Материал: Казаков Е.Д., Карпиленко Г.П. - Биохимия зерна и хлебопродуктов

ГЛАВА 3_______________________________________________________________

Таблица 16

Средний аминокислотный состав зерна пшеницы, ржи, тритикале, % от общего содержания белка

от ржи и большое количество проламинов, характерное для пшеницы.

Фракционный состав белков зерна тритикале по трем сор- там из разных районов выращивания изменяется в значитель- ных пределах (первые две цифры — пределы колебаний, тре- тья — в среднем, %): альбумины 16,7—36,3, 25,2; глобулины

14,4-18,4, 16,0; проламины 7,3-26,0, 19,3; глютелины 22,9- 31,1, 28,0; нерастворимый осадок 9,5—14,0, 11,5. Для сравне- ния приводятся данные о фракционном составе зерна пшени- цы Мироновская 808 (первая цифра) и зерна ржи Харьковская 55 (вторая цифра, %): альбумины 17,2 и 36,3; глобулины 14,4

и 18,4; проламины 23,8 и 7,3; глютелины 34,2 и 22,9;

нерастворимый остаток 10,2 и 14,0.

Электрофоретический анализ глютенина тритикале пока- зал, что в нем присутствуют все субъединицы обеих родитель- ских форм. В таблице 16 дан средний аминокислотный состав зерна пшеницы, ржи и тритикале. По содержанию аминокис- лот (в том числе по лизину, треонину, валину) белки зерна три-

тикале занимают промежуточное место между белками зерна пшеницы и ржи, по другим незаменимым аминокислотам (лей- цин, изолейцин, фенилаланин) превосходят и лишь по трип- тофану уступают белку обоих родителей. Зерно тритикале в целом характеризуется высоким содержанием белка и его вы- соким качеством.

________ БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

§ 3. БЕЛКИ ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ

Содержание белковых веществ в зерне ячменя колеблется от 7 до 25%. Абсолютное содержание азота в крупных и мелких зернах в пределах колоса или отдельного ряда в колосе остает- ся примерно одинаковым. В процентном отношении содер- жание белка в крупном зерне ячменя всегда меньше по сравне- иию с мелким. По данным лаборатории биохимии ВИР, содержание отдельных групп белков в зерне ячменя колеблет-

ся к значительных пределах в зависимости от места и условий выращивания, а также от сорта.

В белках зерна ячменя, как и в белках зерна пшеницы, преобладают спирторастворимые (проламины) и щелочера- створимые (глютелины) фракции. На их долю в среднем при- ходится свыше 60% (табл. 17).

Растворимый в спирте белок ячменя называется горде- ни. В состав гордеина входят (%): глютаминовая кислота 43,2; пролин 13,73; лейцин 7,0; фенилаланин 5,3; цистин 2,5; триптофан 1,5; валин 1,4. Всесоюзный селекционно- генетический институт изучил аминокислотный состав сум- марного белка 22 сортов ячменя, результаты представлены и таблице 18.

Белок различных групп и сортов ячменя качественно неодинаков. Наибольшие колебания обнаружены в содержа- н и и основных аминокислот (лизина, аргинина), наимень- шие— кислых (аспарагиновая и глютаминовая кислоты). По сумме незаменимых аминокислот белок ячменя хотя и ненам- ного, но более биологически полноценен, чем белок зерна пшеницы. В белке зерна пшеницы содержание незаменимых аминокислот составляет 28,2, а в белке зерна ячменя — 30,56 г/

Таблица 17

Фракционный состав азотистых веществ зерна ячменя, % азота фракции от общего извлеченного азота

123

*Определяли калориметрическим методом.

**Остаток после кислотного гидролиза (данные занижены).

100 г белка. Наиболее отличается белок зерна ячменя по лизи- ну (2,3 и 3,4 г/100 г белка) и треонину (2,9 и 3,8 г/100 г белка).

В таблице 19 приведены данные о составе незаменимых аминокислот в зерне новой высоколизиновой формы ячме- ня Л-76 и ее гибридов с известными мутантами Хайпроли и Ризо М-1508 в сравнении с обычным сортом зерна ячменя Оксамыт.

Высоколизиновая форма зерна ячменя Л-76 по содержанию лизина значительно (на 62%) превосходит обычный сорт и

приближается к эталону ФАО (соответственно): 5,5 и 5,0 г на 100 г белка. Немногим уступают этим данным ее гибриды с мутантными формами. Высоколизиновая форма по большин- ству других незаменимых аминокислот, а ее гибрид с мутантом Хайпроли — по всем этим аминокислотам заметно богаче белком ячменя обычного сорта. Белок голозерного ячменя имеет низкое качество, уступая пленчатому ячменю по содержанию большинства незаменимых аминокислот, особен- но по лизину.

