В какой части зерна содержится жир
Зерна пшеницы являются сырьем для создания муки, из которой впоследствии готовят хлеб и макаронные изделия. Также зерновые культуры подходят для кормления домашнего скота. Пшеница – это кладезь полезных веществ, она полна белками и углеводами, необходимыми для нормального функционирования человеческого организма. Семена растения также называют зерновкой, а ее строение – это важные знания для людей, которые хотят правильно вырастить пшеницу.
Анатомическое строение зерна пшеницы
Продольный разрез зерна показывает, что оно состоит из:
- 2 оболочек плода;
- 2 оболочек семени;
- алейроновой оболочки эндосперма;
- щитка и почек;
- зародыша;
- корешков зачатков;
- эндосперма;
- хохолка.
Важно, что у представителей пленчатых видов строение зерновки немного отличается: она еще покрыта чешуйками, которые прикрывают цветок. У голозерных типов сердцевина достаточно легко отделяется от чешуек.
Оболочки
Зерно пшеницы имеет несколько оболочек. Они способны хорошо защитить его от непогоды и перепадов температуры. Первая оболочка очень плотная, так как сама состоит из трех слоев, которые объединены перикарпием. Расположение клеток внутри нее выглядит как кирпичная кладка, что и обеспечивает защитную функцию оболочки.
Центральный слой в оболочке содержит пигмент, который и придает окрас зерну. Строение семени включает также наличие почек. Именно их стенки формируют оболочку.
Зерно пшеницы имеет цилиндрическую форму, обладает прочной структурой.
Эндосперм
Эндосперма выглядит как обычное ядро крахмальной структуры. В его центре находятся плотные и неровные клетки, а по мере удаления от центральной части они становятся более ровными, прямоугольными. Внутри этих клеток находятся белки, которые представляют собой цельную систему с крахмальными гранулами.
Алейроновый слой эпидерма представлен иным составом, его клетки больше напоминают куб по форме, структура более плотная и отчетливая.
Пшеничный зародыш
Зародыш пшеницы состоит из корешков (центральных и вторичных), апикальной образующей ткани, стебелька и почечки.
Строение пшеничного зерна и его зародыша можно детально рассмотреть только при помощи специального оборудования. Семядоля зародыша похожа на маленькую пластину. Последняя находится недалеко от эндосперма. Семядоля или щиток состоит из алейроновых клеток. Имеется также специальная линия, которая соединяет щиток с пучком корешковых сосудов.
С внешней стороны семядоля покрыта эпителием. Ему отводится важная роль из-за способности выделять специальные ферменты, которые расщепляют сложные вещества до простых в процессе прорастания зародыша.
Химический состав зародыша
Зародыш зерна содержит следующие полезные химические компоненты:
- витамины E, B1, B2, B6 (больше всего содержится токоферола);
- различные зольные вещества, микро- и макроэлементы;
- активные энзимы.
Зародыш имеет вес примерно 2-3 % от общей массы зерна. Строение и состав зерна обуславливают его высокую полезность для человеческого организма. Пшеница содержит в себе незаменимые аминокислоты и клетчатку. Также в ней присутствуют каротиноиды и стерины.
Вещества, содержащиеся в зерне
Знания о строении и химическом составе зерна помогают правильно вырастить культуру, оказав ей должный уход.
Пшеница очень важна для экономики страны, так как она чрезвычайно урожайна и питательна. В городах России продукты из пшеницы имеют первостепенную важность у населения. Немалый процент содержания эндосперма в пшенице дает возможность получать высшие сорта муки, которая отличается отменным качеством. Для человека важны многие вещества, содержащиеся в зерне пшеницы, особенно белковые соединения и углеводы, без которых правильная работа организма невозможна.
Помимо полезных веществ, в составе зерна присутствует крахмал, который способен набухать. Также в пшенице есть сахароза, которую выводят разными методами из готовой муки. Она способна вызывать и поддерживать процесс ферментации.
В эндосперме присутствует огромное количество крахмала (78-82 %) от его общей массы, также заметно наличие сахарозы в небольшом объеме, и 13-15 % белков. Последние в основном представлены глиадином и глютенином, которые и создают известную всем клейковину. В эндосперме также присутствуют золы, жиры, пентозаны, клетчатка. В разных слоях эндосперма содержится различное количество белка.
