnog prilagođavanja, za to mlivo jednostavno ubaci čitav jedan mlevni poredak sastavljen od posebnog valjka i sita. To je slučaj sa C2f u italijanskoj šemi (sl.4-0.2.). On parima osevke i očišćene grizeve od C1f, prema čemu je samo produžetak ovog poretka, jer ne prima nikakav materijal odozgo.
Princip elastičnog prilagođavanja je dobar samo ako meljavu vodi konstruktor tehnološke šeme, inače može da se dovede u pitanje dobar uspeh izmeljavanja, Mikronsko podešavanje valjaka može da izazove njihovo zagušenje i zagušenje sita u zadnjim porecima, a može da izazove i praznine.
Sada ćemo izvršiti detaljnije poređenje mađarske, italijanske, engleske i ruske tehnološke šeme na taj način što ćemo po pojedinim fazama pokušati da utvrdimo načela za razvođenje poluproizvoda.
Krupljenje. U svim šemama zastupljena su udvojena krupljenja: krupno i sitno. Razvođenje prekrupe po italijanskoj šemi razlikuje se od svih ostalih po tome što se krupna i sitna prekrupa vode izdvojeno od četvrtog krupljenja, a tek u petom i šestom krupljenju se mešaju kao u ostalim šemama. U ostalim šemama se zajedno odvaja krupna, odnosno sitna prekrupa, i na strani krupne i na strani sitne prekrupe. Kakve su prednosti jednog i drugog načina vođenja prekrupa, kod nas nije poznato, jer nije sprovedena detaljna analiza. Izgleda da italijanska šema krije u sebi veliku dozu nestabilnosti tehnološkog procesa, jer od mikronskog podešavanja svega jadnog valjka, tj. valjka za prvo krupljenje, zavisi ispravno opterećenje valjaka za krupljenje druge, treće i četvrte krupne prekrupe.
Načela za razvođenje prekrupa su prikazana na šemama broj 33.2. i 34.2. Na prvoj je prikazan italijanski način razvođenja, a na drugoj mađarski, engleski i ruski. Ova tri poslednja se razlikuju u izvesnim pojedinostima, ali te razlike potiču od različitog broja poredaka u fazi krupljenja.
Razvrstavanje. Razvrstavanja mliva u širem smislu je razvrstavanje po krupnoći, Ono se izvodi jednom ili na više slogova sita, Razlog za uključenje ove faze u tehnološki proces je taj što mlivo treba da bude oslobođeno od sitnih čestica brašna, koje izazivaju smetnje prilikom njegovog čišćenja u čistilicama griza. Uljučivanjem faze razvrstavanja povećava se, u stvari, sejna površina za prednje prekrupne poretke. Ova faza se naziva još i fazom izbrašnjavanja. U engleskim dijagramima ona je zastupljena u najvećoj meri.
Tu nalazimo redovno pet odeljenja planskih sita, dok se u mađarskim dijagramima nalazi svega jedno odeljenje.
Potpunim odbrašnjavanjem grizeva i osevaka Englezi su uspeli da dobiju iz čistilica griza takav materijal koji je njegovom daljom preradom pružio mogućnosti za proizvodnju 60% brašna tipa 400.
Razvrstavanje dobija puni smisao naročito onda ako se svedu zajedno na dalju preradu materijali od dva ili tri krupljenja. Sada se povede reč o svođenju jednorodnih materijala, treba naglasiti da na tom polju nailazimo na razna shvatanja i razna dijagramska rešenja. Tako na primer, nailazimo na slivanje grizeva:
- od prvog, drugog i trećeg krupljenja
- od prvog, drugog, trećeg i četvrtog krupljenja
- od prvog i četvrtog krupljenja
- od trećeg i četvrtog krupljenja.
Postoje mnoge kombinacije. Hože se slobodno reći da su sve ove kombinacije neprincipijelne, a neke i pogrešne. Lutanja potiču od jednog starog pravila mađarske visoke meljave, prema kojem su zajedno išli na čišćenje grizevi od prvog i četvrtog krupljenja, a zajedno ili odvojeno grizevi od drugog i trećeg krupljenja. U vreme dok još u mlinovima nije bilo modemih praonica, koje sa zrna skidaju skoro svu nečistoću, bio je običaj da se pšenica na valjku za prvo krupljenje izdrobi na 2-3 komada i da se iz dobijene prekrupe iseje tzv,. nlavo brašno, koje je velikim delom predstavljalo nečistoću iz brazde eničnog zrna.
Sl.33.2 Razvođenje prekrupa prema italijanskim tehnološkim šemama. valjci za krupljenje krupne i sitne prekrupe idu do svih krupljenja u raskorak.
Izostavljeno iz prikaza
Tom prilikom dobijeno je nešto griza koji je, kao kvalitetno slati, oko priključen grizu od četvrtog krupljenja. Danas, pored kombinovane praonice žita i ostalih usavršenih mašina mlinske čistionice, nema više potrebe da se ovlašnim krupljenjem dopunjuje proces mlinskog čišćenja, i valjak za prvo krupljenje se odmah zapreše za normalno usitnjavanje. Prema tome, i svođenje grizeva dobilo je u većini evropskih zemalja pravilo koje glasi: svode se grizevi od prvog i drugog krupljenja; grizevi ostalih krupljenja vode se na čišćenje odvojeno, osevci od prvog, drugog i trećeg krupljenja idu zajedno; isto tako osevci četvrtog i petog krupljenja; osevci ostalih krupljenja, kao kvalitetno veoma slabi, vode se odvojeno na dalju preradu.
Ruske šeme odstupaju od ovog pravila, Kod njih se krupni grizevi vode na čišćenje odvojeno po porecima, ostali grizevi od prva tri krupljenja vode se zajedno.
Navedeno pravilo je naročito zastupljeno u engleskim dijagramima.
U mađarskim dijagramima svode se grizevi od grubog i finog poretka istog krupljenja. Italijanski dijagrami pokazuju elastične načine svođenja grizeva u cilju njihovog čišćenja.
Svođenje grizeva svodi se, u stvari, na njihovo razvrstavanje. Najpreciznije razvrstavanje sprovedeno je u engleskim dijagramims. gde imamo tri griza i tri osevka, razvrstanih po krupnoći — za svaki poredak posebno. Granične gustine sita među njima su stabilizovane i iznose u brojevima prevlaka: 36, 48, 60, 5 i 7.
Vidi se da u pogledu razvrstavnja i razvođenja grizeva i osevaka postoji izvesna sličnost među tipskim dijagramima, ali ona nije dovoljna da se iz nje mogu definisati određena načela.
Čišćenje. Pod čišćenjem podrazumevamo ovom prilikom tri radnje: dovođenje materijala na čistilice griza, efektivno čišćenje materjjala i razvođenje materijala sa tih mašina. Dakle, ova faza ima tri razdela:
- mešanje i svođenje neočišćenih grizeva i osevaka
- efektivno čišćenje i
- razvođenje očišćenih grizeva i osevaka na dalju preradu.
Najjednostavniji sistem čišćenja zastupljen je u ruskim tehnološkim šemama, a najkomplikovaniji u mađarskim šemama.
Čišćenje griza i osevaka je, sa gledišta tehničke mehanike, prilično složen proces. Najvažnija operacija u njemu jeste razdvajanje čestica na specifično teže i lakše. Obično sito razvrstava čestice prema njihovoj krupnoći u nekoliko grana, a čistilica razvrstava te grupe na podgrupe, na bazi različite specifične težine pojedinih čestica. Prema tome, ako se za bazu razvrstavanja uzme samo krupnoća mliva, onda se ne može govoriti o različitosti griza od prvog i četvrtog krupljenja, jer su granične gustine sita u oba poretka jednake. Ali kad se pored krupnoće za bazu razvrstavanja uzme i specifična težina, onda bi se moglo govoriti o različitosti grizeva već od susedna dva poretka. Male razlike u specifičnim težinama praktično nemaju velikog značaja, pa se dešava da se grizevi od dva susedna poretka neki put smatraju jednakim. To se redovno odnosi na grizeve od prvog i drugog krupljenja.
Savremene šeme za visoku meljavu predviđaju redovno udvojena krupljenja, tj. svako krupljenje je podeljeno na dva: na krupno i sitno. Ovo je odraz čiste racionalizacije pogona. U mlinovima gde je, s obzirom na kapacitet, za pojedina krupljenja potrebno uključenje više od jednog para valjaka, primenjuje se izdvajanje u prethodnom poretku dve prekrupe: krupne i sitne. Prednost ovoga se ogleda u tome što se za svaku od dve krupnoće obezbeđuju veće količine griza, manje brašna od krupljenja i manji stepen usitnjavanja ljuske u brašno. Ovakvo udvajanje krupljenja povlači i udvajanje poluproizvoda, pa se postavlja pitanje koji se od poluproizvoda mogu tretirati kao jednorodni i kao takvi, da se zajedno upute na dalju preradu. Ovo pitanje je, u stvari, pitanje o celishodnosti mešanja i odvođenja grizeva na čišćenje. Ono je dobilo različita rešenja u šemama tehnoloških procesa raznih zemalja. To se vidi na parcijalnim šemama.
Posmatrajući ove šeme, možemo zaključiti da u pogledu mešanja i svođenja neočišćenih grizeva ne postoje nikakva načela, i da su razna dijagramska rešenja rezultati u većoj meri intuitivnih stavova nego li rezultati istraživačkih radova. Ukoliko bismo želeli da proverimo ispravnost ovih dijagramskih rešenja, morali bismo poći od proučavanja naših domaćih tehnoloških šema po statističkim metodama i da na temelju tog proučavanja odaberemo jedan koji je najbliži utvrđenom proseku.
U takvom mlinu treba izvršiti ispitivanja u pogledu:
- granulacionog sastava pojedinih grizeva i osevaka
- sadržine pepela
- specifične težine
- učešća ljuske i
- stepena odbrašnjenosti.
U navedenim karakteristikama jednog mliva ogledaće se istovremeno i sortne osobine pojedinih domaćih pšenica, pa će ova istraživanja ukazati istovremeno i na njihovu izmeljivost.
Specifična težina grizeva i osevaka treba da bude utvrđena indirektno merenjem zapremine vazduha u posudi, pre i posle nasipanja griza ili osevaka, prema čemu se dobija tačna zapremina nasutih čestica. Zapremina vazduha se određuje u smislu termodinamičkih zakona na temelju trenutnog stanja vazduha, tj. njegovog pritiska, temperature i specifične zapremine.
Učešće ljuske u grizu može biti utvrđeno samo na temelju prethodnog ispitivanja zrna u pogledu njegove sadržine skroba u endospermu. Ovakvo ispitivanje grizeva, međutim, prelazi okvire tehničke kontrole koju sprovode pogonske laboratorije.
Drugi razdeo u fazi čišćenja Je efektivno čišćenje razdvajanjem krupnih čestica po specifičnoj težini grizeva i osevaka. Do koje će mere biti izvršena ova operacija zavisi od sledeća dva faktora:
- od mogućnosti za podešavanje čistilice i
- od umešnosti mlinara.
Uzevši u obzir ove faktore za ovaj razdeo se ne mogu uspostaviti neka posebna načela sem jednog opšteg pravila da razdvajanje čestica sa različitim specifičnim težinama mora biti izvršeno oštro, što znači da u jednoj podgrupi materijala ne treba da bude čestica koje pripadaju drugoj podgrupi.
Treći razdeo u fazi čišćenja je razrvođenje očišćenih grizeva i osevaka na dalju preradu. Sada ćemo videti kako se to dešava prema pojedinim tipskim dijagramima.
Sl. 35.2 Razvrstavanje i razvođenje grizeva i osevaka u mađarskim tehnološkim šemama.
Izostavljeno iz prikaza
SL. 36.2 Razvrstavanje i razvođenje grizeva i osevaka u italijanskim tehnološkim šemama.
Izostavljeno iz prikaza
SL. 37.2 Razvrstavanje i razvođenje grizeva i osevaka u engleskim tehnološkim šemama.
Izostavljeno iz prikaza
Mađari vode krupne grizeve od prva tri krupljenja na l.mlevenje (KG), srednje grizeve na 2,mlevenje (KK)i sitne na 3.mlevenje (KP). Grizevi od Četvrtpg krupljenja idu na poseban valjak, zvani „žemle“, što predstavlja osobenost mađarske visoke meljave (65).
Italijani vode očišćene krupne i srednje grizeve od prva dva krupljenja na 1. krupno izmeljavanje, a sitne grizeve na 1. sitno izmeljavanje. Grizeve od trećeg krupljenja vode na 2. izmeljavanje i grizeve od četvrtog krupljenjja na 3. izmeljavanje.
Englezi vode sve očišćene grizeve od prva dva krupljenja na 1.mlevenje, sve grizeve od trećeg krupljenja na 3. mlevenje, sve grizeve od četvrtog krupljenja na 4. mlevenje i grizeve od petog krupljenja na 5. izmeljavanje.
Rusi vode sve grizeve od prva tri krupljenja, preko jednog mlevenja krupnih grizeva, na 1. izmeljavanje, a grizeve od Četvrtog kiupljenja na mlevenje okrajaka, i s tim je proces razvođenja završen.
U mnogim našim dijagramima postoje valjci za mlevenje prelaza od čistilica, koji se pogrešno nazivaju rastvaračima. Valjci-rastvarači u nemačkoj terminologiji predstavljaju valjke za mlevenje grizeva, koji se obeležavanju arapskim rednim brojevima sa dodatkom velikog slova A. Valjci za mlevenje okrajaka označavaju se sa „kopen“. Dakle, u pogledu mlevenja okrajaka kod nas postoji greška u nazivu valjaka.
Ozbiljna se greška može zapaziti u našim dijagramima kod valjaka za mlevenje prelaza sita za izmeljavanje grizeva i osevaka. Naime, u nekim dijagramima poluvisoke meljave može se zapaziti da gomji prelazi sita od izmeljavanja grizeva ne idu na krupljenje, gde bi trebalo da im bude odredište, već na jedno od sledećih izmeljavanja Očigledno je da se to dešava pod uticajem dijagrama mađarske visoke meljave i specijalno valjaka lang. Nema nikakvog razloga da se ljuskovit materijal zadržava u oblasti valjaka za izmeljavanje grizeva i osevaka, jer njegovo prisustvo onemogućuje efikasno izmeljavanje, te usled prisustva krupnih i elastičnih čestica valjci ne mogu u dovoljnoj meri da se približe jedan drugome. Ceo pritisak na mlivo preuzima ljuskovit materijal, a osevci prolaze neizmleveni.
Mlevenje okrajaka u ruskim dijagramima je zastupljeno sa jednim parom valjaka i jednim odeljenjem sita; u mađarskim dijagramima nailazimo na 1 — 2 para valjaka; u italijanskim na 2 para valjaka; u engleskim na 2 — 3 para valjaka, od kojih treći nema posebnog odeljenja u planskom situ, već mu mlivo odlazi na sito-četvrtog krupljenja.
U engleskim dijagramima je naročito naglašeno mlevenje okrajaka, jer njihov materijal ne potiče od prelaza čistilica griza, već od propada njihovog četvrtog okvira. Englezi primenjuju naročiti raspored gustina u prevlakama čistilica griza. Kako je poznato, u čistilicama se nalaze četiri okvira, koji su prevučeni sitima različitih gustina. Pravilo je da gustine u čistilici padnu između gustine onog sita kroz koje je griz u prethodnom razvrstavanju propao i onog sa kojeg je griz sveden u prethodnom razvrstavanju. Za engleske dijagrame ovo pravilo važi samo u pogledu prva tri sita u čistilici. Gustina četvrtog je naglo razređena, tako da kroz njega propadne dve trečine do tri četvrtine mliva koje naiđe na njega. Taj propad se posebno izvede iz čistilice u vidu materijala za mlevenje okrajaka. Prelaz preko Četvrtog sita Sini specifično laki, ljuskoviti materijal koji se odvodi na treće mlevenje okrajaka ili neposredno na Četvrto krupljenje. Propadi Četvrtih okvira onih čistilica u koje pritiču grizevi od prva dva krupljenja odlaze na prvo mlevenje okrajaka. Propad četvrtog okvira čistilice, koja čisti grizeve od četvrtog krupljenja, ide na drugo mlevenje okrajaka. Prelazi ovih čistilica idu na treće mlevenje okrajaka.
Kao što se vidi, mlevenje okrajaka u engleskim tehnološkim šemama predstavlja kompletan alevni sistem: u ruskim šemama ono je svedeno na rad svega jednog para valjaka. Da bismo prosudili o celishodnosti ova dva melvenja okrajaka, moramo se prethodno osvrnuti na sirovinu koja se prerađuje po ovim šemama, D Rusiji se prerađuju obične pšenice, u propisanim mešavinama u odnosu na staklavost i sadržinu glutena, a u Engleskoj se prerađuju sve vrste pšenica, počevši od domaćih brašnavih do uvoznih tvrdih i staklavih suptropskih pšenica. S obzirom da su ove poslednje jako žilave i da se veoma teško pretvaraju u brašno, Englezi su prvi pribegli toplom kondicioniranju pšenice pre mlevenja. Pošto je kondicioniranje prilično komplikovan termodinamički proces, on se veoma teško sprovodi u predviđenim granicama, pa se Sesto dešava da mu rezultati podbace. To je bio razlog da se u tehnološkoj šemi postavi tzv. „zdravstvena stanica“, koja treba>da ispravi pogreške kondicioniranja.
U italijanskim tehnološkim šemama je mlevenje okrajaka i mlevenje prelaza svedeno na jednu operaciju, jer uz čiste okrajke na valjke D-1 i D-2 pritiču i prelazi sa C-1g i C-2g. U ovu kategoriju je uvršten i valjak D-3, koji prerađuje mešavinu čistih. grizeva i osevaka od petog krupljenja i grizeve od šestog krupljenja. Grizevi od petog krupljenja se dalje prerađuju bez čišćenja na šestom finom krupljenju (D-6f), a grizevi od šestog krupljenja na trećem valjku za izmeljavanje D-3. Ivlaterijal koji pritiče sa B-6f nije griz već materijal koji liči na okrajak, pa je verovatno iz toga razloga valjak koji ga prerađuje postavljen u klasu D, tj. u klasu valjaka za mlevenje okrajaka. Međutim, ne vidi se nikakva svrha da se isti taj valjak uputi i mešavina sitnih grizeva i osevaka od petog krupljenja. Dakle, u pogledu mlevenja okrajaka u italijanskim dijagramima nije zastupljena nikakva principijelnost.
Načela za razvođenje materijala na valjke za mlevenje okrajaka glase:
- Za mađarski dijagram: na valjke za mlevenje okrajaka dovode se svi prelazi čistilica za grizeve od prva tri krupljenja.
- Za ruski: isto kao i za mađarski, samo što se priključuju i grizevi od četvrtog krupljenja.
- Za engleski: propadi četvrtog okvira čistilice za grizeve od prva dva krupljenja; isti takvi propadi koji potiču od trećeg krupljenja idu na 2. mlevenje okrajaka? prelazi čistilica idu na 3. mlevenje krajaka.
- Za italijanski : nema načela.
Sl. 38. 2 Razvrstavanje i razvođenje grizeva i osevaka u ruskim tehnološkim šemama.
Izostavljeno iz prikaza
Ako nismo u navedenim načinima razvođenja grizeva tražili neku istovetnost, onda bismo mogli kazati da su prva tri (mađarski, italijanski i engleski) u suštini jednaki, samo se ruski odvaja od njih. Prema tome, za prva tri važi sledeće naSelo: očišćeni grizevi se razvode grupno prema krupnoći redom na pojedina mlevenja kojih ima redovno tri, a osevci na ono izmeljavanje koje nosi redni broj krupljenja iz kojeg osevci potiču.
Za ruski način razvođenja grizeva nismo u mogućnosti da kažemo mišljenje, jer je on potpuno nov i za nas još nepoznat. Međutim, ako uzmemo u obzir da je prosečna specifična dužina valjaka u našim mlinovima oko 30 mm na 100 kg na 24 sata, a u ruskim mlinovi— ma iznosi približno svega jednu trećinu od toga (lo-12 mm), možemo pretpostaviti da je njihov način razvođenja grizeva jedan od glavnih uslova za postizanje trostrukog učinka u odnosu na naše mlinove.
Mlevenje okrajaka. Paza koja se naziva mlevenjem okrajaka definisana je u engleskoj teoriji mlinarstva kao „zdravstvena stanica“, pa se dalje smatra da se ovde može nadoknaditi i izlečiti sve ono što je propušteno u pripremanju pšenice za meljavu. Poznato je da se cilj pripremanja sastoji u tome da se pšenično zrno dovede u takvo mehanično-strukturno stanje da se ovo prilikom krupljenja razdrobi na taj način da se jezgra potpuno odvoji od ljuske. Ako se takvo stanje ne postigne, onda se u prelazima čistilica griza nađe veliki procenat teškog jezgrovitog materijala. U visokoj meljavi se ovi prelazi dalje usitnjavaju na posebnim valjcima, koji se nazivaju valjcima za mlevenje okrajaka. Analogno mlevenju okrajaka postoji u nekim tehnološkim šemama mlevenje prelaza od sita u koje radi valjci za mlevenje i izmeljavanje grizeva. Mađari ove valjke nazivaju „lang“, a Busi ih nazivaju valjcima za mlevenje prelaza.
