Пищевая ценность зерна

Зерно злаков, как видно из табл. 1, 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. Белки злаков неоднородны по составу. На долю альбуминов (водорастворимых фракций) и глобулинов (солерастворимых фракций) приходится от 6-8 (сорго и просо) до 30-55 % (рожь и овес). Остальные культуры по содержанию этих белковых фракций занимают промежуточное положение. Основная часть белков злаков (50-80 %) состоит из проламинов (растворимых в 50-70 %-ном растворе спирта) и глю-телинов (щелочерастворимой фракции); соотношение этих фракций колеблется от 1:0,9 до 1,5:1. Проламины разных злаков имеют родовые названия: у пшеницы и ржи - глиадин, ячменя - гордеин^овса - авенин, кукурузы - зеин, проса - паницин, сорго - кафирин.

Таблица 1

При замешивании пшеничного теста глиадин и глютелин набухают и, склеиваясь, образуют непрерывную фазу теста. |Если тесто промыть водой, то из него будут удалены крахмал, водорастворимые вещества, раздробленные частицы оболочек и клеточных стенок и останется комочек эластичной резиноподобной массы - клейковины. Она представляет собой сильно гид-ратированный гель, состоящий в основном из глиадина и глюте-лина, но содержащий в небольшом количестве также углеводы, липиды и минеральные вещества. Доля влаги в сырой клейковине достигает 63-67 %.'От количества и качества клейковины в пшенице и пшеничной муке зависят хлебопекарные и макаронные свойства. Кроме пшеничных, клейковину образуют белки тритикале, ржи и некоторых разновидностей ячменя. Однако ^количество и качество клейковины, отмытой из ржаной муки, существенно отличается от пшеничной? Клейковина ржаной муки может быть отмыта лишь после удаления высокомолекулярных пенто-занов - слизе^у Белки просовидных злаков клейковину не образуют.

По аминокислотному составу белки злаков уступают животным продуктам. Они в той или иной степени дефицитны лизином, триптофаном, треонином и метионином., Следует отметить, что аминокислотный состав белков в определенной степени связан с количеством альбуминов и глобулинов, которые богаты всеми незаменимыми аминокислотами. Поэтому культуры, содержащие больше этих белков (рожь и овес), являются и наиболее ценными по аминокислотному составу.

Углеводы злаков представлены в основном крахмалом^ Различия в строении, форме и размерах гранул крахмала разных культур позволяют определять вид муки и наличие в ней примесей при микроскопическом анализе. По данным Н. П. Козьминой, размеры гранул крахмала разных злаков следующие (в мкм): пшеницы - 3-50, ржи - 5-50J ячменя - 5-12, кукурузы - 10-30, овса 5-12, риса - 2-10.-С размерами крахмальных гранул связаны атакуемость их ферментами зерна, пищеварительными ферментами и скорость усвоения крахмала организмом.

Крахмал злаков не является химически индивидуальным веществом. Как правило, он состоит из углеводов амилозы и амилопектина (96,1-97,6 %), высокомолекулярных жирных кислот (0,6-0,8 %), минеральных (главным образом в виде фосфорной кислоты - 0,2-0,7%) и азотистых веществ (0,2- 0,3 %)j

Соотношение амилозы и амилопектина в крахмале разных злаков колеблется незначительно - на долю амилозы приходится 20-25 %, амилопектина - 75-80 % массы углеводов крахмала. Некоторые разновидности злаков (восковидные кукуруза и сорго, глютинозный рис) образуют амилопектиновый крахмал, доля амилозы в котором не превышает 1 %, что резко меняет свойства продуктов, полученных из такого сырья.

Важным показателем свойств крахмала является температура его клейстеризации. Наиболее низкая она у крахмала ржи - 50-55 °С, наиболее высокая у пшеницы - 65-67 °С. Д

Сахара содержатся в зерновках злаков в небольшом количестве. Обычно доля моносахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы) не превышает 0,2-0,3 %. Олигосахариды (сахароза, ра-финоза и др.) являются основными сахарами зерна. Появление мальтозы, низкомолекулярных полисахаридов (декстринов), увеличение доли моносахаридов наблюдаются в зерне недозревшем, морозобойном. проросшем.

