| Содержание статьи:
|
Строение и состав тканей зерна
Зерновые культуры, возделываемые в нашей стране, по ботанической классификации относятся к трем семействам: злаковым гречишным и бобовым.
Зерно хлебных злаков — пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы, риса и проса зерновка, развивается из завязи цветка. Цветы злаковых собраны в виде колоса (у пшеницы, ржи, ячменя), или метелки (у овса, проса, риса), или початка (женские цветы кукурузы).
Колос представляет собой стержень, разделенный на членики. На выступах каждого членика находятся колоски, состоящие из одного, двух или большего количества цветков. Соцветие в виде метелки также имеет одно-, двух- и трехцветковые колоски, которые находятся
на ответвлениях от стержня.
Цветок состоит из двух цветочных пленок, внутри которых находятся завязь, перистые рыльца и тычинки.
В зависимости от формы и строения зерновки хлебные злаки делят на типичные и просовидные. У типичных злаков— пшеницы, ржи, овса, ячменя — зерновка овальной или веретенообразной формы, с одной стороны которой расположено углубление — бороздка. На тупом конце зерна находится бородка (одноклеточные волоски), на противоположном ее конце — зародыш.
Зерно просовидных злаков — проса, кукурузы, риса — не имеет бородки и бороздки, может быть удлиненной (рис), округлой (просо, сорго) или неправильной ‘ (кукуруза) формы. Хлебные злаки по времени посева делятся на
яровые, посев которых производится весной, и
озимые — с посевом осенью.
Зерновки пшеницы, ржи, кукурузы, называемые голозерными злаками, состоят из плодовых и семенных оболочек, эндосперма и зародыша Зерновки пленчатых культур— овса, риса, проса, ячменя — сверху покрыты цветочными пленками, которые не отделяются от зерна при обмолоте.
Цветочные, оболочки зерна грубые, одревесневшие, состоят из клетчатки, сильно инкрустированной лигнином и минеральными солями. Они у ячменя составляют в среднем 11 % массы зерна, проса — 16, риса — 18, овса — 28%. Их удаляют с зерна при переработке его в муку и крупу.
Плодовые оболочки (перикарпий) зерна, образующиеся из стенок завези цветка, состоят из четырех слоев клеток: эпидермиса (кожицы), эпи-, мезо- и эндокарпия (внутреннего слоя), которые различают по форме и расположению клеток. I) зрелом зерне клетки плодовой оболочки полупрозрачные, внутри пустые. Они содержав много клетчатки, пентозанов, лигнина, минеральных солей, но бедны азотистыми и другими питательными веществами. Плодовые оболочки пшеницы и ржи составляют в среднем 5%, кукурузы — 6, риса —3, проса—
-2% массы зерна.
Семенные оболочки (периспермий) зерна, образующиеся из клеток наружного покрова семяпочки завязи цветка, состоят из трех слоев: прозрачного водонепроницаемою, пигментного и гиалинового. В клетках пигментного слоя находятся антоцианы, флавоновые и другие красящие вещества, придающие зерну окраску желтую, красную, коричневую,зеленую и др.
Семенные оболочки по сравнению с плодовыми содержат меньше клетчатки и пентозанов, но богаче минеральными, азотистыми веществами и сахарами. Они составляют в среднем 1% массы зерна овса, проса, риса и 2— 2,5% массы зерна ячменя, кукурузы, пшеницы и ржи. Семенные и плодовые оболочки удаляют с зерна полностью или частично при изготовлении муки и крупы, так как они ухудшают потребительные свойства продуктов.
Продукты из него обладают высокими вкусовыми достоинствами и хорошей усвояемостью, но содержат меньше витаминов и минеральных элементов по сравнению с продуктами, изготовленными из мучнистого ядра с зародышем и алейроновым слоем.
Средняя масса эндосперма составляет к массе зерна пшеницы 83%, ржи — 77, кукурузы — 75, ячменя — 67, проса — 69, риса—64, овса — 51%- По величине эндосперма зерна можно, судить о выходе муки или крупы.
Консистенция эндосперма зерна злаков может быть мучнистой, стекловидной или частично стекловидной. Клетки мучнистого эндосперма неплотно заполнены содержимым, внутри есть воздушные прослойки. Луч света, проходя через такие клетки, многократно преломляется, и поэтому зерно кажется непрозрачным.
Стекловидные зерновки обладают большей плотностью и прочностью и у некоторых культур богаче белками по сравнению с мучнистыми. По данным Л. Н. Любарского, в яровой пшенице со стекловидностью 51 % находится 16% белков, со стекловидностью 77% —19,7%. В частично стекловидном зерне участки эндосперма с характерной стекловидной структурой сочетаются с непрозрачными мучнистыми участками.