U dijagramima ostalih zemalja ovi valjci nisu zastupljeni.
Mlevenje grizeva. Mlevenje griza treba da bude takva operacija u kojoj se grizevi usitnjavaju bez usitnjavanja klice i delića ljuske, koji prijanjaju uz delove jezgre. Usitnjavanje se vrši tako što se delovi jezgre raspadnu, a klica i delovi ljuske se prignječe. Samo na ovaj način je moguće da se prosejavanjem toga mliva razdvoji ljuskoviti materijal od belog materijala.
Za ocenjivanje ove faze treba razmotriti sledeće:
- koliko je poredaka predviđeno za ovu fazu,
- koji se grizevi dovode na pojedina mlevenja,
- kuda se odvodi ljuskoviti materijal iz sita.
Broj poredaka je sledeći:
- u mađarskim dijagramima 3 mlevenja
- u italijanskim dijagramima 4 mlevenja
- u engleskim dijagramima 5 mlevenja
- u ruskim dijagramima 1 mlevenje
Za razvođenje grizeva na pojedina mlevenja primenjuju se tri načela:
- razvođenje po krupnoći: mađarski
- razvođenje po kvalitetut engleski
- mešovito: italijanski
Za ruske tehnološke šeme nema nikakvog načela, već samo jedno pravilo: svi grizevi, bez obzira na krupnoću i kvalitet, odvode se na jedan valjak koji je obeležen brojem 1.
Sudbina ljuskovitog materijala je različito određena u dijagramima pojedinih zemalja. U mađarskim dijagramima ona se melje na posebnom valjku zvanom „lang“. U italijanskim dijagramima se najvećim delom melju na valjku pod oznakom C-3g, ali se melju i na ostalim valjcima bez ikakvog načelnog rada; iz oblasti za mlevenje i izmeljavanjje izvode se na dva meata, i to u oblast za krupljenje, preko vrgača 2, i u gotove mekinje, preko vrgača 6. U engleskim dijagramima ljuskoviti materijal ne izlazi iz oblasti za mlevenje grizeva. U ruskim dijagramima melje se na tri ili četiri žljebljenja valjka koji se nazivaju meljači prelaza.
Izmeljavanje osevaka. Ovo je faza u kojoj se najsitniji poluproizvodi pretvaraju u brašno. Ovde je od najvećeg značaja način razdvajanja mekinjskog materijala od jezgrovnog, jer je za izmeljavanje njihove smeše potrebna ogromna količina mehaničke energije i veliki pritisak na mlivo, koji dovodi do oštećenja skrobnih zrnaca.
Usitnjavanje osevaka predstavlja teorijski veoma složen proces, koji se u praksi rešava uglavnom na dva načina. Prvi način, koji je zastupljen u mađarskim i italijanskim dijagramima, sastoji se u tome da se na svakj. valjak za izmeljavanje dovede po jedna osevak. Drugi način, koji je zastupljen u engleskim i ruskim dijagramima, sastoji se u tome da se osevci grupišu pa se odvode na svaki treći ili na svaki četvrti valjak za izmeljavanje.
Da bismo prosudili o celishodnosti ova dva načina, treba da uzmemo u obzir Ritingerov zakon o drobljenju i mlevenju, koji glasi; energija potrebna za mlevenje upravo je srazmera priraštaju površine materijala. Prema tome, što je materijal sitniji, biće potrebna veća količina energije, tj. količina mehaničkog rada u jedinici vremena biće veća. Ovaj rad je proizvod sila i puta, Ako silu smatramo kao rezultantu pritiska na mlivo, trenja i smicanja, a za put smatramo dužinu mlevnog prostora između dva sparena valjka, onda možemo kazati da sila treba da bude utoliko veća ukoliko nam je mlevni prostor kraći. Drugim rečima, pritisak na mlivo mora biti veći, ako se mlivo prerađuje na svega jednom valjku, a manji ako se prerađuje na više valjaka.
Na prvi pogled izgleda da je, s obzirom na iznetu zakonitost o usitnjavanju i mlevenju, pogodniji onaj način usitnjavanja po kojem se valjci sukcesirao opterećuju osevcima, jer u tom slučaju dejstvo sila treba da bude ravnomeraije raspoređeno. To, međutim, nije slučaj 2bog permanentnog prisustva mekinjastog materijala, koji zbog svoje žilavosti i elastičnosti sprečava dejstvo usitnjavajući sila.
Grupno odvođenje osevaka na svaki treći ili na svaki četvrti valjak je mnogo bolje, iako izgleda da bi zbog koncentracije materijala trebalo sprovesti i koncentraciju usitnjavajućib sila, jer se mekinjasti materijal izvodi posle svakog izmeljavanja iz mlevnih prostora, pa se na taj način ipak obezbeđuje dovoljno dejstvo usitnjavajućih sila, a materijal se barem periodično za svaki drugi ili treći valjak oslobađa mekinjastih delića koji sprečavaju proces usitnjavanja. Tako, na primer, u ruskim dijagramima osevci dospevaju na izmeljavanje svega na tri mesta:
- osevci od prva tri krupljenja idu na valjak broj 2,
- osevci od četvrtog krupljenja — na broj 5,
- osevci od petog i šestog krupljenja — na broj 7.
U mađarskim tehnološkim šemama osevci Tilaze u oblast izmeljavanja na devet mesta, a u italijanskim na šest.
Može se reći da je od načina izmeljavanja osevaka zavisan maksimalni procenat praktički mogućnog izmeljavanja i minimalni procenat pepela dobijenog brašna. Uporedićemo samo dva rezultata normalnog izmeljavanja, i to mađarski i ruski.
| – | % brašna | % pepela u brašnu |
| mađarski | 79,6 | 0,95 |
| ruski | 79,1 | 0, 69 |
Prema rečenom, u pogledu razvođenja osevaka zastupljena su dva načela:
- Svaki valjak za izmeljavanje dobija jedan osevak od prethodnog poretka za izmeljavanje i jedan osevak od nekog poretka za krupljenje.
- Svaki valjak za izmeljavanje dolDija isto tako jedan osevak od prethodnog poretka za izmeljavanje, ali osevci od krupljenja se grupno odvode na svaki gredi, ili na svaki četvrti valjak za izmeljavanje.
Koje je od ova dva načela bolje, to u našim prilikama još nije bilo ispitano.
Ako se uporede navedene četiri tehnološke šeme (mađarska, italijanska, engleska i ruska) može se reći da je ruska najbolja iz sledećih razloga:
- Procenat ukupnog izbrašnjavanja ne odstupa od ostalih i kreće se oko 80%.
- Pepeo svih brašna je najmanji i kreće se oko 0,7%.
- Specifična dužina valjaka 3e najmanja i iznosi oko 10 mm na 100 kg za 24 sata.
- Šema je najjednostavnija i najlogičnija.
Ove konstatacije navode na razmišljanje o ogromnim mogućnostima za sprovoljenje racionalizacije tehnoloških procesa u mlinovima.
Uzevši u obzir najveće količine belih brašna, koje se mogu dobiti po jednoj od tehnoloških šema, primat neizostavno pripada engleskoj šemi.
4.2.8. Klasifikaeija brašna prema sastavu; efekat promene izbrašnjavanja
U mlinu se sva brašna, kao prolazi svih svilenih prevlaka za sejanje brašna, sakupljaju i kombinuju prema važećoj tipizaciji. Sva brašna se mađusobno razlikuju po sastavu i osobinama.
U tabeli XVII-2. prikazan je sadržaj izvesnih hranljivih sastojaka po pasažama koje sačinjavaju određene grupe brašna različitog stepena izbrašnjavanja.
| Produkat | Prinos % | Protein % | Pepeo % | Cel. vlakna % | Masti % | Tiamin µg/g | Niacin µg/g |
| Pšenica | 100 | 12,4 | 1,5 | 2,0 | 2,0 | 3,87 | 57 |
| 85% brašno | 85 | 12,5 | 0,92 | 0,33 | 1,5 | 3,24 | … |
| Brašna rasvarača A-D | … | 10,8-11,4 | 0,45-0,72 | 0,10-0,13 | 0,9-1,5 | 0,72-2,25 | … |
| Prva nižestepena grupa F-H | … | 14,1-16,7 | 1,7-2,7 | 0,38-1,1 | 2,7-3,9 | 9,9-21,3 | … |
| Druga nižestepena grupa J-L | … | 18,5-20,1 | 3, 8-4,7 | 1,3-4,0 | 5,8-6,1 | 13,5-30,0 | … |
| Brašna krupljenja I, II | … | 13,3-15,4 | 0,71 | 0,20-0,24 | 0,9-1,2 | 0,93-2,1 | … |
| Brašna krupljenja III, IV | … | 19,3-19,8 | 1,3-3,0 | 0,41-0,94 | 2,0-3,3 | 2,7-5,4 | … |
| Sitne mekinje | 10 | 12,6 | 5,1 | 10,6 | 4,7 | 6,0 | … |
| Krupne mekinje | 5 | 11,1 | 6,1 | 13,5 | 3,7 | 4,6 | … |
| 80% brašno | 80,5 | 12,0 | 0,72 | 0,20 | 1,4 | 2,67 | 19 |
| Brašna rastvarača A-D | 46 | 10,7-11,1 | 0,40-0,52 | 0,10 | 0,9-1,2 | 0,54-1,08 | 9-12 |
| Dva nižestepena grupa F-H | 7 | 11,9-13,2 | 0,67-0,95 | 0,15-0,33 | 1,7-2,5 | 2,4-4,1 | 17-25 |
| Druga nižestepena grupa J-L | 5 | 15,6-19,2 | 2,2-3,7 | 0,90-2,4 | 3, 6-5,9 | 16,2-32,4 | 33133 |
| Brašna krupljenja I, II | 7 | 11,6-12,4 | 0,57-0,63 | 0,18-0,19 | 0,9-1,3 | 0,54-1,02 | 18 |
| Brašna krupljenja III, IV | 2 | 16,0-16, 5 | 0,95-1,8 | 0,35-0,41 | 1,8-2,5 | 0,83-2,85 | 64-84 |
| Sitne mekinje | 12,5 | 14,3 | 4,7 | 8,4 | 4,7 | 10,4 | 191 |
| Krupne mekinje | 7 | 12,4 | 5,9 | 11,1 | 3,9 | 5,0 | 302 |
| 70% brašno | 70 | 11,4 | 0,4 | 0,l | 1,2 | 0,7 | 10 |
| Brašna rastvarača A-D | 38 | 10,1-10,7 | 0,34-0,40 | … | 0,9-1,3 | 0,25-0,5 | 9-13 |
| Prva nižestepena P-H | 5-6 | 11,4-12,0 | 0,48-0,62 | … | 1,5-1,7 | 1,2-1,8 | 14-15 |
| Druga nižestepena grupa J-L | 5 | 12,2-12,7 | 0,10-0,90 | … | 2,0-2,5 | 2,0-6, 0 | 19-28 |
| Brašna krupljenja I, II | 7 | 12-14 | 0, 5-0,6 | … | 1,1-1,3 | 0, 5-0,6 | 20-23- |
| Brašna krupljenja III, IV | 2 | 14-17 | 0,7-1,0 | … | 1,9-2,7 | 0,8-i,8 | 16-29 |
| Sitne mekinje | 20 | 3,5 | 3,5 | 5,2 | 4,7 | 14 | 113 |
| Ukupne mekinje | 10 | 13,0 | 5,1 | 8,9 | 3,5 | 6 | 232 |
Podaci u tabeli XVII-2. pokazuju da se sa porastom procenta izbrašnjavanja uglavnom smanjuje količina sitnih i krupnih mekinja. Zavisnost sastava celuloznih vlakana je direktno proporcionalna procentu izbrašnjavanja zato što ova komponenta uglavnom potiče iz ljuske. Povećanje izbrašnjavanja u granici između 7o i 80% zavisi uglavnom od svih ostalih delova pšeničnog zrna izuzev ljuske.
Svako dalje povećanje izbrašnjavanja preko 80% povlači neosporno povećanje sadržaja ljuske u brašnu.
Iz tabele se vidi i hranljiva vrednost brašna različitog izbrašnjavanja a za našu praksu svakako najviše značaja ima posmatranje 80% izbrašnjavanja koje propisuje naš zakon.
4.2.9. Karakteristike pojedinih brašna
Karakteristike pojedinih brašna, saglasno dijagramu sl.33.2. date su za pšenicu „Hard Red Spring“ (HiJS), „Hard Red Winter“ (HRW) i „Soft Thite“ (SW) i odnose se na severnoamerioke tehnološke postupke poređene sa britanskim, koji koriste mešane pšenice.
Tabela XVIII-2. prema tome, prikazuje količine brašna (kao i u odnosu na ukupno brašno) po pojedinim pasažama mlevenja (52).
| Pasaža | Severna Amerika | Velika Britanija | ||
| HHS | HHW | SW | mešane | |
| I krupljenje | 0,5 | 0,8—1,6 | 3 | 2,5 |
| II krupljenje | 0,5 | 2,3-2,5 | 6 | 4 |
| III krupljenje | 0,5 | 1.5-1,7 | 6 | 2 |
| IV krupljenje | 0,3-0,5 | 1,1-2,6 | 4 | 2,5 |
| V krupljenje | 0,5-0,7 | 0,6 | 3 | … |
| A usitnjavanje krupnog griza | 3,0-5,0 | 2,5 | 4 | 12 |
| B usitnjavanje sitnog griza | 13-15 | 18-25 | 15 | 13 |
| C 1. mlevenje | 16-18 | 22 | 15 | 18 |
| D 2. mlevenje | 13-14 | 9,2-11,0 | 10 | 9 |
| E 3. 4. mlevenje | 10-12 | 7,4-7,5 | 4 | 5 |
| G H 5. mlevenje | 7-11 | 5, 8-6, 6 | 4 | 2,5 |
| K 6. mlevenje | 7-10 | 2,9-4,9 | 4 | 2,0 |
| L 7. mlevenje | 2-5 | 2,1-2,9 | 3 | 1,5 |
| F Prvi prelazi | l,0-l,8 | 1,5-1,7 | … | 2,5 |
| J Drugi prelazi | 0,8-1,8 | 1,1-2,2 | 3 | 1,5 |
Poseban tabelarni prikaz sadržaja pepela u navedenim brašnima ovde neće biti prikazan, s obzirom da je u pitanju inostrana praksa, a sem toga potpunije obrađen u literaturi (52).
Za severnoameričko mlinarstvo je karakteristično da pšenice „Hard Spring“ daju proporcionalno malo pšenice u fazi krupljenja. „Hard Winter“ pšenice u fazi krupljenja daju nešto više brašna, ali još uvek manje nego mešane pšenice u Engleskoj (tabela XVIII-2.).
Poznato je da se sadržaj pepela, kao i proteina, povećava od centra ka perifernim slojevima zrna. Otuda zaključak da brašna zadnjih krupljenja sadrže periferne slojeve zrna u daleko većoj srazmeri nego centralni deo endosperma.
Karakteristično je da meke pšenice daju daleko više brašna u fazi krupljenja, ali sa izuzetno niskim sadržajem pepela. Prva tri do četiri valjka rastvarača daju obično polovinu od ukupno proizvedenog brašna, i to najboljeg kvaliteta sa vrlo malim sadržajem pepela. Brašna rastvarača od petog na dalje imaju visok sadržaj pepela. I kod slučaja mekih pšenica brašno rastvarača sadrži relativno malo pepela.
Nađeno je da se sadržaj gvožđa neznatno povećava u brašnu sa porastom broja pasaža mlevenja.
Sadržaj proteina u brašnima svakako zavisi prvenstveno od kvaliteta mlevene pšenice, ali i progresivno raste od prvog do zadnjeg krupljenja. Sadržaj proteina u brašnima rastvarača obično je manji, ali takođe raste od prvog do zadnjeg rastvarača. Prema datom dijagramu na sl.31.2. sadržaj proteina u brašnima po pasažama prikazan je u sledećoj tabeli XIX-2.(52). razlike u sadržaju proteina pšenice i ukupnog brašna koje je od nje dobiveno zavise od procenta izbrašnjavanja, i približno izgledaju ovako:
| Procenat izbrašnjavanja, %: | 70 | 75 | 80 |
| Razlika u % proteina (pšenica minus brašno) : | 1,0 | 0,8 | 0,5 |
.
| Pasaža | Severna Amerika | Velika Britanija | ||
| – | HRS | HRW | SW | mešana |
| Pšenica | 14,2 | 12,9 | … | 12,0 |
| I krupljenje | 15,o | 11,6 | 5,2 | 11,6 |
| II krupljenje | 15,5 | 11,3 | 5,6 | 13,4 |
| III krupljenje | 17,8 | 12,1 | 6,9 | 16,1 |
| IV krupljenje | 19,2 | 14,6 | 7,8 | 15,5 |
| V krupljenje | … | 15,5 | 8,8 | … |
| Rastvaranje : A | 12,1 | 10,6 | 6,2 | 10,0 |
| B | 11,7 | 10,6 | 7,0 | 10, 2 |
| C | 11,2 | 10,8 | 8, o | 10,0 |
| D | 11,3 | 11,5 | 8,3 | 10,1 |
| E-G | 12,7 | 11,6 | 9,4 | 10,8 |
| H | 12,7 | 11,4 | 9,5 | 11,4 |
| K | 12,7 | 11,5 | 10,0 | 11,6 |
| L | 12,7 | 11,2 | 10,3 | 11,9 |
| F | 12,3 | 11,3 | 6, 8 | 11,0 |
| J | 12,5 | 11,5 | 8,1 | 12,1 |
Sadržaj masti ,u brašnima se takođe povećava sa povećanjem broja pasaža kako u sistemu krupljenja tako i u sistemu rastvaranja.
Od ukupno prisutnih šećera u pšenici oko polovina se nalazi u brašnu. Posmatrano po pasažama oseća se blagi porast u sadržaju šećera u brašnima sa porastom broja pasaža. Kako u procesu mlevenja postoji nekoliko faktora koji mogu prouzrokovati mehaničko oštećenje skroba, otuda sadržaj maltoze u brašnima varira od pasaže do pasaže. Ipak postoji i izvesna zakonitost da zadnji valjci i valjci sa grubom površinom proizvode brašna sa nešto većim sadržajem maltoze.
U pogledu vitaminskog sastava pasažnih brašna karakteristično je da prva brašna sadrže relativno manje tiamina, ali se sa povećanjem sadržaja spoljnih slojeva endosperma zrna u brašnu, naročito skuteluma, oseća naglo povećanje u sadržaju tiamina.
Veoma je sličan slučaj i sa brašnima rastvarača, kod kojih se oseca osetniji porast sađržaja tiamina od četvrtog rastvaranja na dalje. Sa padom stepena kvaliteta brašna, odn. porastom procenta izbrašnjavanja, oseća se izvestan porast u sadržaju riboflavina. Suprotno sadržaju tiamina prva brašna krupljenja bogatija su po sadržaju niacina. I najzad, u vezi sadržaja pentozana u brašnima može se zaključiti da ne postoji korelacioni odnos između pentozana i pepela zbog toga što su to komponente koje su različito locirane u ljusoi. Sadržaj sirovih vlakana u brašnima u suglasnosti je sa sadržajem pepela, mada među ovim vrednostima ne postoji linearan odnos, prirodno zbog koncentracije mineralnih materija, uglavnom u unutrašnjim, a sirovih vlakana u spoljnim slojevima ljuske zrna.
Moć apsorpcije vode brašna, kao pekarska osobina, varira od pasaže do pasaže, što uglavnom zavisi od raznih uslova mlevenja. Pa ipak, može se zaključiti da brašna rastvarača imaju veću apsorpcionu moć od brašna krupljenja.
Kvaliteta hleba zavisi kako od vrste pšenice tako i od uslova mlevenja i tretmana sa sredstvima za poboljšanje. Ako se posmatraju sveža brašna, bez hemijskih dodataka, uočava se pad specifične zapremine hleba sa porastom broja pasaža krupljenja. Kod odležalih i dozrelih brašna, međutim, zapremina hleba je približno istovetna za sve pasaže krupljenja. Kod brašna iz faza rastvaranja specifična zapremina hleba je uglavnom podjednaka, izuzev što joj vrednost opada posle četvrtog rastvarača.
Nađeno je takođe da su za proizvođnju biskvita veoma dobra brašna prvog do trećeg krupljenja. Ovo je, verovatno, u saglasnosti sa malim sadržajem proteina i pepela u brašnima ovih pasaža.
4.3. Razmeštaj proteina
Potencijalno jedno od najvažnijih savremenih otkrića u mlinarstvu je mogućnost doticanja brašna sa vrlo različitim sadržajem proteina iz obične pšenice i, prema tome, njihova namena u najrazličitije svrhe. Sledeći klasično otkriće Hessa (11,67), opisano je (68, 69) kako se klasificiraju čestice brašna, prilikom razdvajanja ćelija endosperma pšeničnog zrna, prema njihovoj veličini u grupe različitog hemijskog sastava. Ove grupe šematski su prikazane na slici 43.2. (69).
Sl.43.2 Proporcionl sastav i priroda čestica brašna mlevenog iz engleske pšenice , raznih ve.icina ćestica.