Некрахмальные полисахариды - балластные вещества, пищевые волокна, являются-наименее изученными компонентами зерновки злаков. Из них состоят клеточные стенки. До недавнего времени пищевое и физиологическое значение их полностью отрицалось, поэтому при совершенствовании технологии переработки зерна в крупу и муку их стремились по возможности полнее удалять. Несколько позже была показана их роль в нормализации моторной функции кишечника, обеспечении его необходимой перистальтики. В настоящее время установлено, что некрахмальные полисахариды обладают водопоглотительной, ионообменной, адсорбционной, буферной и набухающей способностями. Поэтому хотя они и не усваиваются, но оказывают положительное влияние на процессы пищеварения и усвоения пищевых продуктов. Установлена обратная связь между содержанием балластных веществ в пище и возникновением сердечно-сосудистых заболеваний. Имеются данные о том, что по крайней мере некоторые фракции, этого комплекса веществ способствуют выведению из организма тяжелых металлов и радиоактивных элементов.

Под некрахмальными полисахаридами понимают комплекс веществ, состоящий из целлюлозы, гемицеллюлоз, пектинов и лигнинов. Эти фракции при анализе выделяют из зерна путем последовательной экстракции водными растворами разной кислотности, поэтому получают их в той или иной степени денатурированными.

Целлюлоза (клетчатка) -очень прочное химическое вещество, нерастворимое в воде и большинстве других растворителей. Нитевидные молекулы целлюлозы, состоящие из остатков глюкозы, за счет водородных связей гидроксильных групп объединяются в пучки-мицеллы (до 60 молекул в каждой), образуя при этом как бы каркас клеточных стенок.

Гемицеллюлозы (полуклетчатки) объединяют полисахариды разнообразного химического состава, но характеризующиеся общностью физических свойств. Гемицеллюлозы имеют разветвленные молекулы и являются гетерополисахари-дами, состоящими из 3-6 разных моносахаридов. По преобладающему в гидролизатах сахару их принято подразделять на гексозаны (галактаны, маннаны), дающие при гидролизе соответствующие гексозы - галактозу или маннозу, и пентозаны (арабаны и ксиланы), гидролизуемые до пентоз арабинозы и ксилозы. Часть пентозанов растворяется в воде, образуя при этом очень вязкие коллоидные растворы - слизи (гумми). Кроме пентоз, в состав слизей входит небольшое количество гексоз (ман-нозы и галактозы), а также 2-7% водорастворимых белков. Слизи имеют важное технологическое значение - они придают повышенную вязкость ржаному тесту, липкость кашам. Наибольшее количество слизей содержит зерно (в %): ржи - 2,5-7,4, ячменя - до 15 и овса - 8-12.

Пектины злаков склеивают клетки. В настоящее время они почти не изучены. Можно отметить лишь, что с растворимостью пектиновых веществ в определенной мере связана скорость варки каши.

Лигнин - полимер, содержащий значительное число ароматических ядер. Он весьма устойчив к разрушающему действию химических веществ и почти не поддается действию ферментов. Предшественниками в образовании лигнина являются аминокислоты фенилаланин и тирозин.

Липиды - сложная смесь нерастворимых в воде органических веществ, входящих в состав зерновки злаков в небольших количествах- от 1,5-2,5 (в рисе) до 4-6% (в кукурузе). Основная часть липидов (60-70 % общего содержания в зерне) представлена три-, ди- и моноглицеридами, в небольшом количестве содержатся сложные и простые эфиры высокомолекулярных одноатомных спиртов, свободные жирные кислоты, спирты и воски. По составу и строению эти липиды являются простыми, по их роли в семенах - запасными, используемыми при прорастании для обеспечения энергией развивающегося ростка.

