MARKAKUUMENNUS TÄRKKELYKSEN ENTSYMAATTI- SEN HAJOAMISEN TEHOSTAJANA I. Tärkkelyspreparaateilla ja jauhetulla viljalla tehdyt kokeet Maija-Liisa Salo, Irmeli Korhonen ja Ulla-Riitta Lehtonen Helsingin yliopiston kotieläintieteen laitos Saapunut 16. !. 1970 Tärkkelys on kasvien tärkein vararavintoaine. Se koostuu kahdesta glukoosipolymee- ristä: ketjumaisesta amyloosista ja haaroittuneesta amylopektiinistä. Tärkkelyksen sininen jodiväri perustuu amyloosiin, amylopektiini vuorostaan muodostaa veden kanssa kuu- mennettaessa tyypillisen tärkkelysliisterin. Viljanjyvissä tärkkelys varastoituu endospermiin jyväsinä, joiden läpimitta vaihtelee rajoissa I—so p (Seideman 1966). Syntetisoituminen glukoosista tapahtuu varastosoluissa olevissa leukoplasteissa spesifisten entsyymien vaikutuksesta. Kun jyvä alkaa itää, hajotta- vat entsyymit tärkkelyksen takaisin glukoosiksi; sakoluvussa, viljan sovinnaisessa laatu- kriteeriossa havaittavat äkilliset muutokset johtuvat ainakin pääosaltaan juuri amylaasi- aktiivisuuden vaihteluista (Olered & Jönsson 1968). Ruoansulatuskanavassa amylaasit hajottavat tärkkelyksen maltoosiksi ja maltaasit edelleen glukoosiksi. Amylaasit tehoavat kuitenkin varsin hitaasti ehjiin tärkkelysjyväsiin, perunantärkkelykseen tuskin lainkaan. Niiden vaikutusta voidaan suuresti jouduttaa pai- suttamalla jyväset vedessä kuumentaen. Tärkkelysjyväset imevät vettä ja laajenevat jopa 25—30 kertaisiksi, ja jos ne ovat solukosta vapautuneet, ne lopulta särkyvät muodostaen tärkkelysliisterin. Liisteröitymislämpötila eri viljalajien tärkkelyksellä vaihtelee noin 60—80°C (Seideman 1966). Kypsytys siis parantaa tärkkelyksen sulavuutta ja sitä tietä ravintoarvoapa tämän ovat myös rehutehtaat ottaneet huomioon. Markkinoilla olevat minkkien viljarehut ovat ylei- sesti kypsytettyjä ja USA:ssa on kypsytetyn viljarehun käyttö saanut suosiota myös voima- peräisessä lihakarjan kasvatuksessa. Monet tutkijat ovat nimittäin todenneet, että viljan- jyvien ravintoarvo paranee kypsytyksen ansiosta. Tapahtumaketju on seuraava: fermen- taatio pötsissä kiihtyy ja propionihapon osuus nousee kohottaen siten rehun hyväksikäyttö- astetta. Voimistunut fermentaatio saa lisäksi aikaan koko rehuannoksen sulavuuden paranemisen (Salsbury ym. 1961, Hale 1965, Matsushima ym. 1966, Erwin 1966, https://www.c-info.fi/en/info/?token=NRu-FGENr0UcK5YX.bECwLL5SYSTLsKjSbsmtxw.Ascn5AOojc9Nuq6yI1vpA7znr3mckonDIf23PIOAs0qT2M93aJfyd16xIaFwraKUD24wKdMyfmxkbcuNkEaYWQunEyZ8swCLmNSsUbMxAxECzuM0B0vmDnAdctDgYFn7Eq7dlkrZy1dGC8cwn8o2NTo7ltfdMTDkSGqvVW-0lsIqTAsXX5iSmu1IKPstZoMeFGS9u3amQrBV3GBZZBJ0D_DGFARKopE 155 1967, Colenbrander ym. 1967, Williamson 1967). Naudoilla suoritetuissa kokeissa ovat monet edellämainituista tutkijoista todenneet s—lo5—10 %:n nousun rehun hyväksikäytössä. On tosin julkaistu sellaisiakin tutkimuksia, joissa raaka maissi (Mudd & Perry 1969), ja erikoisesti raaka ohra (Hale ym. 1966 ja 1965, Garret 1965) on antanut yhtä hyvän tai paremmankin tuloksen kuin kypsytetty. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli ensinnäkin selvitellä eri tärkkelyslajien entsy- maattista hajoamista ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Toisaalta pyrittiin saamaan selville lähinnä minkkien rehuja ajatellen mikä vesipitoisuus ja minkälainen kuumennus- käsittely on tarpeen, että rehukarkeuteen jauhettujen vehnä-, ohra- ja kaurajauhojen tärkkelys muuttuu amyloglukosidaasin vaikutukselle herkäksi. Amyloglukosidaasi on Aspergillus sienen valmistama entsyymi, joka hydrolysoi tärkkelyksen glukoosiksi asti. Materiaalit ja tutkimusmenetelmät Materiaalit. Tärkkelyspreparaatit olivat osaksi kaupallisia (vehnä, peruna), osaksi omassa laboratoriossa preparoituja (ohra, kaura, herne). Kaikki jauhoerät olivat Viikin koetilalta: Svenno kevätvehnä, Otra ohra ja Sisu kaura. Ensimmäisenä esitettävässä tutkimuksessakäytetyt jauhot oli rehumyllyllä jauhettu tavallista sianrehukarkeutta vähän hienommiksi. Ne jauhoerät, joilla tehtiin alustavat tutkimukset ja joista esitetään kypsytys- tehon säilymistulokset, olivat jonkinverran karkeampia. Analyysimenetelmät. Kypsytyksen tehokkuutta tutkittaessa tärkkelysmääri- tyksestä jätettiin esikeitto pois, koska kypsytyksellä nimenomaan pyrittiin korvaamaan tärkkelyksen liisteröimiskeitto. Entsyymikäsittely järjestettiin myös hiukan optimaalista tehottomammaksi (5 t 40°, pH 4.8), sillä alustavissa kokeissa kävi ilmi, että lämpötilan nostaminen 60°:seen tai ajan pidentäminen 20 tuntiin jo sinänsä pienessä määrin paisutti heikonkin esikypsytyksen läpikäyneitä tärkkelysjyväsiä. Työn säästämiseksi jätettiin myös etanoliuutto kaikista tärkkelysmäärityksistä pois; se on viljanjyvillä melko tarpeeton ja tässä tapauksessa tarvittiin vain suhteellisia lukuja. Tärkkelysmääritysmenetelmä on yksi- tyiskohtaisesti selostettu aikaisemmassa kirjoituksessa (Salo ja Salmi 1968). Näytteiden todellinen tärkkelyspitoisuus, mihin kypsytyksellä tai muilla käsittelyillä aikaan saatua tulosta verrattiin, määritettiin muuten aivan samoin kuin edellinen, paitsi että menetelmään sisältyi tärkkelysmääritykselle oleellinen liisteröimiskeitto. Puhtailla tärkkelyspreparaateilla tehdyt kokeet Puhtailla tärkkelyspreparaateilla tutkittiin ensinnäkin tärkkelyksen hydrolysoitumista amyloglukosidaasilla sekä ilman esikäsittelyä että liisteröimiskeiton jälkeen. Taulukosta 1 nähdään, että ilman liisteröimiskeittoa viljantärkkelyksestä hydrolysoituu glukoosiksi 11—13%, herneentärkkelyksestä 5 % ja perunantärkkelyksestä vain 2%. Entsyymi- käsittelyaika on kautta linjan ollut tarkoituksellisesti hieman liian lyhyt; sen vuoksi keitto- menetelmälläkään ei ole päästy täysin 100 %:iin. Tulokset on laskettu tuhka-ja proteiini- korjatulle kuiva-aineelle. Taulukossa 2 taas esitetään ensiksi tulokset kuivan ja märän huhmaroinnin vaikutuk- sesta. Punnittua tärkkelysnäytettä on ennen määritystä hierretty huhmaressa 2 min. ajan. Luvuista näkyy, että tälläkin tavoin voidaan jossakin määrin lisätä tärkkelyksen entsyymi- herkkyyttä ja veden kanssa hiertäminen on kuiviltaan tapahtuvaa tehokkaampaa. Hiertä- Taulukko 1. Liisteröimiskeiton vaikutus tärkkelyksen entsymaattiseen hajoamiseen. Table I. Effect of gelatinization on the enzymatic hydrolysis of starch. Hajonnut glukoosiksi, % k.a;sta Hydrolysed to glucose, % ofdry wt. Ei esikeittoa Esikeitto No pretreatment Boiling Vehnäntärkkelys Wheat starch Ohran ~ Barley ~ Kauran „ Oat ~ Herneen ~ Pea „ Perunan ~ Potato ~ 12.8 98.9 11.4 97.6 11.3 100.0 4.7 98.3 1.7 99.6 Taulukko 2. Erilaisten esikäsittelyjen vaikutus tärkkelyksen entsymaattiseen hajoamiseen. Table 2. Effect of different pretreatments on the enzymatic hydrolysis ofstarch. Hajonnut glukoosiksi, % k.a:sta Hydrolysed to glucose , % ofdry wt. Vehnäntärkkelys Perunantärkkelys Wheat starch Potato starch Ilman esikäsittelyjä Without pretreatments 12.8 1.7 Liisteröimiskeitto Gelatinizedby boiling 98.9 99.6 Kuivahuhmarointi Dry pounding in mortar 20.6 12.1 Märkä „ Moist „ „ 23.8 16.0 Pepsiini-HCI käsittely