Біохімія зерна і хліба

Як вже вказувалося, процес згіркнення викликається окислювальним розкладанням жиру, що міститься в борошні і крупі: під впливом кисню повітря відбувається окислення ненасичених жирних кислот, причому утворюються їх перекиси і гідроперекиси, які легко окисляють різні речовини, наявні в борошні і крупі, зокрема каротиноїди і інші молекули жирних кислот. В результаті утворюються продукти окислювального розкладання жиру, зокрема різні кетони і альдегіди, яким притаманний гіркий смак і неприємний запах.

Процес згіркнення борошна і крупи може йти чисто хімічним шляхом за рахунок кисню повітря і жиру, що міститься в борошні. Проте згіркнення прискорюється під впливом ліпоксигенази - ферменту, що каталізує окислення жирних кислот. Разом з тим процес згіркнення прискорюється завдяки дії ліпази, що розщеплює жири з утворенням вільних жирних кислот, які окислюються швидше, ніж жирні кислоти, зв'язані в жирі у вигляді гліцерину.

Для того, щоб уповільнити процес згіркнення борошна або крупи слід: - по-перше, виключити доступ повітря (кисню) до борошна або крупи. Проте це можливо тільки в лабораторних умовах. Далі, можна знизити температуру борошна, що зберігається, або крупи, що, на практиці далеко не завжди здійсненно. Нарешті, можна затримати процес згіркнення крупи, якщо інактивувати (зруйнувати) ферменти, що беруть участь в згіркненні. Це можна зробити шляхом короткочасного пропарювання зерна, з якого виходить крупа. В результаті пропарювання руйнуються ліпаза і ліпоксигеназа, тому кислотне число жиру майже не збільшується і як результат процес згіркнення крупи сповільнюється.

Процесу згіркнення борошна і крупи перешкоджають також присутні в них антиокислювачі. Ці речовини, до яких відноситься вітамін Е, перешкоджають окисленню ненасичених жирних кислот і розвитку процесу згіркнення борошна або крупи.

Розкладання жиру іноді може бути причиною отруйності зерна. Це буває тоді, коли незбиране зерно залишається в полі на кореню під снігом. Особливо легко стає отруйним просо, яке відрізняється підвищеним вмістом жиру. Зерно, що перезимувало під снігом, вражається цвілевими грибами, серед яких є Fusarium sporotrichioides. Цей гриб, розвиваючись на зерні, викликає в ньому ряд змін, внаслідок чого в зерні утворюються отруйні речовини. Насамперед вони діють на кістковий мозок людини, де утворюються елементи крові. Оскільки кістковий мозок отруюється, змінюється склад крові, поступово зменшується вміст в крові білих кров'яних тілець (лейкоцитів). В результаті у хворого може розвинутися важка форма ангіни - так звана септична ангіна, що супроводжується високою смертністю.

Використання отруйного, такого, що перезимувало в полі під снігом зерна для харчових цілей абсолютно неприпустимо, оскільки отруйність не зникає навіть при випічці хліба і при приготуванні каші. Таке зерно може бути використане для приготування спирту, причому не тільки технічного, але і харчового. Проте барда, що залишається після приготування спирту, зберігає отруйність.

У Середній Азії, Індії Африці в великих масштабах культивується земляний горіх. Його плоди і макуха при неправильному зберіганні і транспортуванні піддаються пліснявінню, причому особливо часто на них розвивається цвілевий гриб Aspergillus flavus, утворюючий ряд отруйних для тварин і людини речовин, що отримали назву афлатоксини. Ці сполуки можуть утворюватися також при пліснявінні інших кормів. Афлатоксини є похідними кумаринів. При систематичному введенні афлатоксинів в організм у тварин виникають різні патологічні симптоми, зокрема злоякісні новоутворення.

Харчова цінність зерна, борошна та хліба

Хліб, макарони і різного роду каші є найважливішими продуктами харчування людини. Тому зрозуміло, що питання про харчову цінність зерна, борошна, крупи і хліба має надзвичайно велике значення.