Зародыш пшеницы располагается на остром кончике зерновки, именно из него впоследствии появляется новое растение. Он содержит значительную часть белка (33-39 %), а также различные нуклеопротеиды и альбумины. В зародыше достаточно большое количество сахарозы – около 25 %, а также в составе присутствуют жиры и клетчатка, минеральные вещества (около 5 %). Именно зародышевая часть содержит большое количество витаминов и незаменимых веществ для полноценной работы человеческого организма. В основном это токоферол (витамин Е), как и было сказано выше.
Энергетические свойства
Пшеница содержит большое количество питательных веществ, которые в основном содержатся в эндосперме зерна. В строении важную роль играет внешний слой, который содержит алейроны, богатые азотными соединениями. Ниже эндосперма располагаются крахмалосодержащие клетки.
Зерна пшеницы имеют в составе полезные вещества, которые обуславливают важность присутствия продукта в рационе:
- крахмал в размере 75-85 %;
- сахарозу;
- редуцирующую сахарозу;
- белки разных видов;
- золы;
- жиры и углеводы;
- пентозан;
- клетчатку.
Пшеница также богата минеральными соединения, аминокислотами. Она важна для организма, так как снабжает его полезными веществами и необходимой энергией.
Пшеница – это сокровищница с веществами, которые отлично питают организм, поддерживая его жизнедеятельность и все процессы обмена. Многие врачи подтверждают этот факт.
Польза пшеницы
Пшеничные зерна имеют три основные составляющие – зародыш, оболочки, эндосперм или ядро. Каждая часть содержит специфичный набор веществ, которые положительно влияют на работу организма.
Пшеница отличается своими необычными свойствами. Она богата питательными веществами, основная доля приходится на углеводы (крахмал, сахароза), также в составе имеет белок, который необходим организму как строительный материал для новых клеток.
В пшенице содержатся витамины A, B, E, D, а также большое количество аминокислот. В комплексе эти вещества способны улучшать состояние иммунной системы, влиять на метаболические процессы, способствовать быстрому росту здоровых волос и улучшению состояния кожи.
Также в составе зерна пшеницы присутствует фолиевая кислота, минералы и углеводы.
О чудотворном влиянии фолиевой кислоты знают уже давно, она отлично влияет на работу мозга, улучшает состояние нервной системы, а также способствует эффективной работе внутренних органов и систем организма. Она обязательно должна присутствовать в рационе беременных женщин для правильного развития плода.
Полинасыщенные жирные кислоты также есть в зернах пшеницы. Немаловажно наличие магния, калия, кальция, железа и фосфора в составе. Пшеница – ценный источник клетчатки, которая значительно облегчает работу желудочно-кишечного тракта, способствует выведению шлаков и токсинов из организма, улучшает общее состояние.
Зерна пшеницы богаты октакозанолом (маслом зародышей пшеницы), в котором содержится витамин E. Именно это масло выводит из организма “плохой” холестерин и способствует накоплению “хорошего”.
Польза присутствия пшеницы в ежедневном рационе подтверждена врачами, которые считают, что она способна улучшать и ускорять обменные процессы. Пища усваивается легче, причем даже тяжелая. Микрофлора кишечника также стабилизируется. Если она была нарушена, то благодаря пшенице способна постепенно восстанавливаться. Организм также становится устойчив к перепадам температуры за счет улучшения качества работы иммунной системы, поэтому болезни обходят организм стороной.
Вещества, содержащиеся в пшенице, способны защищать от инфекций, а также восстанавливать после болезни.
Заключение
Анатомическое строение зерна представлено оболочками различных типов, эндоспермом и зародышем. Плодовой оболочкой называется внешняя часть зерна. Она состоит из двух слоев, под ней находится семенной слой. Зародыш разделен на различные части. Питательными веществами зародыш обеспечивает семядоля, это необходимо для его последующего развития в полноценное растение. В эндосперме есть наружный слой и внутренняя мучнистая часть. На последнюю приходится около 85 % всего веса эндосперма.
Зерно пшеницы богато питательными веществами, витаминами, микроэлементами, аминокислотами и клетчаткой, которые способствуют эффективной работе человеческого организма, укреплению иммунитета, улучшению состояния кожи и волос.
Источник
Зерновые продукты занимают большое место в питании и составляют около 50% суточной энергетической ценности пищевых рационов населения большинства регионов нашей страны. Зерно является сырьем для многих отраслей пищевой промышленности, используется в животноводстве в качестве корма.
