Химический состав зерновых культур. Химический состав зерна и семян различных культур

ТЕМА 2. Строение и химический состав зерна;

Вопросы: Понятие о систематике и классификации зерновых культур; строение зерна, химический состав зерна.

Возможность и целесообразность использования плодов и семян различных культур на те или иные цели определяются, прежде всего, особенностями их химического состава. Существенное значение имеют также анатомия и структура плода или семени.

Любой плод (например, зерновка) и семя одержит органические соединения (белки, углеводы, липиды, пигменты, витамины, ферменты), минеральные вещества и воду (см. таблицу 2).

Средний химический состав зерна и семян различных культур (%)

Содержание тех или иных веществ в зерне и семенах каждой культуры варьируется даже в пределах одного сорта, в зависимости от условий выращивания (климата, почвы, агротехники и других причин). Однако при значительном колебании в содержании той или иной группы веществ сохраняются специфические особенности, свойственные семенам данного рода и вида. Например, зерно любого сорта пшеницы содержит вещества, образующие клейковину.

По химическому составу зерновки и семена можно разделить на три группы:

1. Богатые крахмалом.

2. Богатые белками.

3. Богатые жирами.

К первой группе относят зерно злаковых культур и семена гречихи. Они содержат в среднем в перерасчете на сухое вещество 70-80% углеводов, основную часть которых составляет крахмал, 10-16 % белков и 2-5 % жира.

Во вторую группу входят семена бобовых культур, содержащие 25-30% белков и 60-65 % углеводов при малом количестве жира (2-4 %). Устойчивое повышенное содержание белков в них резко отличает их от злаковых с большим количеством крахмала.

Третья группа объединяет масленичные культуры, в семенах и плодах которых много жира (масла). Они содержат в среднем 25-50 % жиров и 20-40 % белков. Семена и плоды, богатые жирами, встречаются у представителей различных семейств: бобовых (соя и арахис), крестоцветных, сложноцветных и др.

В практической деятельности принято деление зерна на мукомольное, крупяное, фуражное (кормовое) и техническое. Так, для получения хлебопекарной муки почти исключительно используются пшеница и рожь. Мука для макаронной промышленности вырабатывается главным образом из твердой пшеницы.

Ярко выраженными крупяными культурами являются гречиха, просо, рис, горох, фасоль и чечевица. Семена масличных относят к техническим. Более универсальное использование характерно для кукурузы, ячменя и овса. Зерно кукурузы перерабатывают в муку, крупы, крахмал, глюкозу и патоку, используют на кормовые цели.

Ячмень используют в мукомольной, крупяной, пивоваренной, солодовой и других отраслях промышленности; он служит и прекрасным кормом для животных. Из овса вырабатывают ценные крупы и толокно.

Зерно и семена многих культур используют для производства комбикормов, а некоторые применяются в промышленности ферментных препаратов, антибиотиков и др.

Виды зерновых культур, строение и химический состав зерна

Строение зерна злаковых культур. Технологические свойства мягкой пшеницы, отличительные особенности твердой пшеницы. Бобовые культуры и их продовольственное значение. Классификация зерна и семян бобовых. Состояния товарного зерна, его химический состав.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на https://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАОУ СПО СО Техникум индустрии питания и услуг «Кулинар»

Дисциплина Организация хранения и контроль запасов сырья

Cпециальность 260807 Технология продукции общественного питания

Выполнил студент А.Л.Савин

ТИПУ «Кулинар» Галимова Ф.Х.

1. Виды зерновых культур. Строение. Химический состав зерна

Строение зерна всех злаковых культур примерно одинаковое, и его можно рассмотреть на примере зерна пшеницы. Форма его овальная. Выпуклая сторона его называется спинкой, противоположная — брюшком. Вдоль брюшка проходит выемка (бороздка). На остром конце зерна имеется опушение (хохолок, бородка), а на тупом — зародыш.

