Кількість білка у зернових культурах
Зміст:
1.1.1. Хімічний склад основного компонента зернової маси
На зберігання закладають партії зерна продовольчого та насіннєвого призначення понад 100 різних видів зернових злакових, бобових, кормових, технічних культур. Плоди їх різняться формою, будовою, складом. У зернівці злакових, що складається із зародка, ендосперму та оболонок (рис. 1), запасні поживні речовини містяться переважно в ендоспермі, в якому можна виділити багатий на жир і білок алейроновий шар. Насіннєва оболонка малоцінна у продовольчому значенні, проте відіграє важливу роль під час зберіган
ня зерна. Зародок, багатий на вуглеводи, білки, жири, ферменти, є визначальним при проростанні зерна. Він важко піддається обробці, а після відокремлення від зерна швидко псується. Під час переробки зерна зародок зазвичай відокремлюється від ендосперму й надалі зберігається чи переробляється за іншими технологіями і режимами.
У насінні бобових культур запасні речовини зосереджуються в зародку — в сім’ядолях. Насіння різних олійних культур неоднакове за будовою: зовнішня частина одних є насінною, а інших — плодовою оболонкою. Більшу частину насінини соняшнику, сої, льону становить зародок, а рицини — ендосперм.
Незважаючи на різну будову зерна (насіння), його для зручності викладу матеріалу називатимемо зерновою масою.
Рис. 1. Поздовжній розріз зерна пшениці:
1, 2, 3 — плодові й насіннєві оболонки; 4 — алейроновий шар; 5 — ендосперм; 6 — щиток; 7— зародок; 8 — борідка
Головне значення для переробки має стан ендосперму зерна і насіння. Водночас зернівка є цілісним організмом, і зміни в якості однієї її частини неминуче зумовлюють зміни в інших. Тому зернові маси оцінюють за їх основним компонентом — зерном як комплексом хімічних і фізичних властивостей. Хімічний склад і фізичні властивості зерна залежать від кліматичних, метеорологічних умов, технології вирощування, проте в межах одного роду культур вони характеризуються певними середніми значеннями.
За хімічним складом зернові, круп’яні, олійні та ефіроолійні культури поділяють на чотири групи:
1) багаті на крохмаль (55 — 80 %) — хлібні злаки (жито, пшениця,
овес, ячмінь, рис, кукурудза), круп’яні (гречка, просо);
2) багаті на білок (понад 20 %) — бобові (горох, квасоля, люпин,
соя);
3) багаті на олію (понад 35 %) — соняшник, льон, гірчиця, ріпак,
мак, кунжут, рицина;
4) багаті водночас на рослинну та ефірну олії — коріандр, кмин, фенхель (табл. 1).
Таблиця 1. Середній хімічний склад зерна і насіння
(з розрахунку на 100 г маси), г
Вплив географічного фактора на хімічний склад зерна очевидний. Так, вміст білка більший у зерні культур, вирощених на південному сході та півдні країни; в насінні соняшнику, вирощеного в північних районах, більший вміст ненасичених жирних кислот; в умовах жаркого клімату в насінні бобових збільшується вміст соле-розчинних білків і зменшується вміст водорозчинних. Водночас фактор збільшення вмісту білка діє лише за температури не вище 30 °С.
Різноякісність хімічного складу спостерігається навіть у зерні з різних частин колоса (зерно середньої частини колоса багатше на білок, зерно кукурудзи з нижньої частини качана найкраще за хімічним складом).
Хімічний склад зернових, зернобобових та круп’яних культур. Білки зерна злакових культур переважно розчинні в 70 %-му спирті. Це — проламіни. В зерні пшениці вони представлені гліадином, кукурудзи — зеїном, вівса — авеніном. Білки, розчинні в розчинах лугів, називаються глютелінами, у розчинах солей — глобулінами, у воді — альбумінами.
Білкові речовини нерівномірно розподіляються по тканинах зерна; найбільше їх у периферійній частині ендосперму. Багатше на білок зерно м’яких пшениць, вирощених у посушливе літо. Вміст білка завжди більший у крупних зернівках твердих пшениць.