Из муки, полученной из зерна многих сортов ячменя, теп- лой водой отмывается клейковина. Охлажденным концент-

рированным раствором этилового спирта можно осадить клейковину не только из клейковиносодержащих, но и из бес- клейковинных сортов ячменя, из муки которых обычно от- мыванием выделить ее не удается. По данным ВИР вариа-

бельность количества отмываемой клейковины составляет от 0 до 35%. Из большинства клейковиносодержащих сортов отмывают 2—5% клейковины.

По своему качеству клейковина зерна ячменя схожа с пло- хой, короткорвущейся клейковиной зерна пшеницы. Растяжи- мость ее мала, цвет серый, гидратационная способность ниже, чем у клейковины зерна пшеницы, колеблется от 90 до 160%.

Под влиянием молочной кислоты набухаемость клейковины зерна ячменя практически не повышается. Поваренная соль,

ГЛАВА 3

ускоряя формирование клейковины, снижает ее выход и каче- ство. Протеолитические ферменты (папаин) несколько ослаб- ляют клейковину.

Ячмень используют для приготовления хлеба и лепешек там, где по природным условиям затруднено культивирование других злаков (северные и высокогорные районы). Хлеб из ячменной муки низкого качества, быстро черствеет, имеет не- приятный привкус. Добавление в тесто из пшеничной муки второго сорта ячменной муки до 10% незначительно снижает количество отмываемой клейковины и укрепляет ее. Хлеб по качеству приближается к хлебу из одной пшеничной муки.

§ 4. БЕЛКИ ЗЕРНА ОВСА

Содержание белка в зерне овса колеблется от 9,0 до 19,5%. Фракционный состав белков в семи наиболее распространен- ных сортах овса (в % сухого вещества) приведен в таблице 20.

Наибольшие колебания по сортам наблюдаются в содержании глобулинов и проламинов, что отражает особенную подвиж- ность этих фракций, связанную с общим биологическим со- стоянием тканей зерна овса.

По фракционному составу белков зерно овса значительно отличается от белков зерна пшеницы, ржи и ячменя. Преоб-

Таблица 20

Фракционный состав белков зерна овса

БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

Таблица 21

Аминокислотный состав белков зерна овса, г в 100 г белка

ладающая фракция у зерна овса — глютелины, затем прола- мины и глобулины. Белок зерна овса, растворимый в спирте, называют авенином и в солевом растворе — авеналином. Об- щее содержание белков по сортам колеблется незначительно, а количество отдельных аминокислот, входящих в их состав, — в больших пределах (табл. 21).

По содержанию отдельных аминокислот белки зерна овса заметно отличаются от белков зерна пшеницы и ячменя. Для

белков зерна овса по сравнению с белками зерна пшеницы и ячменя характерно повышенное содержание аргинина и рез- ко сниженное (в 2,0—2,5 раза) — глютаминовой кислоты. В белках зерна овса отмечено также высокое содержание неза- менимой аминокислоты лизина — почти в два раза больше, чем в белках пшеницы.

Белки зерна овса характеризуются высокой биологической активностью. Относительная эффективность белка (опреде- ленная в опытах кормления крыс) для зерна овса составляет

1,8—2,5; ржи — 1,3—2,2; ячменя — 1,6—2,0; кукурузы — 1,4— 1,6; пшеницы — 0,9—1,7. По содержанию незаменимых ами- нокислот белок зерна овса сходен с высоколизиновыми мутан- тами зерна кукурузы и ячменя. Например, в белке зерна обычной кукурузы лизина содержится примерно 2,2%, в зер- не высокобелковой Флаури-2 — 3,4%, высоколизинового зер- на ячменя — 4,2%, овса — 4,4%.

ГЛАВА 3

Аминокислотный состав белка зерна овса не ухудшается с повышением содержания белка в зерне. У различных сор- тов зерна овса содержание белка колеблется от 9,0 до 19,5%, относительное содержание авенина сохраняется практиче- ски неизменным, на уровне 18—19%. Содержание лизина в линии овса с 17,0% белка составляет 4,0%, в линии с 21,7% белка — 4,1 %, в линии с 25,1% белка — 3% содержание лей- цина — соответственно 7,8; 7,9 и 7,8%; фенилаланина — 5,5; 5,9 и 5,7% и т. д. Содержание белка в зерне овса можно по- высить до весьма значительного уровня. В мировой коллек- ции найдены образцы зерна овса с содержанием белка свы-

ше 24%.

