Изучение химико-биологических процессов, протекающих в зерне | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (92) июнь-2 2015 г.

Дата публикации: 14.06.2015

Статья просмотрена: 49 раз

Библиографическое описание:

Нормуродов Б. Р. Изучение химико-биологических процессов, протекающих в зерне // Молодой ученый. — 2015. — №12. — С. 262-263. — URL https://moluch.ru/archive/92/20237/ (дата обращения: 22.10.2018).

В статье излагается химические процессы, протекающие в зерне, причины их возникновения и последствие этих явлений при хранение и переработки зерна.

 

Под действием ферментов в прорастающем зерне начинается расщепление всех высокомолекулярных соединений крахмала, белков и переход их в низкомолекулярные вещества, которые могут быть использованы для питания зародыша. Расщепление запасных веществ зерна сопровождается образованием новых клеток в зародыше. Таким образом, процесс прорастания зерна характеризуется двумя взаимно противоположными, но неразрывно связанными между собой процессами — гидролизом запасных веществ эндосперма и синтезом новых веществ в прорастающем зародыше, изменяющими химический состав зерна.

Как известно, дыхание зерна — главнейший энергетический процесс прорастания. Оно протекает под действием оксидаз, которые являются передатчиками кислорода и производят окисление сахаров:

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + 2822 кдж

Под действием ферментов крахмал превращается в сахара, которые окисляются до углекислоты и воды с выделением 2822 кдж (674 ккал) тепла на грамм-молекулу глюкозы. Приблизительно 20–25 % крахмала превращается в сахар, из них 9–11 % идет на дыхание, 3–4 % на построение корешков и ростков и 8–12 % остается в солоде в виде сахара, поэтому солод имеет сладковатый вкус.

Приведенное уравнение дыхания показывает, почему в прорастающем зерне происходит нагревание, отпотевание и выделение углекислого газа. В результате выделения тепловой энергии при дыхании температура в слое прорастающего зерна повышается. Повышение температуры зерна способствует усилению его дыхания. Чем выше температура, тем интенсивнее дыхание и образование ферментов, но в то же время тем выше потери. Но даже небольшое увеличение потерь на дыхание, хотя бы на 0,1 % вызывает при выработке 1000 т солода потерю 1 т наиболее ценной составной части зерна — экстракта. Приток кислорода воздуха стимулирует процесс дыхания, а накапливающаяся углекислота замедляет. Углекислый газ затормаживает жизненные процессы в зерне и даже может полностью приостановить дыхание зародыша. Иногда это свойство углекислоты используют для подавления дыхания зародыша.

В процессе дыхания растительной клетки происходит одновременно как полное, так и частичное окисление сахаров. Неполное окисление сахаров характеризуется следующими уравнениями:

6Н12О6 + 3О2 = 2С7Н9О7 + 4Н2О

6Н12О6 + 9О2 = 6НООС-СООН + 6Н2О

Недостаточный приток воздуха при замачивании и прорастании нарушает естественное дыхание зерна. Такое явление наблюдается в прорастающем зерне (расположенном высоким слоем) при повышенной температуре и значительном количестве накопившейся углекислоты. Происходит так называемое интрамолекулярное дыхание, в результате которого образуются углекислота и спирт. Последнее обстоятельство заставляет предполагать, что в солоде при известных условиях вырабатываются ферменты зимазного комплекса, которые превращают сахар в этиловый спирт и углекислоту:

С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2 + 118 кдж

Процесс интрамолекулярного дыхания сопровождается отнятием кислорода из соединений, входящих в состав зерна. Продукты этого процесса вредны для растительной клетки, которая при определенном их накоплении погибает.

В зависимости от степени аэрации в прорастающем зерне наряду с углекислотой всегда образуется некоторое количество продуктов неполного окисления и сбраживания сахаров и продуктов их взаимодействия — органических кислот, спиртов и эфиров. Из кислот в солоде найдены щавелевая, лимонная, яблочная, молочная, янтарная, муравьиная, уксусная, пропионовая. Благодаря образованию кислот, спиртов и эфиров зеленый солод приобретает специфический приятный запах, напоминающий запах свежих огурцов.

