Характеристика веществ, входящих в состав зерна и семян

Вода. Ее содержание зависит от культуры, ее анатомических особенностей, количества находящихся в ней гидрофильных коллоидов, степени спелости, условий уборки, хранения и транспортировки урожая.

Вода связана с веществами зерна и его анатомическими структурами по энергетическому принципу, т.е. вода в различных материалах может быть в следующих видах.

Химически связанная вода входит в состав молекул веществ в строго определенных соотношениях. Выделить такую воду можно только прокаливанием или химическим воздействием на зерно. При этом происходит и разрушение структуры веществ, входящих в зерно.

Физико-химически связанная вода входит в состав материала в различных, не строго определенных соотношениях. К этой форме связи относится адсорбционно-связанная, осмотически поглощенная и структурная вода.

Молекулы воды, сорбированные гидрофильными коллоидами, теряют свойства растворителя, не могут легко перемещаться и участвовать в химических реакциях. Поэтому вода, связанная физико-химически, и получила название связанной. В зерне, содержащем воду только в таком состоянии, физиологические процессы сведены к минимуму.

Механически связанная вода размещена в микро- и макрокапиллярах зерна. Она имеет все свойства воды и называется свободной. Такая вода легко удаляется при высушивании.

Вода, удаляемая из зерна при его достаточно интенсивном высушивании в целом или размолотом виде (при 105 ⁰С до постоянной массы или при более высоких температурах, например 130 ⁰С, в течение определенного срока), называется гигроскопической. Она включает всю свободную воду и почти всю физически связанную. Определяемая в лабораторных условиях влажность зерна характеризует количество находящейся в нем гигроскопической влаги.

Минеральные вещества. В состав зерна или семени входят минеральные, или зольные, вещества. Количество их устанавливают в результате полного сжигания измельченной навески зерна при температуре 600-900 ⁰С.

В зерне содержатся фосфор, калий, магний, кальций, натрий, железо, кремний, сера и хлор. В ничтожно малых количествах имеются марганец, цинк, никель, кобальт и др. Эти элементы входят в состав различных органических соединений или находятся в виде солей фосфорной (К₂НРО₄, КН₂РО₄, СаНРО₄ и т.д.) и других кислот.

Азотистые вещества. Основную массу азотистых веществ в зерне и семенах составляют белки. Содержание небелковых азотистых веществ в нормальном дозревшем зерне или семени не превышает 2-3% общего количества азотистых веществ. Это главным образом свободные аминокислоты и амиды.

Белковые вещества зерна и семян состоят из простых белков – протеинов и сложных – протеидов. Последних содержится значительно меньше; в основном это липопротеиды и нуклеопротеиды. Протеины представлены всеми основными группами: альбуминами, глобулинами, проламинами и глютелинами.

Полноценные белки – альбумины, содержащие все незаменимые аминокислоты (валин, лизин, лейцин, изолейцин, метеонин, трионин, триптофан и фенилаланин), имеются в зерне и семенах в ограниченных количествах. В качестве типичного белка этой группы можно назвать лейкозин пшеницы.

Глобулинов много в семенах масличных, а также бобовых культур, что и определяет их высокую биологическую ценность. Белки злаковых характеризуют значительным содержанием проламинов, менее ценных по аминокислотному составу. Среди белков этой группы хорошо изучены глиадин пшеницы и ржи, зеин кукурузы, гордеин ячменя, авенин овса, который считается биологически ценным, и др.

Глютелины также наиболее характерны для белков злаковых. Подобно проламинам, они менее ценны, чем альбумины и глобулины. Среди них имеют наибольшее значение глютенин пшеницы, ржи и ячменя, оризенин риса.

Наиболее ценными по аминокислотному составу белков признаны семена бобовых и среди них в свою очередь – соя и фасоль. В биологическом отношении белки риса, ржи, овса, пшеницы, ячменя ценнее, чем белки кукурузы и проса. Белки пшеницы при замесе теста образуют упругий и пластичный гель – клейковину, обеспечивающую хорошую формоустойчивость пшеничного теста.

Углеводы. (крахмал, клетчатка, пентозаны) В зерне злаковых, семенах гречихи и бобовых, за исключением сои и арахиса, углеводы представлены главным образом полисахаридами, среди которых бóльшую часть составляет крахмал. Семена масличных содержат значительно меньше углеводов, в том числе и крахмала. Из других полисахаридов в семенах других культур имеются клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлозы и пентозаны. В зерне многих злаков содержатся слизистые вещества или гумми. Особенно много их в зерне ржи (2-5 %) и семенах льна. Эти полисахариды сильно поглощают воду, набухают и медленно растворяются в ней, образуя более вязкие растворы, чем желатин, крахмальный клейстер или белки. Большое содержание слизей и пентоз отражается на физических свойствах теста и хлеба из ржаной муки (тесто и мякиш хлеба более липкие: мякиш хлеба из ржаной муки более влажный, чем из пшеничной).

