Біохімія зерна і хліба

Размещено на http://www.allbest.ru/

БІОХІМІЯ ЗЕРНА І ХЛІБА

І.І. Ярчук

Біохімія зерна і продуктів його переробки займається вивченням хімічного складу зерна, борошна, крупи і хліба, хімічних перетворень, які відбуваються в зерні під час його дозрівання, зберігання, проростання і псування під впливом різних несприятливих чинників. Задачами біохімії зерна є також вивчення біохімічних перетворень, які відбуваються під час переробки зерна на млині і на круп'яному заводі, при зберіганні крупи і муки, при виготовленні з муки хліба, макаронних і інших виробів, і вивчення харчової цінності зерна, муки, крупи, хліба і інших продуктів переробки зерна.

Історія розвитку біохімії зерна і продуктів його переробки тісно пов'язана з розвитком мукомельно-круп'яної промисловості і елеваторно-складського господарства. Більшість робіт про хімічний склад зерна, а також процеси, що відбуваються при його зберіганні і переробці, були продиктовані практичними запитами зернового господарства, мукомельно-круп'яної і хлібопекарської промисловості.

Основні етапи розвитку біохімії зерна і продуктів його переробки наступні.

Першим в області біохімії зерна є опубліковане в 1745 р. дослідження італійського вченого Беккарі, який відмив з пшеничної муки білкову речовину, звану тепер клейковиною. Робота Беккарі є початковою віхою в історії розвитку біохімії зерна. Проте це дослідження було виконано в середині XVIII сторіччя, в період, коли власне хімія як точна наука ще не існувала. Вона склалася тільки в кінці XVIII і початку XIX століття, після того, як А. Л. Лавуазьє були відкриті основні принципи і кількісні закони хімічних перетворень, хімічних реакцій. Тому розвиток біохімії зерна як науки почався лише в XIX сторіччі.

Початкові етапи розвитку біохімії зерна і продуктів його переробки, перш за все, пов'язані з дослідженнями крупного французького хіміка середини XIX століття Ж.Б. Буссенго (1802-1887 рр.) (він був одним з вчителів нашого чудового фізіолога К.А. Тімірязєва). Хімічному складу зерна різних культур присвячені роботи Ж.Б. Буссенго, проведені на основі розроблених на той час точних хімічних методів. Він вивчав вплив різних добрив, грунтово-кліматичних умов і склоподібності на хімічний склад зерна пшениці, на вміст в ній клейковини; він вперше провів дослідження хімічного єства процесу черствого хліба.

В середині XIX сторіччя дослідженням хімічного складу зерна, муки і хліба і їх харчової цінності займався відомий німецький хімік Юстус Лібіх (1803-1873 рр.), особливо багато уваги він приділив вивченню мінеральних речовин, що містяться в муці, зерні і хлібі. В лабораторії Лібіха його учень О. Демпвольф провів опубліковані в 1869 р. дослідження зерна і муки різних сортів. Особливо детально він вивчив склад золи різних видів зерна і муки.

В кінці XIX сторіччя велике значення для розвитку біохімії зерна мали праці французького вченого Еме Жірара (1830-1898 рр.) і угорського дослідника Т. Кожутані (1848-1915 рр.). Жірар провів дуже ретельні хімічні аналізи окремих частин зерна і написав керівництво, що набуло широке поширення, по пшениці і технології її помелу. Кожутані протягом ряду років систематично займався вивченням хімічного складу пшениці і розробив оригінальні прилади для випробування фізичних властивостей клейковини. Результати своїх досліджень він підсумував в обширній монографії про угорську пшеницю.

На рубежі XIX і XX сторіч класичні дослідження по вивченню білків зерна, особливо пшеничного, і харчовій цінності білків пшеничної муки провів видатний американський біохімік Т. Б. Осборн (1859-1929 рр.).

В розвитку біохімії зерна і продуктів його переробки в США і Канаді важливу роль грав і грає американська асоціація хіміків-зернознавців, що видає з 1924 р. спеціальний журнал «Хімія зерна» («Cereal chemistry»).

Серед відомих учених, що займалися вивченням хімічного складу зерна і хімічних процесів, що відбуваються в ньому, потрібно відзначити ім'я дійсного члена петербурзької Академії Наук К.С. Кірхгофа, що відкрив в 1814 р. дію ферментів. Він встановив, що в муці міститься речовина (тепер ми називаємо його амілазою) - фермент, що каталізує (прискорює) розщеплювання крохмалю з утворенням цукру.

На самому початку XIX століття уряд доручив ученим розробити спосіб виробництва замінників цукру. Кірхгофу вдалося вирішити цю задачу: він знайшов спосіб отримання патоки шляхом кислотного гідролізу крохмалю; разом з тим він відкрив амілазу - фермент, що каталізує перетворення крохмалю в цукор.

В середині XIX століття в московському університеті працював професор Н.E. Ляськовський, вивчаючий хімічний склад пшеничного зерна. В опублікованій в 1865 р. роботі «Про хімічний склад пшеничного зерна» він приходить до висновку, який потім був підтверджений рядом досліджень. Він показав, що у міру просування із заходу на схід, південний схід, отже, в більш сонячні і менш вологі райони, пшеничне зерно містить все більше білка.

Таким чином, Ляськовський встановив залежність хімічного складу зерна від географічного і кліматичного чинників. Ця робота Ляськовського зіграла істотну роль в історії розвитку біохімії зерна.

В кінці XIX і початку XX сторіччя дуже важливі дослідження харчової цінності зерна, муки і хлібу провели професор московського університету Ф.Ф. Ерісман і професор Військово-медичної академії у Петербургу А.П. Доброславін.

Ерісман займався цим питанням, зокрема, у зв'язку з тим, що в царській Росії селянство нерідко в результаті неврожаїв страждало з голоду, і селяни, наприклад в Поволжі, вимушені їсти хліб з різних сурогатів.

Доброславін досліджував питання про харчову цінність хліба за завданням Генерального штабу російської армії, який був зацікавлений в розробці методів підвищення харчової цінності так званого солдатського хліба.

Вже в XX столітті важливі дослідження по фізіології і біохімії зернових культур провів видатний радянський учений, академік Д.М. Прянішников, професор московської сільськогосподарської академії імені К.А. Тімірязєва. Д. М. Прянішников, зокрема, багато займався питанням про вплив зрошування на якість зерна пшениці і вміст в ньому білка.

Після Великої Жовтневої соціалістичної революції біохімія зерна у нас в країні розвивалася дуже швидкими темпами. Був створений ряд спеціальних науково-дослідних інститутів і вищих учбових закладів, наприклад, таких, як Інститут біохімії Академії наук СРСР, Всесоюзний інститут зерна Міністерства заготівок СРСР, Всесоюзний інститут хлібопекарської промисловості, московський технологічний інститут харчової промисловості і одеський технологічний інститут.