Плодовая оболочка покрывает его снаружи и защищает зерно. Она состоит из четырех слоев полупрозрачных клеток, содержит много клетчатки, лигнина, пенгозанов, минеральных солей, которые составляют 5-6 % массы зерна. Организмом плодовые оболочки не усваиваются.

Семенная оболочка состоит из трех слоев клеток и составляет 6-8 % массы зерна. Они более богаты минеральными, азотистыми веществами, сахарами и в них меньше клетчатки, пентозанов. Пигментный слой семенной оболочки придает зерну соответствующую окраску.

Оболочки плодовые и семенные ухудшают товарный вид муки и крупы, их пищевую ценность, консистенцию, поэтому при получении муки и крупы их отделяют.

Внутренняя часть зерна (рис. 2.1). Эндосперм, или мучнистое ядро, составляет 80-85 % массы зерна и является самой ценной его частью для получения муки и крупы. Состоит в основном из крахмала и белков, содержит небольшое количество сахара, жира, витаминов и очень мало минеральных веществ. Все ценные продукты переработки зерна получают из эндосперма.

Рис. 2.1. Продольный разрез зерна пшеницы: 1 — зачаточные корешки; 2- зародыш; 3 — почечка; 4 — щиток; 5 — эндосперм; 6 — хохолок

Зародыш составляет в среднем 3 % массы зерна и содержит много белков, жиров, Сахаров, витаминов, ферментов. Однако при переработке его удаляют, так как жир в процессе хранения прогоркает, вызывая порчу продуктов переработки зерна — муки и крупы.

Алейроновый (внешний) слой мучнистого ядра примыкает к семенной оболочке. Он составляет 4-13,5 % массы зерна, содержит большое количество белков, жиров, Сахаров, минеральных веществ, витаминов, но эти ценные вещества почти не усваиваются, гак как клетки, в которых они находятся, покрыты толстыми оболочками из клетчатки. При шлифовке зерна алейроновый слой отделяют вместе с оболочками.

Семена бобовых растений состоят из зародыша и двух семядолей, практически не имеют эндосперма. Семя защищено плотной семенной оболочкой, внешняя часть ее покрыта кутикулой — тонкой пленкой из кутина.

Семена подсолнечника и сои состоят в основном из зародыша с одним рядом клеток эндосперма и защищены семенной оболочкой.

Основные злаковые культуры — пшеница, рожь, просо, ячмень, рис, овес, кукуруза, гречиха.

Пшеница – основная зерновая культура. По срокам посева ее подразделяют на яровую и озимую. В зависимости от ботанических особенностей делят на основные виды — мягкую и твердую (рис. 2.2).

Мягкая пшеница имеет зерно стекловидной, полустекловидной или мучнистой консистенции, округлой или овальной формы, слегка расширенной к зародышу, с выраженной бородкой и глубокой бороздкой. Цвет зерна может быть белый, красный или желтый. Мягкая пшеница используется в кондитерском и хлебопекарном производствах.

Рис. 2.2. Зерно пшеницы: а — мягкой; б — твердой

По технологическим свойствам мягкую пшеницу делят на три группы:

§ сильная пшеница — содержит повышенное количество белка (свыше 16 %), упругую, эластичную клейковину и не менее 60 % стекловидных зерен;

§ средняя занимает промежуточное положение, характеризуется усредненными показателями качества;

§ слабая содержит 9-12% белка и дает клейковину низкого качества, для улучшения хлебопекарных свойств в нее добавляют сильную или твердую пшеницу.

Твердая пшеница значительно отличается от мягкой. Зерно ее более удлиненной формы с утолщением на спинке у зародыша, ребристое, на разрезе стекловидное, просвечивающее, бородка развита слабо, бороздка открытая, неглубоко входящая внутрь зерна. Цвет от светло- до темно-янтарного. Оно содержит больше белка, сахара и минеральных веществ, чем мягкая пшеница. Твердую пшеницу используют для производства макаронных изделий, манной крупы, добавляют при размоле пшеницы с низкими хлебопекарными свойствами, получают муку-крупчатку.