Велике значення для оцінки харчового зерна різних культур має амінокислотний склад білків. У зерні пшениці найбільше глютамінової кислоти, а в її зародках багато незамінних амінокислот, зокрема лізину. В периферійних частинах ендосперму пшениці міститься 3 — 4 % від загальної кількості аргініну, валіну; 1 — 2 % — лізину, цистину, метіоніну; до 1 % — триптофану; в його центральній частині — 6 — 8 % ізолейцину та лейцину і 3 — 4 % фенілаланіну; в алейроновому шарі багато триптофану. Однак алейроновий шар, що складається з товстостінних клітин, засвоюється шлунком людини погано. Низькобілкові пшениці багаті на лізин. Висо-кобілкові та висококлейковинні м’які пшениці мають добрі хлібопека-рькі властивості.
Білки зерна жита порівняно з білками пшениці більш цінні, оскільки містять більше лізину, треоніну, фенілаланіну. Кількість білка більша в зерні, вирощеному в регіонах з теплим і сухим кліматом. Білки ярого та озимого, ди- і тетраплоїдного жита мають ідентичний амінокислотний склад. Алейроновий шар зерна жита багатий на лізин, гістидин, тирозин, серин. У його складі є гліадин і глютенін, але іншого амінокислотного складу, ніж у пшениці.
Вміст білка в зерні тритикале більший, ніж у зерні жита і пшениці, але якість його клейковини набагато нижча.
Білок зерна ячменю за сумою незамінних амінокислот трохи цінніший за білок пшениці, містить більше лізину й треоніну, особливо багатий на ці амінокислоти білок зерна плівчастого ячменю. Клейковина зерна ячменю сірого кольору, короткорозривна, з низькою гідратаційною здатністю. Ячмінне борошно використовують для виготовлення хліба та перепічок (у Прибалтиці та азіатських країнах). Вміст білка в пивоварному ячмені не повинен перевищувати 12 % (погіршується якість та знижується вихід пива).
У зерні вівса вміст білка може коливатись у межах 9 — 19 %. Порівняно із зерном пшениці в ньому більше аргініну та лізину, але втричі менше глютамінової кислоти.
Зерно кукурудзи містить від 8 до 14 % білка залежно від типу, особливо багато його в зародку. Скловидне зерно багатше на білок, ніж борошнисте. Вміст незамінних амінокислот у зерні кукурудзи незначний.
В зерні проса різних типів білка міститься від 9 до 16 %, в його ядрі — в середньому 16 %. Вирізняється підвищеним вмістом аланіну та низьким — аспарагінової кислоти, лізину, аргініну.
Зерно гречки містить 8 — 14 % білка, причому близько половини — в його зародку. Високий вміст у ньому водорозчинних глобулінів та незамінних амінокислот. Лізину й треоніну у зерні гречки більше, ніж у зерні проса, пшениці, жита, рису.
Рис містить 7 — 9 % білка. Найбільша кількість його у зародку та зовнішніх шарах зернівки. У складі білків рису є всі незамінні амінокислоти.
У насінні бобових вміст білків пропорційний його розмірам і в середньому становить: у квасолі — 25 %, гороху — 28, кормових бобів — 29, сочевиці — 30, сої — 39 %. Основна фракція білків представлена глобулінами. Насіння бобових багате на аспарагінову та глютамінову кислоти, лейцин, ізолейцин, валін, треонін, фенілаланін. Високий вміст білків характерний і для насіння олійних культур. Наприклад, у ядрі соняшнику його понад 25 %, льону 20 — 30 %. У складі білка його багато незамінних амінокислот — глютамінової, аспарагінової, а також лізину. З білків соняшнику та бавовнику одержують ізоляти, які добавляють у борошно для випікання хліба.
Вуглеводи становлять до 2/3 маси зерна злакових і містяться переважно в ендоспермі. Представлені здебільшого полісахаридами, які складаються з глюкозних залишків.
Моносахариди й сахароза беруть участь у процесах бродіння, забезпечуючи якісне тісто для випікання хліба. За вмісту моно- і дисахаридів у зерні пшениці понад 2,5 %, а жита — 3,5 технологія виготовлення хліба з такого борошна змінюється, а вихід його — зменшується.
Полісахариди. Середній вміст крохмалю в зерні становить: злакових 65 – 70 %, рису — 80, зернобобових — 40 %. Кількість, форма, розмір, щільність, розміщення крохмальних зерен у зерні злакових різні.