Строение зерна может сильно различаться в зависимости от его вида. Зерно пшеницы и ржи обычно состоит из нескольких анатомических частей – так называемых оболочек, эндоспермы и зародыша, которые характеризуются совершенно различными физиологическими функциями, благодаря чему они имеют совершенно разное строение и абсолютно различный химический состав.
В питании населения используется зерно таких зерновых культур, как рожь, пшеница, ячмень, гречиха, рис, овес, кукуруза, зернобобовые и т. д. Причем зерна могут использоваться как целиком (гречиха, кукуруза, зернобобовые, рис), так и в виде дробленого зерна или муки. В зерне можно выделить следующие части: эндосперм — внутренняя, основная часть зерна, составляет 84—85% массы зерна; содержит углеводы, белки, незначительное количество жиров, минеральных веществ; состоят из оболочки нескольких слоев, составляют около 14% массы зерна, содержат минеральные вещества, витамины, незначительное количество белков и жира; зародыш — составляет около 1,5% массы зерна, располагается в виде почки у основания зерна, содержит биологически активные пищевые вещества — белки, жир, витамины, минеральные вещества.
Разные зерновые культуры значительно отличаются по химическому составу. Так, хлебные злаки, содержащие 10—13% белков, не имеют сбалансированного аминокислотного состава, особенно по лизину. Белки бобовых культур имеют большее количество (22— 34%) белков, сбалансированных по незаменимым аминокислотам.
В зернах пшеницы содержатся белки, способные удерживать воду и находящиеся в особых химических связях с крахмалом, жирами и минеральными веществами. Этот комплекс называется клейковиной. От качества и количества клейковины зависят хлебопекарные свойства муки, клейковина придает упругость тесту, а при выпечке хлеба образует пористый мякиш.
В зависимости от сорта, используемой агротехники и условий произрастания зерновой культуры, химический состав зерна существенно изменяется. Наиболее богата белками пшеница, в особенности твердая. Содержание белка в зернах увеличивается при продвижении областей их посевов на юг и на восток. На качество зерна также оказывает влияние сухость климата и содержание азота в почве.
Жиры зерновых продуктов (их небольшое количество — около 2%) являются биологически активными веществами, так как содержат полиненасыщенные жирные кислоты, способные быстро окисляться. В связи с этим для предупреждения прогоркания жира зародыш зерна перед помолом подлежит удалению.
Большую часть пищевых веществ составляют углеводы — 57—70% в хлебных злаках и 53—54% — в бобовых. Углеводы в основном представлены крахмалом.
Минеральные вещества представлены калием, фосфором, кальцием, магнием, железом, сосредоточенными в оболочке и зародыше. Небольшое количество их содержится в остальной части зерна. При смешанном питании организм человека за счет хлебных продуктов из низкосортной муки получает достаточное количество минеральных веществ. Однако нужно учитывать, что часть их (фосфор — кальций) находится в трудно усвояемой организмом человека форме. Соединения же железа усваиваются достаточно хорошо.
В оболочках зерна и зародыше содержатся многие витамины группы В. При изготовлении муки высшего и 1-го сорта из внешней части зерна вместе с оболочками удаляется большая часть витаминов. Для восполнения биологической ценности муки проводится ее витаминизация витаминами В1 (0,4 мг), В2 (0,4 мг), РР (2 мг) на 100 г пшеничной муки высшего и 1-го сорта и витаминами Вг (0,4 мг) и РР (3 мг) на 100 г ржаной муки. При проведении витаминизации использование витаминов строго дозируется, после внесения витаминов мука должна подвергаться тщательному перемешиванию.
Зерно является исходным продуктом, необходимым для получения муки, круп, макаронных и хлебобулочных изделий. Строение зерна риса очень сходно со строением остальных злаков. На продольном разрезе рисового зерна хорошо различимы бородка (или опушение), его плодовая и семенная оболочка, эндосперм, зародыш и алейроновый слой.
Источник
В зернах злаковых и бобовых культур (за исключением сои) содержится немного жира: в пшенице и ржи 2,0—3,5%, в овсе, просе, кукурузе и сорго — 4—6%, в горохе — 1,5—3,0%. Много жира содержат семена сои (до 25%) и масличных культур — подсолнечника, льна, конопли и др. (свыше 30%).
