تکنولوژی غلات و صنایع غذایی

حشره شناسی سن گندم

حشره سن به طول 12 میلی متر  وعرض حدود 8 مبلی متر،  بدن آن بيضي شكل وپهن، سرآن مثلثي شكل ودر وسط سر شيار باريكي ديده ميشود.رنگ آن متغير و از زرد خاكستري تا قهوه اي مايل به سياه و گاهي كاملا سياه مشاهده ميشود.

سن گندم داراي 5 مرحله پورگي است و پوره هاي جوان سن اول به طول 2/1 ميليمتر و تقريبا گرد هستند. بيشترين خسارت سن مربوط به دوره های  پورگي و حشره كامل نسل بهاره،  مي باشد.سن هنگام تغذيه آنزيمهاي بزاقي را وارد بذر كرده و مواد پروتئني را حل مي نمايد تا به سهولت بتواند از آن استفاده كند.

بيش از 10 گونه سن زيان آور غلات در ايران جمع آوري و شناسايي شده­اند. مهمترین گونه­های سن­های خسارت­زای غلات به شرح ذیل می­باشد:                                                            

 Eurygaster   integriceps

Eurygaster maura   

Eurygaster  testudinaria

Aelia   rostrata

در بين این گونه­ها سن گندم Eurygaster integriceps از اهميت اقتصادي بيشتري برخوردار است

انواع خسارت ناشی از سن

1-خسارت در مرحله پنجه زنی برای تشکیل ساقه یا ابتدای تشکیل خوشه:

در این مرحله حشرات نر یا ماده زمستان گذران،  از شیره برگ،شیره جوانه مرکزی،شیره ساقه جوان (قبل از ظهور خوشه یا ابتدای نشکیل خوشه) مکیده و خوشه را خشک می نماید.این گونه خسارت، خسارت کمی نام دارد و در نهایت خوشه تشکیل نمی شود.
2-خسارت در مرحله گل دادن و ابتدای تشکیل دانه:

در این مرحله از رشد، حشرات کامل زمستان گذران و پوره های سنین پایین  باعث خسارت می شود که یا شیره ساقه را می مکند و خوشه می خشکد و یاپوره های سنین 2و3 از خوشه گندم و جو در مرحله گلدهی تغذیه و در نهایت دانه پوک می شود.
3-خسارت در مرحله شیری و خمیری شدن دانه تا رسیدن گندم:

در این مرحله سن های بالدار و پوره ها فقط از دانه تغذیه می کنند و به هیچ عنوان ساقه را نمی مکند.خسارت در این مرحله، خسارت کیفی است.  چون سن­ها به بوته گندم حمله کرده ، دانه­های نرسیده را با فرو بردن نیش خود سوراخ می­کنند و به همراه بزاق خود آنزیم پروتئولیتیکی وارد دانه گندم می­کنند که سبب ایجاد نقاط قهوه­ای تا تیره با هاله­ای سفید تا کرم رنگ به دور آن بر روی دانه می­گردد. ترشحات وارده معمولا باعث چروکیدگی کمی در سطح دانه شده و حبابهایی روی آن ایجاد می­کند و گاهی اوقات برآمدگیهایی روی دانه ایجاد می­شود، اما دانه­هایی که کاملا رسیده­اند به دلیل سختی پوسته  بندرت مورد حمله این حشره قرار می­گیرند.

بر اساس مطالعات صورت گرفته در برخی موارد آفت سن تا صد در صد دانه­ها را مورد حمله قرار داده است، جای نیش گندم هر دانه گندم از یک تا ده عدد متغیر است که این تعداد در سالهای طغیان آفت بیش از این هم می­تواند باشد.

روشهای تشخیص سن­زدگی

الف- روش ظاهری و بصری تشخیص سن­زدگی:

متداولترین روش تشخیص سن­زدگی­ و تعیین کمیت آن در نمونه گندم،  بررسی ظاهر دانه، وجود جای نیش و هاله روشن در اطراف آن و  سایر اثرات سن ­زدگی می­باشد.