Рожь — зимостойкая озимая культура. Зерно ржи длиннее зерна пшеницы. Цвет зерна желтый, серо-зеленый, фиолетовый, коричневый. Зерно серо-зеленого цвета крупнее остальных, содержит больше белков и обладает лучшими хлебопекарными свойствами.

Рожь меньше, чем пшеница, содержит эндосперма, следовательно, больше оболочек с алейроновым слоем, меньше в ней и белков (9-13 %). Особенностью белков ржи является то, что они не способны образовывать клейковину. Используют в основном для получения муки и в небольшом количестве-для получения солода и спирта.

Тритикале — хлебный зимостойкий злак, гибрид пшеницы и ржи. Зерно крупнее пшеничного и ржаного. Белки этого злака полноценны и хорошо усваиваются организмом. Из муки тритикале клейковина отмывается, поэтому по хлебопекарным качествам она ближе к пшеничной. В зависимости от сорта хлеб из тритикале может иметь белый, серый или темный цвет.

Просо – ценная теплолюбивая и засухоустойчивая крупяная культура, выращивается как яровая культура. Зерно покрыто цветочными пленками, которые легко отделяются от ядра, форма зерна может быть шаровидная, овально-удлиненная, а эндосперм стекловидный или мучнистый.

Ячмень – быстросозревающая (вегетационный период длится 70 дней) яровая культура, произрастающая повсеместно. Делится на шестирядный и двурядный. Из ячменя вырабатывают перловую и ячневую крупы, частично получают муку и солод. Этот злак является главным сырьем пивоваренного производства и используется на корм скоту.

Рис – влаго- и теплолюбивая зерновая культура. По форме бывает продолговатый (узкий и широкий) и округлый. Эндосперм его может быть стекловидным, полустекловидным и мучнистым. Наиболее ценным является рис стекловидный, так как при обрушивании (технологический процесс, в результате которого крупа отделяется от оболочек) он меньше дробится и дает больший выход крупы.

Овес – влаголюбивая и довольно требовательная к теплу культура. Выращивают повсеместно, сеют как яровую культуру, созревает быстро. Цвет зерна белый или желтый. Помимо крахмала и белковых веществ в зерне содержится много жира (4-6 %). Используется на откорм скоту и для получения круп.

Кукуруза по форме, строению початка и зерна подразделяется на кремнистую, зубовидную, полузубовидную, сахарную, пленчатую, крахмалистую, восковидную, лопающуюся и др. Содержит меньше, чем другие злаки, белка, но больше жира (до 5 %), который находится в основном в зародыше. Зародыш отделяют и используют для производства масла. Из кукурузы получают крупы, крахмал, спирт, патоку.

Гречиха имеет плод трехгранной формы, покрытый не цветочными пленками, как у злаков, а плотной плодовой оболочкой, под которой находится ядро, состоящее из семенной оболочки, алейронового слоя, эндосперма и крупного зародыша в виде S-образно изогнутой пластины. Плод гречихи — трехгранный орешек серой, коричневой или черной окраски, масса 100 плодов 20-30 г, пленчатость 18-30 %.

Продовольственное значение имеют горох, фасоль, чечевица, чина, нут, соя, бобы (рис. 2.3). Семена бобовых культур снаружи покрыты плотной оболочкой, под которой лежат две семядоли, соединенные ростком.

Бобовые культуры содержат: белков 30 % и более (ценные по составу, так как богаты незаменимыми аминокислотами), углеводов до 60 %, жира около 2 % (кроме сои, содержащей жиров до 20 %, углеводов до 30 %, белков до 40 %).

Недостатком бобовых культур является медленная развариваемость их семян (от 90 до 120 мин). Для ускорения разваривавемости семена некоторых бобовых культур (гороха, чечевицы) обрушивают, т.е. удаляют семенную оболочку. Это сокращает варку примерно в 2 раза.