Izostavljeno iz prikaza
Postoje tri osnovne grupe čestica brašna, i to čestice do 17 u, čestice koje sadrže deliće slobodnih proteina (po Hessu zvane uklješteni proteini), srednja grupa čestica od 17 do 35 μm, koje sadrže veliki deo slobodnih granula skroba i relativno malo proteina, i čestice iznad 35 p, sa krupnijim granulama endosperma i sadržajem proteina približno kao u nerazdvojenom brašnu.
Slika 44.2 Dijagram frakcionisanja brašna. Šematski označeni beli kružići prestavljaju granule skroba, a crni delići označavaju proteine. Uveličanje približno 1000X. Broj i redosled operacija variraju za različite vrste brašna i za različitu namenu.
Izostavljeno iz prikaza
Ako se ima na umu da se endosperm pšeničnog zrna sastoji od oko 3o.ooo ćelija, a svaka je obavijena tankim slojem proteina koji sadrži granule skroba, onda Se stiče jasnija predstava o važnosti separacije svih ovih čestica. Primećeno je da krupnije i teže čestice sadrže više skroba, a sitnije i lakše čestice više proteina.
U početku 1960. godine usavršene su nove mašine za mlevenje brašna, još finije od onog koje se normalno dobija sa mlinskih valjaka i za dalju separaciju mikro čestica. Dijagram „frakcionisanja brašna“ na sl. 44.2. prikazuje pojednostavljenu verziju novog procesa klasifikacije.
Dijagram prikazan na sl. 44.2. je opšti prikaz frakcionog procesa, mada postoje brojne operacije koje variraju za različite tipove brašna proizvedenog od različitih pšenica za specifičnu upotrebu.
Finalno brašno dobijeno u procesu mlevenja mlinskim valjcima dalje se usitnjava u hrzohodom čekićaru ili igličastom mlinu. Razdvajanje čestica brašna se odvija pri sudaru čestica sa igličastim udaračima, međusobno ili na površini rotora.
Jedan drugi tip mašine bazira se na razbacivanju brašna pomoću raznih oštrica rotora sa listovima gde se usitnjavanje brašna obavlja lomljenjem granula nasuprot mlevenju pomoću mlinskih valjaka koji svoju funkciju obavljaju pritiskom i lomljenjem zajedno. Brašno usitnjeno po bilo kom od pomenutih principa sadrži smešu relativno grubih komada endosperma, fragmenata srednje veličine i finih čestica.
4.3.1. Vazdušna klasifikacija
Usitnjeno brašno transportuje se vazdušnom strujom u levkasti vazdušni separator gde se podvrgava rotacionom vrtložnom kretanju, i tom prilikom krupnije i teže čestice ispadaju na dole, dok se lakše i finije čestice podižu i tako odvajaju. Ponavljanjem procesa, kao što je to pokazano na dijagramu sl. 44.2. odvaja se 2o do 3o% brašna sa malim sadržajem proteina pogodnog za proizvodnju sitnog peciva i kora za pitu. Od 5 do 15% produkata predstavljaju fine čestice sa 15 do 22% proteina, koje mogu da se koriste kao frakeija za poboljšanje osobina drugih brašna. Ili pak, mešanjem ove frakcije finih Čestica sa grubom frakcijom u datim odnosima moguće je formirati brašna sa tačno željenim sadržajem proteina.
Usitnjavanjem brašna na navedeni način i njegovom vazdušnon separacijom praktično je omogućeno dobijanje brašna za sitna peciva iz tvrdih pšenica, ili pak visoko proteinskih brašna iz mekih pšenica. Ovo teorijski oslobađa mlinara od zavisnosti prema kvalitetima različitih pšenica, koji variraju iz godine u godinu. Praktično, međutim, treba pronaći odgovarajuće tržište za veću količinu brašna sa malim sadržajem proteina i podesiti cene proizvoda prema instalacionoj vrednosti zahtevanih uređaja.
Proteini raznih pšenica su različitog kvaliteta i vazdušna klasifikacija im ne menja osobine, već samo mehanički njihovu koncentraciju.
Tehnikom vazdušne klasifikacije brašna može se izdvojiti frakcija sa visokim sadržajem skroba za proizvode koji i inače počivaju u osnovi na industrijskoj proizvodnji skroba.
Fizički faktori procesa vazdušne klasifikacije prodiskutovani su u radu Gracza (68), a potpuniji pregled sastava dobijanih frakcija takođe je obradio Kent (70).
Tabela XX-2. prikazuje da meko brašno koje nije specijalno mleveno sadrži oko lo% fine frakcije čestica sa sadržajem proteina oko dva puta većim od početnog brašna, Količina srednje frakcije je oko l/3 od početnog brašna, a sadržaj proteina umanjen joj je za oko 4%. Zavisno od uslova sadržaj proteina grube frakcije može biti približno isti, ili viši, kao za početno brašno.
| Brašno | Frakcija | Veličina čestica frakcije u | Količina % | Sadržaj proteina (N x 5,7) % | |
| Iz meke pšenice : | – | – | 100 | 8,3 | |
| – | Neusitnjeno brašno: | fine | 0-17 | 9 | 15,9 |
| – | srednje | 17-35 | 34 | 3,9 | |
| – | grube, iznad | 35 | 57 | 9,7 | |
| – | Usitnjeno brašno: | fine | 0-17 | 20 | 18,8 |
| – | srednje | 17-35 | 68 | 5,7 | |
| – | grube, iznad | 35 | 12 | 8,9 | |
| Iz tvrde pšenice : | – | – | 100 | 11,3 | |
| – | Neusitnjeno brašno: | fine | 0-17 | 3 | 17,4 |
| – | srednje | 17-35 | 14 | 9,8 | |
| – | grube, iznad | 35 | 84 | 11,6 | |
| – | Usitnjeno brašno: | fine | 0-17 | 14 | 20, 6 |
| – | srednje | 17-35 | 51 | 8,6 | |
| – | grube, iznad | 35 | 35 | 10,6 | |
(a) Rezultati su dati na bazi 14% vlage
Moguće Je uočiti da količina frakcija i njihov sadržaj’ proteina zavisi veoma mnogo od tipa pšenice. Kod tvrdih pšenica veoma je mali sadržaj finih frakcija čiji je sadržaj proteina za oko 1,5 puta veći nego kod neklasificiranih brašna. Ni srednjih čestica nema mnogo, ali je njihov sadržaj proteina samo neznatno manji od sadržaja u neklasificiranom brašnu.
I ostali faktori (oštećeni skrob, pepeo, vitamini i sl.), pored sadržaja proteina, različito su razmešteni u frakcijama brašna raznih veličina čestica. S te tačke gledišta frakcionisanje brašna može dohiti još potpunije praktično opravdanje.
4.3.2. Specijalno usitnjavanje brašna
Nekoliko istraživača (69,71, 72, 73) naglasilo je značaj veličine čestica brašna (veličine 4o do 5o u) u koje se rasipa endosperm zrna pšenice pri mlevenju. Odnos količine sitnih čestica brašna prema strukturnoj jedinici endosperma (granula skroba i lamele proteina) definisan je kao „stepen usitnjenosti“ (71,72). Kod običnih trgovačkih brašna ovaj stepen usitnjenosti se kreće od 10 -do 20% (za tvrde pšenice kao „Manitoha“) i oko 60% (za meke evropske pšenice).Usitnjavanjem brašna za vazdušnu klasifikaciju ovaj stepen usitnjenosti svakako se dalje povećava, čak do 8of (69). Pokazano je da mali sadržaj proteina u srednjoj frakciji brašna iz mekih pšenica (tabela XX-2.) može hiti smanjen daljim ponovnim usitnjavanjem frakcije i njenom ponovnom klasifikacijom. Ovim načinom, međutim, dolazi do povećanog mehaničkog oštećenja skroba.
U pogledu sadržaja vitamina pokazalo se (74) da mlevenjem pomoću igličastih ili kugličnih mlinova dolazi do intenzivnog usitnjavanja fragmenata skuteluma i aleuronskog tkiva koje je zatim prisutno u većoj količini u sitnim frakcijama brašna nego u brašnu dobijenom iz procesa mlevenja pšenice na mlinskim valjcima. Ma pomenuti način sadržaj skuteluma je, na primer, u frakciji brašna od tvrde pšenice, povećan sa o,5% na 10 do 55% a aleuronskog tkiva sa o,28% na 100% Kod mekih brašna ove materije su povećane sa 0,5% skuteluma na 40% i aleuronskog tkiva sa 0,07% na 60%.
Nađeno je, na primer, da brašna rastvarača mogu biti lakše klasificirana vazdušnom strujom od brašna krupljenja, iako su ova druga finije granulacije. Dalje, fine frakcije brašna prvih valjaka rastvarača pokazuju bolje kvalitetne osobine pri pečenju, u kombinaciji sa srednjom frakcijom čestica, nego frakcija ostalih pasaža. kada su brašna poslednjih rastvarača slabijeg kvaliteta, ipak njihove fine frakcije pokazuju izuzetno dobre pecivne osobine. Otuda ova frakcija može vrlo dobro poslužiti kao dodatak slabijim brašnima tamo gde boja brašna nije u pitanju. Isto tako fina frakcija brašna drugog krupača, od tvrde ozime američke pšenice (HRV) pokazuje izuzetno dobre pecivne osobine.
Od pšenica gajenih kod nas u daljem tekstu su prikazani rezultati za brašna tipa 4oo, 600 i 100o sorte Bezostaja (tabela XX-2.). Karakteristike ispitane pšenice, mlevene na laboratorijskom mlinu Miller, sus staklavost 50%, hektolitarska težina 86 kg/hl, sadržaj proteina (N x 5,7) = 10,5%, procenat izbrašnjavanja 79% od čega 15% tipa 400, 25% tipa 600 i 39% tipa 1000.
| Pokazatelj | Brašno sorte | Bezostaja | |
| 400 | 600 | 1000 | |
| Veličine čestica, u : | |||
| 0-35 | 16,2 | 16,4 | 12,0 |
| 35-55 | 17,2 | 19,5 | 26,0 |
| 55-35 | 22,8 | 21,0 | 28,0 |
| 85-105 | 23,2 | 20,7 | 22,5 |
| 105-125 | 7,0 | 7,5 | 4,6 |
| 125-150 | 5,5 | 5,0 | 3,0 |
| 15o-l80 | 4,5 | 4,0 | 2,2 |
| l80-200 | 2,0 | 2,0 | 0,5 |
| 200-230 | 0,6 | 0,9 | 0,5 |
| 230-250 | 1,0 | 3,0 | 0,5 |
| Proteini (N x 5,7), % | 9,0 | 8,7 | 10,2 |
| Skrob, | 70,0 | 70,2 | 68,5 |
| Oštećenost skroba, % | 21,0 | 20,5 | 19,4 |
| Apsorpcija (14% vlage),% | 60,8 | 62,4 | 63,2 |
| Razvoj CO2, ml | 1512 | 154o | 1672 |
| Koeficijent zadržavanja CO2 % | 92,0 | 85,5 | 84,0 |
Karakteristično je da sva brašna, prikazana u tabeli XXI-2.,imaju najveći udeo čestica, oko 80. U.. Sadržaj čestica veličine do 100 ju je oko 80%. Oštećenost skroba je nešto ispod normalne granice prema preporuci Farranda (76), tim pre jer se radi o tvrdoj pšenici.
4.4. Oštećenje granula skroba mlevenjem
Normalno je da brašna sadrže izvesne granule skroba, mehanički oštećene prilikom mlevenja. Ove čestice jasno se raspoznaju pod mikroskopom po ravnom, slabo uočljivom izgledu, i u vodenom rastvoru boje kongo-crveno lako i postojano se oboje ružičasto, dok neoštećene čestice skroba ne zadržavaju ovu boju. I dalje, upotrebom polarizovanog svetla pokazalo se da oštećene čestice skroba gube osobinu dvojnog prelamanja svetlosti. Oštećenje skroba u procesu mlevenja je neizbežno, ali u isto vreme i korisno pošto su dijastatski enzimi sposobni da deluju samo na oštećene čestice skroba. U odsustvu takvih čestica ne bi došlo do vidne pojave dijastatske aktivnosti u suspenzijama testa napravljenim iz brašna od pšenice obične tvrdoće. Prema tome, dijastatska aktivnost ma kojeg brašna određena je sadržajem oštećenih skrobnih granula u njemu i dijastatskih enzima, a kao mera sadržaja oštećenog skroba upotrebljava se vrednost maltoznog broja.
Sullivan i saradnici (77) su našli da u brašnima različite finoće postoji linearan odnos između specifične površine oštećenih granula skroba i maltoznog broja ili moći razvoja ugljendioksida. Postoji nekoliko vrsta mehaničkog oštećenja skroba (78).
U fazi krupljenja mehaničko oštećenje skroba krupnih granula mliva je malo, dok je u brašnu veće. Prema tome, pri rastvaranju krupninih granula u brašno skrob se oštećuje, i to srazmemo veličinama čestica. U ovom slučaju faktor površine igra značajnu ulogu. Zbog to.ga je pri mlevenju osevaka oštećenje skroba manje nego pri rastvaranju grizeva. Maltozni broj se, kao mera oštećenosti skroba, povećava sa povećanjem izbrašnjavanja iz griza, približno prema sledećoj skali:
| Izbrašnjavanje, % | 12 | 18 | 24 | 40 |
| Maltozni broj, % | 0,70 | 1,5 | 1,7 | 2,3 |
Kod trgovačkih brašna vrednost maltoznog broja se kreće u granici od 1,16 do 1,36%.
4.4.1. Faktori koji utiču na povećanje oštećenosti skroba
Povećanje površine Čestica mliva kod rastvarača za krupne grizeve zavisno je uglavnom od prirode površine valjaka i njihove diferencijalne brzine a manjim delom i od promene pritiska valjaka. Utvrđena je zavisnost vrednosti maltoznog broja i obimne brzine valjaka. Uopšte uzevši, povećanjem brzine valjaka povećava se maltozni broj mliva, i to više ukoliko je površina valjaka rapavija (79).
Tipično povećanje vrednosti maltoznog broja u mlivu valjaka dobijeno upotrebom različitih površina valjaka, uz obimnu brzinu 1:1,25, su (8o) za glatke valjke od o,7 do o,8%, za glatke valjke Sija je površina ogrubela dužom upotrebom 1,0%, za žljebljene valjlce (12 žljeba po cm obimne površine) 1,0%, a fino matiranom površinom 1,2% i sa grubo matiranom površinom 1,7%.
Pri rastvaranju finijih čestica (finih grizeva i osevaka) efekti promene površine i obimne brzine valjaka na vrednost maltoznog broja mlevenog materijala su manji nego kod rastvaranja krupnih grizeva (73), dok promena pritiska valjaka izaziva veće efekte na vrednost maltoze. Pri rastvaranju sitnih grizeva na valjku sa glatkim radnim površinama povećanje maltoznog broja u zavisnosti od izbrašnjavanja izgleda približno ovako (8l):
| Izbrašnjavanje, % | 25 | 50 | 70 |
| Povećanje maltoznog broja, % | 0,21 | 0,35 | 0,65 |
Na osnovu svega napred iznetog, ako se želi postići veće mehaničko oštećenje skrobnih granula u procesu mlevenja pšenice, potrebno je učiniti sledeće: povećati pritisak valjaka, posebno prvog rastvarača krupnih grizeva, povećati ohimnu hrzinu valjaka i koristiti valjke sa rapavom radnom površinom. Poželjno je da grizevi koji se rastvaraju budu što je moguće bolje prethodno očišćeni od ljuskovitog materijala.
U fazi krupljenja, međutim, oštećenje skroba čestica griza je neznatno u poređenju sa fazom rastvaranja.
Što se (pšenice) tiče kvaliteta sirovine, moguće je lako videti da je oštećenje skroba veće ukoliko je pšenica tvrđa. Kao primer ovoj tvrdnji poslužiće podaci sumirani u tabeli XXII-2.(8l), u kojoj su dati podaci za količine pojedinih frakcija mliva i njima odgovarajuće vrednosti sadržaja maltoze (u zagradama) za tvrdu pšenicu Manitoba i meku englesku pšenicu,
Mlevenja ove pšenice obavljena su na istim valjcima uz uporedne uslove. Mada su količine pojedinih frakcija približno iste, ipak je sadržaj maltoze daleko veći u proizvodima od tvrde pšenice.
To znači da je oštećenje skroba veće ukoliko je tvrdoća određene pšenice veća.
| – | Procenat uzorka | |||||
| Tip pšenice | Iznad 860 μm | Iznad 605 μm | Iznad 390 μm | Iznad 270 μm | Iznad 135 μm | Do 135 μm (brašno) |
| Manitoba | 1,0 | 6,0 | 12,4 | 18,8 | 40,4 | 20,4 |
| – | – | (3,67) | (2,68) | (1,74) | (1,10) | (1,53) |
| Meka engleska | 1,3 | 4,8 | 12,6 | 17,5 | 43,6 | 20,2 |
| – | – | (1,76) | (1,19) | (0,81) | (0,64) | (0,93) |
Greer i Stewart (82) su utvrdili da pri mlevenju tvrdih pšenica dolazi do većeg oštećenja skroba, ukoliko je sadržaj proteina u njima veći.
Poznato je da ukoliko je skrob više oštećen, utoliko više proizvodi ugljendioksida u fazi fermentacije testa. U pogledu drugih osobina pečenja nema primetnih razlika između brašna sa manjim i većim sadržajem oštećenog skroba.
Razlike u moći apsorpcije vode među brašnima baziraju samo na razlici u sadržaju proteina i oštećenog skroba (82).
Pokušaji da se kvantitativno odredi oštećenost skroba na bazi enzimatske aktivnosti mogu se podeliti u dve glavne grupe, zavisno da li je u pitanju pretežno aktivnost alfa — ili beta — amilaze. Jedna od osnovnih metoda na bazi alfa-amilazne aktivnosti je Sandstedt — Matternova metoda (83), a na bazi beta-amilazne aktivnosti je metoda Greer — Stewarta (82). Pored ovih metoda u današnje vreme svakako vidno mesto zauzimaju i metode Farranda (76), DonelsonYamazakia (84) i druge (85).
4.5. Klica u mlivu
U predratnom mlinarstvu oko 1/3 skuteluma zrna zaostajala je zalepljena za ljusku zrna. Plod visokog izbrašnjavanja povećano krupljenje svodi ovu vrednost na oko 11/. Kod mekih pšenica skutelum se lakše oslohađa u fazi krupljenja nego kod tvrdih pšenica.
Prvi valjci krupači, proizvode oko 30% grizeva koji propadaju kroz prevlake br. 2o i 4o, i sadrže oko 3/4 ukupne količine klice zrna i oko 1/5 skuteluma. Delići klice prisutni su u materijalu prvih krupača svih veličina čestica, dok je skutelum uglavnom uz krupnije čestice. U čistilicama griza klica prolazi kroz sita, dok delići skuteluma odlaze u vidu prelaza. U fazi rastvaranja delovi klice i većina skuteluma se presuju u oblik flekica. Sitnije čestice skuteluma, međutim, prolaze sve do zadnjih faza rastvaranja, i to utoliko više ukoliko je sadržaj vlage u mlivu manji.
Presovane flekice kliee sejanjem se odvajaju od brašna. Međutim, za vreme njihovog presovanja izvestan deo ulja se istiska i zaostaje u brašnu. Nađeno je da 23 do 34% od ukupnog ulja klice zaostaje u brašnima. Najviše ulja nalazi se u brašnima zadnjih rastvarača.
U ukupnom brašnu nalazi se i oko 0,3% skuteluma. Ulje u brašnu ima izvestan efekat na njegove pecivne osobine (86).
4.6. Efekat mlevenja na strukturu endosperma zrna
Berliner i Ritter (87) su utvrdili da se brašna od mekih pšenica sastoje od granula sa slabom međusobnom povezanošću, bez vidnije strukture ćelija, a da se brašna od tvrdih pšenica sastoje od krupnih ćelija endosperma. Male sile kojima su ćelije endosperma mekih pšenica povezane dozvoljavaju otuda lako raskidanje ovih granula za vreme mlevenja, dok je to kod tvrdih pšenica prilično otežano.
Kenti i Jones (88) su utvrdili da brašna krupljenja sadrže viae perifernih ćelija pšeničnog zrna. Upravo, sadržaj ovih ćelija je mali u brašnu prvog knipljenja, ali u kasnijim fazama se veoma povećava. Brašna prvih rastvarača sadrže uglavnom prizmaticne ćelije, dok se odnos ćelija iz centralnog dela endosperma povećava u kasnijim fazama rastvaranja. Ovo je objašnjeno teškoćom pretvaranja endosperma u brašno u prvim fazama rastvaranja.
Larkin (89) je utvrdio da je debljina zidova ćelija endosperma u predelu brazdice zrna oko 7,3 μm, dok je u centralnom delu endosperma zrna svega 2,6 u, a samo nešto veća u oblasti aleuronskog sloja 4,0 μm. Prema tome, postoje i razlike u količini ćelija koje u fazama mlevenja zaostaju nakon odvajanja klice i ljuske od brašna, Dokazano je da ćelije endosperma sa debelim zidovima sadrže više mineralnih materija, što može da objasni poreklo većeg sadržaja pepela u pšenicama sa slabijom moći izbrašnjavanja.
U zidovima ćelija endosperma i drugih delova pšeničnog zrna nalazi se najveći sadržaj pentozana koji ima veći značaj u moći vezivanja vode i oksidacionom povezivanju glukoproteinskih frakcija (9o).
