1.1 Классификация зерна

Зерновые культуры классифицируются по  различным признакам: ботанической принадлежности, особенностям химического состава зерна, по целевому назначения и срокам посева.

По ботанической принадлежности зерновые культуры делят на семейства: злаковые, бобовые, гречишные и масличные. Семейства отличаются строением стебля, соцветием и другими признаками. Пшеница, рожь, ячмень имеют соцветие в виде колоса, овес просо, рис - соцветие метелка; гречиха - соцветие в виде кисти.

По времени посева зерновые культуры подразделяется на яровые и озимые.

По химическому составу зерновые культуры принято делить на три группы:

1. богатые крахмалом - хлебные злаки. Содержание крахмала 70- 80 %, белков 10-15%. К ним относятся пшеницу, рожь, ячмень, рис, просо, овес, кукурузу, гречиха.

2. богатые белком – бобовые. Содержание углеводов 50-55 %, белков 20 –40 % (соя, горох, фасоль, вика, чечевица, нут и др.).

3. богатые жирами – масличные. Содержание жира 25- 35 %, белков – 20-40 %(подсолнечник, горчица, рапс и др.).

По целевому назначению зерно делят на продовольственное (мукомольное, крупяное), кормовое и техническое (пивоваренное, спиртовое, масло - жировое и др.).  Наиболее важное значение имеет товарная классификация зерна, в соответствии с которой зерновые культуры делят на типы и подтипы. Зерно различных типов отличается по ботаническим признакам (цвет, форма), срокам посева (озимая или яровая) и стекловидности. Товарная классификация определена государственными стандартами на все виды заготовляемого зерна.

Семейство злаковых включает основные хлебные культуры — пшеницу, рожь, овес, кукурузу, рис. просо, сорго.

Плод злаков — зерновка — развивается из оплодотворенной завязи цветка. При обмолоте пшеницы, ржи и тритикале зерновки легко отделяются от цветковых пленок (не имеет их кукуруза), поэтому злаки называют голозерными. У остальных злаков цветковые пленки плотно облегают зерновку и при обмолоте не отделяются, эти культуры — пленчатые (ячмень, овес, рис, просо, сорго). Чем больше масса цветковых пленок на поверхности зерновки (ядра) и чем труднее они удаляются, тем меньше выход крупы или муки при переработке зерна.

По внешнему виду (морфологическим признакам) зерновки - злаковых культур подразделяют на настоящие (пшеница, рожь, ячмень, овес) и просовидные (остальные культуры).

У настоящих злаков, таких как пшеница, рожь, овес, ячмень зерновка продолговатой или продолговато-овальной формы, имеет бороздку (углубление), а зерно пшеницы мягкой и ржи – бородку, образованную выростами клеток наружного слоя оболочек. У пшеницы и ржи вдоль всей зерновки со стороны брюшка проходит бороздка (желобок), углубляющаяся внутрь зерновки (на 1/2—2/3 ее толщины) и иногда образующая там петлю, осложняя отделение оболочек при выработке сортовой муки.

Просовидные злаки могут иметь зерновку продолговатой (рис), округлой (просо, сорго) или клиновидно- овальной (кукуруза) формы. Характерной особенностью этих злаков является отсутствие  у зерновок бороздки и бородки.  

Зерно любого злака состоит из трех основных частей - оболочек, зародыша и эндосперма.  На рис. 1 показан продольный разрез зерновки пшеницы.

   Оболочки защищают семя от воздействия внешней среды. Голозерные злаки имеют две оболочки. Снаружи зерновка покрыта плодовой оболочкой (перикарпием), которая образуется из стенок завязи и состоит из трех слоев крупных толстостенных одревесневших клеток, пустых внутри. Семенная оболочка образуется из стенок семяпочки и также состоит из трех слоев клеток, но мелких и неправильной формы. В состав их входят клетчатка, пентозаны, минеральные и пигментные вещества, обусловливающие окраску зерна. Они составляют 3—6 % массы зерна злаков.

На долю цветковых пленок приходится 11—28% массы зерна, они состоят в основном из клетчатки и минеральных веществ.

Р ис.1.Продольный разрез зерна пшеницы: 1-бородка; 2-плодовая и семенная оболочка; 3-алейроновый слой;  4- эндосперм; 5-щиток; 6-почечка;7-зародыш; 8-зачаточный  корешок

 

 

 

 

 

Слой эндосперма, прилегающий к оболочкам, называется алейроновый. Алейроновый слой содержит трудно усвояемые белки, жиры и минеральные вещества. На его долю приходится около 4-12 % массы зерна.