بر اساس استاندارد ملی گندم شماره 104  دانه­های سن­زده، دانه­های گندمی هستند که توسط نیش حشره سن[2] مورد حمله قرار گرفته و آثار ظاهری آن وجود یک نقطه سیاه روی دانه گندم است که اطراف آنرا هاله روشنی احاطه کرده و میتواند با چروکیدگی دانه نیز همراه باشد.

  دانه­هایی که تنها در یک نقطه دارای اثر نیش سن می­باشند نیز، سن­زده تلقی می­شوند. در برخی مواقع این امکان وجود دارد که سن از محل شیار دانه و یا جوانه نیش خود را وارد نماید که در این صورت امکان دیدن جای نیش وجود ندارد که از روی رنگ، شکل دانه و اثرات سن­زدگی بر خصوصیات دانه می­توان سن­زدگی را تشخیص داد، بدین ترتیب که با فشردن دانه گندم در بین دو ناخن انگشتان دست (و یا پنس مخصوص) در صورتیکه دانه سن­زده باشد به دلیل تخریب پروتئین، ناخن در دانه فرو رفته و همچنین سن زدگی باعث پودری و سفید شدن مغز دانه می­گردد. اگر با تیغی دانه سن­زده را برش عرضی بزنیم به صورت آردی و پودری دیده می­شود.در­حالیکه اگر تغییر رنگ دانه به دلیل تغییرات شرایط جوی به وجود آمده باشد،  بافت دانه سفت بوده و بر اثر فشردن فرو نمی­رود.

سن­زدگی می­تواند با چروکیدگی دانه نیز، همراه باشد هر چه تعداد نیش­زدگی و زمان تغذیه سن طولانی­تر باشد چروکیدگی نیز به همان نسبت بیشتر خواهد بود. سن­زدگی در مراحل ابتدایی رشد دانه با چروکیدگی بیشتری همراه است در­صورتیکه در دانه­های رسیده علی­رغم وجود جای نیش سن آثار چروکیدگی به دلیل سفت شدن بافت دانه مشاهده نمی­شود.

لازم به ذکر است، علاوه بر سن زدگی که باعث چروکیدگی می­گردد عوامل محیطی دیگری مانند تنش یا کمبود آب، بادزدگی و دمای بالا در مرحله سفت شدن دانه ، ممکن است باعث چروکیدگی دانه گردد که لازم است مد نظر قرار گیرند.

ب- روش آزمایشگاهی تشخیص سن­زدگی:

ابتدا گلوتن گندم را استخراج می­کنیم و در شرایط و حرارت اتاق در محلول 2% نمک طعام به مدت 10 ساعت و یا در حرارت 40 درجه سانتی­گراد به مدت 1 ساعت قرار می­دهیم اگر گلوتن به صورت چسبناک و سیال در آمد، سن­زده و اگر حالت طبیعی خودش را حفظ کرد ، سن­زده نمی­باشد.

تفکیک موارد مشابه سن زدگی

تریپس گندم                                                                  

تریپس در واقع یکی از آفات مهم مکنده گندم می­­باشد. کلمه تریپس از دو کلمه Thysano به معنی ریشک و petera به معني بال مي­باشد و اين اشاره به اين مطلب دارد كه حاشيه بال­هاي اين حشره داراي ريشك­هاي بلندي است. تریپس ها قطعات دهانی­شان دارای قسمت­های سوهان مانندی است. فراوانترین گونه های تريپس در مزارع گندم و جو كشور، گونه­هاي Haplothrips tritici  و Haplothrips  است که گونه H. tritici اهميت اقتصادي بيشتري دارد.

تريپس گندم در اكثر مناطق كشور انتشاردارد. درایران از سمنان، اصفهان، کرمان، یزد، اهواز گزارش شده است و احتمالاً در تمام نقاط کشور انتشار دارد. گندم، جو، چاودار، ذرت، برنج و برخي گياهان ديگر به عنوان ميزبان آن ذكر شده اند.