4.7. Neka novija otkrića u mlinarstvu
Od novijih otkrića u mlinarstvu treba pomenuti sledeća:
Raykai sistem (91, 92) u kome se pšenična zrna seku u tri dela rotacionim noževima. Centralni deo zrna (koji predstavlja 83%) zadržava se za proizvodnju brašna, dok se odsečeni vrhovi upućuju u proizvode za stočnu hranu.
Kod sistema Bellera ili Molinostara (93) planska sita i čistilice griza su zamenjene klasifikatorima sa ekscentričnim pogonom umesto kružnog pogona kao kod planskih sita. Svi elementi mlina, uključujuči i valjke, uklopljeni su u jedan ram, tako da svaka sekcija lako može biti prefabrikovana. Mlevenje pomoću ovih „kompaktnih mlinova“ je pojednostavljeno, a brašno donekle jednolično.
Postoji opšta tendencija zamene sistema mlevenja, koji iziskuju ljudski rad sa kompaletnim sistemima u kojima su neke operacije pojednostavljene. U prvom slučaju smanjuje se u mnogome potrebna radna površina valjaka, a zatim, neki valjci se snabdevaju uređajima za vodeno hlađenje. Dalje, iz procesa se uklanjaju čistilice griza. Postoje izveštaji da ovakvi sistemi mlevenja rade sa uspehom tamo gde razna prilagođavanja nisu neophodno potrebna (94). Schefer (94, ) je iz mešavine pšenica (l5/» Nemačke, 55?s Francuske i 30Hard „/inter i Manitoba) ovim sistemom dobio brašna sa procentima izbrasnjavanja 60# (pepela 0,39%); 78% (0,43%) i 78% (0,52%).
Posebno, prednost ovih kompaktnih mlinskih sistema je u tome što se vrlo lako mogu premestiti iz mesta u mesto, na primer, iz žitorodnih reona u potrošačke centre.
U mlinarstvu danas u celom svetu postoji tendencija za automatizacijom, gde se celokupno upravljanje procesom može obavljati sa komandnog mesta preko komandne table.
Na kraju, treba pomenuti već poznatu metodu Jeana Pratipuea (95) koja je našla svoje mesto u mlinarstvu mnogih zemalja.
Glava V Kriterijumi kvaliteta brašna
5.1. Definicija kvaliteta brašna
Kvalitet brašna obično predstavlja brojne merljive karakteristike koje je praksa prihvatila kao važne oznake krajnjih proizvoda. Elementarna definicija kvaliteta brašna je sposobnost brašna da se iz njega mogu proizvesti privlačni krajnji proizvodi pod povoljnim finansijskim uslovima, uz date uslove proizvodnje krajnjih pro izvoda, i da uz to ta brašna budu ujednačenog kvaliteta.
Sa prilično širokim značenjem u praksi je usvojen izraz „jačina“ brašna, kao sinonim dobrog kvaliteta brašna. Prisustvo ili odsustvo faktora jačine definišu pogodnost brašna za specifične proizvode. Jačina brašna obično karakteriše njegove proteine, i to kvantitativno i kvalitativno. Postoje brojne metode za utvrđivanje jačine brašna, ali je neophodno prethodno utvrditi odnos svake od merenih vrednosti prema komponentama brašna.
5.1.1. Komponente kvaliteta
Valja istaći odmah na početku da postoje dve osnovne grupe faktora koji utiču na kvalitet brašna, i to su: prvo, oni kvalitetni faktori koji postoje u pšenici, a rezultat su genetskih osobina određene klase i sorte, i oni faktori koji se menjaju u zavisnosti od uslova gajenja, na pr. đubrivo, vremenski uslovi (promaja, toplota, mraz, kiša itd.) i bolesti; i drugo, oni faktori koji mogu biti izazvani prilikom prevođenja pšenice u oblik brašna. Faktori druge grupe mogu se manje više kontrolisati i ograničavati.
Sadržaj proteina. I količina i kvalitet proteina se uzimaju u obzir kao primarni faktori pri merenju potencijalne sposobnosti brašna za proizvodnju željenih krajnjih proizvoda; međutim, merenjem ovih faktora dolazi se do saznanja da među njima postoji bazična razlika u hemijskom pogledu. Kvantitativno izražavanje predstavlja ukupan sadržaj proteina, izraženih preko azota prisutnog u brašnu, dok kvalitativno određivanje predstavlja specijalne karakteristike komponenata glutena.
Količina proteina se meri klasičnom Kejeldahlovom metodom koja pretpostavlja konstantan odnos između ukupnog azota i kompleksa aminokiselina, povezanih međusobno, koje formiraju proteine. U pšeničnom brašnu ovaj odnos se izražava faktorom Nx5,7. Na taj način određen sadržaj proteina predstavlja „sirove“ proteine.
U novije vreme postoje pokušaji kvantitativnog određivanja proteina preko frakcija proteine. rastvorljivih u vodi, koja je u stalnom odnosu prema ukupnim proteinima određene klase i sorte pšenica. Pokazalo se da je ovaj odnos znatno veći kod mekih pšenica nego kod tvrdih. Primećeno je, na primer, da ako se izvrši vazdušna klasifikacija brašna iz meke i tvrde pšenice, tako da svaka frakcija sadrži 20% ukupnih proteina, tada se iz frakcije meke pšenice dobija za oko dva puta više rastvorljivih proteina nego iz frakcije tvrde pšenice. Ako se, dalje, ove frakcije rastvorljivih proteina dodaju hlebnom brašnu u jednakim količinama, zapaža se daleko veći pozitivan efekt na hlebu sa dodatkom rastvorljivih proteina iz meke pšenice.
Slično prethodnom primeru, poznato je da se slojeviti kolači mogu proizvoditi od brašna mekih pšenica sa visokim sadržajem proteina, dok je to nemoguće ostvariti sa brašnom tvrde pšenice sa visokim sadržajem proteina. Ovo navodi na napred izneti postulat da možda može da se utvrdi idealan odnos između rastvorljivih i ukupnih proteina za brašna sa specifičnom namenom prema željenim proizvodima. Možda se i „jačina brašna“ može identifikovati sa stepenom rastvorljivosti komponente glutena u rastvorljivim proteinima; „jače pšenice“ imaju veći deo njihovih proteina u obliku glutena.
Postoji još jedan način određivanja količine proteina u brašnu; to je ispiranje i izražavanje količine vlažnog i suvog glutena.
Ovo je, međutim, grub ogled i upravo eliminiše sve rastvorljive proteine datog brašna. Otuda su greške pri radu na ovaj način veoma velike. Značajno je, međutim, samo to što se ovim ogledom stiče uvid u fizičke osobine glutena, kao što su elastičnost, boja i sl. o proteinima će-biti više reči u poglavlju osnovnih hemijskih komponenata pšenice i brašna.
Kvalitet proteina prvenstveno zavisi od udela komponente glutena u proteinima brašna. U svrhu merenja fizičkih karakteristika glutena postoje brojni aparati koji na razne načine definišu njegove reološke osobine. Ovi ogledi baziraju na merenju osobina testa spravljenog iz brašna i vode, i u širokoj su primeni. Oni određuju osobine glutena, mereći faktore, kao na primer rastegljivost i otpor testa prema rastegljivosti pri određenom vremenu relaksacije, maksimalno vreme razvoja, indeks tolerancije, ođnosno otpomost prema omekšanju testa pri datoj konzistenciji za vreme mehaničkog zamesa, hidratacionu moći brašna itd.
Aparati sa odgovarajućim dijagramima za utvrđivanje karakteristika mešanja ili razvoja glutena u testu prikazani su na slici 45.2. (farinograf sa farinogramom, ekstenzograf sa ekstenzogramom i amilograf sa amilogramom).
Pored navedenih i najčešće korištenih aparata (farinograf, ekstenzograf i amilograf) za određivanje kvaliteta brašna u novije vreme još se koriste i miksongraf, reograf, alveograf i drugi.
Pošto su karakteristike zamesa brašna mera kvaliteta glutena, one mogu biti vrio dobra kontrola pri selekciji sorti pšenice nakon što se izvrši njihovo eksperimentalno mlevenje.
Rastegljivost testa meri se upotrebom ekstenzografa ili Chopinovog alveografa. Ovi instrumenti mere rastegljivost do koje normalno razvijeno testo može biti rastegnuto ili razvućeno u list, i sposobnost glutena da zadržava gasove. Rastegljivost glutena je specifična osobina sorte pšenice, pa ova osobina može biti forsirana željenom selekcijom.
U savremenoj proizvodnji je poželjno da brašno ima dobre osobine razvlačenja, a takođe, i da dobro zadržava gasove u fazi pečenja. rastegljivost i otpor prema rastezanju testa mogu se modificirati tretiranjem sa sredstvima za zrenje testa.
Probno pečenje. Nažalost, ni jedno od reoloških ili hemijskih merenja nije u stanju da predvidi potpuno ponašanje testa pri pečenju. Stoga se radi utvrđivanja sveopšteg kvaliteta brašna pored svih hemijskih i fizičkih ispitivanja mora predvideti i izvođenje ogleda pod kojim se dato brašno podvrgava svim uslovima njegove konačne prerade sve do stadijuma dolaska do potrošača. Zavisno od oblika proizvoda za te svrhe, primenjuje se standardno probno pečenje onakvog proizvoda kakav se namerava proizvesti za potrošača. Ovi ogledi izvode se pod određenim uslovima, a mnogi od njih su standardizovani. Probno pečenje se izvodi ne samo radi sticanja uvida u kvalitet brašna već isto tako i radi iznalaženja specifičnih uslova procesa.
Viskozitet brašna. Merenje viskoziteta suspenzije brašna je jedan od kriterijuma kvaliteta brašna. Obavlja se amilografom (sl.45.2e) koji ucrtava dijagram, amilogram za vreme toplotnog tretiranja vodene suspenzije brašna. Vrednosti amilograma prikazuju brzinu nadimanja suspendovanog skroba i na kraju njegovu želatinizaciju. Ovo nadimanje i želatinizacija skroba povećavaju njegov viskozitet. Za vreme porasta temperature skrobne suspenzije, pod uslovima ogleda, enzimi prisutni u brašnu se aktiviraju i prevode jedan deo prisutnog skroba u neželatinizirani produkat, rastvaraju ga. Otuda ovaj način merenja može da se koristi kao mera enzimske aktivnosti i kao kontrola kvantiteta prisutnih enzima. Enzim aktivan u ovom ogledu je uglavnom alfa-amilaza, a pošto je mehanički oštećen skrob podložniji napadu enzima on se daleko brže razlaže uz prisustvo određene količine amilaza.
Sadržaj enzima u brašnu. U jednom od sledećih poglavlja ovog priručnika o enzimima brašna biće mnogo više reči, ali pošto oni utiču na osobine brašna, neće biti na odmet jedan kratak prikaz.
Amilaze. U preradi kvasnih proizvoda testa, kao što su hleb, peciva i sl., ugljendioksid je gas koji prouzrokuje dizanje testa za vreme fermentacije i pečenja. Ovaj gas proizvode ćelije kvasca iz prisutnih prostih šećera koji se testu dodaju kao dodaci, ili koji se proizvode u procesu fermentacije dejstvom amilolitičkih enzima na skrob brašna.
U cilju regulisanja proizvodnje ugljendioksida, koja ne sme preći moć rastezanja mreže glutena i njeno zadržavanje gasova, potrebno je regulisati brzinu enzimske aktivnosti.
U pšeničnom brašnu prisutni su enzimi alfa — i beta — amilaze. Mnogi hemičari se slazu da je beta oblik saharogenog enzima prisutan u određenoj količini brašna dobijenog iz neproklijale pšenice. Alfa oblik koji je dekstrinogeni enzim, nije pak prisutan u određenoj količini u svakom brašnu, pa ga je u slučaju spravljanja kvasnog testa često potrebno dodati u vidu brašna iz proklijale pšenice ili proklijalog ječma.
Merenje amilazne aktivnosti u brašnu je moguće na tri načina: maltozna vrednost po Blish-Sandstedtu je kvantitativna mera maltoznog šećera proizvedenog enzimski iz brašnenog supstrata pod kontrolisanim uslovima. Metoda merenja moći razvoja gasova je kvantitativna mera razvoja ugljendioksida proizvedenog uz fiksiranu količinu kvasca iz lo g testa pod datim temperaturnim i vremenskim uslovima. Pošto ugljendioksid može biti proizveden samo iz šećera pomoću kvasca uz pomoć enzimatskog dejstva na skrob, to vrednost proizvedenog gasa kvantitativno predstavlja enzimsku aktivnost u brašnu. I treći način određivanja enzimatske aktivnosti pomenut je već kod amilogafskog merenja viskoziteta. U svim pomenutim slučajevima, gde se odigrava enzimatska aktivnost, ona zavisi kako od stvarne količine prisutnih enzima, tako i od uslova pod kojim enzimi deluju na supstrat. Otudaenzimsko dejstvo na skrob zavisi i od njegovog stanja, pošto se zna da se mehanički oštećeni skrob ubrzano razlaže. Pošto se u izvesnim slučajevima brašnu može dodavati alfa-amilaza, to proizlazi da se ovo mora obavljati veoma stručno, poznavajući vrlo dobro sve faze proizvodnje.
Proteaze. U brašnu su, takođe, prisutni proteolitički enzimi i njihovo dejstvo je merljivo. Do sada, međutim, nisu učinjeni nikakvi pokušaji da se njihova aktivnost poveća ili smanji,
Pekari su iskoristili proteolitičke enzime u procesima proizvodnje hleba za smanjenje zahteva za mehanički razvoj testa jakog ili žilavog glutena. Efekat proteaze u ovom slučaju je usitnjavanje glutena, više enzimski nego mehanički. Opšte uzevši, izgleda da je pšenični gluten prilično inertan prema izvesnoj količini proteolitičkih enzima.
Lipaze. Prisustvo enzima koji razlažu masti, lipaza, u pšeničnom brašnu utvrđeno je još pre više godina. Aktivnost lipaza je važna samo u pogledu produžetka skladištenja brašna pod datim uslovima. Lipaze razlažu masti prisutne u brašnu u masne kiseline koje su u vezi sa pojavom mirisa brašna, Veča aktivnost lipaza primećena je u onim brašnima koja sadrže više masti. Normalno, nakon proizvođnje svežeg brašna iz neproklijale pšenice aktivnosti lipaza pridaje se mali značaj. Merenjem kiselosti ekstrakta iz brašna dobija se vrednost koja određuje stepen razlaganja brašna hemijski pre nego što će se to primetiti organoleptički.
Apsorpcija. Apsorpciona moč brašna je veoma važan faktor u proizvodnji svih proizvoda pečenja. Obično su visoke apsorpcije poželjne, jer povečavaju prinos proizvoda po jedinici količine brašna. Apsorpcija je mera količine vode potrebne za postizanje određene konzistencije testa. U laboratorijama se obično koristi farinograf za određivanje ovog faktora, a tako dobijena vrednost se dalje koristi u pekari kao baza pri spravljanju testa za razne proizvode i obradu na različitim mašinama.
Konzistencija testa igra značajnu ulogu pri postizanju potrebnog mehaničkog razvoja, a takođe ima znatnog uticaja na moć zadržavanja gasova u testu. Apsorpciju je potrebno podesiti tako da se, uz određenu količinu tečne faze, u testo prilikom njegovog zamesa unosi izvesna količina vazduha koji se zajedno sa kasnije razvijenim gasovima, u njemu zadrži za vreme procesa pečenja. Na apsorpciju vode brašna utiču mnogi faktori: pre svega i najvažniji je sadržaj proteina. Komponenta proteina, gluten, ima relativno konstantan kapacitet vezivanja vode (oko 2,8 puta težina suvog glutena). A komponenta proteina rastvorljiva u vodi nema vezivnu moć prema vodi, Sandstedt (97) je pokazao da neoštećena komponenta skroba takođe ima konstantnu vezivnu moć vode, koja iznosi oko 355Ž od težine komponente. Parrand (76) 3e takođe pokazao da oštećena komponenta skroba vezuje 1 g vode po gramu oštećenog skroba. Dva moć vezivanja vode po Sandstedtu zavisi i od stepena oštećenosti datih granula skroba. Prema Parrandu može se grubo računati da svaki gram proteina u brašnu vezuje oko 2 g vode (76,98). Pentozani su u belom pšenicnom brašnu prisutni u količini od 2-3%, a njihov kapacitet vezivanja vode zavisi od porekla i kreće se u granicama od 4 do 7 g/g pentozana (90). Ostale komponente brašna, kao što su dekstrini, celuloza i sl., nemaju većeg značaja u pogledu vezivnog kapaciteta vode, tim pre jer su u brašnu prisutni u malim količinama.
Veličina čestica brašna smatrana je mogućim faktorom za apsorpciju vode. Osnove ove teorije zasnivale su se na veličini aktivne površine čestica brašna. Prema toj teoriji moć apsorpcije vode povećavala bi se sa stepenom usitnjenosti brašna, odnosno sa povećanjem aktivne površine. Noviji nalazi (73) pokazali su, međutim, da ova zakonitost ne važi uvek i da je s te tačke gledišta dobro proizvoditi brašna sa veličinom čestica oko 80 mikrona. Ovo su dobrim delom potvrdili i Gracz i Loske (68).
Pepeo i boja brašna. Već mnogo godina sadržaj mineralnih materija u brašnu tretira se kao značajna mera kvaliteta brašna. Sadržaj mineralnih materija u brašnu, sam po sebi, ne predstavlja neki veći značaj u pogledu osobina proizvedenih krajnjih proizvoda, ali još uvijek za iskusnog praktičara daje dovoljno dobru indikaciju o kvalitetu brašna. Iz ranijeg izlaganja je poznato da su mineralne materije u zrnu najvećim delom koncentrisane u njegovoj ljusci.
Prema tome, pretpostavlja se da brašna koja sadrže više mineralnih materija sadrže i više ljuske ili delova endosperma neposredno ispod ljuske. Takva brašna imaju tamniju boju. Nažalost, postoje i takve sorte pšenice koje sadrže više mineralnih materija u endospermu, što je posledica zemljišnih uslova gajenja i genetskih faktora. Zbog toga često takve pšenice nisu poželjne jer potrošači ograničavaju sadržaj mineralnih materija u proizvodima.
Sadržaj mineralnih materija u brašnu najčešće je u vezi sa njegovom bojom. Merenje boje brašna se može podeliti u dve grupe, Prva je merenje beline, što pre svega pokazuje efekat sredstava za belenje kada se ova koriste. Merenja boje brašna mogu se izvoditi Kent-Jonesovim kolorimetrom koji sa dosta tečnosti može da meri belinu vodene suspenzije brašna. Drugi instrument za ove svrhe je Agtronov kolorimetar koji može da koristi vodenu suspenziju brašna ili suvo brašno. Oba instrumenta baziraju na odbijanju svetlosti u relativno uskom delu spektra (plavi spektar). Ova merenja, međutim, se ne slažu u potpunosti sa sadržajem pepela u brašnu, jer je uklanjanje boje hemijskim belenjem ili prirodnom oksidacijom karotenoidnih pigmenata brašna funkcija vremena, pa prema tome ta brašna mogu imati različite vrednosti stepena boje, u zavisnosti od načina njegovog tretiranja.
Postoji još i mogućnost određivanja boje brašna Agtronovim instrumentom u zelenom spektru, pri čemu se stepen boje usaglašava sa sadržajem pepela sve dok se merenje izvodi na jednoj klasi pšenica. Promenom klase pšenice, znači, instrument treba ponovo baždariti.
U Evropi je bilo više pokušaja merenja boje brašna i usaglašavanja rezultata između raznih metoda, ali nema bitnih izgleda za to jer je u pitanju upotreba monohromatske svetlosti visoke osetljivosti u uskom dijapazonu talasne dužine izvora svetlosti.
Granulacija ili veličina čestica. Granulacija ili veličina čestica brašna može se uzimati u obzir kao faktor njegovog kvaliteta samo onda ako se uzimaju u obzir promene koje mogu nastati menjanjem njegove finoće. Pomenuto je da granulacija može biti u vezi sa apsorpcijom vode. Pinije čestice brašna omogućuju brži razvoj glutenske mreže testa, dovodeći testo tim pre u oblik plastične mase. Veličina čestica brašna može biti mera lomljivosti endosperma zrna pod datim uslovima mlevenja. Keke pšenice imaju vrlo brašnavu strukturu endosperma i rasipaju se pod pritiskom valjaka vrlo lako dok to nije slučaj sa staklavim pšenicama.
Od uvođenja vazdušne klasifikacije brašna veličina čestica, kao mera, našla je veću primenu kao vrednost koja predskazuje klasifikaciju mlevenih pšenica, Najrasprostranjenija metoda određivanja veličine čestica brašna je Whitbyev sedimentacioni test (99). Pored ovoga postoje i mnogi drugi načini pomoću brojača ili sejanjem. Analize su pokazale da brašna nisu homogen materijal u pogledu svih veličina čestica. Čestice od 0 do 20 μm, su uglavnom slobodne čestice proteina sa malim sadržajem skroba, zidovi ćelija i čestica oštećenog skroba. Čestice veličine od 20 do 35 u g su uglavnom čestice skroba sa malim sadržajem proteina zalepljenih za njih. Čestice veličine preko 35 u su homogen materijal sastavljen od granula skroba i proteina vezanih za njih.