Pepsin-HCI treatment 13.9 1.3 minen nähtävästi mekaanisesti särkee osalla jyväsiä pintakerrosta ja entsyymiliuos pääsee rikkoutuneista kohdista tunkeutumaan jyvästen löyhempään sisäosaan. Mercier ym. (1968) totesivat puristuksen särkevän tärkkelysjyväsiä ja tietyn vesipitoisuuden tehostavan tätä vaikutusta. Hiertämiskokeessa oli kysymys samasta asiasta, puristus tosin oli vähäinen ja sen kohdistuminen jyväsiin epätasaista. Taulukon 2 lopussa esitetyssä kokeessa pyrittiin vuorostaan saamaan selville, tehoaako amyloglukosidaasi paremmin sellaiseen raakaan tärkkelykseen, joka on ollut mahalaukun olosuhteita jäljittelevässä käsittelyssä. Kuten taulukosta nähdään, ei pepsiinisuolahappo edistä tärkkelyksen entsymaattista hajoamista. Perunantärkkelyksellä vaikutus oli täysin nolla ja vehnäntärkkelykselläkin niin vähäinen, että se voi yhtä hyvin olla analyysivirhe. Voitaneen siis katsoa, että mikäli mahalaukussa ei ole muita tärkkelyksen hajoamiseen Taulukko 3. Esikäsittelyjen vaikutus viljan tärkkelyksen entsymaattiseen hajoamiseen. Table 3. Effect of different prelreatments on the enzymatic hydrolysis ofcereal starch. Hajonnut glukoosiksi, % k . a:sf a Hydrolysed to glucose, % of dry wt. Ei esikäsittelyä Esikeitto Huhmarointi No pretreatment Boiling Pounding Vehnäjauho Wheat meal 9.1 62.8 15.0 Ohra „ Barley „ 9.3 52.0 12.8 Kaura „ Oat „ 9.5 39.5 10.7 156 157 vaikuttavia tekijöitä kuin tietty pH, lämpötila ja pepsiini, ei mahalaukussa täpahtuva sulamisprosessi edistä tärkkelyksen entsymaattista hajoamista ohutsuolessa. Taulukossa 3 esitetään vehnä-, ohra- ja kaurajauholla suoritettuja entsyymikokeita. Tulos osoittaa liisteröimiskeiton ja mekaanisen jyvästen särkemisen merkityksestä saman, mikä todettiin puhtailla tärkkelyspreparaateillakin. Jauhoista vain hajoaa tärkkelystä ilman esikäsittelyjä suhteellisesti jonkin verran enemmän kuin puhtaista tärkkelyspreparaa- teista. Ehkäpä tärkkelystä preparoitaessa vioittuneita jyväsiä hukkaantuu suhteellisesti enemmän kuin ehjiä. Vehnä-, ohra- ja kaurajauholla tehdyt kypsytyskokeet Jauhojen esikypsytys. Kokeiden tarkoituksena oli löytää kypsytysmene- telmä, jolla jauhojen tärkkelysjyväset saataisiin sellaiseen muotoon, että amyloglukosidaasi pystyy hydrolysoimaan tärkkelyksen glukoosiksi ilman liisteröimiskeittoa. Alustavien kokei- lujen jälkeen päädyttiin seuraavaan menetelmään: 100 g;n jauhoeriin lisätään 10—100 ml vettä, mikä sekoitetaan jauhoon tasaisesti käsin hieroen. Jauhoseos jaetaan kahteen osaan, joista erä no. 1 kypsytetään pienessä kan- nellisessa alumiinirasiassa tuulettajalla varustetussa kuivauskaapissa noin 100°:ssa 1 tunti, ja erä no. 2 autoklaavissa 120°:ssa (1 ilmakehän ylipaineessa) lOmin. Kumpikin jauhoerä kuivataan sen jälkeen ohueksi kerrokseksi levitettynä tuulettajakuivaajassa noin 100°;ssa. Kuivattaessa kypsä jauhopuuro kuivui kivikoviksi kappaleiksi, joiden hienontaminen oli vaikeata. Parhaiten se onnistui IKA-analyysimyllyllä. Kypsyysaste heti käsittelyn jälkeen. Kuvassa 1 esitetään tulokset edellä mainitulla menetelmällä suoritetuista kypsytyskokeista. Tulokset vehnästä, ohrasta jakaurasta ovat varsin samanlaisia. Pelkkä kuivakuumennus ei lisää tärkkelyksen entsyymiherkkyyttä (vrt. taul. 3). 