Горох происходит из Афганистана и Восточной Индии. Плод гороха — боб — состоит из створок и семян. По строению створок бобов сорта гороха делят на сахарные и лущильные. Бобы сахарных сортов используют в пищу вместе с семенами в виде так называемых лопаток. Створки лущильных сортов не съедобны. При созревании семян створки бобов легко разлущиваются, поэтому такие сорта гороха называют лущильными.

Рис. 2.3. Бобы различных зерновых бобовых растений: а — горох; 6- чечевица; в — нут; г — фасоль; д — вика; е — кормовые бобы; ж — соя; з — люпин

Лущильные сорта подразделяют на мозговые, которые в молочной спелости используют для приготовления овощных консервов (зеленый горошек), и гладкосеменные, которые в полной зрелости делят на два типа: продовольственный и кормовой. Продовольственный горох в зависимости от окраски семядолей бывает белым, желтым и зеленым. По крупности семян горох подразделяют на крупный, средний и мелкий.

Семена гороха сохраняют питательные и вкусовые свойства в течение 10-12 лет.

Фасоль по цвету делят на три типа: белая, цветная однотонная и цветная пестрая.

Чечевица — древнейшая сельскохозяйственная культура, в России известна с XIV в. Семена диаметром 5 мм напоминают двояковыпуклую линзу. Бывает двух типов — северная, произрастающая в центральных районах России, и южная, выращиваемая на Украине.

Соя – универсальная мировая бобовая культура. Из сои получают муку, масло, молоко, сыр; ее добавляют в кондитерские изделия, консервы, соусы и другие продукты питания. Сою используют только после промышленной обработки. В натуральном виде соевые бобы в пищу не пригодны.

Нут и чина во многом сходны с горохом. В пищу их употребляют, как и горох, в свежем, вареном и жареном виде. Из них приготавливают консервы, а из муки — печенье и другие изделия.

Бобовые культуры в России появились в VIII-Х вв. В пищу идут в зеленом и зрелом виде, а также перерабатываются на консервы.

Классификация зерна и семян бобовых осуществляется по целевому назначению, химическому составу, ботаническим признакам.

По целевому назначению зерновые и бобовые делят на следующие группы:

§ продовольственные (мукомольные и крупяные) — зерно пшеницы, ржи, крупяных культур (гречихи, проса, риса и др.) и семена бобовых (гороха, фасоли, чечевицы и др.);

§ фуражные — ячмень, овес и кукуруза, а также семена некоторых бобовых (вика, чина, кормовые бобы и др.);

§ технические — ячмень пивоваренный, соя, рожь и овес для переработки на солод.

По химическому составу зерновые и бобовые делят на три группы:

– богатые крахмалом (зерновые злаки, плоды гречихи);

-богатые белком (семена бобовых);

-богатые маслом (соя, семена масличных и эфирно-масличных).

Химический состав зерна

Химический состав зерна сильно зависит от культуры и сорта, почвенно-климатических условий, приемов агротехники, условий хранения и других факторов. В среднем зерно состоит из 14% влаги и 86% сухих веществ.

Вода. В зерне по сравнению с клубнями картофеля значительно меньше влаги, что придает ему более прочную структуру. Влажность зерна зависит не только от его гигроскопических свойств, но и от зрелости и других условий. зерно злаковый пшеница бобовый

Различают 4 состояния товарного зерна: сухое, средней сухости, влажное и сырое. Например, для ржи, пшеницы и ячменя эти состояния характеризуются следующими показателями содержания влаги (%): сухое до 14, средней сухости от 14 до 15,5, влажное от 15,5 до 17 и сырое более 17. в дефектном и подмоченном зерне влажность может достигать 30% и выше. Влага, соответствующая сухому состоянию, является коллоидно-связанной, жизненные процессы в зерне сведены к минимуму; при средней сухости появляется небольшое количество свободной воды и зерно может пробуждаться к жизни. Общая влажность, соответствующая этому состоянию зерна, называется критической.