Potreba za dodacima. Hazna brašna ponašaju se različito prema dodacima, kao što su sredstva za belenje, sredstva za zrenje, kalijum bromat ili enzimski preparati. Pošto ovi dodaci imaju uticaja na krajnji proizvod, način na koji se brašno ponaša prema njima je veoma važan. U SAD je dozvoljena upotreba sredstava koja se mogu grupisati u tri grupe, i to: sredstva za uklanjanje boje, sredstva za belenje ili zrenje i enzimi.
Sredstva za uklanjanje boje. Za sada je, prema standardima USA dozvoljena upotreba samo jednog sredstva za uklanjanje boje brašna, i to je benzoilperoksid koji reaguje sa karatenoidnim pigmentom brašna, dajući brašnu belu boju kao kontrast njegovoj prirodnoj žućkastoj boji. Ako su brašna skladištena pod povoljnim uslovima, reakcija će se odvijati polako prirodnom oksidacijom. Pošto ova sredstva nemaju nikakvog negativnog uticaja na karakteristike krajnjih proizvoda, ona mogu da se koriste zato jer neki proizvodi imaju lepši izgled ukoliko su belji. Sa ekonomske tačke gledišta treba benzoilperoksid koristiti racionalno kako bi žućkasta boja brašna bila potpuno uklonjena. Potrebna količina benzoilperoksida određuje se eksperimentalno, vršenjem proba sa raznim količinama sve dok se ne dobiju zadovoljavajući rezultati. Boja ekstrakta brašna može da se ocenjuje vizuelno ili fotokolorimetrom.
Sredstva zrenja. Odavno se zna da se kvalitet brašna poboljšava sa njegovom starošću. Prirodno zrenje brašna obično zahteva dugo vreme koje je funkcionalno zavisno od temperature i tipa brašna. Prekovremeno držanje brašna u skladištima svakako iziskuje posebne troškove. Prirodan proces sazrevanja brašna je proces njegove oksidacije, pre svega oksidacija proteina brašna. Istraživači su pošli od pretpostavke da se oksidacija proteina brašna odvija na sulfhidrilnim ili disulfidnim grupama i tom prilikom dolazi do njihovog umrežavanja. Ovaj efekat se može vrlo lako demonstrirati ekstenzografski. Sredstva zrenja brašna smanjuju rastezljivost testa napravljenog od njega, a povećavaju mu otpor rastezanja.
Brašna dobijena od raznih pšenica pokazuju različite potrebe za sredstvima zrenja, a pošto je moguće postizanje suvišnog tretmana brašna ovim sredstvima, Sime mu se daju neželjene osobine, proizlazi da je neophodno veoma kontrolisano tretiranje brašna ovim sredstvima, postižući optimalne rezultate.
Brašno se normalno tretira sa nekoliko raznih količina sredstava zrenja i vrši probno pešenje, pa se posmatraju krajnji rezultati hleba. Ogledi pečenja su svakako potpuniji ako su upotpunjeni i sa ekstenzografskim ispitivanjima.
Do 1962. godine osnovno sredstvo za zrenje brašna je bilo hlordioksid (gas), mada su pored njega korištena i druga sredstva, kao na primer ozon (Alsopov proces), azotrihlorid i persulfati. Ova poslednja sredstva uglavnom su zabranjena zbog njihovog negativnog fiziološkog dejstva za ljudski organizam.
Hlordioksid se dodaje brašnu u količinama do 3,0 g na 100 kg brašna, zavisno od tipa brašna i njegovog stepena reakcije.
Od 1962 godine poznata su još dva sredstva, i to sa azotdikarbonamid (Maturox) i acetonperoksid (Keetox). Krajnji im je efekat sličan efektu hlordioksida, mada ne reaguju potpuno istovetno u kompleksu proteina. Azotdikarbonamid ne reaguje sa brašnom sve dok se ovo ne dovede u fazu testa, dok acetonperoksid izreaguje potpuno za 24 h nakon dodavanja brašnu. Oba ova sredstva dodaju se brašnu u vidu praška što olakšava njihovo kontrolisano dodavanje u poredbi sa gasnim hlordioksidom.
Hlebna brašna se vrlo često tretiraju kalijumbromatom. Optimalna količina kalijumbromata je ona preko koje bi svako dalje dodavanje izazvalo minimalno poboljšanje. Ovo se ocenjuje pre svega po specifičnoj zapremini hleba i njegovoj unutrašnjoj strukturi.
Enzimski preparati. Savremen način proizvodnje hleba zahteva da odvijanje fermentacionih procesa bude ujednačeno. Da bi se to postiglo potrebno je kvasce snabdeti količinom šećera koje kvasci pretvaraju u ugljendioksid, a ovaj podiže testo i druge sporedne proizvode kao što su: alkoholi i aldehidi. Mada brašna sadrže alfa i beta-amilazu, alfa-amilaza nije prirodno prisutna u potrebnoj količini. Stoga se javlja potreba za snabdevanjem brašna izvesnom količinom alfa-amilaze u svrhu obezbeđenja željene brzine fermentacije.
Brzina enzimske reakcije zavisi od uslova skrobnom supstrata. Mehanički oštećeni skrob je daleko podložniji dejstvu enzima nego neoštećeni. Otuda je brzina proizvodnje gasa funkcionalno zavisna i od količine prisutnih enzima i od količine oštećenog skroba u brašnu.
Brašna sa neđostatkom alfa-amilaze omogaćuju se tako što im se dođaje brašno proklijale pšenice ili proklijalog ječma, obično u količini od 6o-24o g na 100 kg brašna.
Kada postoje tri načina za merenje efekta enzimske aktivnosti u brašnu, mora se napomenuti da ni jedan od ova tri načina ne meri kvantitativno enzime već njihov efekat u brašnu.
Prvi je Blish-Sandstedtova metoda (100) odredg’ivanja maltozne vrednosti kojom se kvantitativno određuje količina šeoera maltoze enzimski proizvedene u vcdenoj suspenziji brašna pri pH 4.6, i standardnim vremenskim i temperaturnim uslovima. Itezultat se izražava u mg maltoze na lo g brašna.
Druga metoda za određivanje enzimske aktivnosti u brašnu je pomoću amilografa koji meri viskozitet suspenzije brašna povećanjem temperature datom brzinom. Maksimum viskoziteta se postiže pri maksimalnoj želatinizaciji skroba. Prisustvom amilaznih enzima smanjuje se želatinizacija skroba koji postaje tečniji. Ovaj fenomen smanjuje viskozitet skrobnog gela, i to srazmerno amilolitičkom dejstvu alfa-amilaze koja cepa skrob u neželatinizirajuće oblike. Otuda je to moguće koristiti kao meru alfa-amilazne aktivnosti u brašnu. Zrelije brašno ima veću amilografaku vrednost što verovatno pokazuje da prirodna oksidacija smanjuje količinu enzima u njemu.
Treća metoda merenja enzimske aktivnosti je merenje pritiska proizvedenog gasa u kvasnom testu pod datim temperaturnim uslovina. Kerenje se očitava na manometru (mehaničkom ili živinom) i izražava se kao pritisak ili noć razvoja gasa. Pritisak razvijenog gasa izražava se u mm za 4, 5 ili 6 h. Starost brašna izgleda nema uticaja na njegovu moć razvoja gasova, što je prednost ovog ogleda, no ipak ova metoda nije praktična zbog njene dužine trajanja.
Oštećenost skroba. Prethodno je već bilo reči o apsorpcionoj moći oštećenog skroba i enzimskog dejstva na njega. Sve do nedavno malo se znalo o značaju oštećenog skro’oa, Sada se zna da postoje četiri vrste oštećenosti granula skroba, i to: radijalne pukotine, prelomljene granule, smrvljene granule i spljoštene granule skroba (78), U novije vreme došlo je do usavršavanja nekoliko metoda sa njegovo kvantitativno određivanje, Među ovima najposnatije su metode: Greer-Stewarta (82), Sandstedt-Metterna (83), i’arranda (76), Uonelson-‘/amazakia (84), Uilliamsa (lol) i druge (95).
Na 54. sinpozijumu Aaeričkog udruženja hemičara za žitorice (AACC) u Chicagu 1969 godine usvojena je metoda za određivanje oštećenosti skroba u brašnu (AACC I.Iethod 76 — 30A) (102).
5.1.2. Značaj kvaliteta konponenata brašna
U prethodnom delu poglavlja 5.1. prodiskutovani su načini merenja kvaliteta komponenata brašna koji su od interesa za hemičare žitarica.
U pogledu krajnje namene brašna za date proizvode potrebno je usaglasiti sva njegova fizička ponašanja sa standardnim kvalitetom u cilju potpunijeg saznanjc. kvalitetnih osobina očekivanog proizvoda.
Do danas se još uvek malo zna o razlikama u molelcularnim karakteristikama konponenata brašna: proteina, ugljenih hidrata, lipida i kompleksa ovih komponenata.
Naučna istraživanja pokazuju da je aminokiselinski sastav pšeničnih proizvoda veoma sličan međusobno, ako ne i identičan, ali se još ne zna da li su one identično međusobno povezane u formiranju proteinskog glutena. Možda će ovo objasniti funkcionalne razlike među sortama pšenice. Interakcije i međusobni odnosi između glutena i rastvorljivih proteina biće detaljnije prikazani u sledećem poglavlju, mada se o tome još ne zna mnogo.
Slična je situacija i kod ugljenih hidrata. Pentozani su materije koje u novije vreme predstavljaju sve Sešću istraživačku temu mnogih istraživača. Takođe je veoma važno saznanje o značaju lipida, enzimskog sistema brašna i slično.
Glava IX Enzimi
Ovo poglavlje obuhvata opis enzima prisutnih u pšenici, pšeničnom brašnu i testu. Pored opšteg dela i klasifikacije potpuniji osvrt biće dat na pojavu enzima u pomenutim proizvodima, na njihovu raspodelu, analizu i karakteristike.
Enzimi su biološki katalizatori proteinske prirode nastali u živim tkivima. Katalitičko dejstvo enzima karakteriše se sledećim osobinama:
- Povećavaju brzinu hemijskih reakcija. Katalitička snaga enzima naziva se „broj pretvaranja“ i predstavlja broj mola, ili grammolekulamu težinu supstrata koji se prevodi u krajnji produkat u vremenu od jednog minuta jednim molom enzima. Broj pretvaranja leži u granicama između stotine i nekoliko miliona.
- Katalizator ostaje bitno nepromenjen za vreme reakcije u kojoj posreduje. Tok je ovo obično istinito za enzime, karakteristike njihovih proteina menjaju se pod izvesnim uslovima.
- Katalizator normalno ne utiče na stanje ravnoteže suprotne hemijske reakcije, već uglavnom ubrzava proces u jednom smeru. Mnoge reakcije u biološkim sistemima odigravaju se veoma sporo bez prisustva odgovarajućih enzima.
- Katalizatori su ograničeni u svom katalitičkom dejstvu samo izvestan tip hemijskih reakcija, tj. odlikuju se specifičnošću. Enzimi pokazuju ovu karakteristiku u veoma izraženom stepenu (167, 168).
Većina poznatih, preko 750 pojedinačnih, enzima sastoji se od čistih proteina. Mnogi enzimi, međutim, zahtevaju dopunsko prisustvo izvesnih metoda (kao cink, gvožđe, kalcijum i drugi) za njihovu aktivnost i otuda se ovi enzimi nazivaju metaloproteini. I konačno, izvesni enzimi se nazivaju konjugovani proteini koji se sastoje od male organske neproteinske ili neaminolciselinsTce komponente koja je najeešoe manje-više labavo vezana za proteinski deo od koga može biti odvojena dializom. Kada se takvi enzimi oslobode neproteinske komponente ili „prostetske grupe“ oni postaju inaktivni. Prostetska grupa nazivana je takođe „koenzim“, proteinski deo „apoenzim“, i konjugovani protein „holoenzim“. Većina koenzima, kod konjugovanih enzima, sastoji se od reaktivnog dela koji sadrži nukleotid, vitamin, ribozu i neka druga jedinjenja. Od vitamina utvrđenih kao sastavni delovi koenzima mogu se pomenuti niacin, piridoksin, tiamin, riboflavin, pantotenska kiselina, folna kiselina, biotin i vitamin B12 (169).
Molekulska težina enzima varira od 12.7oo do preko l,ooo.ooo (167). čak i enzimi sa veoma bliskom specifičnošću, kao na primer alfa-amilaze, koje kataliziraju hidrolize alfa-1,4 veze ugljenih hidrata, mogu značajno da se razlikuju po molekulskoj težini zavisno od njihovog porekla. Tako na primer bakterijalna alfa-amilaza dobijena iz Bacillus stearotermofilusa ima molekulsku težinu 15.5oo, dok isti enzim dobijen iz Bacillus suptilisa ima molekulsku težinu 59.500 (l70).
Enzimi obično dobijaju ime supstrata na koja deluju sa sufiksom „aza“. Tako se enzim koji prevodi amilozu i amilopektin (skrob) u prostiji ugljeni hidrat naziva amilaza; enzim koji deluje na šećer maltozu naziva se maltaza itd.
9.1. Klasifikacija enzima
Zbog zabuna koje mogu nastati iz nomenklature, delom zasnovane na istorijskim imenima, imenima supstrata i delom imenima reakcija, Međunarodno društvo za biohemiju predložilo je 1961 godine šemu klasifikacije enzima i njihove nomenklature po kojoj su enzimi grupisani u glavne kategorije prema tipu reakcija koje kataliziraju (171). Po toj šemi kategorije enzima su: oksidoreduktaze, transferaze, hidrolaze, liaze, izomeraze i ligaze.
Oksidoreduktaze su enzimi koji kataliziraju oksidacije i redukcije. Transferaze učestvuju u premeštanju grupa, kao na primer metil ili amino grupa, sa supstrata davaoca (donor) na supstrat primaoca (akceptor). Hidrolaze kataliziraju cepanje supstrata uz dodatak vode hidrolizom. liaze cepaju supstrate, ali ne hidrolizom. Izomeraze kataliziraju intramolekulama premeštanja u supstratu, što može da obuhvata stereoizomerae promene, transformaciju aldoza i drugi. I konačno, ligaze koje su nazirane sintetaze uzrokuju formiranje veza između dva supstratna molekula, proizvodeći kondenzacionu produkat. Kao dodatak trivijalnoj nomenklaturi, koja sadržava imena po kojima su enzimi bili poznati, preporučena je i sistematska nomenklatura. Sistematsko ime je binominalno, gde se prvi deo imena sastoji od imena supstrata sa završnim drugim delom „aza“ koji predstavlja prirodu procesa. Kao primer neka posluži enzim poznat pod trivijalnim imenom beta-amilaza koji po sistematskoj nomenklaturi ima ime alfa — 1,4-glukanmaltohidrolaza. Ime mu pokazuje da je supstrat glukon tj. polimer glukoze, sa alfa — 1,4 vezama i da se radi o reakciji hidrolize ovih veza, pri čemu se polimer glukoze cepa na maltozne jedinice.
Dalje, svakom enzimu pripisuje se izvestan broj koji je vezan za njegovu klasifikaciju. Svaki takav broj sastoji se od 4 posebne cifre, međusobno odvojene tačkama, koje svrstavaju enzime u odgovarajuću kategoriju i podklasu. Uzimajući opet beta-amilazu za primer, njen broj bi bio 3.2.1.2, Prvi broj 3. svrstava enzim u hidrolazej drugi broj 2. označava opšti tip veza koje ovaj enzim cepa; treći broj 1. identifikuje veze, više specifično kao alfa1,4 glukon veze; i poslednji broj 2. je serijski broj enzima koji označava da postoji najmanje još jedan enzim u ovoj grupi, a to je alfa-amilaza. Dok ovaj sistem identifikacije uvodi izuzetnu preciznost, ipak je i on prilično kompleksan, bar za sadašnje vreme, i predstavlja veći interes samo za enzimologiste. U ovom poglavlju diskusija će biti zasnovana na mnogo poznatijim enzimima.
U daljem tekstu navodi se ograničeni broj osnovnih enzima klasifikovanih prema tipovima njihovih reakcija.
9.1.1. Klasifikacija enzima prema tipovima reakcija
Hidrolazes A. Esteraze — hidroliziraju estarske veze.
- lipaze — hidroliziraju masti u glicerol i masne kiseline
- fosfataze — hidroliziraju estre fosforne kiseline
- pirofosfataze — cepaju pirofosfatne veze oslobađajući ortofosfate
- nukleaze — depolimeriziraju nukleinske kiseline
B. Karbohidraze — hidroliziraju glikozidne veze prostih i kompleksnih ugljenih hidrata.
- glukozidaze — hidroliziraju proste glukozide i disaharide; primer su invertaze koje cepaju saharozu na glukozu i fruktozu; i maltaze koje prevode maltozu u glukozu.
- polisaharidaze — delu;ju na kompleksne polisaharide; primer su alfai beta-amilaze koje redukuju polisaharide u maltozu i dekstrine.
C. Proteaze — napadaju peptidne veze proteina i peptida.
- peptidaze ili ekzopeptidaze — deluju na peptidne veze susedne slobodnim amino ili karboksilnim grupama; primer su karboksilpeptidaze i aminopeptidaze.
- proteinaze ili endopeptiđaze — deluju na unutrašnje peptidne veze proteina; primer su pepsin i tripsin životinjskog porekla, i papain biljnog porekla.
- amidaze — deluju na amide dobijene iz aminokiselina; primer su ureaze, arginaze i deaminaze.
Oksidoreduktaze;
A. Dehidrogenaze — hidroliziraju dehidrogenacioni prosec oksidacije.
B. Oksidaze — kataliziraju reakcije koje direktno koriste kiseonik.
- citohrom oksidaze — deluju na premeštanje elektrona na kiseonik
- flavin enzimi — kataliziraju reakcije oksidacije i redukcije
- katalaze — razlažu vodonikperoksid na kiseonik i vodu
- lipoksidaze — kataliziraju oksidaciju nezasićenih masnih kiselina
- cimaze — kompleks koji pretvara glukozu u ugljendioksid i etanol.
Transferaze: — posreduju u premeštanju hidrogenskih, acilnih, glikozilnih, metilnih i drugih grupa,
- transaminaze — kataliziraju premeštanje aminogrupa iz aminokiseline u ketokiseline.
Dekarboksilaze: — uklanjaju ugljendioksid bez oksidacije iz raznih karboksilnih kiselina.
- aminokiselinske dekarboksilaze — kataliziraju formiranje amina iz aminokiselina
- keto — kiselinske dekarboksilaze — kataliziraju uklanjanje ugljendioksida iz ketokiselina.
Hidraze: — kataliziraju dodavanje ili uklanjanje vode iz specifi5nih supstrata; primer je fumaraza koja katalizira interkonverziju maleinske u fumamu kiselinu.
Izomeraze: — kataiiziraju unutarmolekulamo premeštanje, kao na primer interkonverzija aldoznih i ketoznih šećera, primer je glukozna izomeraza koja posreduje u konverziji glukoze (aldozni oblik) u fruktozu (ketozni oblik).
9.1.2. Struktura enzima
Utvrđeno je da enzimi imaju izuzetno kompleksnu strukturu. Oni se sastoje od duga5kog aminokiselinskog lanca u kome se na različit način ponavljaju bilo koje od 2o različitih aminokiselina. U njihovom fiziološki aktivnom stanju dugački peptidni lanac se sastoji od 100 do 500 aminokiselinskih ostataka savijenih u kompleks u trodimenzionalnom poretku.Hibonukleaza, na primer, zbog svoje relativno male molekulske težine od 13.7oo, bila je sistematski izučavana i utvrđen je njen strukturni redosled ponavljanja aminokiselina i lokacija disulfidnih veza u peptidnom lanou (172). Tako je nađeno da se peptidni lanac ribonukleaze sastoji od 124 aminokiselinskih ostataka. Da bi kompleksna stmktura enzima bila što jasnija, u daljem tekstu biće prikazane foimule koenzima ili prostetske grupe o kojima je već bilo reči u uvodnom đelu ovoga poglavlja.
- Tiaminpirofosfat (TPP), koenzim karboksilaze ili dekarboksilaze, najpre je izolovan iz kvasca. TPP ima sledeću formulu: TiamiapirofosfatTiaminpirofosfat ima značajnu ulogu u procesu oksidativne dekarboksilaci je α-ketopropionske kiseline (CH3-CO-COOH). U ovom procesu značajno mesto pripada i koenzimu A (CoA).
- Koenzim I, ili kozomaza, prostetska grupa brojnih enzima difosfopriridinnukleotid (DPN), takođe je najpre izolovan iz kvasca. Formula DPN je sledeća: Difosfo-piridin-nukleotid, koenzim I, u kome je fi = H Trifosfo-piridin-nukleotid, koenzim II, u kome je R = PO (OH)^
- Koenzim II, ili trifosfopiridinnukleotid (TPN), ima jedan fosfatni ostatak više od koenzima I. Prvi ga je otkrio Warturg 1935 g.
- Riboflavinfosfat, takođe nađen u kvascu, često se naziva „flavinmononukleotid“ (PMN): Riboflavinfosfat, FMN
- Plavinadenindinukleotid (PAD) sastoji se od riboflavinfosfata i molekula adeninribozafosfata i formira prostetsku grupu brojnih NH4 flavoproteinskih enzima: Plavinadenindinukleotid , PAD.