Значний матеріал по хімічній характеристиці нашого зерна, особливо пшениці і ячменю, був накопичений в 20-е і 30-е роки Біохімічною лабораторією Всесоюзного інституту рослинництва, організованою і керованою протягом ряду років відомим радянським біохіміком Н. Н. Івановим (1884-1940 рр.).

Значну роль в розвитку біохімії зерна у нас в країні зіграли роботи академіків А. Н. Баха, А. І. Опаріна і їх учнів. А. И. Опарін ряд своїх робіт присвятив вивченню ферментів зерна і ферментативних процесів, що відбуваються під час переробки зерна і приготування хліба.

На сьогоднішній день біохімія зерна і інших продуктів продовжує розвиватися. Багато зроблено в розробці нових продуктів харчування.

Хімічний склад зерна та його частин

До складу зерна входять різні речовини: білки, вуглеводи, ліпіди, пігменти, вітаміни, ферменти і різні мінеральні речовини. Всі зернові культури поділяють на три групи за хімічним складом зерна:

I. Зерна багате на крохмаль.

II. Зерно багате на білок.

III. Зерно багате на жир.

Типовим представником першої групи є пшениця. Як видно з даних таблиці 1, в зерні пшениці в середньому містиця від 12 до 14 % білка і приблизно 70 % різних вуглеводів, до числа яких відносяться цукри, крохмаль, геміцелюлози, клітковина та слиз. До складу пшеничного зерна входить в середньому близько 2 % жиру, стільки ж клітковини, а також речовин, що при спалюванні дають приблизно 2 % золи.

Середні дані про хімічний склад зерна різних зернових культур, %

Культура	Вода	Білок	Жири	Вугле-води	Клітко-вина	Зола
Пшениця м'яка	14	12,0	1,7	68,7	2,0	1,6
-//- тверда	14	13,8	1,8	66,6	2,1	1,7
Жито	14	11,0	1,7	69,6	1,9	1,8
Ячмінь	14	10,5	2,1	66,4	4,5	2,5
Кукурудза	14	10,0	4,6	67,9	2,2	1,3
Овес	12,8	10,2	5,3	59,7	10,0	3,0
Рис	12,0	6,7	1,9	63,8	10,4	5,2
Просо	12,5	10,6	3,9	61,1	8,1	3,8
Гречка	13,3	11,4	2,7	58,8	11,4	2,4
Горох	14,0	22,4	2,4	54,1	4,7	2,4
Квасоля	14,0	23,2	2,1	53,8	3,6	3,3
Сочевиця	14,0	24,2	1,7	53,3	4,0	2,8
Соя	10,0	36,5	17,5	26,0	4,5	5,5

Завдяки ґрунтово-кліматичним умовам наші пшениці багаті на білок. Їх вміст в зерні досягає 15-17 %. Тобто за поживною цінністю наші пшениці займають одне з перших місць.

Інші крохмалисті культури дещо відрізняються за хімічним складом зерна. Жито, наприклад, містить менше білка. По-друге, крохмалю в житньому зерні дещо більше і, по-третє, воно містить 1,5-2,0 % слизу - речовин вуглеводної природи, що розчиняються у воді і утворюють дуже в'язкі та клейкі розчини.

Зерно кукурудзи та проса відрізняються від пшеничного та житнього підвищеним вмістом жиру. В США окремі сорти кукурудзи мають вміст жиру в зерні до 15 %. Особливо багато жиру накопичується в зародку. При переробці зерна зародок відбивається, і з нього отримують цінне харчове і технічне масло.

Другу групу зернових культур складають сільськогосподарські рослини, зерно яких багате білком. Сюди відносяться горох, квасоля, сочевиця, вика, арахіс та ін. Типовим представником є горох. Вміст білка в зерні гороху складає приблизно 22 %, вуглеводів - 54 % (в основному крохмаль та геміцелюлоза), жиру - 2,4 %, клітковини - 4,7 %, зольність дорівнює 2 %. Характерною відмінністю цієї групи є високий вміст білка, в середньому 22 % і вище.

В третій групі об'єднані сільськогосподарські рослини, зерно яких багате на олію. Типовим представником цієї групи є соняшник. В зерні його містиця в середньому 16 % білка, близько 19-20 % вуглеводів (крохмалю, цукрів, геміцелюлоз), 35 % жиру, 26 % клітковини, зольність 3 %. Великий вміст клітковини в зерні зумовлений наявністю товстої плодової оболонки (лушпиння). Особливо багато жиру в насінні рицини - 55-60 % олії. Кращі сорти вітчизняного соняшника містиця 55-60 % олії.

Найбільше значення у визначені поживної цінності зерна має білок. Він є важливим показником якості зерна та продуктів його переробки. Вуглеводи також мають велике значення в харчуванні людини (цукри та крохмаль). Вони добре засвоюються організмом і являються основним джерелом калорійності їжі. Але до вуглеводів належать і так звані баластні речовини, що практично не засвоюються організмом. До них належать клітковина (целюлоза) та геміцелюлоза. Ці речовини добре засвоюються жуйними тваринами. Але і для людини вони необхідні для покращення перистальтики кишечнику.

Жир є важливою складовою їжі і значно поповнює її калорійність.

Пігменти, що присутні в зерні також впливають на якість борошна та круп, надають кінцевій продукції певний колір.

Роль вітамінів зокрема зосереджених в зерні добре відома. Їх нестача призводить до виникнення різних функціональних захворювань.

Мінеральні речовини, що містяться в зерні і при спалюванні утворюють золу, також необхідні людині та тваринам.

В пшеничному зерні виділяють такі окремі частини. Ззовні маються оболонки (плодові та насіннєві), під ними алейроновий шар, всередині ендосперм та зародок. Між ними - щиток. Ззовні напроти зародку знаходиться так звана борідка.

Маса окремих частин зерна від його загальної маси, %

Анатомічна частина зерна	Частка від загальної маси
Ендосперм	84,2-85,0
Зародок	1,4-2,0
Алейроновий шар та оболонка	13,0-14,4

Всі поживні речовини зерна в ньому розподіляються нерівномірно.

Хімічний склад анатомічних частин пшеничного зерна, % від сухої речовини

Частина зерна	Масове співвідно-шення частин	Білок	Крохмаль	Цукор	Клітко-вина	Пенто-зани	Жир	Зола
Ціле зерно	100,00	16,06	63,07	4,32	2,76	8,10	2,24	2,18
Ендосперм	81,60	12,91	78,82	3,54	0,15	2,72	0,68	0,45
Зародок	3,24	41,30	0,00	25,12	2,46	9,74	15,04	6,32
Оболонка з алей-роновим шаром	15,48	28,75	-	4,18	16,20	36,65	7,78	10,51

Борошно отримують майже лише з ендосперму. В ендоспермі білка дещо менше, ніж в цілому зерні, проте велика кількість крохмалю. Чисте пшеничне борошно складається на 3/4 з крохмалю і 1/9 або 1/10 з білка. Клітковини в чистому борошні 0,15 %, а геміцелюлоз (пентозанів) - 2,7 % (вони не засвоюються організмом людини). Жиру в борошні - 0,6-0,7 %, це менше ніж в цілому зерні (2 %). Зольність чистого ендосперму складає 0,4-0,5 %.

