БИОХИМИЯ ЗЕРНА


   

§ 6. Зерно, поврежденное клопом-черепашкой

  

 

Вредители зерна составляют большую группу клопов семейства щитников, относящихся к разным родам и видам и называемых хлебными клопами. Наиболее распространенный и вредный клоп — вредная черепашка (Eurygaster integriceps Put.). В южных районах на посевах зерновых наряду с вредной черепашкой встречаются другие виды клопов: австрийская черепашка (Eurygaster austriaca Schr.), маврский клоп (Eurygaster maura L.) и др. Эти клопы отличаются от вредной черепашки тем, что они имеют в различных районах относительно невысокую, но постоянную численность. Вспышек массового размножения, характерных для вредной черепашки, они не дают. В восточных районах заметные повреждения посевам пшеницы и ржи наносят несколько видов остроголовых клопов (из рода Aelia F.). Наибольший вред причиняют сибирская остроголовая черепашка, или сибирский клоп (Aelia sibirica Rent.),—вредитель колосьев и зерна. Поврежденные им зерна уменьшаются в массе на 20...50%.

Вредная черепашка повреждает все зерновые культуры, особенно пшеницу. В южной части СССР от нее больше всего страдает озимая пшеница. При сильном заражении, наблюдаемом в годы массовых размножений, клопы-черепашки снижают урожай до 50% и больше и могут полностью погубить урожай. Полевые опыты показали, что пораженные семена, особенно в области зародыша, дают меньшее количество растений, более низкую продуктивность стеблей, меньшую среднюю длину колоса, более низкую массу 1000 зерен, большее количество мелких зерен, меньшую энергию прорастания и всхожесть, более слабую клейковину. По продуктивной кустистости, содержанию поврежденного черепашкой зерна, массе 1000 зерен и качеству клейковины наиболее устойчивы сорта Безостая 1, Мироновская юбилейная, Ранняя 12, Белоцерковская 198. Некоторые сорта сохраняют хлебопекарные достоинства при значительном количестве поврежденных зерен (до 6...10%).

Борьба с клопом-черепашкой представляет собой серьезную народнохозяйственную проблему. Уколы клопа-черепашки в стебель и колос перед колошением и в начале его вызывают недоразвитость зерна и белоколосость. Зерно, поврежденное до фазы восковой спелости, ссыхается, становится щуплым. Во всех случаях урожай снижается. Если зерно повреждено в фазе восковой спелости, на поверхности его обычно появляется темная точка укуса, окруженная резко очерченным пятном сморщившейся и беловатой оболочки. Эндосперм в месте укуса легко разрушается при надавливании. Клопы-черепашки (на 70...80%) наносят уколы в зоне зародыша, что приводит к снижению или потере всхожести. Всхожесть семян, поврежденных вредителями, зависит от места укола в зерне. При повреждении зерна в области зародыша полевая всхожесть семян снижается на 38%, при повреждении эндосперма — на 4%. Уколы клопов-черепашек уменьшают содержание в зерне общего азота. При автолизе муки из зерен ( 80), поврежденных клопами-черепашками, происходит необычайно сильный протеолиз.

Наблюдается большое накопление как общерастворимого, так и не осаждаемого трихлоруксусной кислотой азота, входящего в состав низкомолекулярных соединений: пептонов, пептидов и аминокислот. По содержанию азота нормальная и поврежденная части эндосперма резко различаются в результате всасывания его клопами-черепашками в точке нанесения укола. Укол клопа повышает содержание в поврежденной части эндосперма спирторастворимого азота.

Водорастворимый азот, особенно азот, не осаждаемый из водного экстракта трихлоруксусной кислотой, т. е. азот низкомолекулярных продуктов ферментативного расщепления белка, в поврежденной части составляет в среднем половину. В поврежденной части также заметно возрастает титруемая кислотность спиртовой вытяжки. При механическом разделении поврежденных и неповрежденных частей зерна было установлено, что наносимое клопом-черепашкой повреждение локально. Глубокие биохимические изменения зерна при его поражении происходят под влиянием мощных протеолитических ферментов, выделяемых слюнными железами клопа-черепашки при уколе. Первые стадии действия протеиназ сопровождаются дезагрегированием белка, что сказывается в изменении его физических свойств, в частности вязкости. Наилучшие условия для действия растворяющих клейковину ферментов соответствуют нейтральной и слабой щелочной реакции, при рН 8,2.

Ферменты, вырабатываемые вредителем, могут гидролизовать белки и углеводы. Изменения в поврежденном зерне в сильной степени влияют не только на технологические, но и на посевные качества зерна. В нем происходят глубокие физиологические изменения — повышается интенсивность дыхания, увеличивается активность ферментов. При поражении клопом-черепашкой возрастает также активность амилаз, особенно в зоне нанесения укола. При повреждении пшеницы клопом-черепашкой в фазе молочной спелости синтезирующая активность фосфорила- зы резко снижается. По наблюдениям, она была в 12 раз ниже, чем в контроле.

