Методы селекции

Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.

Гипотеза  сверхдоминирования объясняет явление  гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

Аа × Аа 
АА   2Аа   аа

Перекрестное  опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых  кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными. 

Отдаленная  гибридизация

Восстановление  плодовитости капустно-редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-редечный гибрид.

Отдаленная  гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Методика  преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале  скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.

Далее с  помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при  мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Технологический процесс для приготовления  пшеничного и ржаного  хлеба

 
Технологический процесс изготовления хлебных изделий изтеста. Осн. сырьём в X. п. служат пшеничная и ржаная мукаразличных сортов, вода, хлебопекарные дрожжи и поваренная соль. В качестве дополнит, сырья употребляются сахар, патока, жиры, натуральное или сухое молоко, молочная сыворотка, яйца, мак, пряности и др. Осн. этапы X. п.: приём и хранение сырья; приготовление, разделка и расстойка (выдержка) теста; выпечка и охлаждение хлеба, иногда его упаковка.

Мука на хлебозаводы  в основном доставляется в цистернах  муковозов, откуда под давлением  перекачивается по трубам в бункеры, расположенные в складах. Перед  поступлением в переработку она  просеивается и очищается с помощью  магнитов от ферромагнитных примесей. В процессе хранения в муке происходят различные биохимические превращения, улучшающие её хлебопекарные свойства.

Приготовление теста состоит в перемешивании муки, воды, соли, дрожжей, опары либо заквасок и др. видов сырья. Соль, сахар дозируются в виде профильтрованных водных растворов, дрожжи - в виде водной суспензии, жиры - в растопленном состоянии. В процессе приготовления теста происходит набухание частиц муки (за счёт связывания воды гл. обр. белковыми веществами, крахмалом и пентозанами), накопление молочной и др. органич. кислот в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий, активация (увеличение бродильной активности) и размножение дрожжевых клеток. Под влиянием гидролитич. действия ферментов в тесте несколько увеличивается содержание са-харов и водорастворимых белков. Набухание частиц муки обусловливает фор-мо- и газоудерживающую способность теста. Органич. кислоты придают хлебу кисловатый вкус. Дрожжевые клетки в тесте вызывают спиртовое брожение с образованием этилового спирта и углекислого газа, пузырьки к-poro, разрыхляя тесто, обеспечивают пористую структуру мякиша хлеба.

Традиционные способы приготовления пшеничного теста - опарный и безопар-ный. При безопарном способе всё сырьё замешивается сразу и тесто готово через 2-3 ч; при опарном - сначала замешивается опара (более жидкое тесто из 50-70% общего количества муки с добавлением всего количества дрожжей), затем через 4-5 ч в выброженную опару добавляются остальная часть муки, вода и др. сырьё и замешивается тесто нормальной консистенции, длительность брожения к-рого 1-2 ч. При опарном способе требуется несколько меньше дрожжей (~1%), чем при безопарном (1,5-3%). Новым способом, сокращающим цикл получения хлеба и облегчающим механизацию и автоматизацию этого производств, процесса, является приготовление теста на жидкой опаре (замешивается примерно из 30% муки). В результате процессы молочнокислого брожения, активации и размножения дрожжей происходят в жидкой опаре, текучесть к-рой ускоряет брожение, облегчает транспортирование и дозирование опары. Эффект ускорения достигается и при раздельном изготовлении из 5-15% муки молочнокислой закваски и полуфабриката для активации дрожжей. Метод позволяет оптимизировать осн. процессы созревания теста и уменьшить объём необходимой аппаратуры. Приготовление теста (замешивается сразу всё сырьё) с применением пищ. кислот (молочная, лимонная, яблочная и т. д.) или молочной сыворотки (жидкой, сгущённой, сухой) в количествах, обусловливающих необходимую кислотность хлеба, позволяет в ещё большей степени ускорить этот процесс. Все ускоренные способы экономически эффективны и характеризуются интенсификацией биохимич., микробиологич. и коллоидных процессов в тесте (напр., время брожения не превышает 30-40мин).

Форсирование процесса приготовления теста может осуществляться также добавлением в тесто  амилолитических и протеолитических ферментных препаратов, улучшителей  окислительных (аскорбиновая к-та, бромат калия, йодат калия) и восстановительных (цистеин, тиосульфат натрия) процессов, поверхностно-активных веществ (моно- и диглице-риды, лецитин, гликолипиды  и др.).

Ржаное  тесто и тесто из смеси ржаной и пшеничной муки готовятся как на густых, так и на жидких заквасках. Технологич. свойства ржаной муки обусловливают более высокие кислотность и влажность теста и хлеба по сравнению с пшеничным.