Концентрація білка в зародку найбільша - 41 % і за складом та поживною цінністю він відрізняється від білка ендосперму. Крохмалю в зародку нема, проте містяться цукри (головним чином сахароза - 25 %). Клітковини в зародку дуже мало, геміцелюлоз - 9-10 %. В зародку великий вміст жиру - 15 %.

Зародок на 80 % складається з білків, цукрів та жирів, що необхідні для проростання зерна. Зародок також найбільш серед інших частин багатий на вітаміни. Зольність йог в 10 разів перевищує зольність ендосперму.

Оболонка з алейроновим шаром містить майже 30 % білка. Такий значний вміст його пояснюється високим вмістом білка в клітках алейронового шару.

Алейроновий шар містить доволі багато жиру. В оболонках з алейроновим шаром багато клітковини -- біля 16 % і геміцелюлоз -- біля 37 %. До складу оболонок зерна входить також деяка кількість лігніну -- не засвоюваної людським організмом речовини. Багато лігніну міститься в соломі, що одеревіла. Таким чином, оболонки зерна складаються головним чином з не засвоюваних людиною речовин.

Зольність алейронового шару і оболонок складає біля 10 %, Таким чином, зольність частин зерна, що відходять у висівки, дуже висока. Такий розподіл зольності окремих частин зерна пшениці лежить в основі контролю технологічного процесу помелу зерна. Контроль якості і стандартизація борошна ведуться на основі зольності: пшеничне борошно вищого ґатунку не повинне мати зольність вище 0,55 %.

Контроль технологічного процесу помелу найбільш правильно вести за вмістом в борошні клітковини і геміцелюлоз, тобто тих речовин, що не засвоюються організмом людини, однак поки це відносно складний і довготривалий аналіз, а зольність визначити набагато простіше. Саме тому користуються цим непрямим показником, оскільки зольність напряму залежить від вмісту в борошні клітковини і геміцелюлоз. Відповідно зольності окремих частин пшеничного зерна в ньому розподілені мінеральні речовини, наприклад солі калію. Найбільше кристалів солей калію знаходиться в алейроновому шарі зерна, а в ендоспермі їх дуже мало.

Нерівномірно по зерну розподіляється і білок. Особливо багато білка у зародку. Якщо взяти ендосперм, то виявляється, що тут білок розподіляється таким чином: його найбільше в периферичних, зовнішніх шарах, дещо менше в більш глибоких і ще менше в самих внутрішніх шарах пшеничного зерна.

Тому борошно, що отримується з самих зовнішніх шарів ендосперма, багатше білком, ніж борошно, що виходить з внутрішніх частин.

Найвища концентрація вітамінів у зародку і в алейроновому шарі. Наприклад, вітамін В необхідний для нормальної діяльності нервової системи, міститься головним чином у зародку, точніше в щитку, в якому зосереджене приблизно 60 % всього вітаміну B, що міститься в зерні пшениці.

Білкові речовини зерна

Елементарний склад білків пшеничного зерна, по Т. Б. Осборну, наступний: вуглецю -- 51,0-53,0 %, азоту -- 16,8-18,4 %, водню -- 6,9 %, кисню -- 21,7-23,0 % і сірки -- 0,7-1,3 %.

В деяких районах на ґрунтах, багатих селеном, до складу білків пшеничного зерна замість сірки входить селен. Така пшениця у худоби, що її поїдає, викликає хворобц, і виражається вона в слабкості, ненормальному розвитку і лущенні копит, випаданні шерсті.

Визначивши в зерні, борошні або крупі кількість азоту, можна вирахувати вміст білка. Якщо, наприклад, в житньому зерні міститься 2 % азоту, то, помноживши цю величину на коефіцієнт 6,25, одержимо, що білка в даному продукті 12,5 %. Якщо ж потрібно провести визначення білка в пшениці або пшеничному борошні, застосовують коефіцієнт 5,7. Ці коефіцієнти, називаються білковими, виведені вони дослідним шляхом. Так, в білках пшениці міститься в середньому 17,54 % азоту. Тому, якщо прийняти білок за 100 %, то 100 : 17,54 = 5,7. Отже, визначивши вміст азоту і помноживши одержану цифру на 5,7, взнають кількість білка. Для рису білковий коефіцієнт рівний 5,95.

Білки завдяки наявності карбоксильних та аміногруп являються амфотерними електролітами, тобто вони можуть дисоціювати як кислоти і як основи. В кислому середовищі молекула білка набуває позитивний заряд, а в лужному становиться аніоном. При зміні реакції середовища змінюється і заряд білка, і при певному рН заряд білка буде дорівнювати нулю. Такий стан білка називається ізоелектричною крапкою. Ізоелектрична крапка у різних білків зерна різна. Так, наприклад, ізоелектрична крапка одного з білків пшениці -- гліадину -- знаходиться при рН 7,1 (практично співпадає з нейтральною реакцією середовища), а для зеїну кукурудзи вона дорівнює 6,2. При ізоелектричній крапці розчинність білка найменша.

Білки здатні набухати і утворювати золі або гелі. Типовим білковим, сильно гідратованим гелем є пшенична клейковина. В сирій клейковині міститься біля 66 % води.

Велике значення при зберіганні і переробці зерна має процес денатурації білків під впливом тепла. Так, втрата схожості і погіршення хлібопекарських якостей, що відбувається в результаті перегріву зерна при його неправильній сушці в зерносушарці, є наслідком денатурації білків.

Слабка денатурація спостерігається також при гарячому кондиціонуванні зерна. Процес глибокої денатурації білків відбувається під час випічки хліба.

Ступінь денатурації залежить від температури нагрівання. Чим вище температура, тим швидше і сильніше денатурується білок. Про ступінь денатурації білка можна судити по зниженню його розчинності в слабкій оцтовій кислоті.

При одній і тій же температурі ступінь денатурації білків залежить від тривалості дії тепла і від вологості білка. Чим менше вологи містить білок, тим він стійкіше до дії підвищених температур, і навпаки -- при більшій вологості білок легше денатурується.

Білки пшеничного зерна

За даними Т. Осборна, в пшеничному зерні міститься, %:

проламіну.............. 4,0;

глютеніну.............. 4,4;

глобуліну.............. 0,62;

альбуміну і інших водорозчинних речовин білкової природи 2,4.