Сухие вещества. В зерне в среднем 84% органических и 2% минеральных веществ, в том числе (%): крахмала 52, сахара 3, клетчатки 6, пентозанов и пектиновых веществ 9, азотистых веществ 11, жира 3.

Крахмал содержится (%): в здоровых зрелых зернах пшеницы – 48…57; ржи 46…53; ячменя 43… 55; овса 34…40; проса 42…60; кукурузы крахмалистой 61…70, зубовидной 58…64, кремнистой 54…71. В дефектном зерне количество крахмала снижается.

Сахара в здоровом зерне обычно от 0,6 до 7,0%. Он состоит в основном из сахарозы и небольших количеств три- и тетрасахаридов. В ячмене и ржи в заметных количествах присутствует раффиноза. Мальтозы нет, но она появляется при прорастании зерна.

В недозрелом, морозобойном и проросшем зерне сахара больше, он состоит главным образом из редуцирующих сахаров (инвертированного сахара, мальтозы).

Целлюлозы в зерне, свободном от цветочных пленок, относительно немного – 1,5…2,5%. В зерне с неотделенными пленками оно повышается и составляет в (%): в овсе 10, в просе 8, ячмене 4…5, горохе 7,7.

Пентозаны – доминирующая составная часть гумми (слизей). Общее количество пентозанов в зерне 7…15%. Много пентозанов в овсе 13…15%, в ячмене 9…13% и ржи около 10%.

Пектиновых веществ в зерне относительно немного.

Азотистые вещества в здоровом зрелом зерне состоят главным образом из белков, которых может содержаться от 7 до 25%. Содержание небелкового азота (включая аммиачный) составляет в среднем 2%. В недозрелом, подвергшемся самосогреванию и проросшем зерне количество аминокислот увеличивается.

В зерне найдены альбумины – белки, растворимые в воде; глобулины – белки, растворимые в слабых (3…10%-ных) растворах нейтральных солей, а некоторые из них – в слабых (0,2%-ных) растворах кислот; проламины – белки, растворимые в 60…80%-ных растворах спиртов; глютелины – белки, растворимые в слабых (0,2%-ных) растворах щелочей.

Содержание различных видов белка в зерне, мас. %

17.1. ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ

К зерновым культурам относятся пшеница, кукуруза, рожь, овес, ячмень, рис, просо, сорго и др. Среди многообразия зерновых культур особое значение имеют пшеница и рожь, зерна которых используются для производства муки, а также хлебобулочных и макаронных изделий. Кроме того, зерна пшеницы, овса, ячменя и ржи необходимы при производстве комбикормов. Зерновки пшеницы и других зерновых культур могут быть использованы в биотехнологическом производстве этилового спирта, ферментативных препаратов, круп и других продуктов. Проростки пшеницы и овса используются для получения солода при производстве пива (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Использование зерновых культур в производстве различных видов пищевой и сельскохозяйственной продукции

17.1.1. Химический состав зерна злаковых культур

Химический состав злаковых культур очень разнообразен, но основными их химическими соединениями являются крахмал и белки. Причем средние величины количества белков в зерновках злаковых могут варьироваться в пределах от 7 до 15%, крахмала — 50. 70, липидов — 2,0. 5,5, клетчатки — 2,1. 14,0, олигосахаридов— 2,0. 5,0, моносахаридов —

2,6. 13,6, золы — 1,3. 6,2% (табл. 17.1).

Химический состав (% от сухой массы) биогенных соединений зерновок злаковых культур

Mono- и олигосахариды

Псптозамы и другие углеводы

На содержание белков могут влиять климатические факторы, условия их выращивания, сортовые и видовые особенности зерновок. При этом в зерновках пшеницы количество белка изменяется от 9 до 26%, ржи —

9.. . 19, овса — 8. 21, ячменя — 7. 25, проса — 8. 19, кукурузы — 5. 20, риса — 5. 11 % от сухой массы.