Приводим для сравнения элементарный состав жиров, белков и углеводов:
Жиры больше содержат «горючих» элементов – углерода и водорода, а потому при окислении (сгорании) образуют больше тепла, нежели белки и углеводы.
Жиры по химическому составу представляют собой смесь глицеридов, т. е. сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот.
В состав жиров входят жирные кислоты как насыщенные, так и ненасыщенные. Из насыщенных жирных кислот следует отметить стеариновую C17H35COOH и пальмитиновую C15H31COOH, из ненасыщенных — олеиновую C17H33COOH, линолевую C17H31COOH и линоленовую C17H29COOH. Насыщенные кислоты и их глицериды более устойчивы к действию окислителей и других реагентов по сравнению с ненасыщенными кислотами и их глицеридами.
Образование глицерида можно выразить уравнением:
C3H5 (OH)3 + 3RCООH = C3H5 (ORCO)3 + ЗН2О,
где под обозначением RCOOH подразумевается одна из жирных кислот. Если RCOOH будет стеариновая кислота, получится глицерид тристеарин, если пальмитиновая кислота — трипальмитин, олеиновая кислота — триолеин и т. д.
Глицериды, в образовании которых участвует только одна кислота, называются однокислотными в отличие от смешанных глицеридов, в образовании которых принимают участие две или три разные кислоты. В природе чаще встречаются смешанные глицериды. Известны, например, глицериды пальмитино-дистеарин, стеаринодипальмитин, олеино-пальмитино-стеарин, пальмитино-олеино-линолеин и т. д.
Образование последнего глицерида можно представить следую щей схемой:
где RCOOH — пальмитиновая кислота, R1COOH — олеиновая кислота и R2COOH — линолевая кислота.
Общие свойства жиров. Жиры не растворимы в воде, но хорошо растворяются в таких органических растворителях как эфир серный, эфир петролейный, сероуглерод, четыреххлористый углерод, дихлорэтан, бензин, хлороформ. Все жиры на бумаге оставляют масляные пятна. При нагревании со щелочами жиры образуют мыла, т. е. растворимые соли жирных кислот:
Во время хранения жиры способны прогоркать, особенно при доступе света и влаги. Скорее прогоркают жиры, в состав глицеридов которых входят жирные ненасыщенные кислоты. К ним относятся жиры злаков, в них глицеридов насыщенных жирных кислот (стеариновой, пальмитиновой) содержится около 10%, а остальные 90% представлены глицеридами кислот: олеиновой, линолевой, ли ноленовой и некоторых других. Особенно легкой прогоркаемостью характеризуется жир проса, устойчивее других при хранении жир гречихи.
Определение содержания жира проводится при оценке качества масличных семян, для зерен злаковых культур этого анализа обычно не делают. Технику определения см. ГОСТ 3040-45.
Вещества, сопутствующие жирам. Извлеченный из продукта жир называют «сырым», или неочищенным. Вместе с жиром извлекаются сопутствующие ему вещества: фосфатиды, стерины и пигменты.
Из фосфатидов наиболее изучены лецитины. Строение их молекулы сходно с глицеридами: это сложный эфир глицерина с двумя молекулами жирных кислот и молекулой фосфорной кислоты, которая в свою очередь связана с молекулой азотистого основания — холина.
Лецитин встречается как в животных, так и растительных организмах. В зерне он сосредоточен в зародыше. В зерне пшеницы и ржи найдено 0,5—0,6% лецитина, в зародышах пшеницы — 1,55%, к семенах сои — 1,65%. Сравнительно много лецитина в дрожжах (6—7%), в желтке яиц (9—10%), в мозгах животных (быка — 6%). В свободном состоянии лецитин — воскообразное вещество желтоватого цвета, он растворим в спирте и эфире, но не растворяется в ацетоне, чем отличается от жиров. Лецитин обладает эмульгирующей способностью и применяется для получения пищевых эмульсий, в частности маргарина.
Стерины или стеролы — это высокомолекулярные спирты; их находят в растительных маслах в небольших количествах — 0,25—0,55%. Дрожжи содержат один из стеринов — эргостерол (Ca7H42OH). Эргостерол после облучения ультрафиолетовыми лучами переходит в витамин Д — антирахитный витамин.
Растительные стеролы называют фитостеролами, животные стеролы — холестеролами.
Источник
Биохимические свойства зерна определяются его химическим составом, распределением химических веществ по анатомическим частям зерна. Все физиологические процессы в зерне регулируются ферментативной системой, поэтому активность ферментов имеет важнейшее значение.
