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

ГЛАВА 3________________________________________________________________

Таблица 26

Содержание белковых фракций в зерне кукурузы, %

Опейк-2 и Флаури-2 для выведения новых высококачествен- ных по белку форм кукурузы.

Новое направление в селекции стремится сочетать в зерне кукурузы высокое содержание лизина с достаточно высоким уровнем белка. Созданы формы зерна кукурузы, которые при 17—18% белка содержат значительно больше лизина.

§ 6. БЕЛКИ ЗЕРНА ПРОСА

Содержание белков в зерне проса колеблется от 8,8 до 19,3%, составляя в среднем 13,7%. При удалении цветковых оболочек

количество белковых веществ в ядре изменяется в пределах 11,2—23,5% при среднем содержании 16,0%. Азот небелковых веществ содержится в количестве от 1 до 9% от общего количе- ства азота, составляя в среднем 4,3% сухого вещества. Распреде- ление белков зерна проса по фракциям приведено в таблице 27.

Основную часть белков составляет спирторастворимая фрак- ция, наиболее устойчивая и мало изменяющаяся по количеству в разных сортах. По сравнению с фракционным составом бел- ков других злаковых культур просо отличается наиболее высо- ким содержанием проламинов и наименьшим — глобулинов.

Аминокислотный состав суммарных белков, выделенных этилен-хлоргидрином и составивших 95,5% от всех азотистых веществ зерна проса, показан в таблице 28. Особенность ами- нокислотного состава зерна проса по сравнению с другими зла-

132

БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

Таблица 27

Фракционный состав белков зерна проса, % азота фракций

Таблица 28

Аминокислотный состав суммарных белков зерна проса, % от общего содержания белка

к иными — повышенное содержание аланина и более низкое Содержание аспарагиновой кислоты. Аргинина содержится Меньше, чем в белках зерна ячменя и овса, лизина — меньше, чем в белках зерна овса и ржи. Азотистые вещества в отдель- ных частях зерна проса распределены неодинаково. Зародыш отличается повышенной концентрацией белка— 25%, в том числе 7% водорастворимого. В цветковых оболочках содержит-ся белка 3,9—5,1%, в том числе водорастворимого

0,44—0,66%.

§7. БЕЛКИ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ

Взерне гречихи содержится белка 8— 16% (в среднем 11,1%). По частям зерна гречихи белок распределяется так (%): ядро с зародышем 13,5—15,0; зародыш 40,0—49,5; плодовая оболоч- ка 3,0—5,0. Азот небелковых азотистых веществ составляет в среднем 6% от общего количества азота зерна гречихи (3,9—

ГЛАВА 3________________________________________________________________

Таблица 29

Количество азота белковых фракций зерна гречихи, % от общего азота сухих семян

16,8%). Фракционный состав зерна гречихи представлен в таб- лице 29. Для зерна гречихи характерно почти полное отсут- ствие проламиновых белков, преобладание над всеми фрак-

циями глобулинов и содержание значительного количества водорастворимых белков. Во фракционном составе белков

диплоидного и тетраплоидного зерна гречихи существенных различий нет. Аминокислотный состав белков зерна гречихи представлен в таблице 30.

Зерно гречихи отличается высоким содержанием незаме- нимых аминокислот. По одной из важнейших незаменимых аминокислот — лизину — зерно гречихи превосходит зерно проса, пшеницы, ржи, риса и приближается к соевым бобам.

По содержанию треонина зерно гречихи превосходит зерно проса, пшеницы и ржи, а по содержанию валина уступает лишь рису.

Таблица 30

Аминокислотный состав белков зерна гречихи (% от общего содержания белка)

БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

По содержанию валина зерно гречихи может быть прирав- нено к молоку, по лейцину— к говядине, фенилаланину— к молоку и говядине. По содержанию триптофана зерно гречи- хи не уступает продуктам животного происхождения.

Белки зерна гречихи хорошо сбалансированы по содержа- нию незаменимых аминокислот. Исключение составляют изо- лейцин и особенно серосодержащие аминокислоты, которых недостаточно в белках зерна гречихи.

§ 8. БЕЛКИ ЗЕРНА РИСА

Зерно риса в цветковых оболочках содержит белка от 5,4 до 10,4% (в среднем 7,2%). Содержание белка в зерне отечествен- ных сортов риса без цветковых оболочек, по данным разных авторов, колеблется от 8,8 до 13,6% (в среднем 11,1%). Наибольшее количество белковых веществ сосредоточено в заро- дыше и в наружных слоях зерновки. В крахмалистой части эн- досперма их значительно меньше.

