Таблица 3

Содержание клетчатки и пентозанов в зерне, % на сухое вещество

Культура	Клетчатка	Пентозаны
Пшеница	2,0...3,4	5,0
Рожь	1,9...2,8	9,0...11,0
Овес (в пленках)	10,5...16,5	12,0...14,0
Ячмень в пленках	4,0...6,0	9,0... 12,0

Одной из причин повышенной влажности мякиша ржаного хлеба является наличие в ржаной муке большого количества слизей.

Содержание белков в зерне разных культур неодинаково. В зернах злаков содержание белков колеблется в пределах от 5 до 24 %, а в семе­нах бобовых — 20...40%. Содержание белков в зерне различных куль­тур представлено в табл. 2. В зерне одной и той же культуры содержа­ние белков может колебаться в больших пределах в зависимости от сорта, района произрастания, состава почв, климатических условий выращивания, режима орошения, выполненности зерна и др. Так, в зерне пшеницы содержание белков колеблется от 8 до 24 % на сухое ве­щество при среднем содержании белков для пшеницы 12... 16 %. Пше­ница, произрастающая на юго-востоке, наиболее богата белками по сравнению с пшеницей северных и западных районов. Большое коли­чество осадков в период созревания урожая уменьшает относительное содержание белков.

Белки в зерне распределяются неравномерно. В зернах злаков на­иболее богаты белками зародыш, затем алейроновый слой, семенные оболочки и эндосперм. Очень мало белков содержится в плодовых оболочках. В пределах составных частей зерна белки также распреде­ляются неравномерно, особенно в эндосперме. Периферийные слои эндосперма богаче белками, чем центральные.

Неодинаков и качественный состав белков в разных частях зерна. Основная часть белков злаков представлена проламинами (растворимы­ми в спирте) и глютелинами (щелочерастворимые) (50...80%), которые получили название глютен. Проламины разных злаков имеют родовые названия: у пшеницы и ржи — глиадин, ячменя — гордеин, овса — аве- нин, кукурузы — зеин, проса — паницин, сорго — кафирин. При заме­шивании пшеничного теста глиадин и глютелин (глютен) набухают, и, склеиваясь, образуют непрерывную фазу теста, при отмывании которой образуется клейковина. Она представляет собой сильно гидратирован­ный гель, состоящий в основном из глютена, но содержащий в неболь­шом количестве также углеводы, липиды и минеральные вещества. Доля илаги в сырой клейковине достигает 63...67 %. От количества и качества клейковины в пшенице и соответственно пшеничной муке зависят хле­бопекарные и макаронные свойства. Клейковину могут образовывать белки тритикале, некоторых разновидностей ячменя и ржи, хотя у пос­ледней она практически не отмывается, чему препятствуют пентозаны. Белки просовидных злаков клейковину не образуют.

Кроме того, в состав белков входят альбумины (водорастворимые белки) и глобулины (солерастворимые), которые содержат все незаме­нимые аминокислоты. Культуры, содержащие в своем составе больше этих белков (рожь и овес — 30...35 % от общего количества белков), ценны по аминокислотному составу. Неполноценными считаются бел­ки проса и кукурузы.

Неодинаков качественный состав белков в разных частях зерна. Так, в зародыше злаков преобладают альбумины, глобулины и слож­ные бел™. В алейроновом слое — глобулины, в эндосперме — прола- мины и глютелины.

В зерне различных культур содержатся белки, разные по аминокис­лотному составу (табл. 4).

Табл и ца 4

Аминокислотный состав белков зерна, мг на 100 г

Зерно	Трипто­ фан	Лизин	Метио­ нин	Валин	Треонин	Лейцин	Изолей­ цин	Фенил­ аланин
Пшеница	150	360	180	486	390	780	411	500
Рожь	130	370	150	457	300	620	360	450
Кукуруза	67	247	120	416	247	1282	312	460
Овес	152	384	156	606	332	722	414	562
Рис	90	290	150	400	260	689	283	410
Просо	170	300	220	442	410	1170	500	570
Гречиха	137	460	230	619	380	690	418	464'
Горох	260	1550	205	1010	840	1650	1090	1010

Достаточно полноценны белки семян бобовых и гречихи, зерен ов­са, пшеницы, ржи, риса. Неполноценными считаются белки проса и кукурузы. Биологическая ценность белков снижается не только из-за отсутствия незаменимых аминокислот, но и из-за их недостаточного содержания. Так, белки пшеницы, кукурузы, проса содержат недоста­точно лизина, в белках бобовых мало метионина и триптофана, в бел­ках сои низкое содержание метионина и лейцина. Считается, что на­иболее высокая биологическая ценность белков у ржи, овса и риса, а также гречихи из семейства гречишных. Неодинакова и усвояемость белков организмом человека. Белки злаков усваиваются до 85 %, а бо­бовых — до 70 %.