Изучение биохимических превращений, которые происходят в зерне во время его созревания, прорастания, хранения и переработки позволяет путем регулирования внешних условий повысить технологические достоинства и пищевую ценность зерна. Зерно, как и всякий живой организм, чутко реагирует на внешнюю среду, поэтому воздействовать на зерно нужно с учетом его физиологии.
Все химические вещества, входящие в состав зерна, можно разделить на органические и неорганические. К органическим веществам относятся белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, углеводы, жиры, витамины, пигменты. К неорганическим — вода и минеральные вещества.
Белки
Белок является важнейшей составляющей зерна. Белки входят в состав всех его клеток, а также являются частью всех ферментов.
Белки в зависимости от аминокислотного состава делятся на полноценные и неполноценные. Все белки зерна злаков бедны некоторыми незаменимыми аминокислотами, особенно лизином, поэтому не являются полноценными. Более полноценными являются белки гречихи. Еще больше незаменимых аминокислот содержат бобовые культуры. Тем не менее, лишь белки сои можно считать действительно полноценными. Однако по количеству белка первое место занимают бобовые.
Вместе с тем, зерно является одним из основных источников белка для организма человека и животных.
Белки зерна образуют вязкие коллоидные растворы, играющие важную роль в технологии производства муки и выпечки хлеба. Под влиянием различных факторов внешней среды (температуры, сильных кислот, щелочей, ионов тяжелых металлов) белки денатурируют, т. е. теряют свою природную структуру. Этот процесс используется в пищевой промышленности, например, при выпечке хлеба. Наибольшее технологическое значение имеет клейковина пшеницы — высокогидратированная вязкая масса, отмываемая водой из размолотого зерна или муки, которая на 70-80% состоит из белков — глютенина и глиадина в соотношении близком 1:1. При набухании клейковины с водой получается структура, способная удерживать свою форму в пространстве и во времени (тесто). Углекислый газ, образующийся при брожении теста, растягивает клейковину, тесто закрепляется в таком разрыхленном виде, и при выпечке хлеба формируется характерный хлебный мякиш.
Клейковина обладает комплексом физических свойств: упругостью, вязкостью, связностью, растяжимостью. От количества и качества клейковины зависит качество пшеничного хлеба. Наилучшей считается клейковина, которая обладает хорошей упругостью и растяжимостью. Если клейковина слабая, то тесто расплывается. Если же, наоборот, — крепкая, то тесто плохо поднимается, выход хлеба небольшой, со слабопористой структурой.
Качество клейковины зависит от сортовых особенностей зерна, почвенно-климатических условий выращивания зерна, химических и физических факторов, действующих на зерно (минеральные удобрения, сушка, кондиционирование зерна), условий хранения зерна, воздействия вредителей (например, повреждение зерна клопом-черепашкой) и др.
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты представляют собой сложные полимеры из пуриновых или пиримидиновых оснований, сахара (рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты.
Нуклеиновые кислоты выполняют в живой клетке (в том числе и в клетках зерна) функции хранения, реализации и передачи по наследству генетической информации.
В состав простетической группы сложных белков (нуклеопротеидов) входят РНК и ДНК. В зерне нуклеиновые кислоты и нуклеопротеиды в наибольшем количестве сосредоточены в зародыше.
Углеводы
Углеводы очень широко распространены в природе, в растениях их доля составляет до 85% на сухое вещество. В состав зерен и семян входят различные углеводы, прежде всего крахмал, клетчатка и сахара. Они являются основным источником энергии для живых организмов. Также играют важную роль в технологических процессах переработки зерна. К примеру, сахара и крахмал необходимы для хлебопечения. Сахара являются питательной средой для дрожжей в тесте. Крахмал определяет структуру теста, а также качество хлеба. Клетчатка, хотя и не усваивается организмом человека, но играет важную роль в питании, так как выводит ионы тяжелых металлов из организма и помогает процессу пищеварения.
Наибольшее количество углеводов содержится в злаках. Например, крахмала в зерне пшеницы — 65-75%, во ржи — 57-65%, в ячмене — 56-64% на сухое вещество.