За високої температури сушіння зерна крохмальні зерна бубнявіють, а структура їх стає розпушеною. На швидкість бубнявіння крохмалю впливає багато факторів. Із старінням зерна та борошна температура бубнявіння підвищується — тісто теплішає. У великих зернівках крохмаль має більшу молекулярну масу, підвищений вміст амілози, більшу здатність до бубнявіння при нагріванні з водою, а в дрібних — більші гігроскопічність і здатність легко розщеплюватися амілазами. Крохмальні зерна пшениці і жита при температурі води вище 50 °С утворюють клейстер.
До складу зерна кукурудзи входить полісахарид глікоген. Слизи (гумі, пентозани) — це розчинні у воді полісахариди. Містяться в зерні жита (до 7 %) та пивовареного ячменю (беруть участь в утворенні піностійкості). При гідролізі легко розщеплюються до арабіно-зи та ксилози. Легко набухають у воді, утворюючи в’язкі (липкі) маси, сприяють формуванню житнього тіста. Тільки в зерні жита виявлено левулезани — полісахариди, що складаються із залишків фруктози.
Клітковина (целюлоза). У голозерному зерні чи плівчастому вміст клітковини різний: у жита — 2 %, рису, ячменю — 9, соняшнику — 15 %.
Ліпіди. В зерні ліпіди містяться у вигляді простих жирів (65 % ліпідів): у пшениці їх 2 %, просі — 4, вівсі 5 — 6, кукурудзі — 5, соняшнику — 45, сої — 20, горосі — 2 %. У складі рослинних жирів близько 75 — 80 % жирних кислот — пальмітинової, олеїнової, ліноленової. При слабкій дії ферменту ліпоксигенази невелика кількість жирних кислот прискорює дозрівання пшеничного борошна, тому його треба зберігати на холоді або нетривалий час. Для прискорення випічки до тіста додають трохи олії. Складні жири, або фосфоліпіди, разом з білками входять до складу клітинних мембран та зародка, є поверхнево-активними речовинами і найкращим засобом для поліпшення властивостей пшеничного борошна.
Вітаміни. З вітамінів у зерні є 9 водо- (тіамін, рибофлавін, ніа-цин, піридоксин, пантотенова кислота, холін) та жиророзчинних (каротиноїди, D, Е) вітамінів, а також вітамін С (аскорбінова кислота, яка появляється при проростанні зерна). Особливо багато в зародках зерна вітаміну Е, а в алейроновому шарі — каротину.
Ферменти. Всі процеси синтезу та розщеплення здійснюються лише за умови діяльності ферментної системи. Кожен фермент має свої оптимальний і максимальний водневий показник та функцію. Так, для дихання зерна мають значення ферменти дегідрогеназа і декарбоксилаза, для зберігання борошна — ліпаза і фосфатаза, для випікання хліба — амілаза і протеаза. Вони містяться переважно в зародку та алейроновому шарі зерна. Ферменти зерна поділяються на шість класів: 1) оксиредуктази — каталізують окисно-відновні реакції; 2) трансферази — каталізують реакції перенесення окремих атомів і груп атомів від одних субстратів до інших; 3) гідрола-зи — каталізують гідролітичні реакції; 4) ліази — каталізують процеси відщеплення яких-небудь груп негідролітичним шляхом з утворенням подвійного зв’язку або, навпаки, приєднання відповідних груп атомів на місці подвійного зв’язку; 5) ізомерази — прискорюють процеси ізомеризації органічних сполук; 6) лігази (синтета-зи) — каталізують реакції синтезу, які пов’язані з використанням енергії АТФ та деяких інших трифосфатів. Усі ці ферменти є в зерні (насінні) сільськогосподарських культур. Активна дія їх виявляється при формуванні, дозріванні, проростанні, а також в усіх випадках порушення нормальної життєдіяльності зерна. Головною умовою для функціонування ферментів є наявність вологи.
Кислотність. Зерно має певну кислотність, що зумовлюється карбоксильними групами білків та жирними кислотами, які вивільняються внаслідок розщеплення жиру, а також наявністю фосфорної, оцтової, молочної та яблучної кислот у зерні. Більшість біохімічних процесів у зерні та борошні супроводжуються нагромадженням кислих продуктів. Наприклад, внаслідок самозігрівання і прокисання зерна в ньому збільшується вміст молочної та оцтової кислот (за вмістом останньої визначають свіжість зерна та борошна пшениці (4°) і жита (5°)). Наявність вільних кислот негативно впливає на властивості клейковини, забарвлення крупи та властивості борошна.