Таблица 31

Распределение азотсодержащих веществ по зерновке риса

* Весь проход через сито с отверстиями 0 1 ,5 мм.

Таблица 32

Фракционный состав белков зерна риса двух смежных лет урожая, % от общего содержания белка

ГЛАВА 3______________________________________________________________

Таблица 33

Суммарный аминокислотный состав зерна риса (по данным разных авторов), % от общего содержания белка

Азотсодержащие вещества по зерновке распределены неравномерно (табл. 31).

В белках зерна риса преобладает глютелин, называемый оризенином (табл. 32). Содержание оризенина — основной белковой фракции, локализованной в зерновке, зависит от сор- та. На его долю из общего содержания белков приходится в зерне сорта Дубовский 129 — 82,2%, Краснодарский 424 — 74,3% и Кубань 3 — 67,5%. Количество спирторастворимых белков (проламинов) незначительно.

Распределение белков по фракциям в разных частях зерна неодинаково. По сравнению с данными по зерну в целом, в

периферийных частях сосредоточено повышенное количество глобулинов и альбуминов. В остальной части зерна риса пре- обладают главным образом оризенины. Аминокислотный со- став зерна риса приведен в таблице 33.

______БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

Аминокислотный состав зерна риса неодинаков, что отра- жает его сортовые особенности и условия выращивания.

В составе белков зерна риса содержатся все незаменимые аминокислоты. Первая лимитирующая кислота — лизин, вто- рая — треонин. Содержание незаменимых аминокислот раз- личается по зонам производства риса.

Южная группа сортов отличается высоким содержанием триптофана в белке (1,41 ± 0,03%), в других отечественных тор- гах его меньше (1,18 ± 0,04%). Содержание лизина в белке зерна риса колеблется от 1,83 до 4,83%. Высокое содержание лизи-на характерно для сортов закавказской и дальневосточной групп, низкое — для селекционных сортов европейской части РФ. Ос- новной белок рисового эндосперма, оризенин — гетерогенен. Анализ, проведенный во ВНИИ растениеводства методом элек- трофореза в полиакриламидном геле, показал, что он состоит из 5—8 компонентов. Оризенин отличается высоким содержа- нием дикарбоновых аминокислот— глютаминовой (17,4— 23,5%) и аспарагиновой (9,2—13,6%). Содержание триптофа- на (1,3-2,1%), метионина (0,7-2,1%) и цистеина (следы) у него низкое.

Аминокислотный состав белков зерна риса близок к белкам зерна гречихи. По составу аминокислот они выгодно отлича- ются от зерна пшеницы (незаменимые аминокислоты в бел- ках зерна риса часто содержатся в большем количестве, чем в белках зерна пшеницы).

Белки в эндосперме зерна риса концентрируются в специ- альных вместилищах. В алейроновом слое они локализуются в алейроновых зернах. В крахмалистой части эндосперма обна- ружено два типа белковых тел — цитоплазматические и вакуо- лярные. Цитоплазматические белковые тела (ЦБТ) имеют

округлую форму и ограничены двойной липопротеиновой мембраной. Они обладают характерной концентрической сло- истостью, образуемой чередованием электронно-плотных и электронно-прозрачных участков. Размеры ЦБТ колеблются от 1 до 5 мкм.

Вакуолярные белковые тела (ВБТ) представляют собой уль- траструктуры неопределенной формы, заполненные массой аморфного белка.

ГЛАВА 3_______________________________________________________________

§ 9. БЕЛКИ СЕМЯН БОБОВЫХ КУЛЬТУР

Содержание белков в семенах бобовых, по данным различ- ных авторов, изменяется в пределах, показанных в таблице 34.

Относительное содержание белков зависит от размеров семян бобовых культур (табл. 35).

Содержание белка в мелких семенах (%) по сравнению со средними обычно больше. Это не всегда наблюдается в круп- ных семенах. Относительное количество белков в крупных се- менах может быть больше или меньше, чем в средних и мел-

Таблица 34

Содержание белков в семенах бобовых, %

Таблица 35

Содержание белков в семенах бобовых разных размеров, % сухого вещества

Таблица 35 (продолжение)

________БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

Таблица 36

Содержание белков по частям семени, % сухого вещества

ких. Неодинаковое содержание белков в различных фракциях по крупности определяется степенью развития (зрелости се- мян ко времени уборки), а также особенностями сорта и усло- виями выращивания. Содержание белков в отдельных частях семени также неодинаково (табл. 36).