Из моносахаридов присутствуют пентозы и гексозы. Особенно много пентоз в оболочках зерна. Из гексоз наиболее заметны глюкоза и фруктоза, но их довольно мало, всего 0,2%. Моносахаридов больше в проросшем и недозрелом зерне. Из дисахаридов содержатся сахароза и мальтоза. Причем мальтоза только в момент прорастания. На сахарозу приходится почти половина Сахаров зародыша. Кроме того, встречается и трисахарид — рафиноза.
Сахаров больше в зародыше. Так, доля сахара в зерне пшеницы составляет 1-2%, в горохе и фасоли — 4-7%, в сое — 4-15%. Сахара служат основным питанием зародыша.
Полисахариды — крахмал, клетчатка, слизи и гемицеллюлозы — важная часть зерна.
Особенно много крахмала в эндосперме злаков. Он откладывается в виде зерен различной формы и величины. Крахмал способен клейстеризоваться, что имеет значение при выпечке хлеба.
Клетчатка — является основным химическим веществом оболочек зерна. Она придает механическую прочность растениям, входя в состав клеточных стенок растений. В зерне пленчатых культур ее больше. Так, клетчатка в овсе составляет 9,5-10,2%, в просе — до 8%. В то время как в пшенице и ржи — всего 1,5-2,0%.
Гемицеллюлозы — это полисахариды с различным химическим составом, нерастворимые в воде и не усваиваемые организмом человека. В зерне пшеницы и ржи их содержится 8-10%, в основном в оболочках зерна.
Слизи представляют собой полисахариды, образующие с водой вязкие, коллоидные растворы. Во ржи их больше 2,7%), в пшенице меньше Быстрая набухаемость слизей используется при выпечке ржаного хлеба. При гидролизе образуют пентозы; кроме того, в них присутствует глюкоза, фруктоза и галактоза. Наличие слизей существенно осложняет переработку ржи в муку, в этом случае зерно является более вязкой при разломе.
Липиды
Наиболее важной группой липидов являются жиры, которые в живых организмах служат энергетическим материалом.
Жиры практически нерастворимы в воде, а растворимы в органических растворителях. Животные жиры обычно твердой консистенции, растительные жиры (масла), как правило, жидкие.
Жир — это сложный эфир трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. В его состав могут входить, как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты. В расти-тельных жирах (в частности в злаках) присутствуют ненасыщенные высокомолекулярные жирные кислоты: олеиновая, линолевая и линоленовая. Ненасыщенные жирные кислоты в свободном виде (т. е. после гидролиза жира) способны влиять на качество клейковины пшеницы, они уменьшают водопоглотительную способность клейковины и увеличивают ее упругость.
Под воздействием фермента липазы происходит гидролиз жиров зерна. В дальнейшем при участии другого фермента — липоксигеназы, а также под действием света и О2 воздуха окисляются ненасыщенные жирные кислоты до перекисей и гидроперекисей, которые затем превращаются в альдегиды и кетоны. Таким образом, происходит прогоркание жира, т. е. порча продуктов, при этом появляется неприятный запах и вкус.
Кроме жиров, в группу липидов входят фосфатиды, каротиноиды, стероиды, гликолипиды и воска.
Из фосфатидов наиболее важен лецитин, в котором в качестве азотистого основания содержится холин. В зерне пшеницы лецитин составляет 0,65%, ржи — 0,57%, кукурузы — 0,38%, льна — 0,88%, сои — 1,68%. Он играет важную роль в обмене веществ, регулируя проницаемость клеток. В пищевой промышленности его используют в качестве эмульгатора при производстве маргарина или шоколада.
В зерне встречается также фосфатид, или фитин. Он представляет собой соль инозитгексафосфорной кислоты. Фитин содержится в зерне злаков, конопляном и хлопковом жмыхе, фитиновая кислота образует с кальцием труднорастворимые соли, что препятствует усвоению человеком кальция.
Каротиноиды представляют собой высокомолекулярные углеводороды или их кислородные производные желтого или желто-оранжевого цвета Кремовый оттенок пшеничной муки связан с наличием каротиноидов.
Гликолипиды зерна образуют с белками клейковины комплексы и тем самым оказывают положительное влияние на хлебопекарные свойства пшеницы.
Восков в зерне мало. Они служат для образования пленки на зерне.
Ферменты
Ферменты — это биологические катализаторы белковой природы. В живом организме играют чрезвычайно важную роль, регулируя все биохимические процессы в клетке. Созревание, прорастание и дыхание зерна происходит с обязательным участием ферментов. Хранение и переработка зерна, выпечка хлеба, производство пива и других продуктов из зерна невозможны без участия ферментов.
