[крайний]

Биохимия зерна и хлебопродуктов
Е. Д. Казаков, Г.П. Карпиленко.
(3-е переработанное и дополненное издание). — СПб.: ГИОРД, 2005.
Рецензенты: профессор, доктор биологических наук В. Ф. Голенков (РГТЭУ);
профессор, доктор биологических наук А. Ф. Топунов (институт биохимии им. А.Н. Баха РАН)

В учебном пособии для студентов вузов приведены химический со-
став зерна, муки и крупы, процессы, происходящие в зерне при его
прорастании, созревании, хранении и переработке, а также в муке и
крупе при их производстве и хранении.

Выращивание зерна и других сельскохозяйственных культур
требует применения до десяти агрохимических операции по
их обработке — протравливание семян, внесение в почву минеральных
удобрений, химическая борьба с сорняками, насекомыми,
грибковыми заболеваниями, грызунами и т.д., обработка для
подсушивания растений на корню, удаление листьев, дезин-
фекция хранилищ и другие производственные мероприятия.

Минеральные удобрения и все другие химические
средства, применяемые в сельском хозяйстве, могут загряз-
нять почву и переходить в состав зерна, затем в хлебопродукты
и в виде ксенобиотиков (чуждые и вредные организму веще-
ства) в желудочно-кишечный тракт, вызывая его дисфунк-
цию (нарушение свойственных ему физиологических процес-
сов) и способствуя возникновению различных, в том числе и
очень тяжелых заболеваний. Так, при использовании соеди-
нении связанного азота (аммиачной селитры, сульфата ам-
мония, мочевины) становится возможным загрязнение нит-
ратами (солями азотной кислоты) почвы, почвенных вод и
накопление их в зерне и другой растениеводческой продук-
ции (особенно в плодах и овощах).
Под влиянием микрофлоры пищеварительного тракта и
тканевых ферментов нитраты восстанавливаются до нитритов
(солей азотистой кислоты), оказывающих вредное действие
на организм человека— нарушается работа центральной не-
рвной системы (ЦНС), снижается умственная и физическая
работоспособность. Нитриты способны превращать гемогло-
бин крови в непригодный для переноса кислорода метгемог-
лобин, а также образовывать с вторичными аминами N-нит-
розамины, оказывающие канцерогенное действие. Пестициды
способны уничтожать сорняки, вредителей, предохранять и
избавлять растения от болезней. Они могут быть при извест-
ных условиях опасными для человека, а также для полезных
фауны и флоры. По данным ВОЗ (Всемирной организации здра-
воохранения), в мире ежегодно регистрируется около 500 тыс.
отравлений пестицидами. В загрязнении воздушной среды и
водоемов заметную долю вносят минеральные удобрения и
пестициды.

При производстве, хранении и переработке зерна возможны условия,
приводящие к приобретению зерном ядовитых свойств.
Источниками вредных для человека и животных веществ в зер-
не могут бьпь: болезни растений, поражающие их во время роста
и развития; остаточные количества ядохимикатов, приметаемых
в поле для борьбы с сорными растениями и вредителями; оста-
точные количества ядохимикатов, используемых для уничтоже-
ния вредителей хлебных запасов в складах, элеваторах, на крупя-
ных и мукомольных заводах; ядовитые вещества, продуцируемые
в зерне при его уборке или хранении в результате развития мик-
роорганизмов и вредителей. При развитии некоторых грибов на
злаках зерно приобретает токсичные свойства. Употребление в
пищу такого зерна вызывает у людей и животных болезни, назы-
ваемые микотоксикозами. Реже токсичные вещества в зерне вы-
рабатываются бактериями. Хлебные злаки часто поражаются
многими грибами из рода Fusarium. Особенно часто страдают
рожь, пшеница, ячмень, бобовые культуры. Рост грибов приво-
дит к значительным изменениям химического состава зерна.
Происходит энергичный гидролиз белков и накопление продук-
тов их распада: аммиака, пептидов, аминов, свободных амино-
кислот и токсичных веществ для человека и животных.