10 %:n vesilisäys (10 ml/100 g) auttaa autoklaavia käytettäessä jo jonkin verran ja 20 % vesilisäys antaa jo lähes saman tuloksen kuin suu- remmatkin vesimäärät. Jauhojen alkuperäinen vesipitoisuus oli noin 10 %. Kirjallisuudessa käytetään tällaisesta kosteana kypsytetystä tärkkelyksestä nimityksiä paisutettu, keitetty, liisteröity tai dekstrinoitu (expanded, cooked, gelatinized, dextrinized) (Erwin 1966, Colenbrander et al. 1967, Mudd & Perry 1969). Mikään näistä termeistä ei ole osuva, sillä näin pienellä vesimäärällä ei saada aikaan silminnähtävääjyvästen paisu- mista, liisteröitymisestä tai dekstrinoitumisesta puhumattakaan. Kysymyksessä täytyy olla jonkinlainen jyväsen sisäisessä rakenteessa tapahtuva muutos, mikä tekee jyväsen entsyy- min vaikutukselle samalla tavoin herkäksi kuin vedessä keittäen suoritettu liisteröiminenkin. Kuivauskaapissa noin 100°:ssa kuumennettaessa kypsytysteho on ollut pieniä vesi- lisäyksiä käytettäessä paljon heikompi kuin autoklaavissa; vasta 40 %:n vesilisäys alkoi selvemmin vaikuttaa. Tämä johtui ilmeisesti siitä, että jauhot suljetusta rasiasta huoli- matta paikoitellen kuivuivat liiaksi ennenkuin niiden lämpötila nousi tärkkelysjyvästen herkistymiseen vaadittavaan korkeuteen. Sama ilmiö näkyy nimittäin vielä selvempänä ensimmäisissä kokeissa, joissa jauhot kuivauskaapissa kuumennettiin avoimina (kuva 2). Käsittelyajan pidentäminen rasiakuumennuksessa tunnista kahteen ei tulosta parantanut Kuvasta 1 nähdään, että kun vesilisäys on ylittänyt 80 % autoklaavikäsittelyn kuvaaja kääntyy vasemmalle, ts. kypsytyksen teho heikkenee. Ilmiölle on kuitenkin olemassa looginen selitys: veden korkean lämpökapasiteetin vuoksi ei märkä jauhopuuro ehtinyt lyhyenä kuumennusaikana (10 min.) kuumentua kauttaaltaan tärkkelysjyvästen herkis- 158 Kuva 1. Märkäkuumennuksen vaikutus viljan tärkkelykseen. Fig. 1. Effect of hydro-thermal processing on cereal starch. 159 tymiseen vaadittavaan lämpötilaan. Kuivauskaappikypsytyksessä tätä ilmiötä ei esiinny, koska siinä käsittelyaika oli 60 min. Varastoinnin vaikutus. Kuvassa 2 nähdään tulokset ensimmäisistä jauho- jen kypsytyskokeista. Kuivauskaappikypsytys suoritettiin silloin ohuena kerroksena avoi- messa laatikossa ja nopean kuivumisen vuoksi kypsytyksen vaikutus näkyy vasta korkeissa vesipitoisuuksissa. Osaksi tästä syystä, osaksi syystä, jonka selittävät kuvassa 2 esiintyvät monet murtoviivat, kypsytyskokeet toistettiin (kuva 1). Ensimmäisten kokeiden aikana tuli nimittäin esille eräs odottamaton ilmiö, mikä sekoitti alkuperäistä suunnitelmaa ja aiheutti epätarkkuutta tuloksiin. Jauhoista tehtiin noin 4 kk;n kuluttua eräitä tarkistusanalyysejä ja silloin kävi ilmi, että kypsytettyjen jauhojen entsyymiherkkyys oli selvästi alentunut varastoimisaikana. Jauhot olivat laboratoriossa 20—25° lämpötilassa suljetuissa pulloissa ja niiden vesipitoisuus oli s—B %. Kuva 2. Säilytysajan vaikutus kypsytetyn viljan tärkkelykseen. Fig. 2. Effect of storage-time on the starch of processed cereals. 160 Ohrasta on tuloksia kolmelta, vehnästä kahdelta analyysikerralta. Ensimmäiset murto- viivat ovat heti tai melko pian käsittelyn jälkeen saaduista tuloksista. Varastoinnin vaiku- tusta ei tällöin osattu odottaa, minkä vuoksi tässä kohdassa on epätasaisuutta ja se selittää myös ensimmäisessä koemateriaalissa, vehnäjauhossa, esiintyvät muita suuremmat mutkat. Ohrajauholla 4 kk:n varastoimisaika alensi entsyymiherkkyyttä noin 25 %:lla. Jauhojen »vanheneminen» ei sen jälkeen edistynyt yhtä nopeasti, sillä kun seuraava analyysisarja tehtiin kolmisen kuukautta myöhemmin, oli lisäero enää viitisen prosenttia. Sama ilmiö näkyy myös kuivauskaapissa kypsytetyissä jauhoissa. Niinikään se näkyy useimmissa koti- maisissa, kypsytetyissä minkkien viljarehuissa, mutta