Таким чином, в дослідженій Т. Осборном пшениці містилося 11,42 % білка. З даних видно, що в зерні пшениці найбільше проламіну і глютеліну. Саме ці білки -- проламін і глютелін -- створюють головну масу пшеничної клейковини. Проламін пшениці носить назву гліадин. Краще всього він розчиняється у водних розчинах етилового спирту середньої концентрації, досягаючи максимуму розчинності при концентрації близько 60 %.

Гліадин. Вище вже указувалося, що ізоелектрична крапка гліадину знаходиться біля рН 7,0, тобто біля нейтральної реакції.

Особливість амінокислотного складу гліадину полягає в тому, що він містить мало важливих незамінних амінокислот.

Разом з тим в гліадині дуже багато глютамінової кислоти (46 % від маси білка) і проліну, вміст якого складає 17 %.

Глютелін пшениці носить назву глютенін (від французького слова gluten, що значить клейковина). Глютенін відрізняється за своїм амінокислотним складом від гліадину, але він також містить багато глютамінової кислоти (приблизно 38 %).

Альбумін. Водорозчинний білок, що міститься в пшеничному зерні, -- альбумін -- був названий свого часу Т. Б. Осборном лейкозином. Він міститься головним чином у зародку. Цей білок надзвичайно легко денатурується і втрачає свою розчинність. Якщо одержати водний екстракт з пшеничного зерна або зародків і додати до нього навіть небагато спирту або ацетону, то лейкозин випадає в осад і його вже потім не можна перевести знову у водний розчин. Лейкозин дуже легко денатурується під впливом нагрівання. Якщо відбувається псування насіннєвого зерна під час неправильної сушки, коли зерно перегрівається під дією високих температур і втрачає схожість, то це зумовлюється в першу чергу тим, що лейкозин, той, що міститься, головним чином у зародку, згортається, коагулює, і зерно втрачає свою схожість.

Лейкозин є комплексом різних білків, i що особливо важливо, до складу цього комплексу входять ферменти.

Клейковина

Клейковина була відкрита в 1745 р. італійським вченим Беккарі. Вона є пружною, гумоподібною масою, яка виходить з пшеничного тіста після відмивання водою крохмалю і висівок.

Після відкриття Беккарі вважали, що клейковину можна відмити лише з пшеничного борошна. Але вона міститься також в насінні інших злаків, як дикорослих, так і культурних. З культурних злаків клейковину містять деякі сорти ячменю, а з диких злаків -- насіння пирію. В насінні деяких видів пирію понад 65 % сирої клейковини.

Клейковина міститься в зерні в сухому стані, але при замісі тіста частинки її набухають, злипаються один з одним і після відмивання крохмалю утворюють цілісну масу, так звану сиру клейковину. Сира клейковина містить 2/3 води і 1/3 сухої речовини, що складається в основному з білка.

Від кількості і в'язко-еластичних властивостей клейковини залежить здатність пшеничного борошна давати при випічці пишний хліб з пружним, еластичним і пористим м'якушем. Залежно від сорту пшениці і умов її вирощування вміст клейковини в зерні може сильно коливатися. Наші сильні сорти пшениці з високою хлібопекарською якістю містять за сприятливих умов зростання біля 40 % сирої або 13 % сухої клейковини.

На вихід клейковини при відмиванні можуть впливати наступні чинники. По-перше, домішки борошна різних інших культур. Наприклад, якщо до пшеничної підмішують вівсяне або кукурудзяне борошно, вихід клейковини знижується. На нього досить сильно впливає тривалість відлежки тіста, замішеного перед відмиванням клейковини. Проте відлежка тіста, приготованого з борошна високої якості, практично не робить вплив на вихід клейковини. Коли борошно або зерно дефектні, тривалість відлежки має значний вплив, але різний, залежно від того, як було пошкоджено зерно, з якого одержали борошно. А саме: якщо, наприклад, борошно одержане із зерна, пошкодженого клопом-черепашкою, тобто в ньому є ферменти, що руйнують білки, то чим довше лежатиме тісто, тим сильніше фермент руйнуватиме білки, і тим самим буде менше клейковини. Якщо ж узята мука з морозобійного зерна або зерна, що піддалося неправильній сушці, відлежка тіста збільшуватиме вихід клейковини. Це відбувається тому, що білки при пошкодженні їх морозом або дуже високою температурою частково денатуруються і не так легко вбирають воду, не так легко гідратуються, як білки нормального зерна. Для того, щоб вони достатньо добре гідратувались, потрібен дещо більший час відлежки тіста.

Для хлібопечення дуже важлива не тільки кількість клейковини в борошні, але і її якість. Під якістю клейковини розуміють сукупність її фізичних властивостей: пружність, еластичність, розтяжність, зв'язність.

Розрізняють клейковину «нормальної якості», «слабку», «міцну», «крихку» і ін.

Якість клейковини визначають різними методами. Перший з них -- визначення розтяжності за Козьміною-Кранцем. Цей метод заснований на визначенні швидкості розтягування шматочка клейковини під тяжінням п'ятиграмової гирі.

Визначення якості клейковини проводять також за допомогою пластометра Ауермана-Воскрєсєнского. Цей прилад для визначення пластичних властивостей клейковинного гелю. В основу приладу встановлений принцип вантажного віскозиметра. Про механічні властивості клейковини судять за тривалістю протікання наважки клейковини масою 2 г через отвір перетином в 4,9 мм під тиском вантажу в 3 кг. Останнім часом для визначення в'язко-еластичних властивостей клейковини застосовують пенетрометри різних марок, а також новий вітчизняний прилад ПЕК-3. За допомогою пенетрометрів вимірюють глибину проникнення в клейковину спеціального тіла занурення, а за допомогою ПЕК-ЗА -- стисливість кульки клейковини під впливом певного вантажу за певний час. Чим вище пружність, еластичність і в'язкість клейковини, тим менше проникає в неї тіло занурення пенетрометра і тим слабкіше стискається вона при випробуванні на ПЕК-3.

Визначають також розпливчастість клейковини. З неї роблять кульку, яку кладуть під скляний ковпак і залишають при певній температурі на деякий час. Якщо було узяте борошно із зерна, пошкодженого клопами-черепашками, тобто борошно, що містить активні ферменти, що розщеплюють білки, кулька розпливається. Якщо борошно було нормальне, хороше, то після години відлежування форма кульки практично майже не зміниться. Якщо ж мука була з морозобійного зерна, то в цьому випадку, навпаки, кулька клейковини стане навіть більш компактною.