Бывают случаи, когда неубранные посевы уходят под снег,
зимуют в поле. Перезимовавшее в поле зерно может стать ядо-
витым. При употреблении в пищу такого зерна отмечены мас-
совые заболевания людей, сопровождающиеся высокой смер-
тностью. Наиболее токсичны перезимовавшие под снегом
просо, гречиха, менее токсичны пшеница, рожь, ячмень и др.
Токсичность в значительной степени зависит не только от зер-
новой культуры, но и от времени сбора и условий зимовки.
При использовании ядовитого зерна, перезимовавшего в
поле, на кормовые цели наблюдались заболевания и падеж
сельскохозяйственных животных. Перезимовавшее зерно,
сохранившее способность к прорастанию, не содержит ток-
сичных веществ. На ядовитом зерне обнаружено несколько
видов микроскопических грибов, но чаще всего и в преоб-
ладающем количестве гриб F. sporotrichiella — основной воз-
будитель токсинообразования. Установлено, что гриб F. spo-
rotrichiella в зависимости от степени поражения зерна, ток-
сичности отдельных рас и разновидностей может вызывать
и другие заболевания: острый споротрихиеллотоксикоз, ки-
шечную дистрофию и т. д.
Зерно приобретает ядовитые свойства не только после
перезимовки под снегом. Влажное зерно может поражаться
грибами и становиться токсичным при хранении в поле в об-
молоченном или необмолоченном виде в зимний период, когда
оно сложено в большие бунты и долгое время лежит под
дождем, когда при запоздалой уборке оно собрано в неблаго-
приятных метеорологических условиях.
В ядовитом зерне происходят заметные деструктивные про-
цессы, идущие под влиянием микроорганизмов, развивающих-
ся на нем особенно интенсивно весной, во время таяния сне-
гов
Для оценки токсичности зерна используют реакцию аппликации жира на
коже кролика — жир из токсичного зерна оказывает сильное
физиологическое действие на кожу белого кролика, вызывая
покраснение, отек, некроз тканей, геморрагии и даже образо-
вание язв.
В составе свободных липидов перезимовавшего зерна преобладают
ядовитые жирные кислоты, в то время как у связанных липидов
—ядовитые неомыляемые вещества. Из неомыляемой фракции
связанных липидов перезимовавшего под снегом ядовитого
проса выделен токсичный стерин (липотоксол) с температу-
рой плавления 169—170 °С.
Липотоксол вызывает тяжелые заболевания сердца, кожи и
крови у человека. Отравление людей и животных перезимо-
вавшим в поле просом вызвано несколькими ядовитыми ве-
ществами, в основном токсичным стерином.
Грибы из рода Fusarium поражают злаковые растения,
перезимовавшие в поле, кроме того, они вызывают гибель всхо-
дов, загнивание корневой системы, потемнение и увядание
листьев, бесплодие колоса и другие поражения колоса, сопро-
вождающиеся ухудшением качества зерна. С ними связано об-
разование щуплого, легковесного, а также ядовитого зерна.
Явно фузариозные зерна обычно щуплые и нежизнеспособ-
ные. Грибница фузариума в этом случае пронизывает все зерно
целиком, что происходит в результате глубокого поражения се-
мян при раннем заражении колосьев в поле, в фазе молочной и
в начале восковой спелости.
Исследования, проведенные как у нас, так и за рубежом,
свидетельствуют, что микотоксины, продуцируемые гриба-
ми Fusarium, являются наиболее широко распространенны-
ми в мире микотоксинами. Интерес к фузариотоксинам рез-
ко возрос в последние годы в связи с появлением новых
данных об их токсических свойствах, в частности их спо-
собности даже в незначительных количествах нарушать
регуляцию продукции иммуноглобулинов, действовать как
канцерогены или как протоморы — механизмы усиления ге-
нетической информации — канцерогенеза. Результаты экс-
периментальных и эпидемиологических наблюдений ука-
зывают на потенциальную связь фузариотоксинов с такими
заболеваниями у человека как нефропатия (некоторые виды
поражений почек). Возбудителями фузариоза зерновых куль-
тур наиболее часто являются такие виды рода Fusarium как
F. graminearum, F. sporotrichiella, F. semitectum, F. avenaceum.
Фузариозом поражаются практические все злаковые куль-
туры, наиболее распространен и вреден фузариоз колоса и
зерна пшеницы, а в определенные годы и ячменя.
В практике использования зерна, пораженного фузариозом,
применяют примешивание его к партиям здорового зерна.
Количество фузариозного зерна, добавляемого к нормально-
му зерну, рассчитывают в зависимости от степени пораженно-
сти зерна в зараженной партии. Одни считают, что для пище-
вого зерна максимум фузариозного поражения не должен
превышать 3—5%, другие находят возможным получение нор-
мального хлеба при добавлении к муке из здорового зерна до
15% муки из зерна, пораженного фузариозом. При скармли-
вании скоту фузариозного зерна его в небольших количествах
добавляют к здоровому.
Болезнь, вызываемая спорыньей, — эрготизм (от французс-
кого названия спорыньи — «эрго»). Содержание спорыньи в муке
не допускается свыше 0,05%. Мука, отруби или отходы с содер-
жанием спорыньи свыше 2% считаются опасными для живот-
ных; их можно скармливать в ограниченных количествах.
Ядовитые свойства спорыньи при хранении постепенно
ослабевают. Сушка зерна также снижает ядовитые свойства
спорыньи.
Зерно пшеницы и ржи, поступающее на мукомольный завод,
может содержать спорыньи (вместе с головней или в отдельно-
сти) не более 0,15%.