В созревших и нормально хранящихся зерновках и семенах количество всех сахаров (моно- и дисахаридов) не превышает 2-7 %. Повышенное содержание сахаров свидетельствует об уборке недозрелого зерна или об активных гидролитических процессах (вплоть до начала прорастания) при хранении. Очень много сахаров содержится в проросшем зерне.

Количество клетчатки колеблется в больших пределах. Основные факторы, определяющие их содержание, - выполненность зерна и анатомические особенности его строения.

Свойства крахмала зерна и семян разных культур существенно различаются. Это объясняется как формой, так и размером крахмальных зерен, так и их структурными особенностями. В крахмальном зерне в значительных пределах колеблется содержание амилозы и аминопектина. Это отражается на сорбционных свойствах крахмала, его набухаемости, температуре клейстеризации, вязкости крахмального клейстера и т.д., предопределяет возможность использования его на те или иные цели, оказывает влияние на качество вырабатываемых пищевых и технических продуктов.

Липиды. Это запасные высокоэнергетические вещества, используемые семенами при дыхании в период хранения и при прорастании зародыша. Основную массу липидов составляют жиры.

Если в семенах жира мало, то его выделением в качестве самостоятельного продукта занимаются редко. Лишь при переработке зерна (например, риса и кукурузы) в другие продукты с отделением зародыша из него извлекают масло для пищевых или технических целей. Все жиры растительного происхождения – жидкие, т.к. состоят из непредельных кислот жирного ряда - олеиновой, линолевой и линоленовой соответственно с одной, двумя или тремя двойными связями.

Масла бывают:

Высыхающие (подобно льняному). По месту двойных связей кислоты, входящей в состав масел, присоединяется кислород, в результате чего жир превращается в твердый продукт (натуральная олифа, лак). Получают из семян льна, конопли, периллы.

Полувысыхающие (подобно маковому) масла состоят из значительного количества олеиновой кислоты и недостаточного количества линоленовой кислоты, что значительно уменьшает возможность окисления. Поэтому их называют полувысыхающими. Их получают из семян подсолнечника, хлопчатника, сои, рыжика, сафлора, кукурузы, грецких и кедровых орехов. Содержатся они в зерне пшеницы, ржи и других злаков.

Невысыхающие (подобно оливковому) масла, которые состоят главным образом из олеиновой и эруковой кислот. Они не способны высыхать. Содержатся в семенах арахиса, горчицы, кунжута, рапса и сурепки.

В состав зерна также входят пигменты, витамины и ферменты.

Пигменты. В зерне и семенах находятся четыре группы пигментов, придающих им ту или иную окраску: порфирины, каротиноиды, антоцианы, флавоноиды, а также пигменты, образующиеся при окислении вещества зерна.

Первая группа представлена хлорофиллом. Он характерен для зерен ржи, семян конопли и некоторых сортов чечевицы, сои, фасоли и гороха. Зеленая окраска зерна, например, пшеницы, свидетельствует о его недозрелости.

Каротиноиды (каротин, ксантофилл и зеаксантин) распространены в покровных тканях зерна и семян, а также в эндосперме злаковых и семядолях бобовых.

Антоцианы (чаще синего и фиолетового цвета) содержатся в оболочках некоторых сортов бобовых (например, кормовых бобов и фасоли) и масличных (подсолнечника и др.). Реже встречаются флавоны.

Из образующихся в зерне окрашенных веществ необходимо отметить меланоидины появляющиеся при взаимодействии аминокислот с восстанавливающими сахарами. Эти вещества коричневого цвета различных оттенков образуются в зерне и семенах вследствие самосогревания, при котором наблюдается и гидролитический распад веществ (белков и крахмала).

Пожелтение зерна многих культур при хранении рассматривается как существенный дефект их качества.

Витамины. Сухие дозревшие зерновки и семена содержат ограниченный набор витаминов: В них отсутствует витамин С, который появляется при проращивании зерна. Витамины группы А представлены только провитамином – каротином. Из других липовитаминов в зародышах зерновок и семян содержится довольно много витамина Е (30 мг в 100 г зародышей пшеницы) и значительно меньше витамина К.

Водорастворимые витамины представлены витаминами группы В (особенно В₁ и В₂) и РР (никотиновой кислотой), в ограниченном количестве содержится витамин В₆. Бóльшая часть витаминов группы В находится в покровных тканях зерновок и семян и часто удаляется вместе с ними при переработке.

Ферменты. Разнообразие органических субстратов в зерне и семенах предопределяет и содержание в них большого разнообразия ферментов. Хорошо известны такие гидролитические ферменты, как протеазы, α- и β-амилазы, липазы, ферменты расщепления и окислительно-восстановительные.

Ассортимент и активность ферментов в зерне иногда связаны и с внесением их извне. Типичным примером может служить введение в зерновку пшеницы клопами-черепашками вместе со слюной активных протеолитических ферментов и амилазы.

