35. Зерно. Химический состав. Показатели Безопасности

Пищевая ценность зерна и продуктов его переработки определяется химическим составом, усвояемостью веществ, образующих их, и колеблется в зависимости от многих факторов. Зерновые культуры, относящиеся к разным семействам, отличаются не только соотношением питательных веществ, но и их составом и свойствами.

В зерновых преобладают углеводы.

Углеводов в зерне злаковых и гречиха содержится 70 -80%, в зерне бобовых — до 65% (в сое до 26%) В состав углеводов входят:

крахмал (до 40—55% массы зерна), моно и дисахара (0,9-1,6),

Усвояемые углеводы — крахмал и простые сахара — основные источники энергии для организма человека.

некрахмальные полисахариды: клетчатка (целлюлоза), полуклетчатка гемицеллюлоза — пентозаны и гексозаны (2-3), пектин и лигнин.

называемые пищевыми волокнами,— 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 цельного дробленого зерна с содержанием клетчатки до 2% и муки грубого помола.

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.

С размерами крахмальных гранул связаны атакуемость их ферментами зерна, пищеварительными ферментами и скорость усвое­ния крахмала организмом (У пшеницы они достигают 25...40 мкм, а у ржи — 40...50 мкм).

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

Белки составляют от 10 до 24% в зерне злаков и гречихе12-15%, 35% в зерне бобо­вых (в сое до 50%).

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.

По аминокислотному составу белки злаков уступают животным продуктам. Они в той или иной степени дефицитны лизином, триптофаном, треонином и метионином. Следует отметить, что аминокислотный состав белков в определенной степени связан с количеством альбуминов и глобулинов, которые богаты всеми незаменимыми аминокислотами. Поэтому культуры, содержащие больше этих белков (рожь и овес), являются и наиболее ценными по аминокислотному составу.

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

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.

Белки гречихи резко отличаются от злаковых по фракционному и аминокислотному составу. Основными белками являются альбумины и глобулины (до ²/з общего количества), почти полностью отсутствуют проламины (1,1 -1,5%), глютелины содержатся в небольшом количестве.

Белки гречихи неплохо сбалансированы по содержанию незаменимых аминокислот. Например, по содержанию валина она может быть приравнена к молоку, по количеству триптофана не уступает продуктам животного происхождения и превосходит все злаки, по фенилаланину она может быть приравнена к молоку и говядине, по лейцину - к говядине. Исключение составляют изолейцин и особенно серосодержащие аминокислоты, содержание которых в гречихе относительно невелико.

Белки бобовых культур богаты лизином и другими незаменимыми аминокислотами, за исключением серосодержащих - метионина и цистина.

Семена бобовых превосходят злаки по содержанию белка, количество которого доходит до 35 %, а у сои до 50 % . Причем основная фракция — глобулины, из чего следует, что бобовые богаты неза­менимыми аминокислотами. Исключе­ние составляют серосодержащие амино­кислоты (метионин и цистин). Но белки плохо усваиваются и требуют специаль­ной обработки бобовых. В результате из семян сои получают текстура-ты, изоляты, концентраты белка, которые используют для обогащения хлебобулочных, мясных и кондитерских изделий.

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.

Жиры 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 фосфолипи-ды (лецитины, кефалины), необходимые человеку для обновления клеток и внутриклеточных структур. Однако ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, что ведет к прогорканию муки и крупы при хранении.

ВВИТАМИНЫ

Водорастворимые витамины группы В (тиамина (В₁), рибофлавина (В₂), пантотеновой кислоты (В₀, пиридоксина (В₆), ниацина (РР) и др.) концентрируются в оболочке зер­на, поэтому в муке высоких сортов этих витаминов мало. В белом хлебе со­держится 0,11 мг % витамина В1, 0,06 мг % витамина В2, 0,92 мг % витамина РР. Много витаминов группы В в бобовых, В зерне содержатся также жирораст­воримые витамины: природные антиоксиданты — токоферолы и бета-каро­тин (провитамин А) в небольших количествах.

Минеральные вещества зерновки образуют около 70 химических элементов, содержащихся в разных количествах. По доле в продуктах они подразделяются на три группы: макро-, микро-и ультрамикроэлементы. 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.

Из макроэлементов в золе голозерных злаков преобладают фосфор, калий и магний, у пленчатых - добавляется кремний, в большом количестве содержащийся в цветковых пленках. Зерно является богатым источником многих микроэлементов - цинка, марганца, молибдена, кобальта и др. .Однако в его состав могут входить также элементы, токсичные в любых количествах,- кадмий, ртуть, мышьяк, свинец и др. В зерно они попадают из почвы, загрязненной отходами промышленных предприятий, а также при неумеренном потреблении ядохимикатов, содержащих их. Министерством здравоохранения РФ установлены строгие предельно допустимые нормы содержания токсичных элементов в продуктах переработки зерна.

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.

Минеральные вещества, как и витамины, сконцентрированы в оболочке зерна и при обычном помоле большей частью удаляются. Так, железа в пше-.ничном 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.).

Неалиментарные факторы, затрудняющие усвоение питательных веществ организмом человека, присутствуют в семенах культурных и дикорастущих растений. Они регулируют гидролиз запасенных в семени питательных веществ при его прорастании, снабжая энергией и пластическим материалом развивающееся растение до тех пор, пока оно само сможет обеспечивать свои потребности. К таким веществам относятся ингибиторы ферментов, прежде всего протеиназы и амилазы, затрудяющие пищеварение.

Злаки содержат неодинаковое количество ингибиторов ферментов, поэтому продукты их переработки усваиваются человеком с различной скоростью и полнотой. Ингибиторы ферментов являются белками, стойкими к высоким температурам, нагревание до 130 °С или 30-минутное кипячение не инактивирует их.

На качество получаемых продуктов оказывают влияние ферменты а- и р-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 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).

Среди бобовых по химическому составу выделяется соя. Она содер­жит много жира (до 25 %), что позволяет ее использовать для получе­ния растительного масла. За счет большого количества жира и белков гидсржание крахмала, соответственно, уменьшается до 20 %.

Из витаминов в значительном количестве содержатся витамины 1 руппы В, токоферолы, каротиноиды (в семенах с желтыми семядоля­ми), причем основная их часть находится в семядолях и при шелуше­нии не удаляется,

Вода 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. Свободной называется влага, легко удаля­емая из зерна. Она ведет к повышению активности биохимических процес­сов. Появление свободной воды (при содержании связанной воды более 17%) ухудшает сохраняемость зерна.