Семейство злаковых

Зерно

Зерно является сырьем для мукомольной и крупяной промышленности.

Различают зерно для продовольственных и для фуражных целей. Продовольственное зерно по целевому назначению принято делить на мукомольное, крупяное, техническое (пивоваренное, крахмало- паточное, масло жировое, спиртовое и др.)- Зерно одной и той же культуры может использоваться, в разных целях. Например, кукуруза — это сырье для производства муки, крупы, крахмала, консервов, растительного масла, но также и кормовая культура.

Использование зерновых культур зависит от их химического состава. По химическому составу зерновые культуры принято делить на три группы:

• богатые крахмалом — хлебные злаки. Содержание крахмала 70—80%, белков — 10—15%. К ним. относят пшеницу, рожь, ячмень, овес, рис, просо, кукурузу (ложный злак), семейство гречишных;

• богатые белком — бобовые. Содержание углеводов 50—55%, белков - 25-40%;

• богатые жирами — масличные. Содержание жиров 25—35%, белков - 20-40%.

Возделываемые зерновые культуры по ботаническим признакам (плод, соцветие, стебель, корень) относят к трем семействам: злаковые, гречишные, бобовые.

 

Семейство злаковых

Хлебные злаки принято делить на две группы:

• настоящие хлеба (злаки) — пшеница, рожь, ячмень, овес;

• просовидные хлеба (злаки) — кукуруза, рис, просо, сорго. Различаются эти группы в первую очередь строением плода, который называют зерновкой. У настоящих злаков зерновка продолговатой или овальной формы, со стороны спинки четко различим зародыш в виде вмятинки. На противоположном зародышу конце — бородка, образованная выростами клеток оболочек. Со стороны брюшка вдоль всей зерновки проходит бороздка.

У просовидных злаков зерновка различной формы, например, у риса — продолговатая, у проса — округлая. Бороздка и бородка отсутствуют.

Зерновка покрыта цветковой пленкой (за исключением кукурузы, которую называют ложным злаком). Если цветковая пленка легко отделяется, то злаки называют голозерными (пшеница, рожь), если ее отделить невозможно — пленчатыми (ячмень, овес, рис, просо).

Различают две формы злаковых — озимые и яровые. Яровые растения высевают весной, за летние месяцы они проходят полный цикл развития и осенью дают урожай. Озимые растения сеют осенью, до наступления зимы они прорастают, а весной продолжают свой жизненный цикл и созревают несколько раньше, чем яровые. Озимые сорта дают, как правило, более высокий урожай, но выращивают их только в районах с мягкой зимой и обильным снежным покровом. Настоящие злаки бывают как яровыми, так и озимыми, а просовидные — яровыми.

Семейство злаковых характеризуется следующими основными признаками: корень мочковатый, листья ланцетовидные (длинные, иногда свернутые пластины), стебли в виде тонких соломин с полыми междоузлиями, цветки собраны в соцветия — колосья. Различают злаки с метельчатым соцветием (овес, Просо, рис) и колосовидными в виде сложного колоса (рожь, пшеница, ячмень). У кукурузы соцветие в форме початка.

Строение зерна злаковых. Зерновка любого злака состоит из трех основных частей — зародыша, эндосперма и оболочек. Они имеют разное строение и химический состав.

Самая наружная оболочка — плодовая развивающаяся из стенок завязи, состоит из трех слоев клеток. Эти клетки крупные, толстостенные, одревесневшие, полые. Следующая за плодовой оболочкой — семенная, также состоит из трех слоев — прозрачного водонепроницаемого слоя, плотно сросшегося со вторым ярко окрашенным пигментным слоем, и гиалинового совершенно прозрачного набухающего слоя.

Основная масса зерна заполнена эндоспермом, или мучнистым ядром. Эндосперм состоит из наружного алейронового слоя, образованного толстостенными крупными клетками, заполненными белковыми тельцами с вкраплениями, капелек жира. Собственно эндосперм представлен тонкостенными крупными клетками, часто неправильной формы, заполненными крахмалом и белками. Белки образуют как бы сплошную матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы разных размеров. По мере удаления от центра размер клеток уменьшается, соответственно снижается доля крахмала, а количество белка увеличивается.

Со стороны спинки к эндосперму прилегает зародыш — зачаток будущего растения. Он состоит из почечки, зачаточного корешка и щитка. Зародыш содержит много Сахаров, азотистых веществ, жира, витаминов и ферментов. Через щиток питательные вещества поступают в зародыш.

Зерно различных злаков состоит из одних и тех же анатомических частей и имеет сходный химический состав.

Химический состав зерна. Наибольший удельный вес в зерне занимают углеводы, которые представлены в основном крахмалом (в пшенице — 60-70%). Крахмал состоит из амилозы (20—25%) и амилопектина (.75—80%). Сахара содержатся в небольшом количестве. В зерне недозревшем, морозобойном, проросшем увеличивается доля моносахаридов, декстринов, мальтозы, что отрицательно сказывается на качестве хлеба.

Клеточные стенки состоят из некрахмальных полисахаридов — балластных веществ, которые не усваиваются организмом, но положительно влияют на процессы пищеварения, а также способствуют выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов. К некрахмальным полисахаридам относят целлюлозу (клетчатку), геми-целлюлозу (полуклетчатку), пектины. Часть гемицеллюлоз, называемых пентозанами, растворяется в воде, образуя при этом вязкие коллоидные растворы — слизи (гумми). Наибольшее количество слизей у ржи (2,5-7,0%), овса (8,0-12,0%), ячменя (до 15%).