ТЕМА 3. Зерновая масса как объект хранения

Вопросы: Состав зерновой массы и характеристика ее компонентов; физические свойства зерновой массы

Партии зерна, хранящиеся в насыпях, принято называть зерновыми массами. Термин «зерновая масса» следует понимать как технический, приемлемый для зерна или семян культур любого семейства или рода, используемых на разнообразные нужды.

Любая зерновая масса состоит из:

1) зерен (семян) основной культуры, составляющих как по объему, так и по количеству основу всякой зерновой массы;

2) примесей;

3) микроорганизмов.

Разнообразная конфигурация зерен и примесей, их различные размеры приводят к тому, что при размещении их в емкостях образуются пустоты (скважины), заполненные воздухом. Он оказывает существенное влияние на все компоненты зерновой массы, видоизменяется сам и может существенно отличаться по составу, температуре и даже давлению от обычного воздуха атмосферы. В связи с этим воздух межзерновых пространств также относится к компонентам, составляющим зерновую массу.

Кроме указанных постоянных компонентов, в отдельных партиях зерна могут быть насекомые и клещи. Поскольку зерновая масса служит для них средой, в которой они существуют и влияют на ее состояние, их считают пятым дополнительным и крайне нежелательным компонентом зерновой массы.

Таким образом, любую зерновую массу при ее хранении и обработке следует рассматривать прежде всего как комплекс живых организмов. Каждая группа этих организмов или отдельные представители при известных условиях могут в той или иной степени проявлять жизнедеятельность и, следовательно, влиять на состояние и качество хранимой зерновой массы.

Характеристика первого компонента приводилась выше. Рассмотрим два других компонента.

Примеси (засоренность). Общее представление о классификации примесей дано в приведенной схеме.

Схема классификации примесей в партии зерна

продовольственного, технического и кормового назначения

Количество примесей, выявленных в партии зерна продовольственного, кормового и технического назначения, выраженное в процентах ее массы, называют засоренностью.

Состав и количество примесей в партиях зерна могут быть различными, их содержание зависит от уровня агротехники (чистоты посевов), способов и техники уборки урожая, последующей обработки зерновых масс и правильность обращения с ними.

Примеси бывают растительного, животного и минерального происхождения. Каждая из этих групп состоит из разнообразных объектов, различно влияющих на возможность использования партии и качество вырабатываемых из нее продуктов. Вот почему необходимо знать состав примесей, классифицировать и нормировать их содержания по видам.

Основной классификацией примесей в товарном зерне является степень влияния данного вида примеси на выход и качество вырабатываемых продуктов, а в кормовом зерне – влияние примеси на кормовую ценность. На основании этого всё, что из видимого невооруженным глазом находится в партии зерна, делится на три основные группы: основное зерно (или семена), зерновую примесь и сорную примесь.

Следует иметь в виду, что в партиях масличных культур термин «зерновая примесь» заменен термином «масличная примесь». В партиях эфиромасличных культур соответственно будет «эфиромасличная примесь».

Микроорганизмы – постоянный и существенный компонент зерновой массы. В 1 г ее обычно находятся десятки и сотни тысяч, а иногда и миллионы представителей микробиологического мира.

Эпифитные – микроорганизмы, находящиеся на поверхности растений. После образования на растении плодов и семян эпифиты расселяются на их поверхности. В обычных условиях настоящие эпифиты, развиваясь на здоровом растении, не оказывают вредного влияния даже на его покровные ткани. Питаются они продуктами жизнедеятельности клеток и тканей растения. Видовой состав эпифитной микрофлоры состоит из бактерий. В небольшом количестве находятся дрожжи и некоторые плесневые грибы, получившие название «полевых».

Дальнейшее накопление микроорганизмов на зерне происходит во время уборки урожая, а затем при обмолоте на зерно и зерновую массу попадают вместе с органическими и минеральными пылевидными частицами, семенами сорняков и другими частями растений многие сапрофитные микроорганизмы, находящиеся в почве: бактерии (гнилостные, кислотных брожений и др.), споры плесневых грибов, актиномицеты и т.д.

Таким образом, микрофлора зерновой массы состоит из сапрофитных (включая и эпифитные), фитопатогенных и патогенных для животных и человека микроорганизмов. Подавляющую часть миклофлоры составляют сапрофиты и среди них эпифитные бактерии.

Пористая структура оболочек плодов и семян позволяет микробам проникать в разные слои покровных тканей и зародыш. Это особенно характерно для зерновок злаковых, семянок подсолнечника и семян овощных культур из семейства зонтичных. Таким образом, в семенах появляется субэпидермальная микрофлора. Ее накоплению при созревании семян способствуют повышенная влажность воздуха и значительные осадки, а при хранении зерна – его повышенная влажность. По составу грибной субэпидермальной микрофлоры можно судить о степени воздействия микроорганизмов на зерновую массу. Развиваясь на зерне, плесени субэпидермиальной микрофлоры губительно действуют на зародыш и резко ухудшают товарные качества зерна.

По своей природе зерновая масса может быть разделена на две группы: физические и физиологические.

Дата добавления: 2014-01-11