Ще в середині позаминулого сторіччя видатний французький фізіолог Ф. Мажанді (1783-1855 рр.) провів класичний дослід, що мав на меті визначення харчової цінності борошна і хліба. Один з двох піддослідних собак він годував білим хлібом з борошна вищого ґатунку, а іншу - чорним. Собака, який харчувався тільки білим хлібом, дуже швидко загинув, а що отримувала хліб з цілісного зерна, жила і добре себе почувала. Зараз нам зрозуміло, чому загинув собака, якого годували білим хлібом. Це відбулося тому, що в борошні вищого ґатунку відсутній ряд цінних поживних речовин, вітамінів, амінокислот і мінеральних речовин, що відходять у висівки при розмелі зерна і так необхідних для нормальної життєдіяльності організму. Цей дослід Мажанді згодом багато разів повторювався в самих різних видозмінах і був основою для висновків про харчову цінність борошна і хліба. Дослід Мажанді ясно показав, що борошно, отримане з чистого ендосперма, будучи єдиним джерелом живлення, не може підтримувати нормальну життєдіяльність організму.

Проте, розглядаючи питання про харчову цінність борошна і хліба, потрібно пам'ятати про те, що людина не харчується одним лише хлібом або іншими виробами з борошна і зерна, а вживає хліб і різного роду каші у поєднанні з іншими харчовими продуктами: м'ясом, рибою, молочними продуктами, овочами, фруктами. Завдяки цій різноманітності створюється достатня повноцінність і поживність дієти, що забезпечує нормальне живлення. Разом з тим важливо пам'ятати, що в деяких умовах, коли немає в достатній кількості ні молока, ні м'яса, ні овочів, ні фруктів, особливо важливу роль грають в живленні хліб і різні продукти, виготовлені із зерна, - каші і так далі.

В даний час в деяких країнах, наприклад у ряді країн Африки, Азії, Центральної і Південної Америки, що розвиваються, населення харчується майже виключно різними зерновими продуктами, не отримуючи достатньої кількості овочів, м'яса, молока. В результаті такого одноманітного і недостатнього живлення дуже висока смертність дітей, а населення схильне до важкого захворювання, на квашиоркор. Квашиоркор - білково-калорійна нестача харчування, виникає у дітей раннього віку при нестачі білків в харчах; у них затримується розвиток, виникає диспігментація шкіри, порушується кишечне всмоктування, виникають психічні розлади.

Харчова цінність зерна борошна і хліба залежить від трьох чинників. По-перше, від калорійності даного харчового продукту: хліба, каші, сухарів і так далі. По-друге, від вмісту додаткових чинників живлення, тобто вітамінів, незамінних амінокислот і мінеральних речовин. По-третє, харчова цінність залежить також від зовнішнього вигляду, смаку і аромату харчового продукту.

Калорійністю даного харчового продукту називається здатність певної кількості цього харчового продукту, наприклад 100 г, утворювати при спалюванні в калориметричній бомбі певну кількість тепла, виражену в калоріях. Це так звана брутто-калорійність, або фізична калорійність. Брутто-калорійність може бути також обчислена, виходячи з хімічного складу харчового продукту і з даних, що характеризують калорійність 1 г жиру, білка і вуглеводу. Встановлено, що калорійність 1 г жиру складає 9,45 ккал., 1 г білка - 5,65 ккал. і 1 г вуглеводу (будь-якого: крохмалю, клітковини або цукру) - 4,20 ккал. Знаючи ці дані про калорійність білка, жиру і вуглеводів, можна розрахувати брутто-калорійність хліба або іншого продукту.

Основну масу сухої речовини хліба (до 80 %) складають крохмаль, декстрин і цукор. Разом з тим близько 7 % від ваги хліба складає білок. У перерахунку на суху речовину білка міститься близько 17 %. Таким чином, хліб є не тільки джерелом вуглеводів, але і важливим джерелом білка.

