Химический состав зерна вода

Химический состав зерна

Химический состав злаков зависит от сорта, почвенно-климатических условий, используемых удобрений, условий выращивания и не является постоянным для данной культуры.

Важная составная часть зерна __ вода. Зерно злаков в среднем содержит 14-15 % воды и 85-86 % сухих веществ.

Сухие вещества представлены углеводами, белками, жирами, минеральными веществами.

К углеводам относятся: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые и гумми-вещества, растворимые сахара.

Основная масса углеводов приходится на крахмал. Он содержится в эндосперме и алейроновом слое. Крахмальные зерна на 97 % состоят из чистого крахмала (С₆Н₁₀О₅)_п и 3 % примесей – минеральных веществ, остатков фосфорной кислоты, белков. Чистый крахмал представлен двумя полисахаридами: амилозой и амилопектином. Содержание крахмала (в %) составляет: в пшенице – 60 — 65; ржи – 60-73; ячмене– 55-65; овсе – около 50; просе – около 60; рисе – 75-80 .

Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид. Входит в состав оболочек и клеточных стенок. В воде не растворима. Стойка к действию ферментов. При проращивании зерна не изменяется, при затирании полностью переходит в дробину. Голозерные культуры содержат целлюлозы 2-3 %, пленчатые – 6-14 % .

Гемицеллюлозы и гумми-вещества – высокомолекулярные полисахариды, содержатся, в основном, в периферийных частях зерна, ближе к оболочкам. Состоят из гексозанов (глюканы, галактаны, маннаны) и пентозанов (арабана, ксилана). Мономерами их являются глюкоза, галактоза, манноза, арабиноза и ксилоза. Дрожжами сбраживается только глюкоза и манноза. Гемицеллюлозы в воде нерастворимы, но растворяются в разбавленных щелочах.

Гумми-вещества не отличаются от гемицеллюлоз по строению, но имеют меньшую молекулярную массу. Поэтому растворяются в горячей воде и дают вязкие растворы. Меньше всего гемицеллюлоз содержится в рисе и просе (около 2 %), больше всего — в овсе – 13 %. В остальных зерновых культурах – 7-11 %.

Слизи содержатся в зернах некоторых злаков. Это – полисахариды, в большинстве случаев растворимы в воде. Состоят в основном из пентозанов. Больше всего содержится во ржи (до 3 %).

Левулезаны – полисахариды, которые состоят из остатков фруктозы. Содержатся в зернах ржи, пшеницы, овса в количестве 2-3 %.

Пектиновые вещества – входят в состав клеточных стенок. Содержание их составляет 1-2 %. При гидролизе дают галактуроновую кислоту и метиловый спирт.

В зерне злаков (преимущественно в зародыше) содержатся также свободные сахара в количестве от 2 до 5 %. Преобладает сахароза. Кроме этого содержатся фруктоза, рафиноза, глюкоза. Сахара используются зародышем в качестве питательных веществ.

Азотистые вещества – подразделяются на белковый и небелковый азот. Белковый азот входит в состав белков и полипептидов. Существует зависимость: чем больше белка в зерне, тем меньше крахмала. Количество белка в зерновых составляет от 7 до 20 %. Больше всего белка в пшенице, меньше всего в кукурузе и рисе (7-9 %). Белковые вещества сосредоточены в зародыше, эндосперме и алейроновом слое. Это резервные белки, ферменты. Белки делятся на простые и сложные.

альбумины – растворимы в воде;

глобулины — растворимы в солях;

проламины – растворимы в спирте;

глютелины – растворимы в щелочах.

Сложные белки – протеиды, наряду с белковой частью имеют небелковую группу.

Небелковый азот – аминный (представлен аминокислотами); аммиачный (солями органических кислот); минеральный (солями азотной кислоты); амидный (представлен амидами). Аминокислоты и другие формы небелкового азота являются питанием для дрожжей.

Суммарное содержание всех форм азота представляет собой общий азот. Азотистые вещества, которые при водной экстракции зерна переходят в раствор, называют растворимым азотом.

Жиры – содержатся, в основном, в зародыше и алейроновом слое. Используются зародышем как питательные вещества. Больше всего жира в овсе и кукурузе (до 5 %). В остальных зерновых культурах 2-3 %. Жир отрицательно влияет на сохранность зерна (прогоркает) и пеностойкость пива. Поэтому в пивоварении кукурузу используют только обезжиренную.

Минеральные вещества – содержатся от 1,5 до 6 %. Меньше всего во ржи. Больше всего в рисе. В основном это фосфаты.

Витамины – играют роль в поддержания жизненных процессов роста, брожения, в образовании ферментов. Содержатся в алейроновом слое и зародыше. Это витамины группы В, РР, биотин.

В зерне содержатся также ферменты, но их мало и находятся они в связанном состоянии.

Источник

Строение и химический состав зерна, масличных культур, зернобобовых культур и семян

Качество зерна как объекта хранения и переработки зависит от его видовых и сортовых особенностей, а также от условий развития растения в поле.