- Piridoksalfosfat je koenzim mnogih enzima koji učestvuju u metabolizmu aminokiselina, kao na primer deaminacija serina, treonina, cisteina i metionina. Oksidacijom vitamina piridoksin u piridoksal (aldehid) i fosforilacijom hidroksimetil grupe na C5 atomu piridinskog jezgra foimira se koenzim piridoksalfosfat: Piridoksalfosfat
- Hem, identičan sa hemoglobinom, je prostetska grupa ka.talaze, peroksidaze i oitohrom oksidaze. Hem sa feriprotoporfinskim jezgrom
- Uridindifosfatglukoza (UDOG) reaguje kao koenzim i kao supstrat za enzime. Odgovoran je za interkonverziju glukoze i galaktoze. Nalazi se u kvascima i životinjskom tkivu. Uridin je uracilrihozenukleozid: Uri dindifo sfatglukoza,UDPG
- Askorbinska kiselina se smatra kao koenzim u sistemima konverzije p-hidroksifenil — keto-propionske kiseline u 2,5 dihidro-ksifenil — keto-propionsku kiselinu u metabolizmu tirozina. Askorbinska kiselina, u stvari, učestvuje u reakciji kao dehidrogenaza u obliku C vitamina: L-askorbinska kiselina, L-dehidroaskorbinska kiselina
- Koenzim A (CoA) sadrži pantotensku kiselinu u svojoj strukturi i učestvuje u reakoijama acetilovanja. Koenzim A je kompleksan nukleotid i ima sledeću struktuiu: Koenzim A (GoA)
- Glutation je tripeptid γ-glutamilcisteinilglicina i široko je rasprostranoen u bilonim i životinjskim tkivima. Redukovani oblik glutationa (GSH) je obično aktivan koenzim: Glutation, redukovani oblik -glutatilcisteinilglicina.
- Biotin deluje kao koenzim karboksilacione (fiksacija CO2). Pri sintezi propionil — CoA karboksilaze, biotin ulazi u amidnu vezu sa α —amino grupom lizina u apoenzimu. Struktura biotina je sledeća
- S-adenozilmetionin je aktivni oblik metionina u reakeijama transmetilacioe: S-adenozilmetionin, aktivni metior.in.
- Adenozintrifosfat (ATP), adenozindifoefat (AB ) i adenozinmonofosfat (AMP) su koenzimi aktivni u premeštanju fosfora u speoifiSnim sietemima. Adenozintrifosfat. Kao što im imena govore, adenoeindifosfat sadrži dve fosfatne grupe, a monofosfat jednu fosfatnu grupu.
- Glukoza — 1,6 — difosfat je koenzim fosfoglukomutaze koji prevodi glukozu-l-fosfat u glukozu -6fosfat. Intermedijami stepen u ovoj reakciji je stvaranje glukoze -1,6 — difosfat koja se zatim preradi u glukozu -6-fosfat.
- 2,3 — difosfoglicerinska kiselina je takođe koenzim Sija je funkoija slična funkija koenzima glukoza — 1,6 — difosfat. I ovaj enzim se kontinualno stvara iz supstrata i išSezava za vreme odvijanja reakcije.
- Cistidindifosfat kolin (CDPC) je koenzim koji učestvuje u sintezi lecitina. Cistindifosfat kolin.
- Aktivni sulfat je ime primenjeno za koenzim adenozin-3 -fosfet-5-fosfosulfat sledeće strukture: Adenozin-3’-fosfat-5’-fosfosulfat; aktivni sulfat.
- Koenzim Q ima hinoidnu strukturu 2,3 — dimetoksi, 5-metil henzohinon sa bočnim lancem izoprena sa lo jedinica. Koenzim Q Je integralni deo elektron transportnog sistema. Koenzim Q
Od koenzima pomenućemo ovde još folnu kiselinu, koja učestvuje u metaholizmu premeštanja jedno-karhonskih jedinica; vitamin B12, koji učestvuje u premeštanju metil grupa i tetra-hidro-biopterin koenzim koji je neophodan u procesima hidroksilacije fenilalanina. Njihove strukture u ovoq ohimu neće hiti prikazane. Za potpunija obaveštenja videti biohemiju.
9.1.3. Osobine enzima
Specifičnost enzima je da deluju samo na jedan specifičan supstrat ili kataliziraju samo određen tip reakcija. Mnogi enzimi su stereo specifični, a to je spobnost enzima da reaguju samo sa jednim od dva stereoizomera nekog jedinjenja. Još od l89o god. je bilo poznato da enzim i supstrat reaguju samo ako imaju sličan geometrijski oblik molekula. Može se reći da enzim i supstrat moraju odgovarati jedan drugome kao brava i ključ. Učešće enzima u hemijskoj reakciji odvija se kroz prethodno formiranje intermedijamog enzim-supstrat kompleksa koji se zatim prevodi u reakcioni produkat i enzim, slično sledećoj šemi:
enzim + supstrat = enzim — supstrat (ES)
ES + N2O = enzim + produkat A + produkat B
Brzina formiranja u početnoj fazi zaviai od koncentracije enzimsupstrat kompleksa (ES), koji Je linearno proporcionalan koncentraciji enzima u prisustvu supstrata u višku. Dokaz velike katalitičke moći enzima je podatak da jedan mol čistog enzima pod odgovarajućim uslovima može da katalizira od 10.000 do 3,000.000 mola supstrata u minutu (169).
S obzirom da su enzimi proteinske građe pri višoj temperaturi, oni se mogu denaturisati i biti uništeni. Niske temperature, sa druge strane smanjuju katalitičko dejstvo enzima, ali ih ne uništavaju. Prema tome, da bi dejstvo enzima bilo efektivno supstrat mora biti snabdeven određenim nivoom energije, obično u obliku toplote. Energija potrebna za konverziju jedinjenja u reaktivno stanje izražava se kao energija aktivacije. Uopšte, može se reći da reakcije katalizirane enzimima imaju nižu energiju aktivacije od reakcije neorganskih katalizatora. Na primer, za hidrolizu saharoze u dekstrozu i fruktozu pomoću vodoničnog jona, ili kiseline potrebno je 25.000 cal/mol, dok je za enzimatsku hidrolizu pomoću invertaze kvasca dovoljno 8.000 do 10.000 cal/mol (169). Kao i sve hemijske reakcije, tako i brzina reakcije enzimatske hidrolize zavisi od temperaturnog nivoa supstrata. Sa porastom temperature raste i brzina enzimatske hidrolize sve do dostizanja maksimuma, Grubo govoreći, svako povećanje temperature z 10°C udvostručava aktivnost enzima, Temperatura iznad maksimuma dalje usporava dejstvo enzima. Optimalne temperature enzimatskog dejstva obično su u dijapazonu od 38 do 55°C.
Koncentracija vodoničnih jona pH reakcione mešavine je takođe veoma važan faktor u aktivnosti enzima. Većina enzima daje različite rezultate katalize pri različitim vrednostima pH. pH pri kome neka enzimatska reakcija dostiže maksimum naziva se optimum sredine. Tako na primer, pepsin pokazuje najveću aktivnost pri pH 2, dok je arginaza najaktivnija pri pH 9,5 do 9,9. 8ist enzim je mnogo osetljiviji nego kada se nalazi u prisustvu njegovog supstrata.
Svakako, i koncentracija enzima je veoma važan faktor njihovog dejstva, mada često ove zavisnosti nisu direktno proporcionalne. Priroda i uslovi supstrata su takođe važan faktor dejstva enzima. Ukoliko je supstrat prisutan u višku i ukoliko enzimi u njemu nisu inaktivirani, tada će proizvod enzimskog dejstva biti direktno proporcionalan vremenskom dejstvu reakcije.
Napred je već pomenuto da mnogi enzimi zahtevaju prisustvo neproteinskih prostetskih grupa ili koenzima za njihovo katalitičko dejstvo. Kao dodatak ovome služi podatak da mnogi metali deluju kao enzimski aktivatori. Nađeno je, na primer, da kalcijum, kao i stroncijum i magnezijum povećavaju dejstvo i stabilnost alfaamilaze baktericidnog porekla.
Dejstvo enzima takođe može biti inhibirano prisustvom izvesnih supstanci. Inhibitori enzima obično imaju veoma sličnu strukturu kao prirodni enzim i otuda su u mogućnosti da deluju na aktivne centre enzima. Obratno, enzim nije u stanju da deluje na supstrat inhibitora. Ponekad se dešava da do inhibicije enzimske reakcije dolazi usled sopstvenog dejstva pri dostizanju kritične koncentracije u reakcionoj smeši. Drugi tip inhibicije enzima rezultat je specifičnih supstanci, kao na primer, cijanida, oksidacionih sredstava i jona teških metala kombinovanih sa aktivnim grupama enzima. Tako na primer enzimi kvasca mogu biti inaktivirani prisustvom soli kadmijuma, cinka, žive i bakra.
9.2. Amilaze
Enzimi koji hidroliziraju polisharide mogu biti klasificirani kao endoenzimi koji napadaju polisaharidni lanac unutar molekularne strukture , i ekso-enzimi koji napadaju molekule na kraju glavnih i bočnih lanaca. Primeri endoenzima su: endo-beta-glukanaza, poligalakturonaza i alfa-amilaza; a primer eksoenzima su: 1,4-amiloglukozidaza i beta-amilaza. Od pomenutih specijalni značaj u pekarstvu predstavljaju alfa-amilaza i beta-amilaza, koje hidroliziraju amilozu i amilopektin skroba.
Amilaze su široko rasprostranjene u prirodi i javljaju se u mnogim životinjskim tkivima, biljkama, plesnima, kvascima i bakterijama. Zavisno od njihovog porekla amilaze međusobno pokazuju izvesne varijacije u pH, optimalnoj temperaturi, termostabilnosti i otpomosti prema inaktivacionim sredstvima. Arcilaze su čiste proteinske supstance, mogu se kristalisati i ne zahtevaju prisustvo koenzima za njihovu aktivnost. Alfa-amilaza, međutim, pokazuje veću aktivnost u prisustvu kalcijuma.
Alfa-amilaza ječma i pšenice ne napada neoštećene skrobne granule. Ona hidrolizira oštećene skrobne granule umerenom brzinom a želatinizirani skrob veoma brzo. Alfa-amilaza hidrolizira 1,4-alfaglukozidne veze u molekulu skroba u izvesnim tačkama.
Beta-amilaza cepa skrobne lance na maltozne jedinice sa neredukujućih krajeva skrobnih lanaca. Njeno dejstvo na amilazu se završava sa kompletnom hidrolizom amiloze u maltozu, a dejstvom na amilopektin dobija se takođe amiloza i oko \oi° dekstrina koji se različito označavaju kao beta-dekstrin, eritrodekstrin i limitdekstrin. Veruje se da se dejstvo beta-amilaze završava na glukoznim molelnlima međusobno vezanim 1,6-alfa glukozidnom vezama. Prisustvo alfa-amilaze ubrzava dejstvo beta-amilaze, stvarajući na taj način dodatni supstrat pogodan za dejstvo egzo-enzima.
Dejstvo amilaza na skrob izražava se u smanjenju njegovog viskoziteta, gubitku kapaciteta skroba da daje plavu boju sa jodom, iščezavanju redukujućih grupa i formiranju maltoze i dekstrina u formi oligosharida različite dužine lanaca.
Hidrolizirane granule skroba bubre u suspenziji i gube moć dvojnog prelamanja polarizovane svetlosti, One se disperguju, a zatim rastvaraju. Ovaj proces ubrzava se sa porastom temperature i zove se želatinizacija.
Merenja promena nastalih u skrobu procesom želatinizacije mogu se vršiti utvrđivanjem količine vode koju skrob zadržava, utvrđivanjem gubitka moći dvojnog prelamanja polarizovane svetlosti difrakcijom Z-zraka, promenom viskoziteta nastale paste pomoću viskozimetra, kao što je amilograf i sl.
Proces suprotan želatinizaciji skroba naziva se retrogradacija. Proces retrogradacije obuhvata pojavu formiranja nerastvorljive strukture linearnih molekula amiloze snižavanjem temperature želatiniziranog skroba ispod 37°C. Brzina pojave retrogradacije raste sa brzinom snižavanja temperature, a najveća je pri temperaturi od 1°C. Skrob u retrogradiranom stanju je daleko otporniji prema dejstvu amilaza od sirovog skroba.
9.2.1. Beta-amilaza
Pri dodatku beta-amilaze skrobnoj pasti dolazi do brzog formiranja maltoze. Reakcija se zaustavlja kada prinos amilaze dostigne vrednost od približno 5ojS od teorijski moguće količine. Preostali deo skroba zaostaje u obliku dekstrina (alfa-amilo-dekstrina) koji zadržava veći deo osobina skroba. Nastali dekstrini obično su neredukujući i sa jodom daju ljubičasto obojenje.
Bnzim beta-amilaza napada samo alfa — 1,4 — glikozidne veze šematski prikazane na sledećoj slici 6.3.
Slika 6.3: Šematski prikaz linearnog dela molekula amiloze sa detaljom hemijske strukture lančanog povezivania.
Izostavljeno iz prikaza
Beta-amilaza cepa skrobne lance sa neredukujućeg kraja na jedinice maltoze i reakcija se zaustavlja u mestima račvanja amilopektinskih lanaca, alfa -1,6 — glikozidnim vezama. Ova akcija je prikazana na sl.7.3.:
Slika 7.3: Dejstvo beta-amilaze na razgranatu frakciju molekula skroba.
Izostavljeno iz prikaza
Pošto lanci amilaze ne sadrže u svojoj strukturi alfa-1,6-glikozidne veze (ne račvaju se), to beta-amilaza pod određenim uslovima može potpuno da hidrolizira amilazu. Ako amilozni lanac sadrži neparan broj glukoznih jedinica, tada zadnje tri jedinice zaostaju kao maltotrioza. Amilopektin je posredstvom beta-amilaze hidroliziran oko 52% (167).
Određivanje beta-amilaze u žitima najčešće se komplikuje prisustvom alfa-amilaze. Aktivnost beta-amilaze može se odrediti preko ukupno prisutnih redukujućih šećera, formiranih u procesu enzimske hidrolize, uz oduzimanje količine saharogene aktivnosti nastale usled prisustva alfa-amilaze (videti poglavlje 9.2.2.). Redukujući šećeri izražavaju se kao „maltoza“. Dobro poznata metoda određivanja redukujućih šećera vrši se u 5 g uzorka u puferu pH 4,7 na 3o°C u trajanju od 1 sata, nakon čega se reakcija zaustavlja dodatkom sumpome kiseline i redukujući šećeri se određuju po fericijanidnoj metodi. „Maltozni broj“ se izražava kao mg maltoze na 10 g brašna. U nekim zemljama maltozni bro;j se izražava u g maltoze na 100 g brašna.
Jedna od mogućih metoda za određivanje redukujućih šećera u brašnu je i određivanje moći razvoja gasova (173).
9.2.2. Alfa-amilaza
Nasuprot relativno jednostavnom dejstvu beta-amilaze, alfa-amilaza kompleksno deluje na molekul skroba. Alfa-amilaza napada dugačke lance skrobnih molekula u alfa-1,4-glikozidnim vezama, kao što je to ilustrovano na sl. 8.3. stvarajući kraće lanoe dekstrina. Ovi se dalje razgrađuju u molekule maltoze i maltotrioze. Proces razgradnje skroba alfa—amilazom je relativno hrz. Utvrđeno je, na primer, da je za potpunu likvifikaciju skroba potrehno razoriti svega oko o,5% ukupnih glikozidnih veza (174). Zbog mogućnosti napada unutražnjih lanaca emilopektinske komponente skroba „limit dekstrini“ proizvedeni alfa-amilazom su male molekulske težine i sadrže samo nekoliko glukoznih jedinica. Alfa-amilaza je takođe i endo-amilaza, s obzirom na njenu sposobnost da hidrolizira unutrašnje veze amilaze i amilopektina. Alfa-amilaza može da napada skrobni molekul u alfa-1,4-glikozidnim vezama sa obe strane alfa-1,6-glikozidnih veza u mestima amilopektinskog račvanja, stvarajući na taj način oligosharide sa 1,6 vezama. Struktura delovanja alfa-amilaze na račvasti amilopektinski molekul prikazana je na slici 8.3.
Slika 8.3: Dejstvo alfa-amilaze na razgranatu frakciju molekula skroba.
Izostavljeno iz prikaza
Veze 1,6 — prikazane na sl.9.3. nemoguće je razoriti same po sebi. Obe zahtevaju poseban enzim, glukoamilazu (amiloglukozidaza), koji ima sposobnost da odcepljuje glukozne jedinice sa neredukujućeg kraja skrobnih lanaca.
Slika 9.3 : Šematski prikaz razjranatog dela, ili amilopektinske frakcije, skroba sa detaljom hemijske strukture alfa-1,6 veze.
Izostavljeno iz prikaza
Ovaj enzim deluje na obe alfa-1,4 i alfa-1,6 veze, reagujući oko 2o puta brže od prethodnih i kvantitativno razgrađujući obe frakcije skroba u dekstrozu. Ovaj enzim je prisutan u sladnom brašnu ječma^ a njegov potporniji opis dao je Pyler (167).
Nasuprot osobini beta-amilaze, alfa-amilaza ima sposobnost delovanja na prirodni skrob i sposobnost dekstrinacije želatiniziranog skroba praktično bez stvorene maltoze.
Optimum alfa-amilazne aktivnosti je pri pH 4,5 i relativno je termostabilan do 70°C. Inaktivacija alfa-amilaze je moguća pri pH 3,3 do 4,o.
Za određivanje alfa-amilazne aktivnosti u SAD se najčešće koristi metoda W0hlgeautha koju su modifikovali Sandstedt, Kneen i Blish (175).
po toj metodi se ekstrakt žita dodaje standardnom rastvoru dekstrina i reakcija se odvija do postizanja date to je sa jodom. Aktivnost enzima se određuje iz inverzije reakcionog vremena potretnog za postizanje date boje. Za određivanje afla-amilazne aktivnosti bile su u primeni i mnoge druge metode (167, 176). Među njima treba pomenuti još lintnerovu metodu i metodu „broja padanja“ (167). Maltozna metoda, Sandstedt-Kneen-Blishova (S K B) metoda, amilografska metoda i. metoda određivanja moći razvoja gasova pomenute su već napred, a njihov potpuniji opis dao je Pyler (167). Pretpostavlja se da su poznate korisnicima ovog priručnika, te se stoga njihov opis ovde izostavlja.
9.2.3. Razvoj pšenične amilaze za vreme zrenja i klijanja zrna
Za vreme rasta i razvoja pšeničnog zrna sadržaj alfa-amilaze u njemu je približno stalan. To dragim rečima znači da se sadržaj alfa-amilaze po g suve materije zrna smanjuje.
Ukupni sadržaj beta-amilaze intenzivno se povećava za vreme razvoja zrna pšenice. Za vreme razvoja zrna u njemu se smanjuje sadržaj beta-amilaze rastvorljive u vodi, ali se znatno povećava sadržaj „vezane“ beta-amilaze. Sortne osobine pšenice i ječma i uslovi njihovog gajenja imaju značajan uticaj na razvoj beta — alfa-amilaze u zrnu.
Sa porastom klijavosti veoma raste sadržaj alfa-amilaze u zrnu. Nasuprot tome, sadržaj beta—amilaze za vreme klijanja ostaje uglavnom konstantan. Sa klijavošću raste sadržaj „slobodne“ frakcije beta-amilaze, ali ne prelazi 5o% od ukupnog sadržaja beta-amilaze.
Optimalna vlažnost klijanja zrna je 42% a temperatura 20 C.
Ukupni sadržaj alfa-amilaze u pšenici kreće se u granicama od 360 do 43o jedinica/g (citirao Reed 176).
Nađeno je da je sadržaj amilaze u unutrašnjim slojevima endosperma zrna mali i povećava se ka njegovim spoljnim slojevima. Naro5ito bogat sloj po sadržaju amilaze je sloj skrotinih ćelija koji se spaja sa aleuronskim slojem. Aleuronski sloj i ljuska ne sadrže enzim amilazu. U klici se amilaza nalazi u skutelumu.
9.2.4. Osobine pšenične alfai beta-amilaze
Pored već napred pojjedinačno iznetih osobina za beta-amilazu i alfa-amilazu vrečtno je pomenuti da se optimanli pH menja zavisno od temperature. Na slici lo.3. prikazan je takav primer za pšeničnu beta-amilazu koji pokazuje da se optimum pH povećava sa povećanjem temperature.
Sl. 70.3 Aktivnost pšenicne beta-amilaze (prema Praoninu Idakhu, citirao Reed 176 )
Izostavljeno iz prikaza
Efekat temperature na aktivnost enzima obično se izražava kroz vrednost Q10, gde Q10 predstavlja razliku aktivnosti pri temperaturnoj razlici od 10°C, Kao i kod mnogih drugih enzima, i amilaze vrednost Q je približno 2, tj. za povećanje temperature za 10 C aktivnost amilaza se udvostručava.