В Німеччині для оцінки якості пшениці і пшеничного борошна широко застосовується ще один метод; визначення так званого числа набухання клейковини. Цей метод полягає в наступному: певну наважку сирої клейковини, подрібнюють на шматочки, поміщають в конічну колбу з розподілами на шийці, в яку налитий слабкий розчин молочної кислоти. Колбу закривають пробкою і перегортають вверх дном, кусочки клейковини збираються на пробці, займаючи при цьому певний об'єм. Під впливом молочної кислоти клейковина починає набрякати, і до кінця досліду кульки займають інший об'єм. Визначивши відношення кінцевого об'єму клейковини до первинного знаходять таким чином «число набухання». Якість пшеничного борошна також перевіряється по цьому показнику, який, на думку німецьких фахівців, тісно пов'язаний з хлібопекарськими якостями зерна і борошна.

На якість клейковини впливає ряд чинників: по-перше, вміст солей у воді, за допомогою якої відмивають клейковину, або ж вміст солей в тісті. Солі, як правило укріплюють клейковину, роблять її менш розтяжною.

Дуже велике значення має вміст в борошні ненасичених жирних кислот: олеїнової, лінолевої і ліноленової. Як було показане Н. П. Козьміною, ці кислоти і солі виявляють дуже сильну зміцнюючу дію на клейковину. Присутність мізерної кількості цих кислот робить клейковину дуже пружною, малорозтяжною. Це має велике значення при зберіганні пшеничного борошна, в процесі його так званого дозрівання

Якість клейковини сильно залежить від підвищених температур при сушці і гарячому кондиціонуванні зерна, при якому, як відомо, зерно перед помелом зволожується, а потім прогрівається в спеціальних машинах -- кондиціонерах. Підвищені температури укріплюють клейковину, вона стає менш розтяжною і більш пружною. Проте, якщо температура нагріву зерна була дуже висока, білки клейковини згортаються, денатуруються і тоді відмити її вже не можна. Зерно, що піддалося дії дуже високих температур, звичайно, втрачає свої первинні хлібопекарські якості.

Важливим чинником, від якого залежить якість клейковини, а отже, і хлібопекарські якості пшеничного борошна, є речовини, що містять сульфгідрильну групу --SH. Додані в мізерній кількості до борошна або тіста, вони викликають різке погіршення якості клейковини і тіста: викликають їх розпливання і розрідження. Серед цих речовин потрібно особливо відзначити цистеїн і глютатіон (трипептид).

Глютатіон має особливий інтерес, оскільки він міститься в досить помітній кількості у зародку пшеничного зерна (0,45 % від сухої речовини), а також в дріжджах, особливо старих. Глютатіон спричиняє на клейковину особливо сильну розріджуючу дію: клейковина і тісто абсолютно розпливаються і слабшають.

Негативний вплив на клейковину має тільки відновлена форма глютатіона.

Розріджуючу дію цистеїна і глютатіона на тісто і клейковину звичайно пояснювали тим, що ці речовини активують протеолітичні ферменти муки, які починають енергійно розщеплювати білки клейковини, призводячи, таким чином, до розпливання тіста і клейковини. Проте досліди, проведені В. Л. Кретовичем при 0°С, тобто, коли протеолітичні ферменти практично не діють, показали, що цистеїн або глютатіон за цих умов все рівно призводять до негайного розпливання клейковини. Таким чином, сульфгідрильні з'єднання впливають безпосередньо на білки клейковини, викликаючи глибоку зміну їх фізичних властивостей.

Якість клейковини залежить також від дії протеолітичних ферментів. Під їх впливом клейковина втрачає свої первинні фізичні властивості, розріджується і іноді її навіть відмити неможливо. Саме це явище спостерігається, коли борошно зроблено із зерна, ураженого клопами-черепашками. З такого борошна не можна відмити клейковину, тому що клопи-черепашки, наколюючи дозріваюче зерно, впускають в нього слину, що містить дуже активний протеолітичний фермент. Внесений в зерно протеолітичний фермент зберігається в ньому, і якщо приготувати тісто з борошна, одержаного з такого зерна, фермент починає діяти, руйнуючи білки клейковини.

Хімічний склад сухої речовини клейковини непостійний. Він залежить від складу борошна і методики виділення клейковини. В середньому суха клейковина містить 80-85 % білка, 10-15 % вуглеводів (головним чином крохмаль), 2-8 % ліпідів і 0,5-2 % золи. За допомогою спеціальних методів очищення можна підвищити вміст білка в клейковині до 98-99 %, тобто одержати практично чистий білок клейковини. Ліофілізіровані препарати такого білка, набухаючи у воді, утворюють знов сиру клейковину зі усіма притаманними їй властивостями.

Клейковина являє собою складний білковий комплекс, будова якого повністю ще не з'ясована. Вона складається з двох головних білкових фракцій: гліадину, розчинного в 70 %-ому етанолі, і глютеніну, розчинного в розбавленому лугу (0,1 н.). Довгий час вважали, що гліадин і глютенін -- це хімічно індивідуальні білки. Згодом виявилося, що кожну з цих фракцій клейковини можна розділити у свою чергу на ряд білкових компонентів. За допомогою сучасних методів хроматографії, електрофорезу і седиментації в ультрацентрифузі вдалося розділити гліадин на 8 індивідуальних білків, що позначаються б1-, б2-, в1-, в2-, в3-, в4-, г- і W-компоненти гліадину.

Молекулярна маса цих білків коливається в межах 30.000-40.000.

Глютенін також складається з ряду білкових компонентів, молекулярна маса яких значно вище: - від 500 тисяч до 2-3 мільйонів. Виділити і очистити їх поки не вдалося. Якщо ж обробити глютенін реактивами, що розщеплюють дисульфідні зв'язки, то при елетрофорезі на крохмальному гелі можна виділити ті ж компоненти, які входять до складу гліадину. Далі виявилося, що в білках гліадинової фракції клейковини є дисульфідні зв'язки усередині кожного поліпептидного ланцюжка, тоді як глютенін побудований з аналогічних поліпептидних ланцюжків, але сполучених між собою дисульфідними «містками», і цим пояснюється його висока молекулярна маса. З відомим наближенням можна вважати глютенін продуктом полімеризації гліадину, як це показано на схемі.

Гліадин Глютенін

Ні гліадин, ні глютенін окремо не мають характерні фізичні властивості клейковини, які властиві їй тільки як цілому білковому комплексу. Яким чином зєднані індивідуальні білкові компоненти в єдину частинку білка клейковини - невідомо; велику роль при цьому відіграють, мабуть, дисульфідні і водневі зв'язки, а також гідрофобні взаємодії. Дослідження клейковини різної якості показало, що вона має однаковий амінокислотний склад і побудована з одних і тих же білкових компонентів, проте міцність їх взаємного з'єднання усередині частинки білка клейковини різна: - в міцній клейковині «щільність упаковки» білкових молекул вище, ніж в слабкій. Внаслідок цього розчинність міцної клейковини, в'язкість розчину і об'єм кожної частинки (так званий питомий гідродинамічний об'єм, що обчислюється за в'язкістю розчину) помітно менше ніж відповідні показники слабкої клейковини.

