3. Строение и химический состав зерновки

Строение зерновки пшеницы: 1 и 2 — плодовые оболочки; 3 и 4 — семенные оболочки; 5 — алейроновый слой эндосперма; 6 — щиток; 7 — почечка; 8 — зародыш; 9 — зачаточные корешки; 10 — эндосперм; 11 —хохолок.

У пленчатых хлебов зерновка, кроме того, покрыта цветковыми чешуями. У голозерной пшеницы и ржи зерно легко отделяется от чешуи; у проса, чумизы, риса цветковые чешуи плотно облегают зерновку; у пленчатого ячменя они даже срастаются с зерновкой.

Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными питательными веществами. Наружный слой эндосперма, непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен алейроновыми зернами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зернами. Зародыш расположен у основания зерновки, на выпуклой стороне. Он состоит из щитка, соединяющего его с эндоспермом, почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка. Зародыш по сравнению с эндоспермом невелик и составляет у пшеницы, ржи и ячменя 1,5—2,5% массы зерновки, у овса — 2—3,5, у кукурузы—10—14%.

Химический состав зерна. В зерне пшеницы содержится 11...20 % белка, 63...74 % крахмала, около 2 % жира и столько же клетчатки и золы. Важнейшие показатели, характеризующие качество пшеницы, - содержание в зерне белка и клейковины. Содержание белка определяет характер использования пшеницы. Например, для хлебопечения требуется зерно с содержанием белка 14... 15 %, для изготовления макаронных изделий - 17... 18 %.

Наибольшую ценность представляют высококачественные сорта сильной, ценной и твердой пшеницы. В основу деления мягкой пшеницы на классы по силе муки (сильная, средняя и слабая) положены содержание в зерне белка, клейковины и качество клейковины.

Белки — основной материал при построении тканей у человека и животных. По калорийности белки превосходят крахмал, сахар и уступают лишь растительным жирам. Они делятся на простые (протеины.) и сложные (протеиды: нуклеопротеиды, липопротеиды и др.), отличающиеся более сложным химическим составом. Простые белки в основном включают следующие фракции: альбумины (водорастворимые белки), глобулины (белки, растворимые в слабых растворах нейтральных солей), глиадины (белки, растворимые в 70—80%-ном этиловом спирте), глютенины (белки, растворимые в слабых растворах кислот и щелочей). Наибольшую ценность представляют глиадины и глютенины. Для хлебопечения лучшее отношение их примерно 1:1.

Качество белка определяется составом содержащихся в нем аминокислот: чем их больше, тем выше продовольственное и кормовое достоинство культуры. Наибольшую ценность имеют незаменимые аминокислоты — валин, лизин, триптофан и др.

Белки, нерастворимые в воде, называются клейковинными, или клейковиной.

Клейковина представляет собой сгусток белковых веществ, остающихся после отмывки теста от крахмала и других составных частей. От количества и качества клейковины зависят вкусовые и хлебопекарные свойства муки. Содержание сырой клейковины колеблется у пшеницы от 16 до 50%, у ржи от 3,1 до 9,5% и у ячменя от 2 до 19%.

На выход и качество клейковины большое влияние оказывают внешние условия. Если налив зерна происходит в условиях жаркой сухой погоды, содержание клейковины повышается. Повреждение зерна вредной черепашкой значительно снижает его качество.

Хорошая клейковина растягивается в длину и, не разрываясь, оказывает сопротивление растяжению.

Клейковина пшеницы обладает наиболее ценными свойствами, благодаря чему пшеничный хлеб отличается высокой пористостью и переваримостью. Клейковина ржи по качеству значительно уступает клейковине пшеницы: она менее эластична и растяжима, поэтому ржаной хлеб имеет меньшую пористость и объем.

Безазотистые экстрактивные вещества представлены в основном углеводами, среди которых преобладает крахмал, который содержится в эндосперме и составляет около 80% всех углеводов. Остальная часть приходится на тростниковый сахар, находящийся по преимуществу в зародыше (около 1,5% массы зерна). Углеводов больше в центральной части зерновки, чем по периферии. В зависимости от характера расположения крахмальных зерен в клетках эндосперма зерно хлебных злаков может быть мучнистым или стекловидным. В зерне с мучнистым эндоспермом промежутки между крупными крахмальными зернами заполнены большим количеством мелких крахмальных зерен из прослойки белка тонкие. В стекловидном зерне мелких крахмальных зерен почти нет, а белковые прослойки более толстые и заполняют все промежутки между крупными зернами крахмала.

Содержание жира в зерне хлебных культур 2—6%. Распределение его в зерновке крайне неравномерно. Наибольшее его количество у всех хлебов находится в клетках зародыша: у пшеницы около 14%, у ржи и ячменя 13,4, у овса до 26, у проса до 20, у кукурузы до 40%. Наличие в муке значительного количества жира вызывает ее прогоркание.

Для улучшения качества муки у кукурузы перед помолом удаляют зародыш, из которого получают пищевое и лечебное масло.

Зола у пленчатых хлебов находится преимущественно в пленках, а у голозерных — в плодовой оболочке. При сложном помоле преобладающая часть золы отходит в отруби, поэтому чем лучше мука отделена от отрубей, тем меньше в ней золы. Зола хлебов (например, пшеницы) богата фосфорной кислотой (около 50% массы золы) и бедна кальцием (2,8%), магния в ней несколько больше (12%), окиси калия около 30% массы золы.

Клетчатка составляет основу клеточных стенок и оболочек зерна, поэтому ее больше у пленчатых хлебов. В мелких зернах клетчатки больше, чем в крупных.

Вода, регулирующая жизненные физиологические процессы, находится в зерне в следующих видах: 1) химически связанная, входящая в состав молекул веществ в строго определенных соотношениях (эта вода постоянна и инертна); 2) физико-химически связанная, входящая в состав зерна в различных соотношениях; к этой форме связи относится адсорбционно связанная, осмотически поглощенная и структурная вода; 3) механически связанная, или свободная, количество которой может изменяться очень сильно; эта вода легко удаляется при высушивании. Семена зерновых хлебов закладывают на хранение с влажностью не выше 14—15% (воздушно-сухое состояние).

Помимо белков, углеводов, жиров, зольных элементов, в зерне содержатся ферменты и витамины.

Ферменты играют важную роль в превращении запасных веществ семян в усвояемую для прорастающего семени форму. Основные ферменты: диастаза, амилаза — расщепляющие углеводы (крахмал и сахар); липаза, расщепляющая жиры; группа протеолитических ферментов, изменяющих белки; окислительные ферменты — пероксидаза.

Витамины (соединения сложного и разнообразного химического состава) имеют большое значение для растений, человека и животных. В зерне хлебных злаков содержится комплекс витаминов (В1 В2, B6, РР, Е, А и др.).