Зерно и его потенциальные технологические свойства формируются в процессе развития под влиянием многочисленных факторов. Формирование технологических свойств зерна можно представить в виде схемы (рис. 1.1).

Сформировавшиеся свойства зерна оказывают определяющее влияние на многие процессы его послеуборочной обработки, хранения и переработки, но зачастую и сами изменяются в результате этих процессов. Поэтому знакомство с внешним (морфологией) и внутренним (анатомией) строением является началом глубокого познания процессов, происходящих в зерне. Морфология и анатомия плодов и семян составляют важную сторону технологической характеристики зерна.

Морфологическое и анатомическое строение зерна злаковых практически одинаково, за исключением некоторых особенностей. Ниже приводится морфологическое строение наиболее распространенной культуры — зерновки пшеницы (рис. 1.2).

Для описания морфологических особенностей зерна любой культуры приводят характеристику его формы, размеров, характера поверхности, окраски и других отличительных признаков.

Зерновка пшеницы имеет удлиненную, округло-овальную форму. В зерновке различают спинную и брюшную стороны. Ее выпуклая сторона называется спинкой, а противоположная, более плоская — брюшком. На брюшке имеется продольное углубление — бороздка. В нижней части спинной стороны зерновки находится зародыш. На противоположной верхней части зерновки имеется хохолок, состоящий из тонких волосков — выростов покровной ткани. Каждую из двух боковых сторон зерновки называют бочком.

У зерновки различают длину, ширину и толщину. Длина зерна (Д) — это расстояние между его основанием, или нижней частью, и верхушкой; ширина (Ш) — наибольшее расстояние между боковыми сторонами; толщина (Т) — расстояние между спинкой и брюшком зерновки. Соотношение между линейными размерами чаще всего соответствует условию Д Зерно Он-Лайн

Источник

Химический состав зерна

Состав отдельных частей и зерна в целом зависит от ботанических признаков (вида, разновидности, селекционного сорта), условий произрастания (климатических условий, состава почвы, удобрений, полива), степени созревания и др.

Средний химический состав зерна различных видов может различаться по содержанию белка, углеводов, жиров, минеральных веществ, витаминов.

Вода входит в состав зерна, является обязательным условием и активным участником всех реакций на этапах созревания, хранения и переработки зерна.

В сухом зерне составляет 12-14% и находится в связанном состоянии. Связанная влага образует химические связи с тканями зерна и не удаляется при сушке. Она не инициирует биохимические процессы, и зерно является стойким при хранении. Свободная вода, легко удаляемая из зерна ведет к повышению активности биохимических процессов. Свободная вода ухудшает сохраняемость зерна.

Углеводов в злаковом зерне содержится до 70%, в зерне бобовых — до 55% (в сое до 26%), в подсолнечнике — 16%.

В состав углеводов входят: крахмал (до 40-55% массы зерна), сахар, клетчатка, гемицеллюлоза — пентозаны и гексозаны. Гранулы крахмала зерна могут иметь различную форму и размеры, при нагревании в воде они набухают и образуют крахмальный клейстер (при 62,5 °С — пшеничный крахмал, при 55 °С — ржаной). 25% пшеничного и кукурузного крахмала составляет амилоза (неразветвленные остат­ки глюкозы) и 75% — амилопектин, сильно разветвленные молекулы которого и есть основа клейстера.

В состав слизей (гумми) входят растворимые в воде полисахариды, образующие вязкие и клейкие рстворы. Такие как пентозы — арабиноза и кси­лоза, а также глюкоза, некоторое количество фруктозы и галактозы. В зерне ржи слизей больше (2,5-7,4% сухого вещества), чем в пшенице.

Левулезаны составляют до 0,3% сухого вещества пшеницы и представляют собой полисахариды, обра­зованные из остатков левулозы (фруктозы). В зерне ржи левулезаны составляют до 1,5% сухого веще­ства. Цветная реакция (реакция Селиванова) на фрук­тозу позволяет определить примесь ржаной муки в составе пшеничной. Для этого пробу муки нагрева­ют с крепкой соляной кислотой и резорцином. При большой концентрации левулезаиов образуется крас­но-бурый осадок.

Усвояемые углеводы — крахмал и простые саха­ра — основные источники энергии для организма человека. Неусвояемые углеводы, называемые балласт­ными веществами, — клетчатка и гемицеллюлоза -находятся преимущественно в оболочке зерна. Чем лучше очищено зерно, тем белее мука и хлеб и мень­ше в них клетчатки. Однако балластные вещества не­обходимы в составе пищи, так как они улучшают пе­ристальтику и нормализуют кишечную микрофлору. Поэтому в диетическом питании используется хлеб из целого дробленого зерна с содержанием клетчатки до 2% и муки грубого помола,

Белки составляют от 10 до 14% в зерне злаков и 20-35% в зерне бобовых, в основном это проламины и глутелины. При сравнении реального белка с иде­альным полноценным (таким является белок кури­ного яйца, молока), содержащим все необходимые че­ловеку незаменимые аминокислоты в оптимальных количествах на грамм белка, принято для дефицит­ной в реальном белке аминокислоты подсчитывать процент от содержания ее в идеальном полноцен­ном белке (т. е. скор). Скор каждой незаменимой аминокислоты в идеальном белке принимают за 100%.