ei kaikissa (Salo ym. 1970). Kirjallisuudesta ei ole tavattu mainintaa tällaisesta kypsytystehon alenemisesta. Mah- dollisesti kysymyksessä on samantapainen ilmiö kuin Mclver ym:n (1968) ja Colwell ym:n (1969) selvittelemä tärkkelysgeelin kiteytymis- eli vanhenemisilmiö, mikä tulee esille esim. leivänkuoren kovettumisena sen vanhetessa silloinkin kun kuivuminen estetään. Jauhoja analysoitiin myös huhmaroimalla analyysiin tuleva pieni näyte-erä (400 mg) märkänä ennen entsyymikäsittelyä. Tarkoituksena oli alunperin särkeä mahdollisia kokka- reita, mutta huhmaroinnin vaikutus osoittautui laajemmaksi. Se paransi entsyymihydro- lyysin tulosta heikostikin kypsytetyillä tuotteilla suhteellisesti enemmän kuin raa’alla jau- holla tai tärkkelyksellä ja varastoituessa vanhentuneen kypsytetyn jauhon entsyymiherk- kyys saatiin täten palautumaan. Ilmeisestikin jyvästen pinnan mekaaninen särkeminen onnistuu helpommin, kun ne on kerran kosteana kuumentaen entsyymin vaikutukselle herkistetty. Kypsyysasteen määrittäminen mikroskooppisesta Erwin (1966) on vertaillut tärkkelyksen paisumisasteen määrittämisessä takadiastaasi-ja polari- saatiomenetelmää, Anstaett & Sung (1969) ovat kokeilleet tähän tarkoitukseen kongo- punavärjäystä. Ehjä tärkkelysjyvänen polarisoi ja kongovärjäys ei siihen tehoa, kypsytetty tai muuten vioitettu menettää polarisaatiokykynsä ja värjääntyy kongolla. Erwin (1. c.) pitää entsyymimenetelmää mikroskooppista paljon luotettavampana, vaikka hänen käyttä- mänsä takadiastaasimenetelmä onkin hyvin heikko. Entsyymiliuokseen ei lisätty puskuria ja sen vuoksi tärkkelyksen hydrolyysi maltoosiksi tapahtui niin hitaasti, että kirjoittajain kokemuksen mukaan käsittelyssä ehti tapahtua tärkkelyksen paisumista ja hydrolyysiä pelkästään hautomisajan vuoksi. Mikroskooppimenetelmien heikkoutena edellä mainitut tutkijat pitävät ensinnäkin sitä, että jo niin vähän kypsytetyt tärkkelysjyväset värjääntyvät ja menettävät polarisoimiskykynsä, että entsyymi ei vielä niihin tehoa. Toinen heikkous on se, että mikroskoopilla voi tutkia vain irrallisia jyväsiä, ei jauhomurusissa olevia. Tässäkin tutkimuksessa kokeiltiin myös kumpaakin mikroskooppimenetelmää. Jau- hoissa, jotka entsyymikokeiden mukaan olivat hyvin kypsytettyjä, ei juuri nimeksikään todettu olevan värjääntymättömiä tai polarisoivia jyväsiä. Tuoreen ja vanhentuneenkyp- sytetyn jauhon välillä ei todettu eroa, vaikka entsyymimenetelmä osoitti sellaista olevan. Mikroskooppimenetelmät näyttävät sopivan kypsytyksen summittaiseen arvioimiseen: jos jauhossa on mainittavasti polarisoivia tai värjääntymättömiä jyväsiä, se ei ole kypsää. Jos taas melkein kaikki jyväset värjääntyvät ei sen tarvitse merkitä sitä, että tuote on täysin kypsää. Entsyymikokeella saadaan tässä tapauksessa kypsyysaste selville. Vertailu kirjallisuustietojen kanssa Kypsytyskokeet osoittivat, että 120°C lämpötilaa ja 1 ilmakehän ylipainetta käytet- 161 täessä noin 20 %:n vesilisäys riittää jokseenkin täydellisesti muuttamaan vehnä-, ohra- ja kaurajauhon tärkkelysjyväset entsyymin vaikutukselle herkiksi. Samaa suuruusluokkaa ovat myös kirjoituksessa jo mainittujen amerikkalaisten tutkijain sopiviksi toteamat vesi- pitoisuudet (Erwin 1966, Matsushima 1966) silloin kun höyrykypsytys on suoritettu ilman painetta tai vain vähäisessä ylipaineessa. Jos höyrykypsytys on suoritettu noin 2—3 ilmakehän ylipaineessa, on vesipitoisuus ollut tätä alhaisempi, jopa vain 10—15 % (ibid). Kypsytetty vilja on ko. kokeissa kuitenkin aina tarkoitettu nautakarjan yksinomai- seksi viljarehuksi ja sen vuoksi ei täydellinen kypsyminen ole ollut tarpeen, eikä edes toi- vottavaa. Kypsytystulokseen vaikuttavia tekijöitä ovat ERwmin (1966) ja Matsushimao (1966) mukaan toisaalta itse kypsytysprosessiin kuuluvat seikat eli paine, lämpötila, vesi- pitoisuus ja aika, toisaalta kypsytetyn tuotteen valssaaminen ohuiksi hiutaleiksi heti kuu- mana ennen kuivaamista. 