Поживна цінність будь-якого продукту визначається, не брутто-калорійністю, а його так званою нетто-калорійністю, або фізіологічною калорійністю. Коли визначається брутто-калорійність шляхом спалювання в калориметричній бомбі, то геміцелюлози і клітковина, так само як цукор і крохмаль, згорають і утворюють певну кількість калорій. Разом з тим відомо, що клітковина і геміцелюлози не засвоюються людським організмом. Білок також неповністю засвоюється - його засвоюваність залежить від стану і віку організму, від хімічного складу і структури даного харчового продукту. Білок з білого хліба вищого ґатунку засвоюється набагато краще, ніж білок з житнього хліба, приготованого з обійного борошна, в якій багато висівок. Таким чином, нетто-, або фізіологічна, калорійність - це фактична калорійність, розрахована з урахуванням засвоюваності даного харчового продукту. Так, наприклад, суха речовина пшеничного хліба засвоюється людиною на 91-95 %, тобто від 5 до 9 % не засвоюється людським організмом. Білок, що міститься в пшеничному хлібі, засвоюється людиною на 85-91 %. Таким чином, від 9 до 15 % білка не засвоюється. На засвоюваність хліба великий вплив має вихід борошна, іншими словами, вміст в борошні висівок і частинок оболонок. Засвоюваність збільшується із зменшенням виходу борошна із зерна до 70 %, а далі залишається практично постійною.

Як вже указувалося раніше, харчова цінність борошна, крупи, хліба і інших продуктів залежить не тільки від калорійності, але і від вмісту в них додаткових чинників живлення: вітамінів, незамінних амінокислот і мінеральних солей.

Для людини незамінними є вісім амінокислот, які не синтезуються в організмі людини і які людина повинна отримувати в готовому вигляді з рослинною або тваринною їжею. До їх числа відносяться:

лізин, треонін,

триптофан, метіонін,

лейцин, валін,

ізолейцин, фенілаланін.

Добова потреба здорової дорослої людини, наприклад, в лізині - 5 г на добу, а в триптофані - 1 г. Якщо людина отримує з їжею менше цих амінокислот, то врешті-решт віна захворює. Житній і пшеничний хліб з борошна першого і вищого сортів особливо бідний двома незамінними амінокислотами - лізином і триптофаном. Так, наприклад якщо людина вживатиме на добу 500 г білого пшеничного хліба, то цей хліб забезпечить потребу людини в лізині всього лише на 19 %, а останні 80 % потреби в лізині вона повинна покрити за рахунок м'яса, молока, сиру і інших продуктів, багатих лізином.

Людина потребує також певної мінімальної кількості вітамінів на добу. Так, наприклад, добова потреба дорослої людини у вітаміні В1 складає 1 міліграм, у вітаміні В2 - 2 міліграми, а у вітаміні С - від 50 до 100 міліграмів.

Хліб не дуже багатий на вітаміни. Вітаміну А або провітаміну А (каротину) в хлібі немає. Так само ми не отримуємо з хлібом і вітаміну С. Хліб і інші продукти, що отримуються із зерна, є в нашому живленні важливим джерелом вітамінів групи В. Так, якщо вживати 550 г хліба на добу, то хліб з обійного пшеничного або житнього борошна повністю забезпечує нашу потребу у вітаміні Р (відноситься до біофлавоноїдів, нормалізує проникність капілярів), на дві третини у вітаміні В1 і на 15-16 % у вітаміні В2. Пшеничний хліб з борошна вищого ґатунку і першого сорту по цих трьом вітамінам є неповноцінним і лише в деякій мірі забезпечує потребу людини в них.

Людський організм для нормальної життєдіяльності потребує також певної кількості різних мінеральних речовин. Так, наприклад, заліза (Fe) здорова доросла людина повинна отримувати 12 міліграм на добу. Потреба в кальції (Ca) досить велика - приблизно 800 міліграма на добу. Хліб з борошна першого і вищого сортів дуже неповноцінний по кальцію і залізу.