Простые липиды не связаны с другими компонентами клеток, поэтому при оценке пищевых продуктов их принято считать свободными. Остальные липиды с белками, углеводами и другими веществами образуют комплексы, их называют сложными. Сложные липиды входят в состав мембран оболочек клеток и клеточных структур, принимают участие в процессах, протекающих в клетках, отсюда их название - структурные.

Нелипидной частью молекулы сложных липидов может быть фосфорная кислота (фосфолипиды), белки (липопротеины), углеводы (гликолипиды) и др. Сложные липиды не "Извлекаются диэтиловым эфиром, поэтому их называют связанными. Они выделяются некоторыми другими органическими растворителями, например насыщенным водой Н-бутанолом с предварительным ферментативным гидролизом продукта или без гидролиза.

Фосфатиды (фосфолипиды) отличаются от триглиперидов тем, что, кроме жирных кислот, в их состав входят фосфорная кислота и связанное с ней азотистое основание или другое соединение. Основным фосфатидом зерна является лецитин. В питании фосфатиды служат источником легко усвояемого фосфора. Фосфатиды обладают хорошей эмульгирующей способностью, благоприятно влияют на хлебопекарные качества муки. Однако при хранении они постепенно отщепляют фосфорную кислоту, повышая тем самым титруемую кислотность продукта.

Фитин - калий-кальций-магниевая соль инозитфосфорной (фитиновой) кислоты содержится в злаках в довольно большом количестве - от 0,2 до 0,5 %. В нем связано около половины всего фосфора, находящегося в зерне. Кальциевые соли фитиновой кислоты трудно растворимы, они не поддаются действию пищеварительных соков и тем самым затрудняют усвоение кальция. При хранении зерна под действием фермента фитазы часть фитина постепенно расщепляется, освобождая инозит и фосфорную кислоту, повышающую титруемую кислотность продукта. То же происходит при брожении теста под действием фитазы дрожжей.

Очень важное значение для характеристики пищевой ценности и сохраняемости продуктов переработки зерна имеют жирные кислоты, входящие в состав липидов. По данным ряда авторов, в составе липидов преобладает линолевая кислота, на долю которой приходится 35-72 % общего количества жирных кислот; второй по значению является олеиновая кислота - 10- 65 %, количество же линолевой кислоты колеблется от 3 до 10%. В целом липиды злаков имеют резко выраженный ненасыщенный характер. Поэтому, с одной стороны, они служат ценными источниками эссенциальных жирных кислот (в первую очередь линолевой), но с другой, способны быстро окисляться, вызывая прогоркание продуктов.

Окраску выделенным из злаков жирам придают содержащиеся в них пигменты. Основную роль играют каротиноиды, являющиеся провитаминами А. Кроме того, в небольших количествах содержатся хлорофиллы и антоцианы.

Витаминами жиро- и водорастворимыми богаты зерна злаков и продукты их переработки. Кроме каротиноидов, в злаках содержатся токоферолы (витамин Е). Зерно и продукты его переработки являются важнейшими источниками витаминов группы В: тиамина (В₁), рибофлавина (В₂), пантотеновой кислоты (В₀, пиридоксина (В₆), ниацина (РР) и др.

Ферменты, присущие живым растительным клеткам, обеспечивают жизнедеятельность зерна на всех этапах его жизненного цикла. При переработке зерна в муку и крупу, при выпечке хлеба, хранении продуктов в той или иной степени проявляется активность гидролитических и окислительных ферментов, оказывающих нередко решающее действие на качество продукта. Наиболее важное значение имеют а- и i- амилазы, гидролизующие крахмал; протеиназы, расщепляющие белки; триацилглицерол-липаза, воздействующая на триглицериды; фитаза, расщепляющая фитин. Из окислительно-восстановительных ферментов лучше других изучена липоксигеназа, окисляющая ненасыщенные жирные кислоты. В здоровом, хорошо созревшем зерне активность ферментов сравнительно невелика и находится у каждой культуры на определенном уровне, специфичном для нее. Дефектное зерно отличается от здорового прежде всего повышенной активностью всех ферментов или их определенных групп.