0.07 mmm valssivälin katsoo Erwin (1. c.) maissihiutaloinnissa sopivaksi. Jos hiutaleetovat liian paksuja, menetetään osa kypsytyksen antamasta hyödystä. Toisaalta, lisäämällä painetta jakypsytysaikaa voidaan vähän paksummillakin hiutaleilla päästä hyvään tulokseen. Kypsyttäminen on suoritettu jyvinä eikä jyvän kypsymistä sisintä osaa myöten pidetä edes suotavana. Kuumana suoritettu hiutaloimisprosessi saa aikaan kypsymisen täydentymisen. Liian kypsistä jyvistä tulee kumimaisen tiiviitä hiutaleita. Kuten jo kävi ilmi, naudan rehua valmistettaessa voidaan päätyä liian voimakkaasti fermentoituvaan tuotteeseen. Hiutaleet eivät sen vuoksi saa olla niin rapeita, että ne mure- nevat hienoksi jauhoksi. Kirjallisuusosassa mainitut negatiiviset ruokintakoetulokset saatta- vatkin johtua joko liian puutteellisesta tai liian perusteellisesta kypsytyksestä. Viimeksi- mainittu aiheuttaa pötsissä liian nopean fermentaation, jonka seurauksena on ruokahalun laskuja asidoosi. Yksimahaisilla tällainen liikakypsytyksen vaara tuskin tulee kysymykseen. Olisiko kypsytetty viljarehu lehmille tarpeen Suomessa ei tiettävästi nautakarjaa varten valmisteta kypsytettyjä viljarehuja. Jo vuosikymmeniä sitten oli emännillä kuitenkin tapana antaa vastapoikineille lehmille lypsätysrehuksi mallasjauhoja. Kokemus oli osoittanut saman, mikä nyttemmin on tie- teellisesti todistettu: rehun sisältämä sokeri lisää fermentaatiota pötsissä ja parantaa siten rehun sulavuutta ja hyväksikäyttöastetta. Nykyisin talviruokinnan aikana lehmät joutuvat helposti kärsimään sokerin puutteesta. Melassin maahantuonti on kielletty, juureksia ei niiden vaatiman suuren työmenekin vuoksi paljonkaan viljellä, ja heinän kenttäkuivatuk- sen ja paalauksen yleistyminen vähentää myös heinissä saatavan sokerin määrää. Hyvin kypsytetty, hiutaloitu viljarehu voisi muodostaa käyttökelpoisen sokerirehun korvikkeen: maanviljelijä käyttäisi sitä kotoisen viljarehun täydennysrehuna ja rehutehtaat voisivat sisällyttää sitä lypsylehmille tarkoitettuihin rehuseoksiin. Sokerin veroista se ei ole, mutta kuitenkin raakaa jauhoa paljon käymisherkempää. Erikoisesti urean käytön yhteydessä tarvittaisiin raa’an viljarehun täydennykseksi täl- laista helposti fermentoituvaa lisärehua. Amerikassa on Kansas’in yliopistossa suunniteltu ns. starea-rehu (starch + urea), joka on kypsytettyä jauhetun viljan ja urean seosta, mikä kuivaamisen jälkeen on jauhettu karkeaksi rouheeksi (Bartley 1969). Jauheena annettuna urea hajoaa pötsissä liian nopeasti ammoniakiksi ja sitä menee eläimeltä huk- kaan, pahimmassa tapauksessa seurauksena on ammoniakkimyrkytys. Henkilö, joka on joutunut analysoimaan starea-rehun kaltaista kuivattua jauholiisteriä, ymmärtää hyvin 162 että liisterirakeet hajoavat lehmän pötsissäkin vain hyvin hitaasti ja annostelevat siten lehmän urean saannin paljon tasaisemmaksi kuin annettaessa ureaa sellaisenaan. On myös esitetty arveluja, että urean liukenemista starea-rehusta hidastaisi urean ja tärkkelyksen välillä tapahtuva kemiallinen reaktio. Kysymyksessä on ilmeisesti sama Maillard-reaktio (Braverman 1963), mikä tapahtuu kuumennettaessa aminohappojen ja hiilihydraattien välillä. Urean käytön yhteydessä kypsytetty vilja olisikin erityisen sopivaa sokerinkor- vikerehua ja maanviljelijälle olisi edullisinta, jos tehtaat markkinoisivat urean tällaisena jauhon kanssa liisteröitynä karkeaksi rouheeksi jauhettuna konsentraattina. Yhteenveto Tutkimus käsitteli tärkkelyksen entsyraaattiseen hydrolyysiin vaikuttavia tekijöitä. Oleellisinta siinä olivat vehnä-, ohra- ja kaurajauholla suoritetut kypsytyskokeet. Tutki- muksessa todettiin seuraavaa; Jauhojen kypsyysasteen ja tärkkelysjyvästen mekaanisesti tapahtuneen särkymisasteen arvosteluperustana amyloglukosidaasimenetelmä on polarisaatio- ja kongopunamenetel- miä parempi. Entsyymimenetelmä sopii kvantitatiiviseen määrittämiseen, mikroskooppi- menetelmät vain summittaiseen arvioimiseen. Amyloglukosidaasi hydrolysoi puhtaasta viljantärkkelyksestä ilman liisteröimiskeittoa vain 11—13 %, herneen-ja perunantärkkelyksestä vielä vähemmän. Liisteröiminen saa aikaan täydellisen hydrolyysin. Myös jyvästen mekaaninen särkeminen lisää pienessä määrin niiden etsyymiherkkyyttä. Mahalaukun olosuhteita jäljittelevä pepsiini-suolahappo käsittely ei muuta vehnän- eikä perunantärkkelystä amyloglukosidaasille herkemmäksi. Jo noin 20 %:n vedenlisäys ja kuumentaminen autoklaavissa 120°:ssa saa aikaan vehnä-, ohra- ja kaurajauhossa tärkkelyksen lähes täydellisen herkistymisen entsyymille, vaikka näin pieni vesimäärä ei aiheuta havaittavaa paisumista tärkkelysjyväsissä. Yli- päänsä kypsytysmenetelmä on järjestettävä sellaiseksi, että käsiteltävä erä kokonaisuudes- saan kuumenee liisteröimislämpötilaan ja samalla siinä säilyy tietty vesipitoisuus. Sekä kuivauskaapissa että autoklaavissa 1 ilmakehän ylipaineessa jauhona kypsytetty, kuivattu ja jauhettuvilja menettää varastoitaessa entsyymiherkkyyttään. 4 kk;n varastointi alensi sitä noin 25 %;Ila. Huhmarointipalauttaa entsyymiherkkyyden ennalleen. Raakaan jauhoon huhmaroinnilla on paljon pienempi vaikutus. Kirjoituksessa käsitellään lisäksi kysymystä, sopisiko kypsytetty viljarehu lypsylehmille sokerirehun korvikkeeksi. KIRJALLISUUS Anstaett, F. R. & Sung, A. C. 1969. Evaluating hydro-thermal processed grains. Feedstuffs 41 (no 19): 19. Bartley, E. E. 1969. Non-protein nitrogen supplements for ruminants. Ibid. 41 (no 5): 24. Braverman, J. B. S. 1963. Introduction to biochemistry of foods. 336 p. Amsterdam/London/New York. Colenbrander, V. F., Bartley, E. E., Morril, J. L., Deyoe, C. W. & Pfost, H. B. 1967. Feed proc- essing. 11. Effect of feeding expanded grain and finely ground hay on milk composition, yield, and rumen metabolism. J. Dairy Sci. 50: 1966—1972. Colwell, K. H., Axford, D. W. E., Chamberlain, N. & Elton, G. A. H. 1969. Effect of storage temperature on the ageing of concentrated wheat starch gels. J. Sci. Food Agric. 20: 550—555. 163 Erwin, E. S. 1966. Pressure cooking grain for cattle rations. Feedstuffs 38 (no 7): 60. —»— 1967. Processing grains to cattle. Ibid. 39 (no 7): 29. Garrett, W. N. 1965. Comparative feeding value of steam-rolled or ground barley and milo for feedlot cattle. J. Animal Sci. 24: 726—729. Hale, W. H. 1965. Thin flake steam-processed milo and barley for cattle. Feedstuffs. 