Строение зерна пшеницы, химический состав.

Зерно пшеницы и ржи состоит из нескольких анатомических частей – оболочек, эндосперма и зародыша и др., которые характеризуются различными физиологическими функциями и в связи с этим имеют разное строение и химический состав.
Продольный разрез зерна пшеницы:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

1,2,3 – плодовые оболочки;
4,5,6 – семенные оболочки;
7 – алейроновый слой;
8 – слои клеток плодовой оболочки пшеницы с поверхности;
9 – эндосперм;
10 – щиток;
11 – почечка;
12 – осевая часть зародыша;
13 – корешок;

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.

Зерно пшеницы и ржи имеет сложный химический состав. При оценке технологических и питательных свойств зерна немаловажное значение имеет количественное соотношение анатомических частей - зародыша, оболочек и эндосперма.
Оболочки, состоящие в основном из неусвояемых человеческим организмом веществ, не имеют пищевой ценности. Это балласт, который способствует выведению из организма тяжелых металлов и токсинов.
Зародыш содержит много полноценных белковых веществ, жиров, углеводов, а также витаминов, но при сортовых помолах муки зародыш удаляется.
Для изготовления сортовой муки используются не все части зерновки, а преимущественно эндосперм, и небольшой процент измельченных периферийных частей зерна – алейронового слоя и оболочек.
Наибольшее значение как источник легкоусвояемых питательных веществ имеет эндосперм, поэтому содержание эндосперма в зерновке и возможность отделения его от оболочек и зародыша представляет практический интерес.
Эндосперм – источник белков и крахмала. Из злаковых культур наиболее богато белками зерно пшеницы 11-18%, ржи 9-14%. Белковые вещества в зерне пшеницы и муке образуют клейковину. Ценится мука с высокой клейковиной, т.к. тесто из такой муки получается упругим, легко формируется, не прилипает.
Крахмал содержится в клетках эндосперма в виде крахмальных зерен. Он является важнейшим запасным углеводом зерна, а углеводы в живом организме – источник энергии, необходимой для биохимических процессов организма.
Вместе с белками (клейковиной) это вещество определяет консистенцию теста и вкус хлеба. В муке содержится до 80% крахмала. При выпечке крахмал клейстеризуется, связывая образование сухого эластичного мякиша.
Количество и соотношение различных групп углеводов влияют на технологические свойства зерна, на качество хлеба, т.к. сахара и крахмал необходимы для развития дрожжей в тесте, а крахмал вместе с белками составляет формирующую основу теста.
Из простейших сахаров в составе зерна наибольшее значение имеют глюкоза и фруктоза. Мука может обладать высокой, нормальной или низкой сахаробразующей способностью. При образовании теста глюкоза сбраживается дрожжами, выделяя углекислый газ, который при выпечке хлеба способствует образованию пористости.
Жиры – важный энергетический материал для организма человека и носитель растворимых в жирах витаминов А, D, Е, К. Кроме этих витаминов мука, а следовательно и хлеб являются источником водорастворимых витаминов В1, В2, РР, необходимых в питании человека.
Ферменты выполняют функцию регуляторов биохимических процессов – обмена веществ в организме.
Зерно мягкой пшеницы по своему химическому составу и высокой калорийности является превосходным сырьем для производства муки и приготовления из нее печеного хлеба.
Процесс получения муки состоит из подготовки зерна к помолу: удаление примесей, очистка поверхности зерна, кондиционирование зерновой массы и самого помола. Помолы делят на обойные (простые) и сортовые (сложные). Сортовые помолы зерна могут быть одно-, двух- и трехсортными.
В технологическом процессе при переработке зерна учитывают разную пищевую ценность частей зерна и, используя различные свойства этих частей, при сортовых помолах формируют сорта муки, объединяя потоки муки с разных систем в тот или иной сорт.
Важны вкус, цвет и запах муки, ее влажность, кислотность, клейковина и многое другое. Высоких показателей этих значений позволяет добиться соблюдение правил переработки зерна и хранения полученной муки.

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.