Белков в пшенице 10-20%. Основная часть белков — проламйны (спирторастворимые; в пшенице они называются глиадином, в кукурузе — зеином) и глютелины (щелочерастворимые). При замешивании пшеничного теста глиадин и глютелин набухают и, склеиваясь, образуют непрерывную фазу теста, при отмывании которой образуется клейковина: Кроме того, в состав белков входят альбумины (водорастворимые белки) и глобулины (солерастворимые), которые содержат все незаменимые аминокислоты. Культуры, содержащие больше этих белков (рожь и овес — 30-35% общего количества белков), ценны по аминокислотному составу. Неполноценными считаются белки проса и кукурузы.

Содержание липидов в злаковых колеблется в среднем от 2 до 3%, за исключением кукурузы и овса. Простые липиды находятся в зародыше и являются запасными веществами, которые используются при прорастании. Сложные липиды входят в состав мембран оболочек клеток и принимают участие в клеточных, процессах. В целом липиды злаковых ненасыщенные, преобладают линолевая и олеиновая кислоты. С одной стороны, липиды служат источником ценных эссенциальных жирных кислот, а с другой — способны быстро окисляться.

В злаковых содержатся водо- и жирорастворимые витамины: каротиноиды (каротин), витамин Е (токоферол), витамины группы В (тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, пироксин), ниацин и др.

Доля минеральных элементов — 1,5—3,0%. Из макроэлементов много фосфора, калия, магния, но они находятся в связанном состоянии в виде солей фитиновой кислоты и плохо усваиваются; в пленчатых культурах много кремния. Зерно является источником многих микроэлементов — цинка, марганца, молибдена, кобальта и др., зачастую токсичных, на которые устанавливаются предельно допустимые нормы согласно требованиям безопасности.

На качество получаемых продуктов оказывают влияние ферменты а- и р-амилазы, гидролизующие крахмал, фитаза, расщепляющая фитин, протеиназа — белок. В здоровом зерне активность ферментов невелика. Повышенная активность ферментов характерна для дефектного зерна.

Окраска зерна обусловлена присутствием пигментов — хлорофилла и каротиноидов.

Пшеница. Она является основной продовольственной культурой. Пшеница делится на мягкую и твердую. Мягкая пшеница предназначена для получения хлебопекарной муки, а твердая — макаронной муки, крупы. Мягкая и твердая пшеница отличаются друг от друга. Зерно мягкой пшеницы овально-округлой формы, с хорошо заметной бороздкой, белого цвета или с красным оттенком. Зерно твердой пшеницы узкое, ребристое, плотное, янтарно-желтого цвета, бородка почти незаметна. Клейковина, получаемая из муки из твердых пшениц, упругая, сильная.

Пшеницу делят на шесть типов по ботаническим признакам и характеру культуры (озимая или яровая); типы подразделяют на подтипы в зависимости от стекловидности и цвета зерна. Тип 1 — мягкая яровая краснозерная.

Подтип 1 — темно-красная, стекловидная, стекловидность

не менее 75%. Подтип 2 — красная, стекловидность не менее 60%. Подтип 3 — светло-красная, стекловидность не менее 40%. Подтип 4 — желтая, стекловидность менее 40%. Тип 2 — яровая твердая.

Подтип 1 — темно-янтарная, стекловидность не менее 70%. Подтип 2 — светло-янтарная, стекловидность не нормируется. Тип 3 — мягкая яровая белозерная.

Подтип 1 — белозерная, стекловидность не менее 60%. Подтип 2 — белозерная, стекловидность менее 60%. Тип 4 — мягкая озимая краснозерная, делится на четыре подтипа аналогично пшенице типа 1.

Тип 5 — мягкая озимая белозерная, на подтипы не делится. Тип 6 — озимая твердая, на подтипы не делится. Деление на типы и подтипы не, дает полного представления о качестве пшеницы, поэтому стандартом предусматривается деление мягкой пшеницы на шесть классов, а твердой — на пять. К первым трем классам (высшему, первому, второму) мягкой пшеницы относят пшеницу, которую можно использовать не только самостоятельно для хлебопечения, но и в качестве улучшителя слабых пшениц. Такую пшеницу называют сильной. Пшеница третьего класса относится к ценной, так как она используется самостоятельно для хлебопечения и не требует Улучшения. К четвертому классу относится пшеница, которая должна быть улучшена сильной и только после этого может быть использована для хлебопечения. Пшеницу пятого класса используют как фуражную.

Рожь. Занимает второе место в производстве хлебопекарной муки.

Зерно ржи узкое и длинное, поэтому доля оболочек, алейронового слоя и зародыша больше, а эндосперма меньше. По сравнению с пшеницей в зерне ржи меньше белков (на 1,7—2,0%), но они более полноценны. Кроме того, белки ржи способны неограниченно набухать и образовывать вязкие коллоидные растворы. При обычных условиях клейковину не образуют, отмыванию препятствуют слизи.

Зерно ржи делят, по качеству на четыре класса. Рожь первых трех классов (группа А) предназначена для переработки в муку; четвертого класса (группа Б) — для кормовых целей. В основе деления ржи на классы лежит показатель «число падения», который для продовольственной ржи колеблется от 200 до 80 с, а для ржи, предназначенной для кормовых целей, составляет менее 80 с.