تریپس گندم را بیشتر در لابه‌لای غلاف برگ، محل اتصال برگ به ساقه و یا لابه‌لای خوشه‌ها می‌توان مشاهده کرد. تريپس ترجيح مي دهد ازبافت هايي كه جوان است و سرعت رشد زيادي دارند تغذيه كند. با تشکیل خوشه‌های گندم جمعیت تریپس در روی آنها نیز افزایش یافته و با تغذیه از دانه‌های نرم موجب چروکیدگی و توقف رشد آنها می‌شود. صدمات ناشی از تریپس ظاهرا تاثیری بر کیفیت نانوائی یا پخت نمی­گذارد اما موجب ضعيف شدن گياه و كاهش وزن دانه­ها میشود. كاهش محصول در اثر خسارت تریپس تا 24 درصد نيز گزارش شده است. چنانچه تراكم پوره هاي آن 10 عدد در هر سنبله باشد در گندم آبي 8/0 درصد و در گندم ديم تا 1 درصد وزن محصول در اثر خسارت اين آفت كاهش مي يابد. معمولآ تراكم اين آفت در مزارع آبي بيشتر از مزارع ديم است. علایم خسارت روی برگ به‌صورت پیچیدگی و ایجاد لکه‌های نقره‌ای ظاهر می‌شود. رنگ نقره­ای به علت خالی شدن سلول­های پارانشیمی توسط عمل مکیدن می­باشد. تغذية اين آفت باعث كوتاه ماندن و پيچيدگي سنبله­ها و كج و معوج شدن ريشك­ها نیز مي شود. از آنجایی که ظهور حشرات کامل و سپس لاروها هم‌زمان با برنامه مبارزه با سن گندم است، سمپاشی مزارع علیه سن گندم روی تریپس نیز موثر خواهد بود. در مناطقی که علیه سن گندم سمپاشی نمی‌شود، خسارت تریپس چشمگیر است.

بيماري فوزاريوم خوشه گندم

بيماري فوزاريوم خوشه یا بادزدگی خوشه با نام علمي Fusarium graminearum ، یک بيماري قارچي مزرعه­ای مي­باشد. اين بيماري به اسامي مختلفي از جمله،  سفيد شدن سنبله، اسكب گندم[3] ، كپك صورتي،  بيماري Tombstoneو بيماري Fusarium glume spot  شناخته شده و نامگذاري گرديده است و يكي از مهم‌ترين بيماري‌های گندم در مناطق معتدل و نيمه گرمسيري است و شيوع آن از استان‌‌هاي مازندران، گلستان، هرمزگان، فارس، بوشهر ومغان گزارش شده است.  هرچند گونه‌هايي از جنس Fusarium بعنوان عامل اين بيماري معرفي گرديده‌اند، ولي گونه F.graminearum Schwabe يكي از مهمترين آنها شناخته شده است.

بيماري فوزاريوم خوشه گندم كه توسط قارچ فوزاريوم بوجود مي‌آيد، سبب پوسيدگی ريشه، طوقه، ساقه و همچنين سبب خشك شدن و از بين رفتن سنبله‌هاي گندم مي‌شود، علاوه بر كاهش عملكرد باعث كاهش كيفيت نيز مي‌شود.

در اثر اين بيماري قارچی، محصولی نامرغوب با دانه­هاي ريز و چروكيده و وزن هزار دانه كم بوجود می­آید در نتيجه كاهش ارزش اقتصادي محصول را موجب مي­گردد. اين بيماري نه تنها باعث از دست رفتن كيفيت و راندمان محصول مي­گردد بلكه با ايجاد توكسين قارچي عوارض خطرناكي را براي انسان و حيوانات بدنبال دارد.

اين بيماري از سالها پيش در مزارع گندم ايران بصورت پراكنده وجود داشته است ولي در سالهاي اخير آلودگي زيادي در مناطق مرطوب و نيمه مرطوب كشور از جمله منطقه مغان استان اردبيل مشاهده شده است.

اغلب دانه­هاي آلوده به فوزاریوم، چروكيده، سبك و متمايل به رنگ خاكستري با ظاهري مات و كدر يا مايل به صورتي مي­باشند. دانه­هاي به ظاهر سالم نيز اغلب داراي آلودگي بوده و  رنگ زرد كهـربائي خود را از دسـت داده و به رنگ قهـوه­اي كـدر و مـات مي­گرايند.