В белке пшеничного хлеба мало лизина (скор 41%) и треонина (скор 72%), следовательно, белок хлеба неполноценный. В белке гороха недостает при­мерно трети метионина и цистина.

Тем не менее главное достоинство гороха и фасоли — большое со­держание биологически ценного белка (от 20 до 23%).

По аминокислотному составу белки ржи богаче, чем пшеницы, многими незаменимыми аминокислотами, осо­бенно лизином, и имеют большую питательную ценность.

Белки пшеничной муки хорошо поглощают воду и набухают, образуя тесто. Основную часть теста со­ставляет клейковина.

Клейковиной называют упругий, эластичный и связанный студень, остающийся после отмывания в воде куска теста от крахмала и частиц оболочек зер­на. Клейковина состоит в основном из белков — рас­творимого в спирте глиадина и растворимого в щело­чах глютенина.

При увлажнении муки образуется сплошная упругая сетка из набухших и переплетенных молекул глиадина и глютенина, скрепленных водородными дисульфидными, солевыми и другими связями. Внут­ри сетки заключена вода — сырая клейковина содер­жит до 65% воды. При обезвоживании получают су­хую клейковину. Количество воды, поглощаемой су­хой клейковиной, выражают в процентах и называют гидратационной способностью (гидратацией) клейковины. Клейковина соединяет в упругую массу теста и характеризуется упругостью, эластичностью, растяжимостью, связанностью.

Клейковина хорошего качества имеет белый цвет иногда с желтоватым или сероватым оттенком. После деформации быстро восстанавливает свою форму, не лип­нет к рукам.

При взаимодействии сахаров с аминокислотами и белками образуются меланоиды, вызывающие потем­нение зерен и муки, а также образование золотисто-коричневой корочки хлеба.

Липиды в зерне злаков и бобовых составляют от 2 до 6,2%, в сое — 17%.

В состав жиров входят большей частью ненасыщенные жирные кислоты, в том числе биологически ценные полиненасыщенные, а также фосфолипиды (лецитины, кефалины), необходимые человеку для обновления клеток и внутриклеточных структур. Однако ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, что ведет к прогорканиго муки и крупы при хранении.

Водорастворимые витамины группы В концентрируются в оболочке зерна, поэтому в муке высоких сортов этих витаминов мало. Много витаминов группы В в бобовых.

В белом хлебе содержится 0,11 мг % витамина B₆, 0,06 мг % витамина В₂, 0,92 мг % витамина PP.

В зерне содержатся также жирорастворимые витамины: природные антиоксиданты — токоферолы и бета-каротин (провитамин А) в небольших количествах.

Глубокая переработка зерна позволяет использо­вать зародыши злаковых культур для получения ви­таминных концентратов, например в виде масла, ис­пользуемого в парфюмерных изделиях, обогащенных природными биологически активными веществами. Витаминные концентраты используются также при выращивании деликатесной животноводческой продук­ции и рыбы.

Ферменты выполняют роль регуляторов биохимических процессов, обладают способностью ускорять течение различных биохимических реакций обмена веществ. Из содержащихся в зерне очень важны –

— протеолитические (протеиназы), они действуют на белковые вещества,

— амилазы – α, β-амилазы расщепляющие крахмал,

— липазы – гидролизующие жир.

Минеральные вещества составляют 2-5% сухого ве­щества зерна и образуют золу после сжигания пробы зерна. Массу золы, выраженную в процентах к исход­ной массе пробы зерна, называют зольностью зерна.

В состав зерна входят:

— макроэлементы с содержа­нием от нескольких до сотых долей процента: Р, Mg, К, Na, Fe, S, Al, Si, Ca;

— микроэлементы с содержанием от тысячных до стотысячных долей процента: Мn, В, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co;

— ультрамикроэлементы с содержанием до миллионных долей процента: Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Минеральные вещества сконцен­трированы в оболочке зерна и при обычном помоле большей частью удаляются.

Так, железа в пшенич­ном хлебе из цельного зерна в пять раз больше, чем в хлебе из муки высшего сорта. Фосфора довольно много, но в основном он входит в состав фитиновой кислоты, которая плохо усваивается.

В зерномучных продуктах содержится кальций (в среднем 2-3% от суточной нормы в 100 г готового продукта) и много магния (до 14% суточной потреб­ности в 100 г ржаного хлеба, до 10% — в 100 г гречне­вой каши). Хлеб и крупы в пище являются основным источником магния и некоторых микроэлементов (медь, хром, цинк и др.).

Пигменты составляют группу красящих веществ.

Желтую окраску эндосперму зерна придают эфирорастворимые пигменты каротиноиды, ненасыщенные углеводороды или их кислотные производные.

Окраска оболочек обусловлена спирторастворимыми флавоноидами — желтыми веществами фенольной природы (например, гликозидами).

Рожь имеет более разнообразный комплекс крася­щих веществ, чем пшеница.

Источник