Биологическая ценность и химический состав зерна злаковых культур. Состав и качество клейковины пшеницы

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.

По химическому составу злаковые культуры относятся к группе зерновых, богатых крахмалом: они содержат в среднем в пересчете на сухое вещество 70-80% углеводов, основную часть которых составляет крахмал. Кроме крахмала, основные вещества: 10 ... 16% белков и 2...5% жира. Зерно злаков, как видно из табл. 6, не имеет резких различий по количеству содержащихся веществ, но характеризуется определенными особенностями. Ядро пленчатых культур после удаления цветковой пленки по содержанию основных веществ приближается к химическому составу голозерных злаков. Белки - важнейшие вещества, входящие в состав любой живой клетки. Их содержание в зерне, состав и свойства определяют технологические и пищевые достоинства продуктов переработки зерна.

Органическая часть сухого вещества растений состоит из азотистых и безазотистых соединений.

Общее количество азотистых соединений называется сырым протеином, который является одним из показателей высокой питательности корма. В сыром протеине различают белки, составляющие наиболее ценную питательную часть протеина. Они не могут быть заменены другими органическими веществами. В сыром протеине содержатся и азотистые вещества небелкового характера под общим названием амиды.

Белки злаковых характеризуются значительным содержанием проламинов, менее ценных по аминокислотному составу, чем альбумины и глобулины. Проламины растворимы в 60...80% растворе зтанола. В них мало лизина, треонина и триптофана. Среди белков этой группы хорошо изучены глиадин пшеницы и ржи, зеин кукурузы, гордеин ячменя, авенин овса и др. Однако и в пределах группы проламинов их биологическая и технологическая значимость различна. Так, зеин кукурузы практически не содержит важных незаменимых аминокислот - лизина, треонина и триптофана, чем и объясняется сравнительно низкая кормовая и пищевая ценность кукурузной муки, получаемой из эндосперма.

Глиадин пшеницы также имеет немного лизина и триптофана. Биологически ценным считается авенин овса.

Глютелины также наиболее характерны для белков злаковых. Они растворяются в растворах щелочей (0,1...0,2%). Подобно проламинам, они менее ценны, чем альбумины и глобулины. Среди глютелинов изучены и имеют наибольшее значение глютенин пшеницы (составная часть клейковины), ржи, ячменя, оризенин риса и глютелин кукурузы.

Среди белков пшеницы особое место занимают композиционные белки, составляющие ее клейковину - глютенин и глиадин. Глютениновая часть белка клейковины служит ее основой, а глиадиновая – склеивающим началом.

В биологическом отношении белки риса, ржи, овса, пшеницы, ячменя ценнее, чем белки кукурузы и проса.

Важное свойство белков злаковых - способность к набуханию и образованию гелей. Белки активно поглощают воду, изменяя объем продукции и скважин. При набухании белки вбирают до 180...250% воды от массы. Пшеничная клейковина является типичным белковым, сильно гидратированным гелем. Гидрофильные свойства белков зерна имеют большое значение при хранении и переработке зерна, при выпечке хлеба, производстве макарон и т.д. Различная гидрофильность белков --один из важных признаков зерна сильной и слабой пшеницы.

Большое значение при хранении и переработке зерна имеет процесс денатурации белков под влиянием тепла. Тепловая денатурация белков наиболее часто наблюдается при сушке зерна с нарушением режимов, а также в результате самосогревания зерновой массы. При нагревании до 45° всхожесть зерна не снижается, а при 50...60° С повреждается хлебопекарное достоинство, особенно зерна пшеницы.

Безазотистых соединений в сухом веществе растений значительно больше, чем протеина, и количественно в питании они занимают первое место. В этих соединениях основную роль играют углеводы, среди них особо важное значение имеют крахмал и сахара, содержание которых служит одним из признаков, характеризующих кормовое достоинство растений.

В зерне злаковых углеводы представлены главным образом полиса-харидами, среди которых большую часть составляет крахмал. Среднее содержание крахмала в зерне кукурузы, ржи, риса и пшеницы составляет от 60 до 75%, у ячменя - от 50 до 60%, особенно много крахмала в рисовом зерне - от 75 до 80%.

Кроме углеводов и белков, в растениях содержится жир - ценное питательное вещество, но его в растениях и в зерне обычно немного. В растениях имеется также клетчатка; главную долю ее составляет оболочка растительных клеток. Количество клетчатки в разных частях растений различно: меньше всего ее в плодах, больше в листьях и особенно много в стеблях.

Если в семенах жира мало, то его выделением в качестве самостоятельного продукта занимаются редко. Лишь при переработке зерна (например, кукурузы и риса) в другие продукты с отделением зародыша из него извлекают масло для пищевых или технических целей.

Количество клетчатки и гемицеллюлоз в зерновке колеблется в больших пределах. Основные факторы, определяющие их содержание, -выполненность зерна и анатомические особенности его строения. Так, зерно и семена пленчатых культур всегда богаты клетчаткой, гемицеллюлоза-ми и входящими в их группу пентозанами. При плохой выполненности зерна возрастает процентное содержание оболочек (по отношению к массе всего зерна), а в связи с этим резко возрастает и содержание клетчатки и гемицеллюлоз.