Эндосперм  — основная часть зерновки, около 70-85 % его массы, в которой сосредоточены запасные питательные вещества – крахмал и белки. В центре эндосперма клетки крупные, тонкостенные, часто неправильной формы. При удалении от центра размер клеток постепенно уменьшается, форма их становится близкой к прямоугольной призме. Внутри клеток белки образуют как бы сплошную матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы различных размеров.  В зависимости от структуры эндосперма зерно подразделяют на - стекловидное, полустекловидное и мучнистое.

Зародыш состоит из стебелька, корешка и почечки, дающих жизнь новому растению. Он плотно прилегает к эндосперму, от которого отделен щитком. Через щиток, богатый  ферментами, питательные вещества при прорастании из эндосперма поступают в зародыш. Химический состав зародыша представлен легкоусвояемыми белками, сахарами, липидами, минеральными солями, а также витаминами и ферментами. На долю зародыша приходится от 1,5 до 10 % массы зерновки.

Семейство гречишных (класс двудольных растений) в зерновом хозяйстве представлено единственной культурой — гречихой. Это яровое однолетнее растение, имеющее стержневой корень, травянистый ветвистый стебель, стреловид­ные листья. Цветки правильные, с пятилепестковым венчиком от бледно-розовой до красной окраски. Цветки собраны в соцветия — кисти. Гречиха является перекрестно опыляемым расте­нием, хорошим медоносом. Однако цветки раскрываются лишь на один день и не одновременно на всей кисти, поэтому урожай сильно колеблется в зависимости от погодных условий в период цветения и количества насекомых-опылителей на полях. Созревание плодов также происходит не одновременно.

Плод гречихи — орешек, как и у злаков, состоит из трех частей — зародыша, эндосперма и оболочек (рис 2). Зародыш очень крупный в виде ленты, похожей на латинскую букву 5, пронизывает весь эндосперм, частично проходя у поверхности ядра. Эндосперм рыхлый, мучнистый, легко дробящийся при переработке. Ядро (эндосперм с зародышем) покрыто тонкой нежной семенной оболочкой розового или кремового цвета, у недозрелых ядер она может быть зеленоватой.

Рис. 2 Ядро зерна гречихи в поперечном разрезе: 1-эндосперм; 2-зародыш.

Снаружи орешек покрыт жесткой кожистой плодовой оболочкой, срастающейся с ядром лишь в одной точке — месте прикрепления к растению. Окраска плодовой оболочки от серебристо-серой до темно-коричневой и зависит как от сорта, так и от степени зрелости плода.

Соотношение частей плода гречихи (в %): эндосперма—-55—65, алейронового слоя — 4—5, зародыша— 10—15, семенной оболочки — 1,5—2,0, плодовой оболочки (пленчатость) — 17—25.

Бобовые культуры принадлежат к семейству мотыльковых, классу двудольных растений. В нашей стране пищевое использование имеют однолетние травянистые растения — горох, фасоль, соя, чечевица, чина, нут, бобы, вигна.

Корни бобовых культур стержневые, хорошо развитые. Стебель травянистый, вьющийся или прямостоящий, но легко полегающий, что затрудняет механизацию выращивания и уборки. Цветки с несимметричным, напоминающим летящего мотылька, околоцветником, яркой окраски -— от белой до темно-фиолетовой. Они собраны в соцветия - кисти. Цветение и созревание довольно сильно растянуты во времени, что снижает урожайность и делает зерно неоднородным по крупности и степени созревания.

Плодом бобовых культур является боб, состоящий из двух створок, между которыми находятся семена, прикрепленные к бобу рубчиками. Семя состоит из двух семядолей, соединенных вместе ростком и покрытых плотной семенной оболочкой. (рис. 3).

Рис. 3. Схема строения бобовых растений: (а)  в оболочке: без   оболочки (б) и с удаленной семядолей (в): 1— семенной  рубчик;  2 — след; 3 — очертание  корешка ; 4-семядоли;  5 — корешок; 6 –почечка.

Окраска семядолей является видовым и сортовым  признаками  семян бобовых культур и  может быть белой, зеленой, желтой разных оттенков и др. рубчик. Оболочка бобовых может  быть   полупрозрачной,   и   тогда   цвет семени зависит от окраски семядолей (горох, чина, нут), непрозрачной — белой, однотонной или пестро окрашенной. Как правило, темноокрашенные семена   (за исключением фасоли)  имеют кормовое назначение.

Соотношение частей семени  (в %): семядоли     -87    93,  росток — 1 —2,5, семенная оболочка -— 6—11.