Мінеральні речовини. Висушене зерно, яке не містить вологи, складається з таких елементів, %: вуглецю — 45; кисню — 42; водню — 6,5; азоту — 1,5 (всього 95 – 98). Решту сухих речовин (2 – 5 %) становлять мінеральні елементи, що містяться в золі після озолення зерна.
За кількісним вмістом мінеральні елементи у тканинах зерна поділяють на такі підгрупи, % до маси золи:
1) макроелементи — вміст їх коливається від десятих до сотих
часток (10 – 1 – 10 – 2) процента (Р, К, Mg, Na, Fe, S, Al, Si, Ca);
2) мікроелементи — вміст їх коливається від тисячних до стоти
сячних часток (10 — 3 — 10 — 5) процента (Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, I,
Br, Mg, Ca та ін.);
3) ультрамікроелементи — вміст їх становить мільйонні частки
(10 – 8) процента і менше (Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra).
У золі пшениці та жита переважають фосфор, калій, магній; у золі плівчастих зерен — кремній; у золі бобових фосфору вдвічі менше, а заліза вдвічі більше; в золі соняшнику багато фосфору, калію, кальцію, магнію, а в золі бавовнику, сої — калію. У зерні пшениці мінеральні речовини містяться переважно в оболонці, а в зерні кукурудзи — в зародку. Зольність ендосперму м’якої пшениці становить 0,42 %, оболонки 7 – 11 %, твердої — трохи вища.
Пігменти. У зерні й насінні сільськогосподарських культур виявлено чотири групи пігментів, які надають їм певного забарвлення: порфірини, каротиноїди, антоціани, флавони та пігменти, що утворюються під час окислення речовин зерна.
До порфіринів належить хлорофіл. Він входить до складу зерна жита, насіння конопель і деяких сортів бобових — сочевиці, сої, квасолі, гороху. Зелений колір багатьох плодів і насіння свідчить про їх недозрілість.
Каротиноїди поширені в покривних тканинах багатьох плодів і насіння, містяться в ендоспермі злакових і сім’ядолях бобових культур.
Антоціани найчастіше мають синій або фіолетовий колір, містяться в оболонках деяких сортів бобових (квасоля) і олійних (соняшник) культур.
Флавони надають зерну жовтуватого забарвлення.
Якість зерна: вимоги, методи визначення, показники
З цієї статті ви дізнаєтеся про те, як визначити якість зерна. Ми розповімо про показники та методи визначення якості зерна пшениці та інших зернових культур. Ця інформація допоможе вам у дотриманні вимог ринку та виробництва, а також у підготовці зерна для експорту.
Показники якості зерна пшениці
Якість зерна впливає на її цінність для використання у харчовій і переробній промисловості. Щоб визначити придатність зерна, досліджують його технологічні показники, а також борошномельні та хлібопекарські властивості.
Ось загальні параметри для зернових культур:
- зовнішній вигляд;
- вологість;
- колір;
- смак;
- запах;
- зараженість шкідниками;
- домішки.
До спеціальних показників якості зерна пшениці відносять:
- білкову частку;
- вміст клейковини;
- натуру;
- склоподібність;
- схожість.
Методи визначення якості зерна
Щоб визначити якість зерна використовують:
- органолептичний аналіз — здійснюється за допомогою органів чуття людини та допомагає зробити первинні висновки;
- фізико-хімічний аналіз — більш глибоке дослідження в лабораторних умовах.
Нижче наведено короткий огляд основних методів оцінки, що дозволяють точно визначити характеристики зерна.
Органолептичний аналіз
- Візуальна оцінка. Спочатку зерно перевіряють на наявність небажаних відтінків чи плям. Колірні зміни можуть вказувати на зміни у хімічному складі та деформовану структуру. Пошкоджені зерна знижують якість усієї партії.
- Аналіз запаху. Також перевіряють наявність неприємних чи аномальних запахів. Аромат польових трав або гнильний запах може вказувати на помилки у вирощуванні, збиранні чи зберіганні врожаю. Оптимально, якщо зерно має аромат свіжої соломи.
- Перевірка смаку. Пшеницю додатково оцінюють на смак, тільки якщо є сторонній запах.
Фізико-хімічний аналіз
- Визначення домішок. Зерно візуально або за допомогою спеціальних сит перевіряють на наявність каміння, металевих частинок, піску та інших домішок. Засміченість впливає на безпеку та якість продуктів.