Optimalne temperature alfa i beta-amilaza pšenice, ječma, i ovasa su sledeće (tabela X,3 ).
| Enzima | Pšenica °C | Ječam °C | Raž °C | Ovas |
| Alfa-amilaza | 60-66 | 51-6o | 54-63 | 66 |
| Beta-amilaza | 43-51 | 45-51 | 48-51 | – |
Temperaturna razgradnja enzima je veoma važna sastava praćenja procesa pečenja hleba. Želatinizacija skroba nestaje nakon što se u peći dobar deo enzimske aktivnoati već uništi ,a većinu enzima važi linearni odnos između temperature i logaritama vremena potrebnog za potpunu inaktivizaciju pri to,i temperaturi. Pored pH sredine i temperature na dejstvo amilaza značajan efekat ima i sam supstrat koji se podvrgava amilaznoj razgradnji. Takođe je nađeno da i inhibiciona sredstva imaju značajan uticaj. Natrijum cijanid, na primer, pri koncentraciji od 0,1% ima inhibira dejstvo beta-amilaze, dok na alfa-amilazu uopšte utiče (177;. Pominje se, takođe, da i askorbinska kiselina inhibiciono deluje na beta-amilazu, ali u neznatnoj meri. Njen efekat može biti usmeren dodatkom male količine cisteina test.
Specijalna sulfhidrilna jedinjenja, kao na primer p-hloromerkuri-benzoinska kiselina i fenil merkuriacetat potpuno inhibiraju enzime pri koncentraciji od 5 x 10-5 M.
Nađeno je da beta-amileza sadrži esencijalne sulfhidrilne (-SH) grupe čija je reakcija prilično spora.
9.3. Proteaze
Enzimi koji degradiraju kompleks proteina i njihove produkte u jednostavnija jedinjenja nazivaju se proteolitidki enzimi ili proteaze. Ovi se dalje mogu grupisati u proteinaze i peptidaze. Proteinaze cepaju proteine u manje složene jedinice, kao polipeptide, peptide, peptone i slične supstance, hidrolizirajuoi peptidne veze (-CO-NH-). Ove jednostavnije proteinske komponente dalje se hidroliziraju pomoću peptidaza u aminokiseline, osnovne j’edinice preteinske strukture. Veruje se da peptidaze ne mogu hidrolizirati prirodne proteine direktno.
Proteolitički enzimi često se dele u dve glavne grupe: (a) endopeptidaze, koje, između ostalog, uključuju specifične enzime kao proteinaze, pepsin, tripsin i cimotripsin, koji su sposobni da deluju na raznim delovima proteinskog lanca i u tom smislu analogni su andoamilazama (alfa-amilaza); i (h) eksopeptidaze kao što su karhoksipeptidaze, aminopeptidaze i dii tripeptidaze koje cepaju peptidne lance u mestima spajanja aminokiselin’skih ostataka sa glavanim proteinskim lancima, te otuda proizvode aminokiseline kao krajnje produkte hidrolize. Pojednostavljena šema delovanja proteaza prikazana je u vidu sledeče formule:
Izostavljeno iz prikaza
Endopeptidaze, dalje, mogu hiti klasificirane u zavisnosti od bočnih grupa na peptidnim lancima, koji treba da se hidroliziraju
enzimskom aktivnošću na:
- pepsinaze ko je zahtevaju fenilalanin ili tirozin;
- tripsinaze koje zahtevaju arginin ili lizin; i
- cimotripsinaze koje takođe zahtevaju prisustvo fenilalanina ili tirozina. Po istoj osnovi eksopeptidaze mogu biti klasificirane u : (a) arboksipeptidaze koje zahtevaju slobodne karboksilne grupe; (b) aminopeptidaze koje zahtevaju slobodne amino grupe; i
- dipeptidaze i tripeptidaze koje zahtevaju da obe akrboksilne i amino grupe budu slobodne za hidrolizu pomoću dii tripeptidaza.
Bilo je pokušaja da se klasifikacija proteolitičkih enzima vrši na bazi prirode njihove aktivnosti (Hartley); na bazi optimalne vrednosti pH enzima (Balls i Kies) (167).
Pšenica i ječam, sadrže veoma male količine proteaza. Čak i proklijala ova žita predstavljaju veoma siromašan izvor proteaza.
O stvarnoj ulozi proteaza u testu postoji više suprotnih mišljenja. Jorgensen (178) je izneo pretpostavku o teoriji po kojoj sulfhidrilna jedinjenja aktiviraju ove enzime koji nakon hidrolize glutenskih proteina omekšavaju testo. S druge strane, oksidaciona sredstva inhibiraju aktivnost proteinaza u testu, proizvodeći kruto, otporno testo. Nezavisno, do istih zaključaka došli su Balls i Hale (citirao Pyler, 167).
Ako se usvoji teorija da distilfidne veze predstavljaju jednu od glavnih sila između proteinskih lanaca koje daju snagu glutenskoj mreži, tada redukciona sredstva raskidaju -S-S-veze i formiraju -SH grupe koje nemaju vezivni efekat i testo postaje mekano i lepljivo. Oksidaciona sredstva, s druge strane, oksidišu sulfhidrilne grupe, formirajući jake disulfidne veze između susednih proteina (deo II sl.11.3.). Ovo se odražava na jačini otpornosti i manjoj rastegljivosti testa. Proteolitički enzimi, konačno, cepaju proteinske lance, stvarajući transverzalne, dijagonalne veze preko -S-S- mostova (deo III sl.11.3.). Na ovaj način moguće je vizualno pretpostaviti formiranje trodimenzionalne glutenske mreže Uloga redukcije i oksidacije u testu ilustrovana je na sl.11.3.
Slika 11.3. Uloga redukcije (I), oksidacije (ll) i protelize (III) u razvoju glutenske mreže testa.
Izostavljeno iz prikaza
Nedavno su McDonald i Chen (179) ekstrahovali proteolitički aktivan materijal iz pšeničnog trašna pomoću pufera pH 3,8. Proteolitička aktivnost brašna znatno je smanjena zamesom testa i prisustvom natrijum hlorida. Eksperimenti sa sulfhidril-blokirajućim reagensima ukazuju da je papainski tip enzima samo delom u zavisnosti od proteolitičke aktivnosti brašna.
Efekat pH na aktivnost proteaza je prilično komplikovan, s obzirom da pH supstrata pomera optimum pH enzima. Tako na primer, proteaze iz proklijale pšenice i plesni imaju optimum pH od 3,o do 4,o za hidrolizu glutena i hemoglobina, a pH 5,8 za hidrolizu kazeina.
Ili na primer, zagrevanjem rastvora pšenične proteaze pH 10,5, 30 minuta na 55°C enzim se inaktivira, dok do njegove inaktivacije uopšte ne dolazi pod istim uslovima zagrevanja pri pH 3,6 (167).
9.3.1. Raspodela proteinaza u pšeničnom zrnu
Sadržaj proteolitičkih. enzima u ljusci i endospermu pšeničnog zrna je ili veoma mali ili ravan nuli. Skutelum i embrio sadrže proteinaze i dipeptidaze i pri klijanji pokazuju znatno povećanje ovih enzima. Prema Engelu i Heinsu (l8o) relativni odnos aktivnosti proteinaze u slojevima zrna su sledeći: aleuronske ćelije 4,8-6,9, klica 0,8-1,3 i endosperm oko 0,1. Jedinice su ovde izražene u ul. 0,1 N Na OH po ul. tkiva na 24 h. Klica zrna je naročito bogata u sadržaju dipeptidaze.
Nađeno je da sladno brašno pšenice ima proteolitičku aktivnost od 3 do 2o puta veću od običnog belog brašna.
9.3.2. Metode određivanja proteolitičke aktivnosti
Proteolitička aktivnost se može odrediti hemoglobinskom metodom po Ayre-Andersonu (l8l). Po ovoj metodi hemoglobinski supstrat se izlaže digestiji pri pH 4,6 na 40°C, 5 sati. Zaostali protein se tada istaloži sa trihloracetatnom kiselinom i odredi rastvorljivi neproteinski azot metodom po Kjeldahlu. Rezultat se izražava u he— moglobinskim jedinicama (H J) po gramu.
Druga metoda za određivanje proteolitičke aktivnosti je metoda za određivanje viskoziteta želatina. Po Ostwaldovoj metodi meri se promena viskoziteta želatina tretiranog enzima. Promena od 1f° u minuti definiše sa kao jedna jedinica aktivnosti proteinaze. I najzad, u upotrebi je i farinografska metoda po kojoj se meri konzinstencija testa fermentiranog 4 sata.
Prosečno pšenično sladno brašno ima proteolitičku aktivnost od oko 50 H j/g (168).
9.4. Lipaze
Iz napred prikazane klasifikacije enzima prema tipovima njihovih. reakcija vidi se da lipaze spadaju u grupu hidrolaza, podgrupa A, esteraze i da hidroliziraju masti u glicerol i masne kiseline. Već na osnovu toga može se zaključiti da sadržaj lipaza u pšenici i pšeničnim proizvodima ima važan kiohemijski značaj.
Skladištenjem pšenice pod nepovoljnim temperaturnim uslovima i uslovima vlage dolazi do povećanja kiselinskog stepena u njoj. Ovo povećanje može biti posledica dejstva pšenične lipaze, ali rezultati Dirksa i saradnika (182) pokazuju da enzimska aktivnost mikrobiološke flore u ovim reakcijama igra najveću ulogu.
Poznato je da brašno ovsa sadrži mnogo više lipaza nego brašno pšenice, raži, ječma ili kukuruza.
Pekarski kvasac u 2% koncentraciji izražava oko 10 puta veću aktivnost lipaza od pšeničnog brašna korištenog u proizvodnji hleba. Pečeni hleb ne sadrži više lipaze i otuda lipaze nisu faktor očuvanja kvaliteta hleba.
9.4.1. Raspodela lipaza u pšeničnom zrnu i njene osobine
Nađeno je da brašna veće ekstrakcione vrednosti imaju veću sposobnost aktivnosti lipaza. Istraživanja su pokazala da skutelum pšenice ima 3,5 do 4 puta veću aktivnost lipaza od kotiledona i endosperma; i 4 do 5 puta veću aktivnost od ljuske zrna. Tehnološki poslednja brašna imaju oko 2,5 puta veću aktivnost lipaza od belih brašna. Sadržaj lipaze daleko je veći u klici nego u endospermu zrna. Otuda je klica pšeničnog zrna često služila kao izvor sadržaja lipaze za mnoga istraživanja.
Sullivan i Howe (183) su našli da je optimum dejstva lipaze u pšeničnom brašnu pri pH od 7,2 do 8,2. Optimalna temperatura je od 36 di 40°C.
Takođe je nađeno da je enzim lipaza najpoetojaniji pri pH od 6,6 do 6,8 a da dolazi do njegove inaktivacije pri 5,5. Veoma je osetljiv na prisustvo sulfhidrilnih reagensa, dok ga 0,001 M phloromerkuribenzoinska kiselina, p-aminofenilarsin i o-jodozobenzoat inhibiraju. Izgleda da enzimske sulfhidrilne grupe ne učestvuju u reakcijama hidrolize lipaza.
Detaljan opis izolovanja i osobina lipaze dali su Singer i Hofstee (184).
9.4.2. Određivanje aktivnosti enzima lipaze
Merenje aktivnosti lipaza zahteva određivanje kiselina ili alkohola formiranih za vreme dejstva ovih enzima na estarske supstrate. Prirodni supstrati za akciju lipaza su uglavnom u vodi nerastvorljive masti.
Među metodama korišćenim za određivanje aktivnosti enzima lipaze važno je pomenuti onu koja koristi monobutirin, kao supstrat, u bikarbonatnom puferu pH 7,4 pri 38°C (184). Ugljendioksid formiran dejstvom oslobođene buterne kiseline meri se manometarski i proporcionalan je koncentraciji lipaza.
9.5. Fosfataze
Prema napred prikazanoj klasifikaciji enzima i fosfataze spadaju u istu grupu i podgrupu sa lipazama, a hidroliziraju estre fosforne kiseline.
Među enzimima fosfataza veći značaj u tehnologiji brašna predstavljaju fitaze koje kataliziraju hidrolizu fitinske kiseline (inositolheksaf0sfome kiseline) u inostol i slobodne ortofosfate. Fitinska kiselina.koja sadrži od 7o do 75% ukupnog fosfora u pšenici, formira nerastvorljive soli sa raznim metalima i ima osobinu da utiče na usvajanje kalcijuma i gvožđa u ljudskoj ishrani, pre svega kada su visoko-ekstraktivna brašna znalajan sastavni deo dijetalne ishrane. Ovu temu dobro su obradili Kent-Jones i Amos (185). Visok sadržaj fitata takođe može prouzrokovati deficitarnost magnezijuma.
9.5.1. Raspodela i osobine fitaze
Peers (186) je ispitivao raspodelu fitaze u zrnu pšenice i dobio sledeće rezultate (tabela X1.3.):
| Frakcija | Sadržaj fitaze, % |
| Ukupno mlivo | 100 |
| Endosperm | 34,1 |
| Klica | 2,9 |
| Skutelum | 15,3 |
| Epidermis (omotač semena) | 1.9 |
| Testa + popr. sloj | 4,8 |
| Aleuronski sloj | 39,5 |
Tvrde pšenice u proseku sadrže 2o% fitaze više od mekih pšenica. Optimum dejstva fitaze Je pri pH 5,15 i temperaturi od 55°C. Delom se inhibira prisustvom fluoroda, cijanida i o,o5% ekstraktom kvasca. Soli cinka i magnezijuma potpuno inhibiraju dejstvo fitaze. Kalcijum, koji izaziva taloženje, ne inhibira dejstvo fitaze.
Pitaza hidrolizira soli kalcijuma i magnezijuma sa inozotolom heksa-, penta-, i tetrafosforae kiseline, ali je relativno inaktivna prema solima gvožđa i aluminijuma.
9.5.2. Ostale fosfataze
U pšeničnom brašnu nađeno je prisustvo heksozadifosfataze i pirofosfataze. Ovi enzimi kataliziraju hidrolizu tiamina, monofosfata, dinatrijum fenil fosfata i alfa i beta-glicerofosfata, Optimum delovanja ovih fosfomonoesteraza je oko pH 5,0. Joni magnezijuma, cijanida i jodoacetata nemaju uticaja na enzim, ali fluorid pri koncentraciji od 0,01M izaziva njegovu potpunu inhibiciju.
Dokazano je i prisustvo adenozintrifosfataze, gliceofosfataze i tiaminporofosfataze u pšeničnom zrnu (citirali Reed i Thom,176).
9.6. Oksidoreduktaze
Oksidaciono — redukcioni enzimski sistemi igraju izuzetno vitalnu ulogu u snabdevanju ćelija potrebnom energijom za obavljanje životnih procesa. Dejstvom ovih enzima oslobađa se energija iz hrane u obliku podesnom za njeno usvajanje od strane živih ćelija.
Ovo se odigrava pri temperaturama koje reguliše organizam. Enzimi ovu funkciju obavljaju katalizirajući postepeno oksiđaciju supstrata pri različitim energetskim nivoima.
Sa praktičnog stanovišta najvažnija oksidaza u procesu pečenja je lipoksidaza koja katalizira dvojnu oksidaciju karotinskog pigmenta brašna atmosferskim kiseonikom uz istovremeno njegovo beljenje. Pored toga oksidiše nezasićene masne kiseline.
Lipoksidaza je visoko specifičan enzim. Ona dejstvuje samo na linoleinsku, linolensku i na arahidinsku kiselinu i njihove estre.
Sve ove masne kiseline imaju zajedničku konfiguraciju koja se sastoji od aktivne metilenske grupe između dve cis duple veze, kao što to pokazuje sledeća formula:
U pekarstvu se odavno koristi lipoksidaza u obliku enzimski aktivnog sojinog brašna koje se dodaje pšeničnom brašnu u količini od 0,5 do 1%. Uz to, sojino brašno se pokazalo kao poboljšivač testa, jer smanjuje vreme njegovog dostizanja maksimalnog razvoja.
Mehanizam dejstva poboljšivača još nije potpuno razumljiv. Poznato je da lipidi brašna reaguju sa proteinima glutena, formirajući kompleks za vreme zamesa testa. Moguće je da oksidacione promene u lipidnom delu kompleksa utiču na osobine pečenja testa.
Od ostalih oksidaza prisutnih u pšenici i brašnu, važno je pomenuti katalaze, peroksidaze, fenol i aromatik-aminoksidaze i razne karboksilaze, dekarboksilaze, dehidrogenaze i reduktaze.
Katalaza je hemoprotein koji katalizira razgradnju vodonikperoksidau vodu i kiseonik. Njena je funkcija da spreči prekomerno nagomilavanje vodonikperoksida koji može utucati na normalne oksidaciono-redukcione procese u ćelijama. Aktivnost katalaze u brašnu se znatno smanjuje upotrebom sredstava veštačkog zrenja brašna.
Peroksidaza, kao i katalaze, je hemoprotein i katalizira oksidaciju nekoliko aromatskih amina i fenola pomoću vodenih peroksida. Njena uloga je izgleda u tome da speči nagomilavanje izvesnih fenola i amina u ćelijama koje mogu uticati na oksido-redukcione procese.
Glukozna oksidaza od nedavno ima značaja u pekarstvu zbog upotrebe u kombinaciji sa askorbinskom kiselinom. Askorbinska kiselina, kao redukciono sredstvo, deluje kao oksidacioni reagens uz prethodnu oksidaciju u dehidroaskorbinsku kiselinu. Ovaj proces se katalizira oksidazom askorbinske kiseline, prirodno prisutne u brašnu, ili indirektno glukoznom oksidazom koja katalizira konverziju glukoze u glukonsku kiselinu i vodonikperoksid.
9.6.1. Raspodela i osobine oksidoreduktaza
Raspodela enzima oksidoredukcije određena je u klici zrna pšenice i raznim frakcijama mlevenja. U klici zrna nađen je sadržaj od 87 jedinica lipoksidaze po gramu u skutelumu, i 75 jedinica po gramu u klici, a u endospermu pšeničnog zrna svega 2 do 3 jedinice po gramu. Aktivpost lipoksidaze u proizvodima mlevenja opada po sledećem redosledu: klica → omotač ploda brašno → mekinje → belo brašno.
Za durum pšenice je karakteristično da imaju mali sadržaj lipoksidaze.
Nađeno je da je optimalna vrednost pH za lipoksidazu 6,5 pri 3o°C (187). Pri koncentraciji od 5 x 10 -3 M cijaniđ inhibira dejstvo lipoksidaze za oko 60%.
Nađeno je da sorte neotporne na rđu pšenice imaju veči sadržaj katalaze od otpornih sorti.
Severaokanadske pšenice na primer, imaju oko 3,5 puta veći sadržaj katalaze od pšenice gajene u Teksasu i Kanzasu. Takođe je interesantno poređenje po kome proletnje sorte pšenice sadrže oko 2 puta više katalaze od ozimih sorti gajenih u istoj oblasti (188).
Optimum dejstva katalaze je pri pH 7,3 i temperaturi od 2o do 25°C. Optimum dejstva enzima peroksidaze na o-fenilendiaminu je pri pH od 4,5 do 4,8 a sa pirogalalom pri pH od 6,3 do 6,5. Nedavno je peroksidaza izolovana iz klice pšeničnog zrna kristalizirana.
Glava X Pšenični pigmenti i boja brašna
Proizvodnja brašna i drugih mlinskih proizvoda ujednačene, standardne boje godinama je predstavljala problem i temu istraživanja. Hleb i kolači proizvode se od belog brašna sa minimalnim sadržajem žutog pigmenta, dok makarone zahtevaju brašna sa maksimalnim sadržajem žutog pigmenta. Modeme metode belenja brašna omogućuju njegovu standardizaciju.
Da bi se razumeo proces belenja brašna, potrebno je prethodno opisati prirodu pšenične pigmentacije. Dodatak oksidacionih sredstava brašnu u cilju postizanja efekta brže oksidacije nego prirodnim kiseonikom u skladištu, doveo je do pitanja mogućnosti promene hranljivih vrednosti hrane. Detaljnija lstraživanja pokazala su da se provitamin A, za koji se pretpostavljalo da postoji kao karotin u pšenici, nalazi u pšenici u veoma ograničenim količinama.
Cilj ovog poglavlja je da opiše pigmentaciju pšenice i njenih proizvoda i prodiskutuje o tehnologiji merenja i kontrolisanja boje u gotovim proizvodima prema zahtevu potrošaSa i komercijalnoj opravdanosti.
10.1. Prihoda pšeničnih pigmenata
Pšenice različitog porekla, uslova gajenja i različitih sorti daju brašna sa različitim sadržajem žutog pigmenta. Za mlinara koji ima zadatak da proizvodi brašna ujednačene boje ovo predstavlja tehnološki problem.
Pšenice Triticum vulgare nemaju dovoljno pigmenta, dok ga Triticum durum pšenice imaju i suviše.
Karrer i Ishikawa (189) su otkrili da se estri ksantofila dele na isti način kao i karotin i da se ovi estri pojavljuju sa karotinom u petroletarskom sloju ekstrakta, dok slobodni ksantofil migrira ka vodenom sloju metanola.
Od pigmenata nađenih u pšeničnom brašnu Bailey (l9o) pominje sledeće: ksantofilne-estre, karotin, flavone, kriptaksantin i produkte razgradnje hlorofila.