§ 5. БЕЛКИ ЗЕРНА КУКУРУЗЫ

Общее содержание белков в зерне кукурузы, по данным ВИР, колеблется от 4,9 до 23,6%. Белками наиболее богат за- родыш, в оболочках их немного (табл. 22). Фракционный со- став белков зерна кукурузы, по данным разных исследовате- лей, приведен в таблице 23 Растворимый в спирте белок зерна кукурузы называют зеином. Он отличается от белков других злаковых тем, что лучше всего растворяется в 90—93%-ном эти- ловом спирте. В наибольшем количестве в белках кукурузы содержатся проламины (зеин), на глобулины приходится наи- меньшая доля, альбуминов также немного. Соотношение фрак- ций белка в зародыше резко отличается от соотношения фрак- ций в эндосперме.

Таблица 22

Содержание белкой в анатомических частях зерна разных сортов зерна кукурузы, % сухого вещества

________БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

В мучнистом и стекловидном эндосперме их соотношение также неодинаково. Стекловидная часть содержит больше белков, чем мучнистая. Наиболее изменяется содержание зеина и глобулинов. В мучнистой части больше глобулинов и меньше проламинов, чем в стекловидной. Смесью хлорофор- ма и бензола плотностью 1,46 г/мл из зерна кукурузы лопаю- щихся сортов извлекали промежуточный белок. Выход его составил 19,0—27,4% к массе размолотого зерна. Содержа- ние прикрепленного белка в 1,5—1,7 раза больше, чем проме- жуточного.

Технологическая характеристика зерна лопающихся сортов кукурузы изменяется по взрывной способности и соотноше- нию промежуточного и прикрепленного белков, от которого зависит прочность эндосперма, наблюдается связь — увели- чение фракции прикрепленного белка зерна кукурузы харак- теризуется большей взрываемостью и лучшим качеством взор- ванных зерен. Фракции азота в различных частях зерна

высокобелковой и низкобелковой кукурузы неодинаковы

(табл. 24).

С повышением содержания белка в зерне кукурузы и белка в эндосперме увеличивается содержание спирторастворимой фракции и снижается содержание щелочерастворимой. Соот- ношение в содержании других фракций изменяется незначи- тельно. Повышение белковости зерна кукурузы (при селекции или применении азотных удобрений) происходит в результате увеличения спирторастворимой фракции, главным образом зеина, очень бедного незаменимыми аминокислотами — ме- тионином, триптофаном и особенно лизином. Это означает, что биологическая ценность белка зерна кукурузы с повыше- нием белковости зерна снижается.

Состав незаменимых аминокислот в зерне кукурузы приве- ден в таблице 25.

Белки зерна кукурузы по наиболее дефицитным аминокис- лотам (лизину, триптофану и метионину) уступают белкам пшеницы. При сравнении со стандартом ФАО, в котором со- держание треонина принимают за 1, содержание лизина дол- жно составлять 1,1. Содержание триптофана характеризуется такими показателями (стандарт ФАО — 0,25): в белках заро-

дыша кукурузы от 0,30 до 0,37, эндосперма от 0,18 до 0,19; зерна в целом от 0,20 до 0,24.

Белки зародыша зерна кукурузы богаты незаменимыми аминокислотами, достаточно хорошо сбалансированы, что

нельзя сказать об аминокислотном составе белков эндосперма и зерна в целом. Белки с зародышем при переработке кукурузы обычно удаляют. Ввиду высокой биологической ценности их

целесообразно использовать после обезжиривания в качестве ценных добавок к различным пищевым продуктам. Суммар- ные белки зерна кукурузы отличаются пониженной биологи-

ческой ценностью в наибольшей степени по триптофану и лизину. В рецепты кормов с кукурузой (высокоэнергетическим кормом) добавляют богатые этими аминокислотами компо- ненты.

Перспективна селекция кукурузы с улучшением качества белка, особенно после выявления таких доноров высокобел-

Таблица 24

Фракции азота в различных частях зерна кукурузы, азот фракций в % от общего в этих частях азота

130

ковости, как Опейк-2 (Тусклый-2) и Флаури-2 (Мучнистый-2). Эти мутации вызывают существенные изменения в составе эн- досперма зерна кукурузы. Так называемый рецессивный* ген Опейк-2 при сохранении общего содержания белка повышает юлю фракций белка богатых лизином и триптофаном. Ген Флаури-2 увеличивает в зерне количество метионина и час- тично лизина (табл. 26). Селекционеры используют мутации

Таблица 25

Содержание незаменимых аминокислот в зерне кукурузы и его частях, %

сухого вещества

* Рецессивным называют форму состояния одного и того же гена (аллель) или признак, действие или развитие (соответственно) которого подавляется действием или развитием доминантного аллеля (этой аллельной пары) или признака. Доминирование — подавление у гибридных организмов одних при- знаков другими.

131