Пораженное зерно, особенно в зоне укола, более интенсивно дышит. Так, отношение интенсивности дыхания пораженного зерна к уровню дыхания здорового составляло 1:1,01 (при поражении 0,3%) и 1: 1,26 (при поражении 4,5%), а в пораженной ткани 1: (2,3...3,4). Содержание свободных аминокислот, и прежде всего тирозина, с возрастанием поражения зерна клопом- черепашкой увеличивается. Мука из зерна, поврежденного клопом-черепашкой, имеет низкие хлебопекарные достоинства, разрушенную клейковину. В пораженном зерне клейковина не отмывается, в частично пораженном количество ее уменьшено и качество резко ухудшено. Тесто становится жидким, неподни- мающимся, при выпечке получается хлеб низкого качества, с небольшим объемом, плотный, с темной коркой, покрытой мелкими трещинами, в результате увеличения количества свободного тирозина и усиливающегося меланоидинообразования.

На рисунке 56 приведена характеристика физических свойств теста из муки, полученной из зерна пшеницы с разной степенью поврежденности клопами-черепашками. Ухудшение хлебопекарного достоинства связано прежде всего с глубокими изменениями клейковины и белкового комплекса в целом. Характерная особенность зерна пшеницы с наличием поврежденных зерен — высокое содержание в нем продуктов протеолиза — водорастворимого и спирторастворимого азота ( 57). При определении клейковинного белка в контрольной пробе отношение азота глиадина к азоту глютеина составило 1 :1,12 и из зерна, поврежденного клопом-черепашкой, — 1:4,21.  

Исследователи вазы вают разное количество поврежденных зерен, при котором уменьшается количество клейковины и ухудшается ее качество, что связано с неодинаковыми исходными качеством и глубиной повреждения индивидуальных зерен. Сильная пшеница наиболее часто при поражении клопом-черепашкой на 3...4% переходит в группу слабой. Качество клейковины заметно изменяется при небольшом повреждении зерна клопами-черепашками (1 %). Из рисунка 58 видно, что чем в более раннюю фазу созревания зерно повреждено клопом-черепашкой, тем хуже его качество. В снижении качества поврежденного зерна главную роль играет повышение активности протеолитических ферментов и наряду с этим заметное

нарушение слаженности других ферментных систем, что изменяет физиологические процессы синтеза и формирования зерна» Наиболее резко активность амилолитических ферментов меняется в дозревшем зерне пшеницы, поврежденном клопом-черепашкой в молочной фазе созревания.

Поражение зерна пшеницы остроголовыми клопами-черепашками имеет свои особенности. Содержание клейковины в таком зерне несколько снижается, а качество ее почти не изменяется. Содержание сырой клейковины в зерне пшеницы, пораженной остроголовыми клопами-черепашками, в одном случае при содержании поврежденных зерен (%) составило: до 5—28,2%, от 5 до 10—27% и от 10 до 25—25,8%, в другом случае (соответственно)— 28; 25; 23,5%. Качество клейковины ухудшалось незначительно и оставалось в пределах одной и той же II груп^ пы. При уколе зерна остроголовым клопом эндосперм под пятном, как и при поражении вредной черепашкой, рыхлый.

Семенам подсолнечника наиболее сильные повреждения наносит ягодный клоп. Уменьшается масса 1000 семян, снижаются энергия прорастания (на 40%) и всхожесть (на 45%), резко падает масличность (до 9%), значительно ухудшается качество масла.

Пищевая ценность поврежденного зерна снижается. Это связано с тем, что часть белковых и других веществ потребляется черепашкой.

Наиболее существенное ухудшение технологического достоинства пораженного зерна пшеницы, прежде всего хлебопекарного, вызывает повреждение его белково-протеиназного комплекса. Определенное значение имеет также изменение углеводно-амилазного комплекса и других веществ зерна. По действующему стандарту зерно пшеницы, пораженное клопом-черепашкой, определяют визуально (по наличию следа укола — темной точки и характерной вдавленности пятна). Этот метод неточен, так как позволяет определять только факт повреждения, но не дает возможности установить степень этого повреждения.

Большое значение для глубины повреждения имеет фаза созревания, на которой повреждено зерно, сорт и другие природные особенности зерна, повреждение зерна другими полевыми вредителями (личинками пшеничного трипса, которые, оставляя на зерне темную точку и снижая массу зерна, не ухудшают его хлебопекарного достоинства) и т. д. Разработаны и другие способы оценки технологического достоинства зерна пшеницы с использованием физических и биохимических показателей. К ним относят следующие измерения: протеолитической активности содовых вытяжек из зерна или муки; количества продуктов протеолиза (главным образом, тирозина); физических свойств теста; физических свойств клейковины; количества азота, не осаждаемого трихлоруксусной кислотой; степени пепти- зации клейковины, регистрируемой на нефелометре. Наилучшие из способов оценки' технологического достоинства зерна пшеницы — пробная выпечка и анализ качества хлеба.