Имеются данные о наличии в продуктах питания, в том
числе и в зерне, полициклических ароматических углеводоро-
дов, обладающих канцерогенным действием. Канцерогенный
углеводород бензпирен обладает сильной канцерогенной
активностью, весьма устойчив во внешней среде, наиболее рас-
пространен среди вредоносных полициклических ароматиче-
ских углеводородов, поэтому признан критерием канцероген-
ности. Канцерогенные углеводороды могут поступать в зерно
из внешней среды в период роста и развития хлебного расте-
ния. Основной источник появления бензпирена в зерне — за-
грязненная атмосфера, вода, почва и применение некоторых
канцерогенных пестицидов. Дополнительным источником
канцерогенных веществ могут быть некоторые технологиче-
ские операции при уборке, хранении, обработке и переработке
зерна. Количество канцерогенных веществ в убранном с поля
зерне в разных странах мира колеблется в значительных преде-
лах: от 0,04 до 4,13 мкг/кг. В зерне из разных районов РФ содер-
жание канцерогенных веществ наиболее часто находится в пре-
делах 0,1—0,2 мкг/кг, максимально — до 0,56 мкг/кг. Загрязнение
зерна канцерогенными веществами возможно также во время
сушки при прямом контакте продуктов сгорания топлива с зер-
ном. Исследования показали, что высокопроизводительные
шахтные и рециркуляционные зерносушилки при работе топок
на жидком и газообразном топливе и при строгом соблюдении
Инструкции по сушке зерна не загрязняют зерно бензпиреном.
Этого нельзя сказать при применении твердого топлива или се-
рьезных нарушениях режима сжигания топлива.
Для предотвращения попадания канцерогенных углеводо-
родов в зерно при сушке необходимо переводить работу топок
зерносушилок с твердого топлива на жидкое или газообразное
и строго соблюдать расчетный режим сжигания топлива (ко-
эффициент избытка воздуха, температуру горения и тепловое
напряжение топочного объема).
Из всех факторов, влияющих на увеличение количества бен-
зпирена, наибольшее значение имеет продолжительность кон-
такта зерна с продуктами сгорания. Наилучшие условия в этом
отношении создаются при сушке зерна во взвешенном состоя-
нии, что наблюдается при рециркуляционной сушке. Иссле-
дователи считают, что при этом способе возможна сушка зер-
на продуктами сгорания без накопления в нем бензпирена.
Опытное изучение этого важного вопроса должно быть про-
должено и расширено. Необходимо также ориентировать кон-
структоров и создателей сушильных установок на разработку
способов сушки, исключающих содержание канцерогенных
веществ в агенте сушки, с которым зерно вступает в контакт.