Неоднакова структура білка клейковини різної якості пояснюється тим, що в міцній клейковині більше дисульфідних і водневих зв'язків, ніж в слабкій. Крім дисульфідних і водневих зв'язків якість клейковини залежить, мабуть, і від інших типів ковалентних і нековалентних взаємодій білкових молекул (сольові зв'язки, гідрофобні взаємодії), проте експериментальних даних в цьому відношенні поки мало.

В ендоспермі пшеничного зерна клейковина розподілена наступним чином. Більш всього клейковини в зовнішньому шарі ендосперма, в наступних менше, і зовсім її мало у внутрішніх шарах. Таким чином, борошно, що отримана із зовнішніх шарів, буде більш багата клейковиною, ніж борошно з внутрішніх шарів ендосперма.

Німецький хімік К. Гесс запропонував новий метод виділення білків з пшеничного ендосперма. Якщо приготувати суспензію тонко подрібненого борошна в суміші органічних розчинників (звичайно хлороформ і бензол), то при центрифугуванні частина білка спливає, а частина осідає разом з крохмалем. На підставі дослідів, проведених цим методом, Гесс прийшов до висновку, що в клітинах ендосперма пшениці білок міститься у вигляді так званого хафтпротеїну (Haftprotein) і цвиккельпротеїну (Zwickelprotein). Хафтпротеїном називають ту частину білка, яка міцно прилягає до крохмальних зерен, обволікає їх тонким шаром, мов би білковою плівкою, що має волоконну будову; цвиккельпротеїном - білок, розташований в просторі між крохмальними зернами.

Білкові речовини інших зернових культур. В зерні жита також містяться гліадин і глютенін. Проте за звичайних умов відмити клейковину з житнього борошна не вдається, оскільки білки житнього зерна істотно відрізняються від білків пшеничного зерна за своїми фізичними і хімічними властивостям. Перш за все у них інший амінокслотний склад. Далі, вони відрізняються за своїми фізичними властивостям. Так, наприклад, гліадин жита, хоча і має таку ж середню молекулярну масу, як гліадин пшениці, - 30000, але відрізняйся більшою розчинністю у воді і у водно-спиртових розчинах. Оптичні властивості гліадину жита також помітно відмінні: питоме обертання спиртного розчину пшеничного гліадину дорівнює - 90°, а питоме обертання гліадину жита - 114°.

Висловлюється припущення, що клейковину не можна відмити з житнього борошна, оскільки в ньому знаходяться слизи - речовини вуглеводної природи, які нібито заважають утворенню клейковини, заважають злипанню частинок гліадину і глютеніну. Проте це припущення не можна визнавати доведеним.

Потрібно відзначити, що шляхом екстракції водою, а потім слабкими кислотами з подальшою нейтралізацією кислотного екстракту лугом, з житнього борошна можна виділити білкову масу, що за своїми фізичними властивостями - еластичності і розтяжності - нагадує клейковину пшениці. Білок, утворюючий масу, що за своїми фізичними властивостями подібна клейковині, був виділений також Н. П. Козьміною з житнього борошна за згадуваним вище методом К. Гесса.

Кукурудзяне зерно містить головним чином два білка: проламін, який (у кукурудзи) носить назву зеїн, і глютелін. Глютелін складає приблизно 40 % від всього білка, що міститься в кукурудзяному зерні; зеїн - приблизно стільки ж. Таким чином, біля 80 % білка в зерні кукурудзи припадає на частку зеїну і глютеліну.

Зеїн відрізняється від інших білків зерна за своїм амінокислотним складом. Він практично не містить важливих незамінних амінокислот - лізину та триптофану. Тому з погляду харчової цінності зеїн - неповноцінний білок.

Хоча зеїн і належить до групи проламінів, він відрізняється від гліадину тим, що краще всього розчиняється в 90-93 %-ому спирті. Середня молекулярна маса зеїну 35.000. Зеїн має велике промислове значення. В США він застосовується для виробництва особливих сортів паперу і пластичних мас.

Білки ячменю, так само як і пшениці, представлені невеликою кількістю альбуміну, проламіну, який (у ячменя) носить назву гордеїн, і глютеліну. Співвідношення кількості гордеїну і глютеліну в білках ячменю приблизне один до одного.

Зерно вівса також містить проламін, глютелін і деяку кількість альбумінів.

В рисовому зерні проламіну майже немає, а головна маса білка представлена глютеліном, який (у риса) носить назву оризенін.

В зерні цих культур (вівса, ячменю, кукурудзи, рису) є невелика кількість водорозчинних білків - альбумінів, проте вона незначна.

Білки насіння олійних культур - соняшнику, рицини і інших - також представлені головним чином глобулінами.

Протеолітичні ферменти зерна.

Як показали досліди Л. Я. Ауермана і інших дослідників, дія протеолітичних ферментів в тісті особливо добре може бути врахована шляхом вимірювання змін фізичних властивостей тіста: зменшення його пружності і розпливчатості.

Протеолітичні ферменти зерна і борошна мають оптимум дії в слабокислому середовищі при рН 5,5-6,0. Характерною їх особливістю є також те, що вони активуються сульфгідрильними сполуками, наприклад глютатіоном і цистеіном. В непророслому і не пошкодженому клопом-черепашкою зерні пшениці, жита, ячменю і інших зернових культур активність протеолітичних ферментів дуже невелика.

Про розподіл по зерну протеолітичних ферментів дають уявлення наступні дані. Якщо за 100 % прийняти активність протеолітичних ферментів у зародку, то активність протеаз в щитку складе біля 3 %, а в ендоспермі - всього лише біля 11 %. Протеолітичні ферменти зародка найбільш активні; в щитку вони менш активні, ніж в самому зародку, а в ендоспермі активність протеолітичних ферментів дуже мала. Таким чином, оскільки борошно вищого ґатунку виходить з ендосперма, її протеолітична активність дуже низька. При проростанні зерна активність протеолітичних ферментів різко зростає, а під час дозрівання -- поступово знижується.

Особливо високою протеолітичною активністю відрізняється зерно, уражене клопами-черепашками.

Як показали Н. І. Проскуряков і А. А. Бундель, дуже великий вплив на дію протеолітичних ферментів має атакуємість білка -- його більша або менша здатність чинити опір дії протеолітичного ферменту. У одних сортів пшениці білки легше атакуються протеолітичними ферментами і легше ними розщеплюються, а у інших сортів вони атакуються менше.

Вуглеводи зерна та продуктів його переробки

В зерні злаків -- пшениці, жита, вівса, ячменю і інших -- вуглеводи складають основну частку всього зерна. Так, наприклад, близько 3/4 речовин, що входять до складу пшеничного зерна, складається з вуглеводів .