Абсолютно ясно, що залежно від віку, стану здоров'я, характеру виконуваної роботи потреба людини у вітамінах, незамінних амінокислотах і мінеральних речовинах може сильно варіювати.

Питання про підвищення харчової цінності борошна, хліба або крупи дуже важливе, оскільки хліб є одним з основних продуктів харчування. Перш за все, потрібно пам'ятати, і це слід ще раз підкреслити, що крім хліба людина споживає різні інші харчові продукти. Проте в умовах, коли в живленні переважають зернові продукти і хліб, питання про їх харчову цінність набуває особливо великого значення.

Харчову цінність борошна і хліба можна підвищити шляхом збільшення виходу борошна. При цьому в борошно слід спрямувати не тільки ендосперм, але і алейроновий шар, а також зародок, в яких міститься особливо багато вітамінів, незамінних амінокислот і мінеральних речовин.

В період другої світової війни в різних країнах були розроблені різні способи отримання «вітамінного борошна», за допомогою яких видаляють велику частину оболонок зерна, але зародок і алейроновий шар потрапляють в борошно. Проте, такому технологічному прийому перешкоджає те, що багаті жиром частки зародка і алейронового шару сприяють швидкому згіркненню борошна.

Другий спосіб підвищення харчової цінності зернових продуктів - спеціальна обробка висівок. Висівки, як відомо, погано засвоюються людиною, оскільки клітини алейронового шару оточені щільними стінками. Для того, щоб підвищити засвоюваність висівок, їх можна піддавати спеціальній обробці. Так, наприклад, можна якомога сильніше розмелювати висівки, потім обробляти їх порою і у такому вигляді додавати до борошна, для того, щоб повернути борошну вищого ґатунку ті вітаміни і амінокислоти, які відійшли з висівками. Спосіб, запропонований ще А.І. Опаріним із співробітниками, полягає в тому, що висівки квасять за допомогою молочнокислих бактерій, які частково розчиняють оболонки клітин алейронового шаруючи, роблять їх вміст доступнішим для дії травних соків і разом з тим збагачують їх вітамінами.

Третій спосіб підвищення харчової цінності борошна і хліба - це так зване збагачення борошна вітамінами і мінеральними речовинами, тобто додавання до борошна хімічних препаратів вітамінів і мінеральних речовин. До борошна або крупи в певному дозуванні додаються препарати вітамінів B1 і В2, нікотинової кислоти і солей заліза.

Дуже добрі результати дає збагачення борошна і крупи шляхом добавок отриманих синтетичним або біосинтетичним шляхом амінокислот. Розроблені способи збагачення пшениці лізином, кукурудзи і сорго - лізином і триптофаном, а різних продуктів, що отримуються із зернобобових культур, - метіоніном. Додавання всього лише 0,4 % лізину може підвищити харчову цінність пшеничного білка більш ніж на 50 %, а відповідні добавки лізину і триптофану до кукурудзи приблизно подвоюють кількість засвоєного білка. Широкому застосуванню препаратів амінокислот поки що заважає порівняно їх висока вартість.

Важливим способом підвищення харчової цінності є збагачення борошна і хліба різними натуральними продуктами. Тісто, наприклад, готують на спеціальних дріжджах, дуже багатих вітаміном В1. Таким чином, хліб збагачується цим вітаміном. Шляхом добавок соєвого борошна до пшеничного може бути значно підвищена харчова цінність хліба, оскільки білки соєвого борошна багаті лізином і іншими незамінними амінокислотами. З цією метою може застосовуватися також соняшникова харчова макуха, що залишається після отримання масла з насіння соняшнику і дуже багатий повноцінним білком. Для збагачення хліба повноцінним білком і, отже, незамінними амінокислотами, кальцієм і вітамінами застосовується також сухе зняте молоко, яке є найбільш цінним збагачувачем хліба.

Размещено на Allbest.ru