اثرات منفی سن­زدگی بر خصوصیات آرد استحصالی:

همانطور که در گذشته نیز اشاره شد بزاق سن گندم حاوی آنزیم پروتئولتیکی می باشد که باعث تجزیه و تخریب پروتئین به خصوص گلوتن شده ، الاستیسیته گلوتن را کاهش  داده و به صورت سیال در می­آورد. که در نتیجه خمیر حاصل از گندم سن­زده شل و بی دوام بوده و فرم نمی­گیرد. تقلیل خواص رئولوژیکی و یا نقصان یا کاهش قوام و پایداری و نیز کمی مقاومت به کشش خمیر اولین تظاهرات ناشی از تأثیر پروتئاز است.

 آنزیم پپتیداز وارد شده به دانه جذب آب آرد را نیز کاهش داده و تخلل خمیر را کم و فشردگی آن را افزایش  و تردی و پوکی نان و در مجموع کیفیت نانوائی را کاهش می­دهد. در شرایط خسارت یکسان کاهش کیفیت در گندمهای سخت کمتر از گندمهای نرم می­باشد.

راه­های کاهش عوارض و اثرات منفی سن­زدگی

روشهای متعددی برای مبارزه با آفت سن در مزرعه وجود دارد. سمپاشی به موقع،  مبارزه بیولوژیکی با استفاده از زنبورهای پارازیتوئید، استفاده از ارقام بذر مقاوم به سن و ارقام دانه­ سخت جهت کشت، تناوب زراعی و برداشت سريع گندم از مهمترین روش­های پپیشگیرانه براي كاهش جمعيت و خسارت سن گندم تلقی میگردند. در واقع با شعار پیشگیری بهتر از درمان ، خسارتهای کمی و کیفی حاصل از سن را میتوان در مزرعه به حداقل رساند.  در حالیکه پس از بروز سن زدگی روشها و مواد محدودی جهت کاهش  اثرات و بهبود آن وجود دارد که به شرح زیر است. 

1- اختلاط  گندم های سن زده با سالم بطوریکه درصد دانه های سن زده در نهایت به 2% برسد، در حقیقت با این عمل سن زدگی گندم را به زیر حد بحرانی می رسانیم.

بررسی نتایج تحقیقات در کشور نشان می دهد که از لحاظ حد نهایی قابل تحمل سن زدگی بین ارقام مختلف گندم اختلاف چندانی مشاهده نمی گردد. بطوریکه رقمی همچون مارون که از کیفیت رئولوژیکی بالایی برخوردار است، با ارقامی چون سرداری، امید و روشن با کیفیت رئولوژی ضعیف تا متوسط بیش از2% سن زدگی را نمی توانند تحمل نمایند. بنابراین  می توان گفت که حدنهایی قابل تحمل سن زدگی بدون استفاده از مواد بهبود دهنده، سطح2% است.

2- بوجاری کردن گندم و جدا کردن دانه­های سبک و چروکیده سن­زده

3- جلوگیری از فعالیت پروتئولیتیکی بزاق سن

الف- مشروط کردن گندم سن زده که در حقیقت حرارت دادن گندم بوده و به دو صورت زیر قابل اجراست الف: تنظیم رطوبت گندم در 5/17% و اعمال دمای 72 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت. ب: قرار دادن گندم در اتوکلاو تحت اثر بخار آب خیلی داغ به مدت 3 دقیقه. حرارت باعث غیر فعال شدن پروتئاز و جلوگیری از تأثیر آن بر بخش سالم گلوتن گندم شده در نتیجه اثر سن زدگی را کاهش می دهد.

ب- پایین آوردن PH  خمیر با استفاده از مخلوط اسید لاکتیک و فسفات کلسیم که این عمل سبب مهار شدن آنزیم پروتئولیتیک خواهد شد بدون اینکه بر فعالیت آنزیم آمیلاز  دانه تأثیر منفی بگذارد. PH  بهینه برای فعالیت آنزیم پروتئولیتیک موجود در بزاق سن حدود 5/8 است. بنابراین برای بهبود بخشیدن به خواص گندم سن­زده، می­توان اسیدیته خمیر را افزایش داد.