Цукри. Пентози, як такі, у вільному вигляді в зерні, борошні і крупі практично не містяться. Вони містяться в досить великій кількості в зерні у вигляді пентозанів. Цих останніх особливо багато в оболонках зерна, висівках, «луззі» різного насіння (бавовнику, соняшнику), стрижнях кукурудзяних початків.

Ксилоза має промислове значення. Її зараз одержують шляхом гідролізу пентозанів, до складу яких вона входить, наприклад, шляхом кислотного гідролізу лушпиння бавовняного насіння або кукурудзяних стрижнях. Одержана таким чином ксилоза використовується в кондитерській промисловості.

Глюкоза і фруктоза містяться в зерні в дуже незначних кількостях.

Складні цукри. Значна частина цукру, що міститься в нормальному непророслому зерні, складається з сахарози.

Сахарозу розщеплює фермент в-фруктофуранозидаза або инвертаза (його називають ще сахараза). Цього ферменту особливо багато в дріжджах і в проростаючому зерні.

В нормальному непророслому зерні мальтоза майже не міститься; вона нагромаджується в зерні лише при проростанні.

Мальтоза гідролізується не тільки кислотами з утворенням двох молекул глюкози, але також ферментом б-глюкозидазою (мальтазою), що міститься в дріжджах і в деяких видах солоду; особливо багато її в просяному солоді, що застосовується при виробництві патоки.

В зародках зерна в помітній кількості міститься рафіноза. Так, наприклад, в сухій речовині пшеничних зародків міститься від 4 до 6,9 % рафінози.

Найсолодшою серед цукрів є фруктоза. Можна написати такий ряд цукрів за солодкістю: фруктоза > сахароза > глюкоза > мальтоза.

В зерні ячменю міститься в середньому 2-3 % цукрів, головним чином сахарози і інших олігосахаридів. В горосі і квасолі цукрів від 4 до 7 %, а в сої -- від 4 до 15 %. Особливо багато їх в зародках. Так, наприклад, в зародках жита і пшениці -- від 16 до 23 % цукрів, в зародках кукурудзи -- біля 11 %; в зародках цукор складається з сахарози з невеликою домішкою рафінози і дуже малою кількістю глюкози і фруктози.

Крохмаль. Крохмаль -- головна з речовин, що містяться в зерні злаків. Середній вміст крохмалю в зерні кукурудзи, жита, рису і пшениці складає від 60 до 75 %, у ячменю -- від 50 до 60 %; особливо багато крохмалю в рисовому зерні -- від 75 до 80 %. В зерні він міститься у вигляді крохмальних зерен різного розміру і форми. Розмір крохмальних зерен коливається від 0,02 до 0,12 мм. Особливо крупні зерна крохмалю у картоплі. Крохмальні зерна різних культур розрізняються за формою.

Крохмальні зерна пшениці, жита і ячменю прості, тоді як у кукурудзи, вівса і рису складні, складаються з окремих, немов би склеєних між собою дрібних крохмальних зерняток.

Крохмаль дає дуже характерну реакцію з розчином йоду -- забарвлюється в синій колір. Ця реакція застосовується для виявлення і кількісного визначення крохмалю.

Крохмальні зерна при нагріванні їх у воді утворюють крохмальний клейстер. Клейстеризація крохмалю різного походження наступає при різній температурі. Пшеничний крохмаль клейстеризується при 62,5 °С, житній -- при дещо більш низькій температурі.

Крохмаль складається з амілози і амілопектину. Ці речовини сильно розрізняються за своїми хімічними властивостям. Так, наприклад, від йоду амілоза забарвлюється в синій колір, а амілопектин -- в червоно-фіолетовий. Вони розрізняються і по розчинності: амілоза легко розчиняється в теплій воді і дає розчини з порівняно невисокою в'язкістю, тоді як амілопектин розчиняється у воді лише при нагріванні під тиском і дає дуже в'язкі розчини.

В картопляному крохмалі міститься від 19 до 22 % амілози і від 78 до 91 % амілопектину; в пшеничному і кукурудзяному -- відповідно 25 і 75 %.

Таким чином, в крохмалі міститься від 19 до 25% амілози і від 81 до 75% амілопектину.

Амілоза і амілопектин відрізняються за своєю хімічною будовою. В молекулі амілози окремі залишки глюкози зв'язані між собою у вигляді нерозгалуженої нитки.

Молекулярна маса амілози коливається від 3 * 105 до 1 * 106. Амілопектин побудований дещо інакше. Якщо молекула амілози є лінійним полімером, то молекула амілопектину сильно розгалужена. Молекулярна маса амілопектину сягає сотень мільйонів.

Глікоген -- близький до крохмалю полісахарид -- міститься в зерні деяких сортів і видів кукурудзи і в дріжджах.

Глікоген має структуру, схожу із структурою амілопектину, тобто також є розгалуженим полісахаридом; проте на відміну від амілопектину молекула глікогену побудована як би більш компактно (розгалуження утворюються значно частіше).

Між окремими «гілками» молекули амілопектину знаходиться вісім-дев'ять залишків глюкози; в глікогені ця відстань менше. Молекулярна вага глікогену ще більше, ніж у амілопектнну. Так само як амілопектин, він забарвлюється йодом в червоно-коричневий колір.

При кип'яченні з кислотами і крохмаль, і глікоген гідролізуютсья: утворюється глюкоза. Крохмаль гідролізується ферментами, які носять назву амілаз. Особливо багато амілаз в пророслому зерні. Вони розщеплюють крохмаль з утворенням декстринів і мальтози. Декстрини -- це високомолекулярні речовини, що є проміжними продуктами розщеплення крохмалю під дією амілаз і кислот. Таким чином, при розщепленні крохмалю амілазами утворюється кінець кінцем не глюкоза, а мальтоза, а при гідролізі під дією кислот -- глюкоза.

Декстрини бувають різного складу і молекулярної ваги. При дії амілази на крохмаль спочатку утворюються декстрини з дуже великою молекулярною масою, або, як їх називають, амілодекстрини, які забарвлюються йодом в синій колір. Потім утворюються декстрини з меншою молекулярною масою -- еритродекстрини, що дають від йоду червонувато-буре забарвлення. При подальшій дії амілаз утворюються декстрини, які мають ще меншу молекулярну масу і не забарвлюються від йоду, -- ахроодекстрини. Нарешті, утворюються мальтодекстрини -- декстрин з порівняно низькою молекулярною масою, близькі до мальтози; йодом вони також не забарвлюються. Кінець кінцем утворюється мальтоза. Такі етапи розщеплювання крохмалю амілазами.

Амілази діють на крохмаль наступним чином.