В состав зерна кроме белков входят также небелковые азотистые ве­щества (аминокислоты, амины и др.). Созревшее зерно содержит этих веществ всего 1...3% общего количества азотистых веществ зерна. В нормальном зерне небелковые азотистые вещества сосредоточены главным образом в алейроновом слое и в зародыше.

Соотношение в зерне белковых и небелковых азотистых веществ при созревании, прорастании, самосогревании и т. п. изменяется. При созревании зерна более простые азотистые вещества поступают в него из листьев и там превращаются в белки. Следовательно, по мере созре­вания зерна количество небелковых азотистых веществ уменьшается, а количество белковых возрастает. При прорастании зерна белковые ве­щества под действием ферментов разлагаются до небелковых и содер­жание азотистых небелковых веществ, т. е. продуктов распада белков в зерне, увеличивается. Аммиак и амины могут появиться в зерне при гнилостном распаде белков в процессе порчи зерна. При гниении бел­ков могут образоваться и ядовитые амины. Поэтому повышенное со­держание небелковых азотистых веществ в зерне свидетельствует или о незаконченных процессах дозревания, или о порче зерна.

Липиды — сложная смесь нерастворимых в воде органических ве­ществ — собственно жиров и жироподобных веществ. Содержание ли­пидов в злаковых колеблется в среднем от 2 до 3 %, за исключением ку­курузы и овса. В зерне кукурузы содержится 4,9 %; в зерне овса — 6,2 % (табл. 2).

По составу и строению липиды подразделяют на простые и слож­ные. Простые липиды находятся в зародыше и служат запасными ве­ществами, используемыми при прорастании. Сложные липиды (ком­плекс липидов с белками, углеводами или фосфорной кислотой) входят в состав мембран оболочек клеток и клеточных структур, при­нимают участие в клеточных процессах. Основной фосфолипид — лецитин. Он благоприятно влияет на хлебопекарные свойства муки за счет хорошей эмульгирующей способности, а в питании служит источником фосфора.

В целом липиды носят ненасыщенный характер, преобладают ли­полевая (32...72 % от общего количества кислот) и олеиновая (10...65%) кислоты. С одной стороны, липиды служат источником ценных эссенциальных жирных кислот, но с другой стороны — спо­собны быстро окисляться.

Липиды распределяются по частям зерна неравномерно. В зернах члаков наиболее богаты ими зародыш и алейроновый слой. В эн­досперме липидов мало, а в оболочках их совсем нет. Например, в за­родыше пшеницы содержится 12... 15 % липидов от его массы, а в заро­дыше кукурузы — 30...35 %. В алейроновом слое пшеницы липидов —

9. . 11 %, а в эносперме — 0,8...1 %.

Витамины представлены водо- и жирорастворимыми: каротиноиды (каротин), витамин Е (токоферол), витамины группы В (тиамин, ри­бофлавин, пантотеновая кислота, пиридоксин), ниацин и др. Основ­ная часть витаминов сосредоточена в зародыше.

Доля минеральных элементов составляет 1,5...3,0%. Из макроэле­ментов много фосфора, калия, магния, но они находятся в связанном состоянии в виде солей фитиновой кислоты и плохо усваиваются; у пленчатых культур много кремния. Зерно является источником мно­гих микроэлементов — цинка, марганца, молибдена, кобальта и др., зачастую токсичных, на которые устанавливаются предельно допус­тимые нормы согласно требованиям безопасности. Термины «мине­ральные вещества» и «зольность зерна» условны. Они означают сум­му нелетучих веществ, остающихся при сжигании навески зерна. Зольность и ее элементный состав сильно варьируют в зависимости от культуры, ее сорта и почвенно-климатических условий выращива­ния.

На качество получаемых продуктов оказывают влияние ферменты а- и |3-амилазы, гидролизующие крахмал; фитаза, расщепляющая фи­тин; протеиназа — белок; липоксигеназа — ненасыщенные жирные кислоты. В здоровом, хорошо созревшем зерне активность ферментов невелика и находится у каждой культуры на определенном уровне, специфичном для нее. Повышенной активностью ферментов отлича­ется дефектное зерно.

Окраска зерна обусловлена присутствием пигментов — прежде всего каротиноидов, а также в небольших количествах хлорофилла и анто- цианов. Содержание красящих веществ в зерне и их количество зави­сят от культуры, сорта, условий произрастания и степени спелости зер­на. Пигменты могут находиться в одной какой-либо части зерна или во всех частях, но в разном количестве. Например, в зерне пшеницы ка- ротиноиды содержатся в большом количестве в семенной оболочке и зародыше, в наименьшем -- в эндосперме. В зерновках злаков хлоро­филл находится в поперечных клетках плодовой оболочки. При нагре­вании в кислой среде хлорофилл превращается в вещество бурого цве­та, что часто наблюдается при варке растительных продуктов.