10.1.1. Ksantofil
Četrdesetih godina ovoga veka ksantofil je izdvojen iz pšenične klice i kristaliziran (191).
Koliko je mali sadržaj ksantofila u brašnu, pokazuje podatak da se iz 100 kg brašna može izolovati oko 25 mg ove komponente. Kriptoksantin i karotin prisutni su u brašnu u količini od oko 1 mg/ 100 kg.
Hemijska struktura ksantofila prema Karreru (189) je:
Molekulska težina ksantofila je 568,85 sa molekulamom formulom
C40 H56 O2 i postoji kao alfa-dehidroksikarotin. Ksantofil je jedan od najraširenijih alkohola u prirodi. Ksantofil kristalizira iz etarskog rastvora ili metanola u vidu žutih prizmi metalnog izgleda i ima tačku topljenja 190°C. Nerastvorljiv je u vodi a rastvorljiv u mastima i rastvaračima masti.
Molekul ksantofila ima sistem konjugovanih duplih veza i podložan je oksidaciji, dajući pri tome bezbojne oksidacione produkte.
10.1.2. Karotin
S obzirom na provitaminsku (A) aktivnost, karotin je detaljnije opisan na drugim mestima, dok se potpunije informacije mogu naći u literaturi (192) koja opisuje njegovu sintetisanje i industrijsku upotrebu. Karotin je veoma osetljiv na oksidaciju, i to treba uzeti u obzir pri svakom eksperimentalnom i analitičkom radu sa njime.
10.1.3. Flavoni
Postoje indikacije da su flavoni univerzalno prisutni u biljkama. Prema tome, prisutni su i u svim sortama pšenice. Javlja se u količinama od 1 do 15 g/100 kg pšenice. Flavon je tricin: 5,7,4 — trihidroksi 3,5 dimetoksi flavon sa strukturnom formulom:
Dok je ovo jedinjenje skoro nerastvorljivo u vodi, postoje rastvorljive materije koje su u stvari glukozidi tricida. Navode se 85 i 95% alkoholi, kao rastvarači pigmenta tipa flavon prisutnog u pšenici, i podaei da su ekstrakti 85% etanola funkcija kvaliteta brašna.
Pored pomenutih flavona u brašnu pšenice postoje još i drugi pigmenti koji su izgleda produkti razgradnje hlorofila ili izomerni produkti karotenoida koji ukazuje na karakteristike žutog pigmenta koji zatim prelazi u mrku nijansu. Prisustvo ovih pigmenata je još manje od napred pomenutih količina za ksantofil i flavon.
10.2. Pigmenti u pšenici i brašnu
10.2.1. Pigmenti u zrnu
Pšenični pigmenti, koji se uglavnom nalaze u visokokvalitetnim brašnima, su žute boje. Žuta boja brašna je posledica prisustva izvesnih karotenoida i flavonskih pigmenata, a takođe i drugih komponenata koje još nisu dovoljno poznate. Većina ovih pigmenata može biti izolovana iz lišća i plodova biljke u toku vegetacije. Za vreme zrenja pšenice zelena boja hlorofila obavezno se javlja kao i žuta boja zreloga zrna. Podaci Chena i Geddesa (prikazani u tabeli XII.3.)tu promenu slikovito ilustruju kroz sadržaj hlorofila i karotenoidnih pigmenata (193).
| – | 7 | 10 | 13 | 16 | 19 | 22 | 25 | 28 | 31 |
| Hlorofil: u zrnu | 0,6 | 3,6 | 7,8 | 7,7 | 8,0 | 5,4 | 3,9 | 2,5 | 0,7 |
| u držaču klasića i plevicama | 30,9 | 28,8 | 28,8 | 26,5 | 25,2 | 21,8 | 16,3 | 8,9 | 2,1 |
| u stabljici i lišću | 246,0 | 238,2 | 214,2 | 198,1 | 147,0 | 131,8 | 84,1 | 41,4 | 9,8 |
| Karotenoidi: u zrnu | 0,1 | 0,59 | 1,15 | 0,96 | 1,24 | 1,07 | 0,57 | 0,38 | 0,16 |
| u držaču klasića i plevicama | 3,2 | 3,98 | 2,95 | 2,44 | 2,14 | 1,97 | 1,06 | 0,69 | 0,30 |
| u stabljici i lišću | 18,88 | 19,99 | 18,45 | 16,58 | 13,69 | 12,16 | 8,58 | 4,44 | 2,11 |
Interesantno je da se pigmenti oba tipa povećavaju posle faze cvetanja, a zatim isčezavaju u fazi zrenja.
Određivanje hlorofila izvršeno je fotoelektričnim spektrofotometrom, a ekstrakcija po modifikovanoj metodi Mac Kinneya (194) sa 80% acetonom.
Određivanje karotenoida vršeno je po metodi Petersena (195), a alkalni metanol, ekstrakt petroletarskog sloja, korišten je za separaciju ksantofila.
Od više metoda korištenih za određivanje pigmenata u pšenici usvojena je metoda za kvantitativno merenje intenziteta žute boje izražene kao karotenoidni pigment (173).
10.2.2. Raspodela karotenoidnih pigmenata u pšenici i njenim proizvodima
Chen i Geddes (193) su hromatografski odredili sadržaj karotina, slobodnog ksantofila i ksantofilnih estara u endospermu, klici, ljusci i ukupnom zrnu ozimih i jarih pšenica. Njihovi rezultati izraženi na bazi suve materije prokazani su u tabeli XIII.3. Kao rastvarač za karotin korišten je petroletar, a za ksantofile dietiletar.
Tabela XIII.3.: Sadržaj karotenoida u delovima zrna pšenice (193)
| Pšenice sorta | Endosperm μm/g | % | Klica μm/g | % | Ljuska μm/g | % | Ukupno zrno μm/g | % |
| Tvrda crvena jara: | ||||||||
| Karotin | 0,09 | 5,7 | 0,72 | 10,0 | 0,04 | 4,3 | 0,18 | 10,0 |
| Ksantofil | 0, 84 | 53,5 | 5,78 | 80,3 | 0,42 | 45,1 | 0,99 | 55,0 |
| Ksantofil estar | 0. 64 | 40,8 | 0. 69 | 9,6 | 0.47 | 50, 5 | 0. 63 | 35,0 |
| Ukupno | 1,57 | – | 7,19 | – | 0,93 | – | 1, 80 | – |
| Tvrda crvena ozima: | ||||||||
| Karotin | 0,11 | 5,5 | 0,80 | 10, 2 | 0,02 | 2,1 | 0,21 | 10,3 |
| Ksantofil | 0,77 | 38,5 | 5,98 | 76,2 | 0,33 | 34,8 | 0,79 | 38,7 |
| Ksantofil estar | 1,12 | 56,0 | 1.06 | 13,5 | 0. 60 | 63,2 | 1.04 | 51,0 |
| Ukupno | 2, 00 | – | 7,84 | – | 0,95 | – | 2, 04 | – |
| Meka Bela | ||||||||
| Karotin | 0,21 | 9,6 | 1,13 | 10, 2 | 0,03 | 3,4 | 0,25 | 10,8 |
| Ksantofil | 1,18 | 54,2 | 9,70 | 87,8 | 0,32 | 36,4 | 1,33 | 57,8 |
| Ksantofil estar | 0.79 | 36,3 | 0.21 | 1,9 | 0.53 | 60,2 | 0,72 | 31,4 |
| Ukupno | 2,18 | – | 11,04 | – | 0,88 | – | 2,30 | – |
| Durum | ||||||||
| Karotin | 0,08 | 4,1 | 0,50 | 12,2 | 0,10 | 4,5 | 0,15 | 7,6 |
| Ksantofil | 1,78 | 90,8 | 2,93 | 70, 8 | 1,31 | 59,0 | 1,67 | 84,8 |
| Ksantofil estar | 0,10 | 5,1 | 0.70 | 17,0 | 0.81 | 36,5 | 0.15 | 7,7 |
| Ukupno | 1,96 | – | 4,13 | – | 2,22 | – | 1,97 | – |
Chen i Geddes (193) au takođe studirali pojavu flavona u endospemu, klici i ljusci raznih pšenica. Našli su da je pigment flavon koncentrisan u klici, a ne ljusci kako se dotada verovalo. Njihovi rezultati o sadržaju i količini flavona u pšenici prikazani su u tabeli XIV.3.
| Sorta pšenice | Endosperm μg/g | Klica μg/g | Ljuska μg/g | Ukupno zrno μg/g |
| Tvrda crvena jara | 0,7 | 52,8 | 6,5 | 2,3 |
| Tvrda crvena ozima | 0, 6 | 24,3 | 5,5 | 1,8 |
| Meka bela | 0,8 | 98,8 | 4,4 | 2,4 |
| Ćilibar durum | 0, 6 | 55,5 | 14,7 | 2,0 |
10.3. Boja brašna
10.3.1. Izvori boje brašna
Količina i sastav pigmenata ljuske i endosperma variraju kod raznih sorti pšenice. Selekcionari pšenice su uvek budni prema pigmentnim karakteristikama novih sorti pšenice. Brašno može da sadrži od 2,95 do 4,11 p.p.m. karotenoidnog pigmenta. Razlike u sadržaju karotenoidnog pigmenta su obično mnogo izražajnije u brašnima nego u pšenicama od kojih se dobijaju. Triticum durum pšenice sadrže znatno više karotenoidnih pigmenata od triticum aestivum pšenica.
U procesu mlevenja pšenice, klica i ljuska zrna se uklanjaju u u procesima čišćenja i mlevenja. Prvoklasna bela brašna zbog toga ne sadrže, ili sadrže veoma malo žute boje. Brašna većeg procenta izbrašnjavanja pokazuju intenzivnije obojenje, ali takođe sadrže i više čestica ljuske. Toplotna oštećenost pšenice i oštećenost vlagom i sl. nepoželjno utiču na promenu njene boje a takođe i na intenzitet odvajanje ljuske od endosperma. Veštinom mlinara dobija se brašno ujednačene boje, pa se po tome ocenjuje i njegova umešnost i stručnost.
10.3.2. Metode merenja boje brašna
Postoji više metoda za određivanje sadržaja karotenoidnih pigmenata, kao i boje brašna.
Praktični mlinari koriste se dobro poznatom metodom po „Pekaru“, pri čemu se brašno postavlja na ravno pravougaono parče drveta ili metala i pritisne metalnom pločicom uz njeno lagano pomeranje i formiranje glatke površine brašna. Obično se na istu drvenu ploču postavlja nekoliko uzoraka brašna istovremeno i direktno se međusobno upoređuje njihova boja. Tako pripravljeni uzorci brašna lagano se urone u čistu vodu, pri čemu se gornji sloj brašna ovlaži. Upoređivanje boje brašna može se vršiti pre uronjavanja u vodu, neposredno po uronjavanju i kada se površinski sloj osuši.
Nedostatak ove metode je što brašna krupnijih Čestica izgledaju tamnija zbog rasipanja svetlosti na površini Čestica, Pri korištenju dnevne svetlosti najbolje Je uzorak okrenuti prema severu, jer je s te strane dnevna svetlost mnogo ujednačenija. Inače, u moderno vreme ovakvi uzorci se mogu osvetljavati raznim svetlosnim izvorima i na taj naSin se može izbeći pomenuta slabost metode, Ovu metodu potpunije su objasnili Kent-Jones i Amos (135).
Za određivanje boje brašna napravljeno je nekoliko instrumenata koje porede boju brašna prema standardnom belom magnezijum oksidu pomoću elektronskih ćelija osetljivih na svetlo. Jedan od takvih tipova aparata je Kent-Jones-Martinov kolorimetar (196). Prema 0pisu pronalazača ovo je instrument sa direktnim očitavanjem vrednosti sa fotoelektričnog instrumenta, koja je rezultat refleksije svetlosti sa brašna. Talasna dužina svetlosti se menja čak i pri minimalnom prisustvu žutog pigmenta u brašnu. Metoda merenja boje brašna pomoću ovog aparata zahteva njegovu prethodnu standardizaciju. Pasta brašna (3o g brašna sa 5o g destilovane vode) pripremi se i stavi u staklenu ćeliju koja se postavlja u instrument. Galvanometarska skala se dovede u stanje ravnoteže i očita empirijska vrednost skale. Očitana vrednost predstavlja stepen boje. Vreme od početka zamesa paste do očitovanja treba da je od 90 do 120 sec. Preporučljivo je koristiti pufere umesto destilovane vode pri stavljanju paste brašna. Za meka brašna dobro je koristiti 4o do 45 ml vode, a za vrlo jaka brašna preko 50 ml. Cilj je da se dobije pasta bez mehurića, koja se sipa u ćeliju. Prvoklasna bela brašna obično imaju vrednost empirijske skale oko nula. Brašna 12% izbrašnjavanja imaju vrednost oko 2,om a brašna 80% izbrašnjavanja oko 5,5. Veće očitane vrednosti ukazuju na niži kvalitetni stepen brašna.
Ovaj instrument je našao najveću primenu u Engleskoj, a dobrim delom i u Kanadi i nekim evropskim zemljama. U Engleskoj je merenje boje brašna potisnulo merenje pepela pošto se u Engleskoj zahteva dodavanje CaCO3, brašnu iz hranljivih razloga. Evo nekoliko vrednosti boje brašna u poređenju sa njegovim sadržajem pepela (191):
| Brašno: | Pepeo, % | Boja, |
| A | 0,43 | 3,90 |
| B | 0,45 | 3,90 |
| C | 0,49 | 4,70 |
| D | 0,52 | 6,10 |
| E | 0,59 | 7,05 |
| F | 0,61 | 6,60 |
| G | 0,80 | 9,90 |
| H | 1,11 | 12,10 |
Irvine i Anderson (197) opisali su razvoj metode za određivanje boje brašna, primenjujući Beckmanov W spektrofotometar. Princip rada je veoma sličan onome sa Kent-Jones—Martinovim kolorimetrom, izuzev što se reflektovano svetlo meri na paleti sabijenog brašna umesto brašnene paste.
U tabeli XV.3. prikazani su rezultati koji pokazuju odnos između sadržaja pigmenta, pepela, boje brašna i boje sredine hleba (197).
| Mlivo | Pigment | Pepeo | Boja brašna | Boja | hleba |
| – | p.p.m. | % | – | – | – |
| Belo brašno | 0,63 | 0,41 | 10,3 | 9,5 | – |
| Polubelo brašno | 0,62 | 0,56 | 6,8 | 8,0 | siva |
| Polubelo brašno | 1,52 | 0,78 | 3,8 | 5,0 | sivo-žuta |
| Crno brašno | 3,00 | 1,04 | 1,5 | 1,5 | sivo-mrka |
Iz podataka u tabeli XV.3. vidi se da postoji obrnuta proporcija između sadržaja pepela i boje brašna, direktna proporcija između boje brašna i boje hleba i mali odnos između sadržaja pigmenta i boje brašna.
Pored pomenutih metoda za merenje boje brašna vršeni su pokušaji primene i drugih metoda opisanih na drugim mestima (191).
10.4. Tehnologija boje brašna
Varijacije boje brašna, s jedne strane, i zahtev mlinske i pekarske proizvodnje za ujednačenim brašnima, s druge strane, stavljaju mlinara u nezavidan položaj. Problem boje i izgleda brašna rešava se uglavnom selekcijom, čišćenjem, kondicioniranjem i mlevenjem pšenice, te se otuda ovo pitanje nalazi u rukama iskusnog mlinara.
Proizvodnja belih svetlih brašna oduvek je bila simbol dobroga mlevenja.
Pod pojmom belenja brašna često se podrazumeva i njegovo zrenje.
Do takvog shvatanja je došlo Zbog upotrebe sredstava koja imaju dvojnu funkciju: belenje i sazrevanje. Belenjem se menja samo boja brašna, dok se sazrevanjem menjaju njegove osobine u fazi obrade testa i kvalitet pečenja. Sazrevanje brašna u skladištima je skup postupak zbog sporosti ovoga procesa, a pored toga ovaj postupak ne daje garanciju ujednačenosti produkta. Koristeći odgovarajuća hemijska sredstva, mlinar je u mogućnosti da izvrši belenje i sazrevanje brašna neposredno nakon njegove proizvodnje. Time se postigu znatne uštede u skladištenju brašna i smanjenja gubitaka.
Belenjem brašna omogućuju je se da kvalitetno dobra brašna sa relativno visokim sadržajem pigmenta ne hudu izbaćena iz upotrehe. Sredstva zrenja se koriste u cilju postizanja boljeg i ujednačenijeg kvaliteta pečenih proizvoda.
U Sjedinjenim Državama, gde je dozvoljena upotreba ovih sredstava, sredstva zrenja dele se u 4 grupe, i to: l) sredstva za dozvoljenu upotrebu u standardnim recepturama, 2) sredstva za sprečavanje gubitaka u domaćinstvu, 3) sredstva za povećanje apetita i 4) ekonomična sredstva. Upotreba ovih sredstava je dozvoljena u Sjedinjenim Državama od 1941 godine i nalazi se pod kontrolom administracije za hranu i lekove.
Sredstva za dozvoljenu upotrebu su: 1) jedan težinski deo benzoilperoksida pomešan sa ne više od šest težinskih delova mešavine koja može da se sastoji od kalcijumsulfata, kalcijumkarhonata, dikalcijumfosfata, magnezijumkarbonata, kalijumaluminijumsulfata, natrijumaluminijumsulfata, skroba ili trikalcijumfosfata, 2) hlor, 3) hlor dioksid, 4) nitrozilhlorid i 5) oksidi azota.
Benzoil peroksid i oksidi azota su isključivo sredstva belenja.
Hlor, nitrozilhlorid i hlordioksid. su klasificirani kao sredstva zrenja zbog toga što je njihov primarni efekat na brašno poboljšanje osobina, mada sekundarno ova sredstva takođe čine brašna boljim. Praktično, neka brašna tretiraju se sa sredstvima zrenja i belenja u onom iznosu koji daje najoptimalnije rezultate. Pri upotrebi sredstava zrenja i belenja brašna od mlinara se zahteva da ova oha procesa(zrenje i belenje) kontroliše odvojeno i tačno.
Oksidi azota (obično azotperoksidi), nitrozilhlorid, hlor i hlordioksid su gasne materije i kao takve dodaju se brašnu razblažene sa vazduhom. Benzoilperoksid je čvrsta materija i dodaje se brašnu sa usvojenim materijama nosiocima. I pomenute gasne materije i benzoilperoksid dodaju se obično brašnu u istom mešaču kontinualno.
Azotperoksid se proizvodi električnim lukom pri čemu se dohija azotdioksid (NO2) i azottetraoksid u pravom smislu reči nisu „peroksidi“. Proces dobijanja azotperoksida na ovaj način naziva se „Alsopov proces“. U novije vreme Alsopov proces se koristi veoma malo.
Nitrozilhlorid je jako sredstvo belenja koji se uvek koristi u smeši sa hlorom u proporciji od o,5% nitrozilhlorida i 99,5% hlora. Ovaj proces je poznat pod trgovačkim imenom „Beta Chora Process“.
Hlor ima dvojako dejstvo na brašno: uklanja boju i utiče na komponente brašna, tako da se poholjšavaju proizvodi pečenja. Tretmanom brašna sa hlorom smanjuje se pH testa. Upotreba hlora je veoma važna i korisna za brašna mekih pšenica. Koristi se u količini od 22 do 56 g na 100 kg. Hlorom se najviše tretiraju brašna namenjena proizvodnji kolača. Rezultat upotrebe hlora je: finija struktura počiva, veća zapremina, peciva su mekanija, imaju lepši ukus i mogu podneti veću količinu šećera i masnih dodataka nego peciva od brašna netretiranog hlorom.
Hlordioksid (ClO2) kao i hlor ima dvojno dejstvo na brašno: belenje i zrenje. U zadnjih deset godina hlordioksid je najvećim delom zamenio upotrebu azottrihlorida. U Sjedinjenim Državama i Eanadi se prodaju pod trgovačkim imenom n-Byox“ i „Hy-kure“.
Količine hlordioksida potrebne za tretman brašna iznose od 0,8 do 4 g na 100 kg brašna. Time hlordioksid uklanja iz brašna 3o do 40% od boja koje se mogu ekstrahovati, Hlordioksid nema efekta na pH testa. Raznoraznim istraživanjima utvrđeno je da hlordioksid ne stvara nikakva toksioka sredstva u brašnu, opasna po zdravlje čoveka.
Benzoilperoksid (C6H5CO)2O2 je prvi put upotrebljen u industriji kao sredstvo za belenje masti u ulja. Otuda je belenje pigmenata brašna, koje se u mastima rastvaraju benzoilperoksidom, predstavljalo prirodni nastavak upotrebe ovog sredstva. Benzoilperoksid je samo sredstvo belenja brašna, a ne i sredstvo zrenja. Kao sredstvo belenja veoma je efektivan i koristi se u količinama oko 4 g na 100 kg brašna. Pri upotrebi benzoilperoksida važne uloge igraju vlažnost i temperatura brašna i dužina tretiranja.
Irvine i Anderson (187, 197) su takođe pokazali da enzim lipoksidaza, prisutan u durum pšenicama, ima osobinu belenja brašna kroz reakciju oksidacije linolinske kiseline. Za ovu reakciju je potrebno prisustvo atmosferskog kiseonika. Zna se takođe da je brašno proklijale soje dobar izvor enzima lipoksidaze.