ج- استفاده از گلوتن جهت بازسازی گلوتن هیدرولیز شده گندم های سن زده که با توجه به رقم گندم باید مقادیر متفاوتی مورد استفاده قرار گیرد.

د- افزودن اسید اسکوربیک (ویتامین ث)  که از طریق مکانیزم هایی که توضیح داده خواهد شد سبب کاهش اثرات سن زدگی می گردد. درمجموع در رابطه با گندمهای سن زده اثر بهبوددهندگی اسیداسکوربیک بهتراز گلوتن است.

لازم به ذکر است برخی از روش های فوق را می توان توأمان  به­کار برد که این عمل سبب تشدید اثر آنها می گردد ، برای مثال استفاده از اسید اسکوربیک همراه کاهش PH  یا مشروط کردن در حرارت بالا توام با افزودن تتراتیونات آمونیوم.

از بین روش های یاد شده افزودن اسید اسکوربیک و گلوتن آسانتر از سایر روش ها قابل اجراست لذا در این قسمت به توضیح و تشریح مکانیسم و ساختمان آنها خواهیم پرداخت.

اسید اسکوربیک

 ال اسید اسکوربیک نام شیمیایی ویتامین­ث است که در صنعت نانوایی به عنوان یک عامل بهبوددهنده با ارزش شناخته می شود. ال اسید اسکوربیک در حضور اکسیژن،  به عنوان یک اکسید کننده عمل میکند. به طورکلی پیوندهای دی سولفیدریل موجود در خمیر ، در خواص رئولوژیکی آن تاثیر چشمگیری دارد،  به طوریکه  موادی که باعث تجزیه باندهای دی سولفیدی شده یا جایگزین آنها می گردند، همگی باعث از هم گسیختن ساختمان خمیر می شوند. مواد اکسید کننده مانند اسید آسکوربیک با گروههای سولفیدریل موجود در خمیر واکنش نشان می دهد. در نتیجه باعث ایجاد خمیری سفت تر با قابلیت کشش و نگه داری بهتر گاز و افزایش حجم می گردد.

در بین مواد اکسید کننده قابل مصرف در صنعت نانوایی ترکیب دهیدرواسیداسکوربیک بعنوان محصول عمل اکسیداسیون ال- اسید اسکوربیک از اهمیت خاصی برخوردار است.

میزان مصرف اسیداسکوربیک تابع نوع آرد یا به طور دقیقتر میزان خاکستر ، مقدار و کیفیت گلوتن ، شرایط تولید ، بویژه نوع مخلوط کن و زمان اختلاط می باشد. بر این اساس مقدار مصرف مجاز این ترکیب 10 تا 300 میلی گرم در کیلوگرم گندم می باشد.

تاثیر اسیداسکوربیک بروی بهبود کیفیت 4 رقم سرداری، امید، روشن ومارون  در کشور مورد بررسی قرار گرفته است با افزودن ppm 600 اسیداسکوربیک به گندم سرداری اثرات سن زدگی راتاحد 3%  می توان بهبود بخشید. در رقم امید، اسیداسکوربیک بهترین جواب را داده وبا مقدار ppm200 تاحد6% سن زدگی رادر این رقم گندم می توان اصلاح نمود در گندم روشن با مقدار ppm200 تاسطح سن زدگی 5% وبا مقدار ppm 300 تا 6% سن زدگی قابل اصلاح بود. در گندم مارون با مقدارppm 300 تامیزان سن زدگی 3% وبا ppm500 اسیداسکوربیک تا 6% سن زدگی بهبود یافته است.بنابراین می توان نتیجه گرفت که مقدار اسیداسکوربیک لازم جهت بهبود کیفیت گندمهای سن زده نسبت به نوع رقم گندم ودرصد سن زدگی متفاوت است. اثر بهبوددهندگی اسیداسکوربیک روی گندمهای سن زده نسبت به نوع  رقم گندم متفاوت است. بطوریکه در موردارقام مورد آزمایش در این تحقیق رقم امید بهتر از سه رقم دیگر جواب داده است.رقمهای روشن ومارون بترتیب در مرتبه بعدی قرار دارندوکمترین میزان بهبود یافتگی در رقم سرداری مشاهده گردید، لذا باید برای هررقم گندم مقدار ویژه ای تعیین کرد.