В условиях хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятий для распознавания степени поражения зерна пшеницы клопами-черепашками наиболее приемлемы методы определения количества и качества клейковины, а также расплываемо- сти шарика теста.

Для улучшения технологического достоинства зерна пшеницы, пораженного клопом-черепашкой, его смешивают со здоровым зерном. Протеолитические ферменты клопа-черепашки обладают высокой активностью, при глубоком поражении примесь небольшого количества поврежденного зерна затрудняет получение удовлетворительной смеси. Существенное значение имеет также различная атакуемость белков протеолитическими ферментами. Некоторые сорта пшеницы очень устойчивы к их воздействию. Однако клейковина большинства сортов легко расщепляется, ограничивая эффект улучшения при смешивании, поэтому приходится очень осторожно и только после тщательной опытной проверки вводить пораженное зерно в смесь.

При подготовке пшеницы к помолу целесообразно применять комбинированное воздушно-ситовое сепарирование для выделения наиболее легких и щуплых зерен, образовавшихся при раннем повреждении. Установлено, что пораженные части зерна, поврежденного клопом-черепашкой, менее прочные, при ударе выкрашиваются. На основе этой особенности разработана технологическая схема переработки такого зерна, в которой пораженные участки удаляются, а остальная часть поврежденного зерна дает муку удовлетворительного качества. Особенность схемы заключается в том, что пораженное зерно интенсивно обрабатывают на обоечных машинах и муку с I драной системы удаляют. Общий выход муки снижается на 2,0...2,5%, что компенсируется улучшением качества продукции. Для интенсификации и механизации удаления пораженных клопом-черепашкой участков зерновки пшеницы зерно многократно соударяют с игольчатой поверхностью.

Качество клейковины зерна, пораженного клопом-черепашкой, может быть улучшено термической обработкой — нагреванием при температуре 70...80°С в течение нескольких часов. Хороших результатов достигают при горячей и скоростной гидротермической обработке пораженного зерна. При длительном хранении пораженного зерна и особенно муки активность протеаз ослабляется и хлебопекарное достоинство несколько улучшается. Разработаны многочисленные методы, позволяющие повышать качество хлеба из зерна, пораженного клопом-черепашкой: повышение кислотности теста, резко тормозящее про- теолиз; увеличение количества соли в тесте, улучшающее физическое состояние клейковины и др.

На хлебозаводах, кроме того, вносят следующие изменения в технологический процесс тестоведения и выпечки: готовят тесто ускоренным способом, чтобы клейковина при брожении подвергалась наименьшему разрушающему действию протеиназ; сокращают расстойку; хлеб выпекают при повышенной температуре пекарной камеры; тесто готовят на жидких дрожжах. До сих пор мы говорили о преодолении разрушающего действия клопа-черепашки на зерно при его хранении и переработке. Однако необходимо стремиться к тому, чтобы не допустить повреждений зерна клопом-черепашкой или свести эти повреждения к минимуму.

 

СОДЕРЖАНИЕ:  БИОХИМИЯ ЗЕРНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

 



Смотрите также:

 

Вредители и болезни зерновых культур. Вредители.

чеРепашка повреждает все виды хлебных злаков, особенно пшеницу.
Характер повреждения такой же, как у вредной черепашки, но повреждения остроголовых клопов значительно меньше влияют на хлебопекарные качества зерна.

 

Клопы. Как избавиться от клопов

Этот клоп одним уколом снижает вдвое всхожесть семян. Зёрна, повреждённые черепашкой, теряют качества, за которые мы их ценим. Тесто из «обработанных» насекомыми зёрен, размолотых в муку, при брожении разжижается...

 

Справочник агронома по защите растений. Болезни...

Так иа посеве, произведенном в начале мая и выколосившемся 25 июня, зерновой совкой было повреждено 72% зерен; на посеве
Раздельная уборка хлебов в начале восковой спелости вызывает гибель личинок черепашки, а часть взрослых клопов...

 

Болезни. Зерновые культуры поражаются головневыми...

При наличии иа всходах яровых зерновых свыше одного перезимовавшего клопа
Несколько позже, в фазу молочной спелости зерна, борьбу с черепашкой повторяют, если
Меры борьбы с многоядными вредителями, повреждающими кукурузу и сорго...

 

Вредители хлебных запасов. Амбарный долгоносик.

Зерновой точильщик—Rhizopertha dominica F. В Казахстане распространен в южных областях. С зернопродуктамн завозится в другие области Казахстана- Повреждает целое зерно многих сельскохозяйственных культур, кроме бобовЫ*.

 

Вредители и болезни технических и масличных культур.

Клопы многоядны, и наряду со свеклой повреждают другие культуры.
Такие самки покрывают многочисленные корешки н корневые волоски наподобие белых маковых зерен.