Химический состав зерна

Технология производства зерновых продуктов, муки, круп.

Производство зернового сырья, а также продуктов его переработки: крупы, муки, сухих завтраков, пищеконцентратов первых и вторых блюд на основе крупяных продуктов и комбикормов занимает одно из ведущих мест в пищеаграрном комплексе.

Развитие пищевой промышленности Украины характеризуется интенсификацией технологических процессов всех перерабатывающих отраслей. Этот процесс сопровождается концентрацией и специализацией производства на базе более совершенной технологии, оснащением предприятий современным оборудованием.

Применение для пищевых производств различных машин и аппаратов связывает технические дисциплины с технологией производства пищевых продуктов. Поэтому специалистам, занятым конструированием или эксплуатацией оборудования пищеперерабатывающих предприятий, необходимо знать основы технологии пищевых производств.

Строение зерна

Зерно всех злаковых культур имеет примерно оди­наковое строение, которое 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 опущение (бо­родка), а на тупом — зародыш.

Продольный разрез зерна пшеницы:1 – хохолок, 2-4 - плодовые и семенные оболочки; 5 - алейроновый слой; 6- эндосперм; 7- щиток; 8 - зародыш.

Плодовая оболочка защищает зерно и покрывает его снаружи. Плодовые оболочки содержат много клетчатки, минеральных солей. Организмом плодовые оболочки не усваиваются.

Семенная оболочка составляет 6-8% массы зерна. Она более богата минеральными, азотистыми веществами, сахарами, и в них меньше клетчатки. Пигмен­тный слой семенной оболочки придает зерну соответ­ствующую окраску.

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

Внутренняя часть зерна - эндосперм, или мучнистое ядро, составляет 80-82% массы зерна, 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.

Зародыш составляет в среднем 3% массы зерна. Содержит много белков, жиров, сахаров, витаминов, ферментов.

Внешний (алейроновый) слой, примыкающий к семенной оболочке - составляет до 13,5% от массы зерна, содержит большое количество белков, жиров, сахаров, минеральных веществ, витаминов, но эти ценные вещества почти не усваиваются, так 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.

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

Химический состав зерна

Состав отдельных частей зерна зависит от:

- ботанических признаков (вида, разновидности, селекционного сорта),

- условий произрастания (климатических условий, состава почвы, удобрений, полива),

- степени созревания и др.

Средний химический состав зерна различных видов может различаться по содержанию белка, углеводов, жиров, минеральных веществ, витаминов.

Вода в сухом зерне составляет 12-14% и находится в связанном состоянии. Она не активизирует биохимические процессы, и зерно является стойким при хранении.

Углеводов в злаковом зерне содержится до 70%, в зерне бобовых — до 55% (в сое до 26%), в подсолнечнике — 16%.

В состав углеводов входят: крахмал (до 40-55% массы зерна), сахар, клетчатка, гемицеллюлоза.

Усвояемые углеводы — крахмал и простые саха­ра — основные источники энергии для организма человека. Неусвояемые углеводы или балласт­ные вещества — клетчатка и гемицеллюлоза - улучшают пе­ристальтику и нормализуют кишечную микрофлору.

Белки составляют от 10 до 14% в зерне злаков и 20-35% в зерне бобовых.

По аминокислотному составу белки ржи богаче, чем пшеницы, многими незаменимыми аминокислотами, осо­бенно лизином, и имеют большую питательную ценность. В белке гороха недостает при­мерно трети метионина и цистина.

Белки пшеничной муки хорошо поглощают воду и набухают, образуя тесто. Основную часть теста со­ставляет клейковина.

Клейковиной называют упругий, эластичный и связанный студень, остающийся после отмывания в воде куска теста от крахмала и частиц оболочек зер­на. Клейковина состоит в основном из белков — глиадина и глютенина.

Клейковина соединяет в упругую массу тесто и характеризуется упругостью, эластичностью, растяжимостью, связанностью.

Клейковина хорошего качества имеет белый цвет иногда с желтоватым или сероватым оттенком. После деформации быстро восстанавливает свою форму, не лип­нет к рукам.

Липиды в зерне злаков и бобовых составляют от 2 до 6,2%, в сое - 17%.

В состав жиров входят большей частью ненасыщенные жирные кислоты, а также фосфолипиды (лецитины, кефалины), необходимые человеку для обновления клеток и внутриклеточных структур. Однако ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, что ведет к прогорканиго муки и крупы при хранении.

Водорастворимые витамины группы В концентрируются в оболочке зерна, поэтому в муке высоких сортов этих витаминов мало. Много витаминов группы В в бобовых.

В зерне содержатся также жирорастворимые витамины: природные антиоксиданты - токоферолы и бета-каротин (провитамин А) в небольших количествах.

Ферменты выполняют роль регуляторов биохимических процессов, обладают способностью ускорять течение различных биохимических реакций обмена веществ. Из содержащихся в зерне очень важны –

- протеолитические (протеиназы), они действуют на белковые вещества,

- амилазы – α, β-амилазы расщепляющие крахмал,

- липазы – гидролизующие жир.

Минеральные вещества составляют 2-5% сухого ве­щества зерна и образуют золу после сжигания пробы зерна.

В состав зерна входят:

- макроэлементы с содержа­нием от нескольких до сотых долей процента: Р, Mg, К, Na, Fe, S, Al, Si, Ca;

- микроэлементы с содержанием от тысячных до стотысячных долей процента: Мn, В, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co;

- ультрамикроэлементы с содержанием до миллионных долей процента: Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Минеральные вещества сконцен­трированы в оболочке зерна и при обычном помоле большей частью удаляются.

Пигменты составляют группу красящих веществ.

Желтую окраску эндосперму зерна придают каротиноиды, ненасыщенные углеводороды или их кислотные производные.

Окраска оболочек обусловлена флавоноидами — желтыми веществами фенольной природы (например, гликозидами).