Важнейшей составной частью зерновок являются углеводы (крахмал, клетчатка, моно- и олигосахариды, гемицеллюлоза идр.). Содержание крахмала в зерновках пшеницы может колебаться от 49 до 73 %, ржи —

55.. .73, ячменя — 45. 68, овса — 34. 64, кукурузы — 61. 83, проса — 51. 70, риса — 50. 70%. Причем установлена обратная корреляция между содержанием белков и крахмала в зерновках.

Количество моно- и олигосахаридов в зерновках пшеницы может составлять 4,3%, кукурузы — 3,0, ржи — 5,0, овса — 2,0, ячменя — 4,0, риса — 3,6, проса — 3,8 %. При этом на долю сахарозы приходится не менее половины общего количества моно- и олигосахаридов зерновок, которая преимущественно содержится в зародыше.

Целлюлоза (клетчатка) в основном входит в состав семенных оболочек и клеточных стенок зерновок. Меньше всего клетчатки в эндосперме. Присутствие клетчатки в зерновках овса, ячменя, риса и проса прямо пропорционально зависит от их размера и степени зрелости. В недозревших зерновках малых размеров больше содержится клетчатки.

Гетерополисахаридов в зерновках пшеницы содержится 8%, кукурузы — 7, ржи — 10, овса — 13, ячменя — 12, риса — 2, проса — 2%.

Зерновки злаковых культур очень бедны липидами. В зерновках пшеницы, ржи, ячменя и риса количество липидов может быть 2,0. 2,3%, а в зерновках кукурузы — 4,6, овса — 5,5, проса — 4,6 %.

В зерновках злаковых культур синтезируются практически все витамины. Однако они неравномерно распределены в целом зерне, и их количество зависит от сортовых особенностей и условий выращивания зерновых культур. Так, в 100 г зерна пшеницы может присутствовать до 0,5 мг витаминов В, и В₍, 0,1. 0,3 мг витамина В,, 5,0. 9.4 мг витамина РР, 1,0. 1,5 мг витамина В₃, 1 мг а-токоферола. В отрубях пшеницы количество витамина РР достигает 25. 30, а в рисовых отрубях — до 40 мг%.

При прорастании семян ячменя образующиеся в скуттеле свободные гиббереллины транспортируются из зародыша в эндосперм и алейроновый слой. Гиббереллины индуцируют процесс гидролиза клеточных стенок эндосперма посредством активирования специфических ферментов. Кроме этого, гиббереллины вызывают новообразование в алейроновом слое амилазы — фермента, расщепляющего крахмал эндосперма до растворимых сахаров, служащих энергетическим и строительным материалом для растущего зародыша. Однако наличие лаг-фазы в действии амилазы обусловливает то, что синтез этого фермента не входит в число первичных реакций.

В семенах многих растений, в том числе и кукурузы, ИУК находится в связанной форме в виде коньюгатов. У кукурузы при созревании семян в эндосперме зерновки накапливаются гликозиды — коньюгаты 2-о-ин- дол-3-ацетил-мио-инозитола (ИУК-ноз). При прорастании семян гликозиды превращаются в ИУК-ноз, который транспортируется в зародыш, где происходит его гидролиз. Установлено, что в эндосперме зерновок кукурузы мало свободной ИУК, но много ее эфиров. Таким образом, ИУК-ноз является главным источником свободной ИУК для растущего проростка. Превращение ИУК-ноз в ИУК происходит преимущественно в стеблевой части проростка.

В семенах кукурузы, в отличие от других растений, обнаружены значительные количества цитокининов — зеатина и его производных, причем, как показано в ряде работ, в сухих семенах содержание цитокининов ниже, чем в прорастающих. У кукурузы эндогенные цитокинины играют важную роль при запуске процессов прорастания.

Источники:

https://studopedia.su/10_41400_tema–stroenie-i-himicheskiy-sostav-zerna.html
https://otherreferats.allbest.ru/agriculture/00637764_0.html
https://ozlib.com/882976/tovarovedenie/zernovye_kultury