Размер и масса зерна зависят от вида, разновидности и сорта культуры, условий выращивания, выполненности зерна и др. Средняя масса зерновки пшеницы составляет 30—40
мг, ржи — 20—25, ячменя —35—45, овса — 20—30, проса — 4—7
мг. Масса зерна пшеницы может колебаться в пределах 15—80
мг, ржи, овса и риса — 15—46, ячменя — 20—55.
Зерна одной и той же культуры отличаются соотношением эндосперма и оболочек. Так, в нормально развитом зерне пшеницы (по И. В. Мамбишу) эндосперма содержится от 79,8 до 82,3% к массе зерна и оболочек с алейроновым слоем — от 15,1 до 19,9%. В щуплых невыполненных зернах соотношение частей зерна изменяется в сторону уменьшения содержания эндосперма и увеличения количества оболочек.
Гречишные представлены гречихой обыкновенной. Зерно ее трехгранное, покрыто грубой коричневого цвета плодовой оболочкой, богатой клетчаткой и пентозанами. Семенная оболочка тонкая зеленого или коричневого цвета. Эндосперм мучнистый, в нем в виде S-образно изогнутой пластинки расположена большая часть зародыша. Масса зерна гречихи может колебаться в пределах 16.—40
мг.
Эндосперм составляет 60—65%, алейроновый слой —4—5, зародыш— 10—15, семенная оболочка — 1,5—2, плодовая оболочка—16—22% массы зерна.
Семенная оболочка составляет 6—8% массы семени, богата клетчаткой и гемицеллюлозами, но бедна минеральными веществами. Питательные вещества сосредоточены в семядолях.
Химический состав зерна
Зерно злаковых и гречихи у семена бобовых характеризуются высоким содержанием питательных веществ. Зерно злаков и гречихи богато усвояемыми углеводами (48—72% массы зерна). Семена бобовых отличаются от зерна злаковых высоким содержанием белковых веществ (28—43%) и значительно меньшим количеством крахмала (0—48%) Из злаковых относительно больше белков находится в пшенице и овсе, а липидов — в кукурузе, овсе, просе.
Пленчатые культуры по сравнению с голозерными характеризуются высоким содержанием клетчатки и гемицеллюлоз. На химический состав зерна оказывают влияние сортовые особенности, условия выращивания — климат, почва, удобрения, орошение и агротехника. По данным М. И. Княгиничева, в озимой пшенице, культивируемой в различных районах страны, содержание белков колебалось в отдельные годы от 9,6 до 20,6%.
На накопление белков в пшенице и ячмене влияет влажность почвы и удобрения. С повышением влаги в почве количество белков в зерне уменьшается. Азотистые удобрения увеличивают содержание белков в зерне, калийные удобрения, наоборот, ведут к понижению количества белков и повышению содержания крахмала.
Количество клетчатки в зерне зависит от его выполненности: в щуплом зерне клетчатки больше. На содержание минеральных веществ влияет состав почвы, орошение, сорт зерна и т. д. Химический состав семян бобовых несколько меньше подвержен влиянию условий выращивания.
Азотистые вещества являются наиболее ценной частью зерна. Они преимущественно представлены белками. Небелковые азотистые вещества в виде аминного азота находятся в зерне в небольшом количестве (не более 2—8% общего количества азотистых веществ). Большая часть белков зерна Относится к простым белкам, только в зародыше находятся липо- и нуклеопротеиды. В табл. 3 представлен фракционный состав белков зерна злаковых, гречихи и семян бобовых.
Большая часть белков зерна злаковых (за исключением ржи) состоит из проламинов (спирторастворимых) и глюлинов (растворимых в слабых растворах щелочей). К проламинам относятся глиадин пшеницы, зеин кукурузы, гордеин ячменя и др.
Глютелины представлены глютенином пшеницы, глютелинами кукурузы, ячменя и овса, оризенином риса и др. Во ржи и гречихе более половины белков состоят из альбуминов и глобулинов, а в семенах бобовых альбумины и глобулины (легумин и вицелин чечевицы и гороха, фезеолин фасоли, глиценин сои) составляют более 80% всего количества белков.
Способность белков к набуханию, образованию связной массы и пептизации связана с фракционным составом белков. Эти свойства определяют потребительные достоинства продуктов переработки зерна — муки и крупы. Так, белки пшеницы хорошо набухают и образуют связную эластичную массу.
Белки ржи в отличие от белков пшеницы неограниченно набухают, пептизируются и дают вязкую, но не эластичную массу. Белки ячменя образуют связную, но менее эластичную массу, чем белки пшеницы. Белковые вещества кукурузы, овса, риса, проса и гречихи слабо набухают и не способны образовывать связное тесто.
Белки бобовых при хранении семян быстро стареют, теряя при этом способность к набуханию.
Белки зерна злаковых, гречихи и семян бобовых по аминокислотному составу являются полноценными. В их состав входят все незаменимые аминокислоты.