При прорастании зерен, включающем дыхание и рост зародыша, происходят значительные изменения углеводов.

Под действием амилаз происходит расщепление крахмала (амилолиз). Проникновение амилазы внутрь клеток облегчается действием цитазы, которая разрушает стенки крахмалсодержащих клеток. Цитаза гидролизует гемицеллюлозы и растворяет стенки клеток, оставляя каркас процинаемым для других ферментов.

Наряду с продуктами амилолиза крахмала (глюкоза, мальтоза, мальтотриоза и мальтодекстрины) при солодоращении образуется значительное количество сахарозы и других сахаров, состоящих из остатков фруктозы. Фруктоза, сахароза и фруктозаны (полисахариды, состоящие из остатков фруктозы) составляют 30 % общего количества продуктов расщепления крахмала. Сахароза и другие углеводы, в состав которых входит фруктоза, синтезируются в зародыше и только позже появляются в других частях зерна. По мере проращивания содержание сахарозы в зародышах зерен уменьшается, что объясняется ее расходом на дыхание на ранних стадиях прорастания зерна.

Образование сахарозы из крахмала сопровождается затратами ее на дыхание. При этом крахмал сначала превращается в глюкозо-1-фосфат, переходящий под действием гексокиназы в глюкозо-6-фосфат, который фосфогексоизомеразой превращается во фруктозо-6-фосфат и, наконец, фруктозо-6-фосфат под действием фосфогексокиназы превращается в фруктозо-1,6-дифосфат. Вследствие пониженной температуры солодоращения процессы синтеза замедляются, и поэтому избыток фруктозо-дифосфата также под действием ферментов и при участии нуклеотидов превращается в сахарозу. Синтез фруктозанов и сходственных полисахаридов происходит подобным же образом в присутствии специфических нуклеотидов. Таким образом, источником остатков фруктозы, сахарозы и фруктозана солода являются фосфаты фруктозы, образующиеся при дыхании зародыша.

 

Литература:

 

1.                  Установка для производства солода по статическому способу/ [И. Г. Лернер, А. М. Гавриленков, В. В. Ковбасюк и др.]. — Ферментная и спиртовая промышленность, 1978. № 6.

2.                  Методы биохимического исследования растений // Под. ред. А. И. Ермакова. — Л.: Колос, 1972.

3.                  Уайат А., Хенглер Ф. И др. Основы биохимии. В 3-х томах. Т. 2. — М.: Мир, 1981.

Основные термины (генерируются автоматически): прорастающее зерно, действие ферментов, дыхание, дыхание зародыша, крахмал, остаток фруктозы, процесс дыхания, растительная клетка, расщепление крахмала, углекислый газ.


Похожие статьи

Особенности действия квасильного раствора | Статья в журнале...

Наибольшее значение имеют крахмал и белковые вещества эндосперма и зародыша

Действие ферментов определяется температурой, величиной рН, активирующими и

Они содержатся в зерне злаков, в особенности в прорастающем зерне (солоде); присутствуют в...

Биологическая роль фосфора в жизни растений

Как показали исследования последнего времени, особенно велика роль фосфора в процессах дыхания растений и синтеза углеводов — крахмала, сахаров.

Больше всего их находится обычно в зародышах семян растений.

Микроорганизмы квасильного раствора | Статья в журнале...

Крахмал — углевод (С6Н10О5)n; он состоит из двух родственных веществ: амилозы — внутренней части зерна и амилопектина — оболочки. Образование сахаров под действием ферментов связано с клейстризацией крахмала.

Химический состав различных гибридов кукурузы

В процессе консервирования кукуруза сохраняет почти все свои полезные вещества. Также кукурузу используют для приготовления крахмала, пищевого масла

Зерно начинает набухать, прорастать, расщепляются высокомолекулярные биополимеры, активизируются ферменты.

Основные осложнения после проведения сердечно-легочной...