Высокое содержание клетчатки указывает на низкую питательность и
переваримость корма. Несмотря на низкое кормовое значение клетчатки,
она, однако, необходима, так как способствует усвоению организмом дру
гих питательных веществ, а отсутствие ее нарушает у крупного рогатого
скота пищеварение.

При определении питательных веществ пользуются термином безазотистые экстрактивные вещества, которыми обозначается общее название всех безазотистых соединений, за исключением жира и сырой клетчатки. В составе безазотистых экстрактивных веществ преобладают углеводы.

Таким образом, степень питательности определяется содержанием в растениях протеина, безазотистых экстрактивных веществ и жира.

Питательность одних и тех же растений значительно зависит от фазы вегетации растений (молодые части растений содержат больше белков), климатических и почвенных условий и ряда других причин. Оценка кормовых растений, или, их кормовое достоинство, определяется содержанием питательных веществ, степенью их переваримости, а также поедаемости животными. В хозяйстве в качестве единицы измерения общей питательности кормов и установления сравнительной питательности их принята условная кормовая единица с определенным продуктивным действием. В России кормовой единицей считается 1 кг овса (0,6 кг крахмала). Эта кормовая единица утверждена как стандартная мера при оценке питательности кормов. Кроме того, для характеристики питательной ценности кормов одновременно указывается содержание переваримого белка.

В таблице 7 приведен химический состав и питательность зерна и муки злаковых культур.

Большое кормовое значение имеют отруби (отходы мукомольного производства) и грубые корма полеводства - солома и мякина (табл. 8).

Следует отметить, что зернофуражные культуры по сравнению с другими кормами отличаются высоким содержанием переваримого белка и кормовых единиц. Зерно зернофуражных культур богато углеводами, содержит большое количество безазотистых экстрактивных веществ, главным образом крахмала, и поэтому является ценным концентрированным кормом.

Источником получения зерновых концентрированных кормов, кроме кукурузы, ячменя и овса, могут служить сорго, чумиза, могар и другие злаковые растения, дающие хорошие урожаи зерна, отличающегося высокой питательностью. Эти культуры имеют особенно большое значение в засушливых районах из-за их высокой засухоустойчивости.

Клейковина - белковая часть пшеничной муки, остающаяся в виде эластичного сгустка после вымывания крахмала из теста водой.

Группы клейковины.

Количество и качество сырой клейковины определяют только в пшеничной муке, причем разные сорта различаются количеством клейковины.

высший сорт - не менее 28%,

крупчатка и 1-й сорт - 30%,

2-й сорт - 25%,

обойная - 20%.

Клейковина пшеничной муки представляет собой сильно гидратированный комплекс, состоящий из белков глиадина и глютенина. Глютенин является основой, а глиадин - ее склеивающим началом. Качество клейковины определяют по цвету и запаху, эластичности и растяжимости.

У клейковины хорошего качества белый или с сероватым оттенком цвет, слабый, приятный мучной запах, она упруга и эластична со средней растяжимостью. По этим показателям качества клейковину делят на три группы: I - хорошая упругость, длинная или средняя растяжимость;

II - хорошая упругость и короткая растяжимость или удовлетворительная упругость, короткая, средняя или длинная растяжимость;

III - слабая упругость, сильно тянущаяся, провисающая при растягивании, разрывающаяся под действием собственной тяжести.

В хлебопечении применяют муку с клейковиной I и II группы. Мука с клейковиной III группы практически непригодна для хлебопечения.

Сильная клейковина имеет губчатое строение, отличается большой упругостью и эластичностью, малой растяжимостью. После отлежки в течение 1 ч она превращается в сплошную массу, сохраняя значительную упругость и эластичность.

Средняя клейковина после отмывания имеет достаточную упругость, среднюю растяжимость. После отлёжки в течение 1 ч клейковина несколько разжижается, но не теряет удовлетворительных технологических свойств.

Слабая клейковина после отмывания представляет собой мажущуюся массу, растягивается на большую длину и не принимает прежних размеров, после отлёжки сильно разжижается, теряет эластичность. Качество клейковины может быть установлено с помощью прибора - измерителя деформации клейковины ИДК-1, в котором на шарик клейковины массой 4 г действует сила в течение 30 с. Чем глубже пуансон прибора погружается в клейковину, тем она хуже по качеству

Сильная клейковина I группы качества имеет значения 60-70 усл. ед. прибора;

Удовлетворительная II группы: крепкая -20-40 и слабая - 80-100 усл. ед;

Неудовлетворительная III группы: крепкая 0-15 и слабая 105-120 усл. ед.

* Короткая - до 10 см, средняя - 10-20 см, длинная - больше 20 см.

К показателям безопасностиотносят содержание токсичных элементов, микотоксинов, пестицидов, радионуклидов, которые не должны превышать допустимые уровни.