Сравнение аминокислотного состава белков зерна с белками яиц и молока (белков идеального аминокислотного состава) показывает, что биологическая ценность белков зерна злаков и семян бобовых невысокая. В белках пшеницы, кукурузы, проса недостаточно лизина, в белках бобовых мало метионина, в белках кукурузы особенно низкое содержание триптофана. Наиболее благоприятное соотношение лимитирующих аминокислот (триптофана, лизина, треонина и метионина) в белках ржи, гречихи и риса.
Углеводы зерна как и азотистые вещества, играют большую роль в формировании потребительных свойств продуктов из зерна — муки и крупы. В зерне находятся крахмал, сахар,гемицеллюлозы (пенто
заны и гексозаны), гумми-вещества (слизи) и клетчатка. Из углеводов в зерне преобладает крахмал. Он находится в виде крахмальных зерен в клетках эндосперма злаков и гречихи и в семядолях бобовых.
Крахмальные зерна злаков, бобовых (в сое нет крахмала) и гречихи отличаются не только формой и размером зерен, но и влагоемкостью, свойствами крахмального клейстера: температурой, скоростью его клейстеризации и осахаривания. Так, крахмал ржи и пшеницы по сравнению с крахмалом ячменя, кукурузы и бобовых характеризуется большей влагоемкостью.
В зернах ржи и овса имеются слизи-гумми (до 1,5—2,5% массы зерна), которые являются пентозанами. Слизи обладают повышенной водопоглотительной способностью, дают вязкие растворы, обусловливают вязкую структуру ржаного теста и овсяной каши, более высокую влажность ржаного хлеба по сравнению с пшеничным.
Клетчатка и гемицеллюлозы содержатся преимущественно в оболочках зерна. Они не усваиваются организмом человека.
Пектиновые вещества находятся в зерне всех культур. Повышенное содержание их наблюдается в бобовых и ржи.
Жир в зерне злаковых, гречихи и семенах бобовых содержится в малом, количестве (2—6% массы зерна). В зерне злаковых и гречихи жир сосредоточен в зародыше и алейроновом слое, у бобовых— в семядолях. Так, зародыши кукурузы содержат до 35% жира, пшеницы —15, ячменя и проса —22%. В алейроновом слое пшеницы находится до 9% жира, проса— 15%. В эндосперме зерна жира мало—до 1 — 1,5%.
В состав жира входят главным образом непредельные жирные кислоты, в том числе олеиновая (20—40% всего количества кислот), линолевая (40—60%), линоленовая (4,9—10% в жире ржи, проса и пшеницы). Предельные жирные кислоты жира представлены в основном пальмитиновой кислотой (13—20% всего количества кислот). Повышенное содержание непредельных жирных кислот в жире обусловливает его быструю порчу. Особенно нестоек в хранении жир проса, овса и кукурузы. Жирам сопутствуют фосфолипиды (0,2—0,6% массы зерна, в сое —до 2%), стерины, каротиноиды и витамин Е.
Вода, входящая в состав зерна, оказывает влияние на его качество. Количество воды в зерне зависит от степени его спелости, условий выращивания и хранения. Различают три стадии спелости: молочную — оболочки зерна зеленого цвета, содержимое жидкое, молочно-белого цвета, влажность зерна 50—65%; восковую – зерно желтое, содержимое приобретает консистенцию воска, влажность 20—40%; полную спелость — зерно вполне созрело, типичного цвета и консистенции, с влажностью в зависимости от условий выращивания 7—18%.
Зерна злаковых и гречихи при наличии в них влаги до 14—14,5% и семена бобовых с влажностью 15—16% хорошо сохраняются, так как вода находится в зерне в связанном состоянии. Зерно злаковых и семена бобовых с влажностью более указанных пределов содержит кроме воды связанной и влагу в свободном состоянии. Такое зерно непригодно для длительного хранения: в нем активизируются биохимические процессы, активно развиваются микроорганизмы и вредители.
Пороки зерна
При неблагоприятных условиях созревания (эахват зёрна морозом, ветрами-суховеями, поражение клопом-черепашкой) и хранения зерно становится неполноценным. Морозобойное и суховейное зерно отличается от нормального зерна меньшей массой, большим количеством воды, водорастворимых веществ.
Хлеб из такого зерна получается малопористым с малым выходом. В зерне проросшем и самосогревшемся содержится значительное количество продуктов гидролиза углеводов и жиров, поэтому хлеб из него получается с липким мякишем и темной коркой с трещинами, а каша — небольшого объема и с повышенной клейкостью.
В зерне, пораженном клопом-черепашкой, содержатся ферменты (попавшие в зерно со слюной клопа), дезагрегирующие белки, поэтому хлеб получается расплывчатым.]]>