По-перше, вони розріджують крохмаль. Далі амілази перетворюють крохмаль на різні декстрини (завдяки декстринізуючий властивості), що можна легко прослідити по зміні забарвлення з йодом. І нарешті, оскільки при дії амілаз на крохмаль утворюється цукор (мальтоза), вони виявляють оцукрюючу дією.

Амілази містяться в зерні в двох видах -- у вигляді вільних амілаз, які можуть бути легко экстраговані з борошна водою, і у вигляді зв'язаних, які міцно адсорбовані, пов'язані з білками.

Залежно від характеру дії розрізняють дві амілази: б-амілазу, або, як її інакше називають, декстриногенамілазу, і в-амілазу, або сахарогенамілазу.

в-Амілза, діючи на крохмаль, утворює головним чином мальтозу і мало декстринів. б-Амілаза розщеплює крохмаль з утворенням головним чином декстринів і невеликої кількості мальтози. Мабуть, б-амилаза мов би дробить молекулу крохмалю на крупні частини, декстрини, які при цьому утворюються. Що стосується в-амілази, то вона мов би лущить частинку крохмалю з поверхні, відщеплюючи від молекули мальтози, причому залишається молекула високомолекулярного декстрину -- амілодекстрину, який за своїми властивостями наближається до первинного крохмалю.

Амілази мають дуже велике значення в оцінці якості зерна і борошна: процес накопичення цукру під час бродіння тіста і сам процес бродіння залежать від швидкості накопичення в тісті мальтози, що у свою чергу залежить від дії цього ферменту. Амілази мають дуже велике значення в спиртовій і пивоварній промисловості, де застосовується солод, що є пророслим і обережно висушеним зерном, яке, по суті кажучи, є джерелом активної амілази.

б- і в-амілази досить істотно розрізняються за своїми властивостями, а саме: в-амилаза інтенсивніше діє в більш кислому середовищі, ніж б-амилаза. Таким чином, якщо підкисляти тісто, б-мілаза швидко втрачатиме свою активність. Це має дуже велике значення при переробці борошна з пророслого зерна, в якому багато б-амілази, погіршуючи його хлібопекарські якості.

б- і в-амілази розрізняються також за своєю термостабільністю, стійкістю до дії високих температур. б-Амілаза пшениці термостабільніше, вона діє при більш високих температурах, ніж в-амілаза. Тому зернова б-амілаза може діяти під час випічки хліба.

В нормальному непророслому зерні пшениці, жита і ячменю міститься тільки в-амілаза, б-амілази немає; в зерні цих культур б-амілаза утворюється тільки при проростанні. В зерні деяких інших культур, наприклад сої, міститься тільки в-амілаза, і навіть при проростанні б-амілаза не утворюється. В непророслому насінні сорго міститься головним чином б-амілаза. Таким чином, зерно різних культур розрізняється за вмістом б-амілази. В зерні пшениці, жита і ячменю найактивніші амілази містяться у зародку: активність амілази ендосперма значно нижча.

Крохмаль може зазнавати ферментативні перетворення не тільки під впливом б- та в-амілаз, але також під впливом глюканфосфорнлази. Цей фермент, що міститься в зерні, каталізує наступну реакцію:

(C6H12O6)n + xH3PO4 - nC6H11O6 • H2PO3

Як видно з рівняння, глюканфосфорилаза за інших умов каталізує також і зворотну реакцію синтезу крохмалю з глюкозофосфату. Проте, слід підкреслити, що синтез крохмалю в дозріваючому зерні здійснюється не завдяки дії фосфорилази.

Слизи (гумі). Слизи, що містяться в зерні, є полісахаридами, в більшості випадків розчинними у воді. Порівняно багато слизу в зерні жита -- близько 2,5 і навіть 3 % від сухої маси зерна.

Слизи житнього зерна є полісахаридами, які при кип'ятінні з кислотами, тобто при гідролізі, дають головним чином пентози, а саме арабінозу і ксилозу. Слизи жита дуже легко набухають у воді і утворюють надзвичайно в'язкі розчини.

Якщо приготувати певної концентрації розчини желатину і слизу, то, виявиться, що в'язкість розчину житнього слизу у багато разів вище за в'язкість розчину желатину тієї ж концентрації.

Слизи мають велике значення при переробці житнього зерна. Мабуть, саме тому, що в житньому зерні містяться слизи, воно розмелюється важче, ніж пшеничне. Підвищена в порівнянні з пшеничним зерном в'язкість жита при помелі пояснюється саме вмістом слизу в житньому зерні.

В зерні багатьох культур (жита, пшениці, вівса, ячменю) містяться левульозани -- полісахариди, що складаються із залишків левульози (фруктоза).

Левульозани -- складні полісахариди, в більшості випадків розчинні у воді, які при гідролізі (при кип'ятінні з кислотами) дають левульозу. Левульозани в помітній кількості містяться в зерні жита -- до 1,5 % від сухої речовини, причому вони грають важливу роль в процесі дозрівання пшеничного і житнього зерна, в процесі утворення в ньому крохмалю. Під час дозрівання жита, наприклад на ранніх фазах його дозрівання, левульозанів в зерні до 35 % від сухої речовини. Протягом дозрівання зерна поступово кількість їх падає до 2--1,5 %, тоді як кількість крохмалю відповідно зростає.

В пшеничному зерні левульозанів значно менше -- всього лише біля 0,3 %.

Геміцелюлози -- нерозчинні полісахариди зерна, які не засвоюються людським організмом. Вони містяться головним чином у висівках, в периферичних, оболонкових частинах зерна.

При гідролізі геміцелюлози зерна утворюють або гексози, наприклад глюкозу, або пентози (арабінозу і ксилозу).

Таким чином, геміцелюлози можуть бути розділені на дві групи: гексозани, які при гідролізі утворюють гексози, і пентозани, утворюючі при гідролізі пентози.

В зерні жита і пшениці міститься від 8 до 10 % геміцелюлоз, у тому числі від 5 до 8 % пентозанів.

Клітковина є полімером глюкози, тобто складається із сполучених між собою залишків глюкози. Тому при гідролізі кислотами клітковина утворює кінець кінцем глюкозу.

Клітковина, так само як і геміцелюлози, є вуглеводом, не засвоюваним людським організмом. Міститься вона головним чином в оболонках зерна і в стінках кліток алейронового шару.

При оцінці якості пшеничного борошна важливо б було знати, скільки в ній незасвоюваних речовин. Це було б показником харчової цінності муки, отже, і вироблених з неї продуктів. Проте визначення клітковини і геміцелюлоз досить тривале. Тому для правильної уяви про якість борошна користуються більш швидким визначенням її зольності, яка тісно пов'язана з вмістом в борошні клітковини і геміцелюлоз, із вмістом оболонкових частинок.

іпіди зерна

Як відомо, група ліпідів зерна включає такі основні групи: 1) власне жири; 2) фосфатиди; 3) каротиноїди; 4) стероли і 5) віск.

...