Окраска зерна часто коррелирует с их технологическими свойства­ми. Так, мягкая краснозерная пшеница темно-красная обычно харак­теризуется более высокими технологическими достоинствами, чем желто-красная и желтая, относящаяся также к краснозерной пшенице. Поэтому окраску пшеницы обычно учитывают при решении вопроса об ее использовании. Так, для выработки макаронной муки требуется пшеница, содержащая большое количество каротиноидов (для прида­ния макаронным изделиям кремовой окраски).

Вода входит в состав зерна в количестве от 8 до 35 %. Вода в зерне является важнейшим фактором всех биологических и физико-хими- ческих процессов в нем, а также технологического достоинства. Вода в зерне, по мнению Е. Д. Казакова, выполняет следующие функции:

• растворитель большинства органических и неорганических ве­ществ в зерне;

• среда, в которой реализуются почти все физико-химические и биохимические процессы;

• активатор ферментативных процессов;

• составная часть природных полимеров и большинства других ор­ганических соединений;

• обязательное условие и транспортный агент при переносе веществ зерна через все виды мембран (обладающих избирательной проницае­мостью белково-липидных структур молекулярных размеров на поверх­ности и внутри клеток) и передвижения их в пределах клетки, в межкле­точном пространстве и между тканями хлебного растения и зерна;

• фактор морфологических и физических признаков зерна (линей­ных размеров, крупности, объема, плотности, стекловидности, шеро­ховатости поверхности).

На всех этапах созревания, хранения и переработки зерна вода яв­ляется обязательным условием и активным участником всех реакций в нем. Во влажном зерне значительно усиливаются дыхание и другие биохимические процессы, что приводит к потере сухого вещества, са­мосогреванию и быстрому ухудшению качества зерна. Большое значе­ние имеет критическая влажность (для основных зерновых культур

5. .15,5 %). При более низком содержании воды процессы в зерне протекают замедленно, и качество зерна сохраняется без изменения.

11. ри влажности выше критической процессы в зерне резко усиливают­ся, при этом качество зерна быстро ухудшается и может полностью ис­портиться.

Большое значение при переработке зерна имеет скорость проника­ния воды в зерно и распределение ее по составным частям зерновки. По данным Е. Д. Казакова, количество влаги, проникающей в зерно через зародыш, значительно превышает количество влаги, поступаю­щей через всю поверхность зерна (рис. 3).

Верхняя часть зерна с бородкой | | Средняя часть зерна ближе к бородке Средняя часть зерна ближе к зародышу |. | Нижняя часть зерна с зародышем

Рис. 3. Количество воды, поглощаемое зерном пшеницы, %

Зародыш поглощает наибольшее количество воды по сравнению с другими частями зерна, что связано с его химическим составом (повы­шенное содержание гидрофильных белков) и наличия в нем всасываю­щих клеток. Эмбриональное пробуждение зерна начинается с роста иочки и зачаточного корешка — важнейших элементов будущего хлеб­ного растения. В остальных частях зерновки вода из периферийных частей в глубь эндосперма наиболее интенсивно проникает со стороны спинки и несколько медленнее с боков. По особому ведет себя верхняя часть зерновки, заканчивающаяся бородкой, что связано с ее структу­рой: она приспособлена к транспирации (испарению) воды, которая энергично происходит в период налива, а не к ее всасыванию.

Поглощение зерном воды сопровождается его набуханием, но этот процесс идет неравномерно в отдельных частях зерновки. Это связано с различной степенью гидрофильности химических веществ зерна и неравномерностью их распределения в теле зерновки. Неравномерное набухание в различных частях зерна приводит к напряженному состоя­нию из-за разной величины давления в разных точках зерновки.

В зерне нет свободной воды, т. е. воды, не связанной с его тканями. Вся вода с той или иной степенью прочности связана с сухим скелетом зерна. Степень прочности этой связи является величиной непостоян­ной, легко изменяющейся при обезвоживании, и по этой причине в

разном количестве удаляется в зависимости от режимов сушки. Опре­деляемая сушкой влажность представляет собой условную величину, так как в нее входят легко летучие продукты распада веществ зерна, происходящего при обезвоживании (диоксид углерода, углеводороды, альдегиды, кетоны и др.), а также вода, синтезируемая в зерне за время нагревания при высушивании. К общепринятому (стандартному) ме­тоду определения влажности зерна и продуктов его переработки отно­сят метод высушивания с применением сушильных шкафов. Перспек­тивным считается применение СВЧ-влагомеров.