Готовность опар, заквасок и теста определяется по конечной кислотности или водородному показателю рН среды и по бродильной активности. Кислотность и содержание влаги в тесте и соответственно в хлебе зависят от сорта пшеничной или ржаной муки, а также от рецептуры и вида хлебных изделий.

Разделка теста  при выработке изделий из пшеничной  муки состоит из операций деления, кругления, промежуточной расстойки в течение  неск. мин (происходят рассасывание внутр. напряжений в тесте и частичное восстановление его структуры), формовки и окончат, расстойки. Для теста из ржаной муки разделка ограничивается делением, формовкой и окончат, расстойкой. Окончат, расстойка кусков теста сопровождается бродильным процессом (что позволяет получить хлеб с хорошо разрыхлённым мякишем). Её длительность колеблется в широких пределах (от 25 до 120мин). О готовности кусков теста судят по увеличению их объёма, разрыхлённости и упругости.

Выпечка хлеба производится в хлебопекарных печах. Тесто выпекается в металлич. формах (формовый хлеб) или на поду печи (подовый хлеб). В результате прогрева на поверхности теста формируется корка, а внутри куска происходятденатурация белковых веществ и частичная клейстеризация крахмала, вызывающие образование мякиша хлеба. Темп-pa середины мякиша хлеба при выпечке поднимается до 92-98 ОС, корки -  
до 140-175 ОС. Под воздействием ферментов в тесте (хлебе) в процессе выпечки протекают также процессы гидролитич. расщепления крахмала с увеличением количества водорастворимых углеводов. В ржаном хлебе, кроме этого, наблюдается частичный кислотный гидролиз крахмала. В корке под влиянием более высокой темп-ры происходит почти полное удаление влаги, а также тепловая декс-тринизация (частичное разрушение) крахмала и процессы окислительно-восстановит. взаимодействия несброженных са-харов и содержащихся в тесте продуктов протеолиза белков - реакция образования меланоидинов, к-рые обусловливают цвет корки от золотистого до коричневого. При этом в качестве промежуточных и побочных продуктов образуется комплекс гл. обр. летучих веществ (свыше 200), совокупность к-рых обеспечивает специфич. аромат хлеба. Значит, увлажнение паровоздушной среды пекарной камеры в начальный период выпечки увеличивает объём хлеба и обусловливает глянцевитую поверхность корки. В процессе выпечки тесто теряет часть воды, спирта и летучих веществ. Разница между массой теста, посаженного в печь, и массой хлеба в момент выборки его из печи наз. упёком. В зависимости от массы и формы хлеба упёк составляет от 6 до 14% .

Охлаждение  хлеба после выпечки происходит на лотках, установленных в хлебохранилищах и экспедициях, после чего его отправляют в торг. сеть. В процессе охлаждения и хранения хлеб (гл. обр. из-за потери влаги) теряет в массе от 1,5 до 5% (усушка).

Дальнейшее развитие X. п. связано с улучшением ассортимента, а также вкуса, аромата, внеш. вида выпускаемой продукции, увеличением  выпуска хлебобулочных изделий  повышенной биологич. ценности, богатых  прежде всего белковыми веществами, незаменимыми аминокислотами и витаминами. Повышение эффективности X. п. может  быть достигнуто благодаря интенсификации и совершенствованию методов  регулирования технологич. процессов, разработке и внедрению дальнейшей комплексной механизации и автоматизации  хлебопекарных предприятий 
 
 
 
 
 
 
 

4. В чём заключается  принцип консервирования  в герметически укупоренной  таре с применением  стерилизации.

     Возможность  консервирования всех видов животного  и растительного сырья была  открыта французским ученым Никола  Аппе-ром (1750-1841).

     В результате 40-летних опытов и исканий Аппер  выявил и установил основы  нового метода консервирования,  которых! базируется на двух  принципах: помещение надлежащим  образом обработанного пищевого  сырья в воздухонепроницаемую, герметически  укупоренную оболочку и нагревание  его в водяной бане более  или менее длительное время  в зависимости от природы консервируемого  вещества. Сущность этого метода  в том, что гибель микробных  клеток в этих условиях наступает  в результате коагуляции белков  протоплазмы. Однако уничтожение  микробов не происходит мгновенно.  Для этого необходимо определенное  время, называемое летальным.  Оно зависит от температуры  обработки, вида микроорганизмов  и их количества, химического  состава продукта.

     В практике  консервирования пастеризацией  припято называть процесс, который  проводится при температуре до 100°С п при котором погибают  неспорообразующие микроорганизмы. Для уничтожения спорообразующих  микроорганизмов применяется стерилизация  при температуре свыше 100°С. Слово  «стерилизация» происходит от  латинского вЬегШэ — бесплодный. Температура свыше 100°С достигается  под давлением в герметичном  сосуде.