37 (no 27); 40. —»— Cuitun, L., Saba, W. J., Taylor, B. & Theurer, B. 1966. Effect ofsteam processing and flaking milo and barley on performance and digestion by steers. J. Animal Sci. 25: 392—396. Matsushima, J. K. 1966. Flaked grains and the feed industry. Feedstuffs 38 (no 4): 29. —»— Johnson, D. E., Heeney, M. W. & Wechenthal, B. A. 1966. Greater feed efficiency from flaked corn. Ibid. 38 (no 4): 29. Mclver, R. G., Axford, D. W. E., Colwell, K. H. & Elton, G. A. H. 1968. Kinetic study of the retrogradation of gelatinised starch. J. Sci. Food Agric. 19: 560—563. Mercier, C., Charronnif.uk, R. & Guilbot, A. 1968, Effect of pressure treatment on the granular structure of different starches and their susceptibility to enzymic attack. Starke 20: 6—ll (Ref. J. Sci. Food Agric. 20: i—42). Mudd, C. A. & Perry, T. W. 1969. Raw crackes vs. expanded gelatinized corn for beef cattle. J. Animal Sci. 28: 822—826. Olered, R. & Jönsson, G. 1968. Electrophoretic studies of wheat a-amylase. Getraide Mehl 18: 95—98. (Ref. J. Sci. Food Agric. 20: ii—199). Salo, M.-L., Korhonen, I. & Lehtonen, U.-R. 1970. Märkäkuumennus tärkkelyksen entsymaattisen hajoamisen tehostajana, I. Kotimaisista minkkien viljarehuista. J. Sci. Agr. Soc. Finl. 42: 165—172. Salo, M.-L. & Salmi, M. 1968. Determination ofstarch by the amyloglucosidase method. Ibid. 40: 38—45. Salsbury, R. L., Hoffer, J. A. & Luecke, R. W. 1961. Effect of heating starch on its digestion by rumen micro-organisms. J. Animal Sci. 20: 569—572. Seidemann, J. 1966. Stärke-Atlas. 360 s. Berlin. Williamson, J. L. 1967. Increasing biological utilization of grain through processing. Feedstuff's 39 (no 34): 34. SUMMARY IMPROVING THE FERMENTABILITY OF STARCH BY HYDRO-THERMAL PROCESSING I. Studies of pure starches and cereal meals Maija-Liisa Salo, Irmeli Korhonen and Ulla-Riitta Lehtonen Department ofAnimal Husbandry, University of Helsinki Factors affecting the enzymatic hydrolysis of starch have been investigated, the main object being the hydro-thermal processing of cereal meals. The following results were noted: The amyloglucosidase method is well suited to the evaluation of the cooking-degree of meals and the mechanical damage of starch granules. The optical birefringence method and the Congo-red staining method can be applied in rough estimation alone. Without gelatinization, amyloglucosidase is able to hydrolyse only 11—13 % of pure cereal starch, and even less of pea and potato starch. Complete hydrolysis is effected by gelatinization. The fer- mentability of raw starch is somewhat increased also by mechanical damage of the starch granules. A pepsin-hydrochloric treatment, simulating the digestive stomach-conditions, does not increase the fermentability of wheat and potato starch. Addition of 20 % of water and heating at a temperature of 120°C in an autoclave causes almost com- plete susceptibility of the starch to enzyme attack in wheat, barley and oat meal, although the small amount of water does not induce perceptible swelling of the starch granules. In general the conditions of the hydro-thermal processing should be so adjusted that the entire cereal lot attains the gelatinization temperature, and that its moisture content remains stable. 164 The fermentability ofcereal starch obtained by hydro-thermal processing in an oven at 100°C or in an autoclave at 120°C becomes reduced on storage. During a period of four months, the reduction amounted to about 25 %. Pounding in a mortar restores the fermentability of »overaged» meal; nevertheless, this treatment has only a slight effect on unprocessed meal. The availability of hydro-thermal processed flakes cereal food as a substitute for sugar food for milk cows is discussed.