Включает искусственную вентиляцию лёгких (искусственное дыхание) и компрессии грудной клетки (непрямой массаж сердца).

Комплексная терапия после остановки сердца. До недавнего времени алгоритм действий был представлен системой “ABCDE”, где

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: упрощение процесса и ускорение разжижения и осахаривания крахмала путем равномерного распределения ферментных препаратов.

— 289 с. Лукин Н. Д., Бородина З. М., Папахин А. А. Исследование действия амилолитических ферментов на нативный крахмал...

Растительные вещества в природе: биоразложение и ресинтез

Второй процесс, распад, изучен гораздо слабее. Этому вопросу и посвящено наше

При разложении растительных остатков под воздействием мицелия основных

что гриб Collybia dryophila, например, около 40 % листовой массы подстилки тратит на дыхание, около 10...

Сбалансированное питание с помощью зерновых круп

Проросшее зерно ржи содержит значительное количество амилолитических ферментов, которые в процессе варки способствуют гидролизу крахмала мучных компонентов смеси и существенно увеличивают количество редуцирующих веществ и декстрин-мальтозы...

Особенности действия квасильного раствора | Статья в журнале...

Наибольшее значение имеют крахмал и белковые вещества эндосперма и зародыша

Действие ферментов определяется температурой, величиной рН, активирующими и

Они содержатся в зерне злаков, в особенности в прорастающем зерне (солоде); присутствуют в...

Биологическая роль фосфора в жизни растений

Как показали исследования последнего времени, особенно велика роль фосфора в процессах дыхания растений и синтеза углеводов — крахмала, сахаров.

Больше всего их находится обычно в зародышах семян растений.

Микроорганизмы квасильного раствора | Статья в журнале...

Крахмал — углевод (С6Н10О5)n; он состоит из двух родственных веществ: амилозы — внутренней части зерна и амилопектина — оболочки. Образование сахаров под действием ферментов связано с клейстризацией крахмала.

Химический состав различных гибридов кукурузы

В процессе консервирования кукуруза сохраняет почти все свои полезные вещества. Также кукурузу используют для приготовления крахмала, пищевого масла

Зерно начинает набухать, прорастать, расщепляются высокомолекулярные биополимеры, активизируются ферменты.

Основные осложнения после проведения сердечно-легочной...

Включает искусственную вентиляцию лёгких (искусственное дыхание) и компрессии грудной клетки (непрямой массаж сердца).

Комплексная терапия после остановки сердца. До недавнего времени алгоритм действий был представлен системой “ABCDE”, где

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: упрощение процесса и ускорение разжижения и осахаривания крахмала путем равномерного распределения ферментных препаратов.

— 289 с. Лукин Н. Д., Бородина З. М., Папахин А. А. Исследование действия амилолитических ферментов на нативный крахмал...

Растительные вещества в природе: биоразложение и ресинтез

Второй процесс, распад, изучен гораздо слабее. Этому вопросу и посвящено наше

При разложении растительных остатков под воздействием мицелия основных

что гриб Collybia dryophila, например, около 40 % листовой массы подстилки тратит на дыхание, около 10...

Сбалансированное питание с помощью зерновых круп

Проросшее зерно ржи содержит значительное количество амилолитических ферментов, которые в процессе варки способствуют гидролизу крахмала мучных компонентов смеси и существенно увеличивают количество редуцирующих веществ и декстрин-мальтозы...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Особенности действия квасильного раствора | Статья в журнале...

Наибольшее значение имеют крахмал и белковые вещества эндосперма и зародыша

Действие ферментов определяется температурой, величиной рН, активирующими и

Они содержатся в зерне злаков, в особенности в прорастающем зерне (солоде); присутствуют в...

Биологическая роль фосфора в жизни растений

Как показали исследования последнего времени, особенно велика роль фосфора в процессах дыхания растений и синтеза углеводов — крахмала, сахаров.

Больше всего их находится обычно в зародышах семян растений.

Микроорганизмы квасильного раствора | Статья в журнале...