گلوتن

تشکیل یک خمیر باخواص ویسکوالاستیک منحصر به آردگندم میباشد و در آرد غلات دیگر وجود ندارد .عامل اصلی در الاستیسیته وکشش خمیر آردگندم، گلوتن می باشد.اگر آردگندم را باآب ونمک مخلوط کرده وورز دهیم وسپس با آب بشوییم نشاسته آن جدامی شود وماده باقیمانده گلوتن است.

براساس بررسیهای انجام شده در داخل کشور بزاق دهان سن گندم که خاصیت آنزیمی داشته وگلوتن راتجزیه می کند، تقریبا" مشابه پپتیداز معده انسان است.  باتجزیه گلوتن خمیر حالت الاستیکی خودش را از دست می دهدکه نهایتا" در تنور ریزش می کند واگر نان بصورت حجیم تهیه شود چون گلوتن قدرت نگهداری گاز کربنیک حاصل از تجزیه نشاسته رادر خود ندارد در مغز نان خلل وفرج تشکیل نمی شود.مغزاینگونه نانها اغلب نپخته بوده وحالت پوکی نان سالم رانداردواگربیشترحرارت ببیند سخت واستخوانی می شود.

اثر بهبوددهندگی گلوتن روی گندمهای سن زده نسبت به نوع رقم گندم متفاوت است. در رقم سرداری با افزودن 3% گلوتن بهبود چندانی در خمیرحاصل نشده است.در گندم امید با افزودن 3% گلوتن سن زدگی تا حد 5% قابل اصلاح بوده است.در رقم روشن با افزودن 3% گلوتن تا سطح 4%سن زدگی بهبود یافته است.در گندم مارون با افزایش 3%گلوتن تا حد سن زدگی 6% بهبود یافته است وبا افزایش مقدار گلوتن به 5 و7% میزان بهبود یافتگی افزایش یافته است. بنابراین نتیجه می شود که در گندمهای قوی تر اثر بهبوددهندگی گلوتن بیشتراست بطوریکه کمترین تاثیررا روی گندمهای سن زده سرداری داشته وبیشترین تاثیر راروی گندمهای مارون دارد.

منابع

1-    تکنولوژی غلات جلد اول، تالیف دکتر ناصر رجب­زاده، انتشارات پژوهشکده غله و نان

2-    تکنولوژی غلات، تالیف ن . ل . کنت، ترجمه نیکو آراسته، انتشارات آستان قدس رضوی

3-    حشره شناسی و دفع آفات، تالیف مجید میراب بالو، حمیدرضا پوریان، شهرام پیشه­ور، انتشارات مرز دانش

4-    آزمايش فرد، پروانه و بهرام فريدي.1371. بررسي خسارت و ميزان تراكم تريپس گندم روي چند واريته گندم و دو واريته جو در كرج و زنجان. خلاصه مقالات اولين كنگره زراعت و اصلاح نباتات ايران، دانشكده كشاورزي دانشگاه تهران.

5-    باقري، محمد­رضا و غلامرضا رجبي.1379. ارزيابي خسارت­هاي كمي و كيفي تريپس گندم Haplothrips tritici و برآورد اثر سمپاش­هاي رايج عليه سن گندم در كاهش جمعيت آن. خلاصه مقالات چهاردهمين كنگرة گياه پزشكي ايران .

6-    روشندل، سيامك.1381. بيولوژي تريپس گندمHaplothrips tritici. ، اهميت اقتصادي و گياهان ميزبان آن. خلاصه مقالات پانزدهمين كنگرة گياه پزشكي ايران.