- Оцінка зараженості шкідниками. Для визначення якості зерна його також оглядають на наявність слідів шкідників, гризунів і хвороб. Впливає на збереження культури та її придатність для переробки.
- Вимірювання вологості. Зерно піддається сушінню за певних умов, потім вимірюється зміна маси для визначення вологості. Вологість впливає на зберігання та обробку зерна.
- Вимірювання масової частки білка. Рівень білка визначають методом К’єльдаля. Показник впливає на якість борошна та інших продуктів із пшениці. Чим вищий вміст білка, тим вища харчова та технологічна цінність зерна.
- Оцінка клейковини. Цей аналіз роблять для прогнозування хлібопекарських властивостей зерна. Тести розтягування та розтікання глютену дозволяють оцінити його еластичність і зчеплюваність. Глютен важливий для структури та обсягу випічки.
- Вимірювання склоподібності. Її визначають за допомогою діафаноскопа чи шляхом розрізання зерен. Структура внутрішніх тканин зерна є важливою для переробки. Склоподібна пшениця легше перемелюється, тому з неї виробляють борошно вищого ґатунку.
- Визначення вологовіддачі. Зерно занурюють у воду та порівнюють вагу до і після занурення для дослідження здатності зерна вбирати та утримувати вологу. Ця характеристика впливає на процеси уварювання та приготування продуктів.
- Аналіз натури. Аналіз полягає у вимірюванні маси 1 літра зерна, вираженої у грамах. Цей показник, званий також об’ємною масою, дозволяє оцінити густину та стан зерна. Висока натура забезпечує кращу схоронність і кращі технологічні характеристики для переробки.
- Визначення числа падіння. Оцінюють здатність насіння успішно проникати в ґрунт і проростати. Цей показник є важливим для оптимізації техніки посіву.
- Оцінка схожості. За допомогою фізико-хімічного дослідження також виявляють відсоток насіння, яке здатне дати здорові паростки. Цей важливий агротехнічний фактор впливає на рівень врожайності та якість сівозміни.
Аналіз якості зерна озимої пшениці здійснюють безпосередньо після збирання та очищення врожаю, у середині серпня. Ярову пшеницю перевіряють уже в липні. За необхідності, на деяких етапах хлібообігу перевіряють додаткові показники якості.
Вимоги до якості зерна
Якісні зерна мають бути великими, однорідними за кольором, однакової форми та мати нейтральний запах. Першокласна пшениця містить оптимальну кількість білка та глютену, чиста від сторонніх домішок і шкідників, не надто волога на дотик. Ці критерії гарантують, що зерно підходить для високоякісної борошномельної та хлібопекарської промисловості.
Показники якості зерна пшениці твердих сортів за ГОСТом:
- натура — 710-750 г/л;
- вологість — до 14,5%;
- білкова частка — 11-14%;
- число падіння — 100-220 сек;
- сміттєві домішки — 2-5%;
- склоподібність — 70%.
Показники якості зерна м’яких сортів пшениці за ГОСТом:
- натура — 690-760 г/л;
- вологість — 14%;
- білкова частка — 10,5-14%;
- вміст клейковини — 18-28%
- число падіння — 130-220 сек;
- сміттєві домішки — 1-2%;
- склоподібність — 50%.
До кормової пшениці лише дві вимоги — вологість до 14,5% і домішки до 5%.
Вимоги щодо експорту зерна вказуються індивідуально в контрактах, а результати аналізу мають бути лише від лабораторій, які мають міжнародний сертифікат, наприклад ICUMSA, GAFTA чи FOSFA.
Якщо вам потрібні кошти на придбання землі, сільгосптехніки чи спецобладнання, переходьте на сайт AgroApp . Тут зібрані банки та партнерські програми, які пропонують фермерам різні фінансові послуги на вигідних умовах. Подайте заявку та отримайте попереднє рішення про кредитування вже за 24 години.
Часті питання про якість зерна
Як зробити аналіз зерна
Щоб зробити аналіз зерна, необхідно провести візуальну оцінку виявлення дефектів і слідів шкідників. Потім здати на лабораторні дослідження для вимірювання вмісту білка, клейковини та інших показників.
Як натура зерна впливає на його якість
Чим вище значення такого показника як натура, тим якіснішим вважається зерно. Адже високонатурний врожай має більший вміст поживних речовин, наприклад, крохмалю, цукру. Крім цього, з такого зерна більший вихід борошна.