Крахмал — углевод (С6Н10О5)n; он состоит из двух родственных веществ: амилозы — внутренней части зерна и амилопектина — оболочки. Образование сахаров под действием ферментов связано с клейстризацией крахмала.

Химический состав различных гибридов кукурузы

В процессе консервирования кукуруза сохраняет почти все свои полезные вещества. Также кукурузу используют для приготовления крахмала, пищевого масла

Зерно начинает набухать, прорастать, расщепляются высокомолекулярные биополимеры, активизируются ферменты.

Основные осложнения после проведения сердечно-легочной...

Включает искусственную вентиляцию лёгких (искусственное дыхание) и компрессии грудной клетки (непрямой массаж сердца).

Комплексная терапия после остановки сердца. До недавнего времени алгоритм действий был представлен системой “ABCDE”, где

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: упрощение процесса и ускорение разжижения и осахаривания крахмала путем равномерного распределения ферментных препаратов.

— 289 с. Лукин Н. Д., Бородина З. М., Папахин А. А. Исследование действия амилолитических ферментов на нативный крахмал...

Растительные вещества в природе: биоразложение и ресинтез

Второй процесс, распад, изучен гораздо слабее. Этому вопросу и посвящено наше

При разложении растительных остатков под воздействием мицелия основных

что гриб Collybia dryophila, например, около 40 % листовой массы подстилки тратит на дыхание, около 10...

Сбалансированное питание с помощью зерновых круп

Проросшее зерно ржи содержит значительное количество амилолитических ферментов, которые в процессе варки способствуют гидролизу крахмала мучных компонентов смеси и существенно увеличивают количество редуцирующих веществ и декстрин-мальтозы...

Особенности действия квасильного раствора | Статья в журнале...

Наибольшее значение имеют крахмал и белковые вещества эндосперма и зародыша

Действие ферментов определяется температурой, величиной рН, активирующими и

Они содержатся в зерне злаков, в особенности в прорастающем зерне (солоде); присутствуют в...

Биологическая роль фосфора в жизни растений

Как показали исследования последнего времени, особенно велика роль фосфора в процессах дыхания растений и синтеза углеводов — крахмала, сахаров.

Больше всего их находится обычно в зародышах семян растений.

Микроорганизмы квасильного раствора | Статья в журнале...

Крахмал — углевод (С6Н10О5)n; он состоит из двух родственных веществ: амилозы — внутренней части зерна и амилопектина — оболочки. Образование сахаров под действием ферментов связано с клейстризацией крахмала.

Химический состав различных гибридов кукурузы

В процессе консервирования кукуруза сохраняет почти все свои полезные вещества. Также кукурузу используют для приготовления крахмала, пищевого масла

Зерно начинает набухать, прорастать, расщепляются высокомолекулярные биополимеры, активизируются ферменты.

Основные осложнения после проведения сердечно-легочной...

Включает искусственную вентиляцию лёгких (искусственное дыхание) и компрессии грудной клетки (непрямой массаж сердца).

Комплексная терапия после остановки сердца. До недавнего времени алгоритм действий был представлен системой “ABCDE”, где

Производство сахаристых продуктов из крахмала (патентный поиск)

Цель: упрощение процесса и ускорение разжижения и осахаривания крахмала путем равномерного распределения ферментных препаратов.

— 289 с. Лукин Н. Д., Бородина З. М., Папахин А. А. Исследование действия амилолитических ферментов на нативный крахмал...

Растительные вещества в природе: биоразложение и ресинтез

Второй процесс, распад, изучен гораздо слабее. Этому вопросу и посвящено наше

При разложении растительных остатков под воздействием мицелия основных

что гриб Collybia dryophila, например, около 40 % листовой массы подстилки тратит на дыхание, около 10...

Сбалансированное питание с помощью зерновых круп

Проросшее зерно ржи содержит значительное количество амилолитических ферментов, которые в процессе варки способствуют гидролизу крахмала мучных компонентов смеси и существенно увеличивают количество редуцирующих веществ и декстрин-мальтозы...

Задать вопрос