Из ферментов класса оксндоредуктаз наибольшее значение имеют монофенол-монооксигеназа (тирозиназа), пероксидаза, каталаза, аскорбатоксидаза, липоксигеназа.
Тирозиназа окисляет тирозин, при этом образуются меланины. Темный цвет ржаного хлеба и потемнение макарон при сушке объясняются действием этого фермента.
Фермент пероксидаза окисляет с помощью перекиси водорода восстановленные вещества. Пероксидаза расщепляет также и перекись водорода. В дыхании зерна пероксидаза играет заметную роль. Она хорошо изучена у зародыша пшеницы.
Каталаза разрушает ядовитую для клетки перекись водорода. Она более активна, чем пероксидаза. В свою очередь, ее активность изменяется в зависимости от сорта, биологических особенностей, района и условий выращивания зерна.
Аскорбатоксидаза способствует превращению в зерне аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую. Фермент в своем составе содержит медь.
Фермент липоксигеназа катализирует реакцию окисления ненасыщенных жирных кислот и, прежде всего, линолевой и линоленовой. Так как липоксигеназа способна окислять каротиноиды, то ее можно использовать для отбеливания теста. Липоксигеназа вместе с липазой активно участвует в процессе прогоркания муки и крупы.
Из ферментов второго класса — трансфераз — в зерне пшеницы, овса и в горохе обнаружена гексокиназа. Она относится к фосфотрансферазам; ускоряет реакцию взаимодействия гексозы с аденозинтрифосфорной кислотой и образование гексозофосфата.
Третий класс ферментов — гидролазы — широко представлен в зерне и семенах: протеазы, амилазы, α-глюкозидаза.
Протеазы расщепляют белки и пептиды. Тиоловые протеиназы обнаружены в зерне пшеницы, ржи, в семенах фасоли. В состав несульфгидрильных растительных протеиназ входят ферменты, изученные в сое, горохе, ячмене, пшенице. Важное значение имеет наличие ингибиторов трипсина в сое, арахисе, ячмене, пшенице, овсе, рисе, кукурузе, просе. Поэтому из семян сои был получен ингибитор трипсина, являющийся по своей природе белком. Этот ингибитор обладает способностью подавлять активность пищеварительных ферментов человека и животных.
Фермент α-глюкозидаза (мальтаза) осуществляет гидролиз мальтозы. Значительное количество этого фермента содержится в солоде проса. Проросшее зерно проса добавляют к ячменному солоду при изготовлении мальтозной патоки.
Липаза относится к ферментам, вызывающим гидролиз жиров. Существуют две формы липаз: водорастворимый фермент и нерастворимый фермент. Липаза клещевины — нерастворимый в воде фермент, оптимум ее действия при рН 3,6. Липаза в злаках и многих масличных культурах — водорастворимый фермент; пик ее воздействия при рН 8. Активность липаз зависит от влажности зерна, а также от вида субстрата. Наибольшее значение для липазы имеет длина углеродной цепочки жирных кислот, которые входят в состав жира.
При хранении муки и крупы (особенно пшена) необходимо контролировать активность липазы. Действие этого фермента при хранении этих продуктов в условиях повышенной влажности приводит к их прогорканию и порче. Ферменты амилазы вызывают гидролиз крахмала. Амилазы имеют важное биологическое значение при созревании и прорастании зерна и семян. Ряд технологических процессов в пищевой промышленности основан на гидролитических превращениях крахмала под влиянием амилаз зерна.
Существуют три вида амилаз:
1. α-Амилаза (α-1,4-D-глюкан-глюканогидролаза), содержащаяся в проросшем зерне ржи, ячменя, пшеницы, а также в непроросшем зерне сорго и ржи. α-Амилаза гидролизует в крахмале а-1,4-плюкановые связи и действует беспорядочно.
2. β-Амилаза (α-1,4-D-глюкан-мальтогидролаза), последовательно отщепляющая в полисахаридах остатки мальтозы и действующая с нередуцирующих концов. β-Амилаза гидролизует α-1,4-глюкановые связи. Фермент содержится в зерне пшеницы, ржи, ячменя, в семенах сои.
3. Глюкоамилаза (1,4-α-D-глюкан-глюкогидролаза). При воздействии фермента на крахмал образуется, в основном, глюкоза. Глюкоамилаза содержится в плесневых грибах.
При совместном действии α- и β-амилаз крахмал гидролизуется на 95%. Продуктами гидролиза являются мальтоза, декстрины и глюкоза.
У амилаз оптимальное значение рН различно, так α-амилаза действует при рН 6,0, а β-амилаза — при рН 4,8. Кроме того, для β-амилазы оптимальная температура 51, а для α-амилазы 65°С. Более устойчива α-амилаза к воздействию высокой температуры.
Фермент фитаза встречается во всех злаках. Больше во ржи. Оптимум действия при рН 5,1 и температуре 35°С. Фитаза расщепляет соли кальция и магния инозитгексафосфорных кислот. Фитаза своим действием улучшает пищевую ценность хлеба, способствует лучшему усвоению организмом человека солей кальция.
К четвертому классу ферментов — лиазам — относится глутаматдекарбоксилаза. Этот фермент катализирует расщепление глутаминовой кислоты на СО2 и γ-аминомасляную кислоту. Глутаматдекарбоксилаза активна в зародышах злаков. Присутствует в зерне ячменя, ржи и пшеницы, в меньшей степени — овса.
Витамины
Многие витамины входят в состав ферментов в качестве коферментов. Таким образом, они принимают участие в обмене веществ живых организмов. Витамины играют важную роль в питании человека и животных. Недостаток, а равно и избыток витаминов приводят к возникновению серьезных заболеваний.
В зерне содержатся как водорастворимые витамины, так и жирорастворимые.
К водорастворимым витаминам зерна относятся: тиамин (B1), рибофлавин (В2), ниацин (РР), пиридоксин (В6), биотин (Н), аскорбиновая кислота (С), пантотеновая кислота (В12), миоинозит.
Больше всего витамина В1 в отрубях, в муке высшего сорта его совсем мало. В зерне злаков витамина В2 меньше, чем витамина B1. Много витамина РР в пшеничных отрубях. Витамин присутствует в зерне пшеницы, ячменя, овса, кукурузы, проса и др. Витамина Н в зерне ячменя содержится 6-12 мкг/г, в пшеничном хлебе — 4,8 мкг/г, в горохе — 18,0 мкг/г, в сорго — 20,0 мкг/г Аскорбиновая кислота образуется в зерне с момента прорастания. Витамин С содержится в солоде. Пантотеновая кислота (В3) входит в состав всех зерен и семян. Миоинозит содержится в зерне в форме фитина. Особенно много его в отрубях злаков и хлопчатниковом жмыхе. Для водорастворимых витаминов характерно неравномерное распределение их по зерну.
Жирорастворимые витамины представлены в зерне витамином D, Е и каротиноидами (провитамины А).
Такими образом, зерно содержит в своем составе почти все витамины, необходимые человеку.
Пигменты
Пигменты участвуют в обмене веществ растений. Они определяют окраску зерна, так как другие его вещества либо бесцветны, либо белые.
Различают пигменты, растворимые в жирах — хлорофилл и каротиноиды, и растворимые в воде — антоцианы, флавоны и флавоноиды. Также в плодах и семенах присутствуют пигменты, которые образовались вследствие окисления некоторых веществ зерна — это меланины и меланоидины.
Хлорофилл — зеленый пигмент, обычно присутствует в не-дозрелых плодах и семенах, но и созревшее зерно, например, ржи сохраняет хлорофилл. Этот пигмент играет важную роль в процессе фотосинтеза в растениях.
Каротиноиды придают желто-оранжевую окраску, определяют цвет оболочек зерна и семян.
Антоцианы —— пигменты синего, фиолетового, либо красного цвета.
Флавоны — пигменты желтого, либо оранжевого цвета. Флавоны и антоцианы объединены в группу флавоноидов.
Флавоноиды представляют собой химические вещества фенольной природы.
Меланоидины в зерне образуются в результате взаимодействия восстанавливающих Сахаров с аминокислотами, либо белками. Золотистая корочка пшеничного хлеба — следствие меланоидинообразования.
Меланины представляют собой темные пигменты — продукты окисления ароматических аминокислот, прежде всего тирозина, при участии фермента тирозиназы. Этот процесс обуславливает темный цвет ржаного хлеба.
Пигменты обычно сосредоточены в одной какой-либо анатомической части зерна. Поэтому окраска зерна может быть использована д?