Наибольшая часть белков сосредоточена в ростках, их содержание в семенных оболочках ограничено.

В семенных оболочках гороха по сравнению с другими культурами содержится наименьшая доля белков. Содержание белков в его ростках по сравнению с фасолью и чечевицей боль- ше. Чечевица отличается более высоким, чем горох и фасоль содержанием белков в семядолях. Для семян фасоли характер- но по сравнению с семенами других бобовых наибольшее со- средоточение белков в семенных оболочках. Распределение белков по фракциям показано в таблице 37.

Проламиновая фракция в белках семян бобовых отсутству- ет. Основная фракция — глобулины. Наименьшее количество приходится на долю глютелинов. Альбуминов немного боль-

Таблица 37

Среднее распределение белков семян бобовых по фракциям, %

ГЛАВА 3 ____________________________________________________________

ше, чем глютелинов. В семенах бобовых найдены отдельные, характерные для той или другой культуры белки — в семенах гороха водорастворимый легумелин и два глобулина (легумин и вицилин), в семенах фасоли — глобулин фазеолин, в семе- нах сои — глобулин глицинии.

Ультрацентрифугирование в широких границах рН (2,2— 9,0) и ионных сил показало, что глобулин сои глицинии со- стоит из ряда фракций, способных к обратимой ассоциации — диссоциации. В результате изменяется реакционная способ-

ность этого запасного белка и соответственно его участие в обмене веществ в прорастающем и созревающем зерне.

Бобовые растения имеют на корневой системе клубеньки, содержащие азотфиксирующие бактерии, обогащающие по- чву азотом. Биологический азот, фиксируемый бобовыми рас- тениями из воздуха, благотворно действует не только на повы- шение урожая, но и на качество зерна, содержание сырого белка в зерне озимой и яровой пшеницы, выращиваемых после бобовых, колеблется в пределах 9,7—13,6%, а после злаковых

— 9,2—11,8%. Содержание клейковины в зерне озимой пшеницы, выращиваемой после клевера и люцерны, при ве- сенней подкормке минеральным азотом превысило установ- ленный стандарт для сильной пшеницы (28%), а по костре — не достигало ее.

В белках семян бобовых содержатся хорошо изученные бел- ки — ингибиторы протеолитических ферментов. Среди рас- тительных объектов по содержанию ингибиторов протеаз се- мена бобовых стоят на первом месте. Особенно выделяются бобы сои и фасоли обыкновенной. У сои идентифицированы два ингибитора трипсина (протеолитический фермент, син- тезируемый клетками поджелудочной железы), связывающие цистин и метионин, а также влияющие на его термостабиль- ность, кислотоустойчивость и протеолитическую активность.

В семенах вики содержится аминокислота р-циано-L-aлa- нин и ее у-глютаминовый пептид, вызывающие нарушения в скелете и сосудистой системе человека. Несмотря на количе- ственные расхождения, аминокислотный состав семян бобо- вых (табл. 38) имеет много общего, аспарагиновая и особенно глютаминовая кислоты содержатся в наибольшем количестве,

_______ БЕЛКИ ЗЕРНА ЗЛАКОВЫХ, СЕМЯН БОБОВЫХ И МАСЛИЧНЫХ

Таблица 38

Средний аминокислотный состав суммарных белков семянбобовых (по данным разных авторов), % от общего содержания белка

в наименьшем — цистин, метионин и триптофан. Белки се- мян бобовых бедны серосодержащими аминокислотами. Мно-

гие незаменимые аминокислоты содержатся в значительных количествах.

По количеству незаменимых аминокислот трудно отдать предпочтение какой-либо определенной фракции белков. Так, по средним данным, глобулиновая фракция гороха содержит 3,15% лизина и 3,4% изолейцина. В альбуминах эти амино- кислоты соответственно составляли только 1,9 и 1,6% и в глю- телинах — 1,0 и 1,1%. Содержание треонина в альбуминовой фракции (3,6%) в два раза превышает его количество в глобу-

линах (1,8%).

Для полного усвоения белка бобовых культур живым организмом необходима их предварительная обработка. Сы- рое зерно содержит лишь 15—20% усвояемого белка. Глобу- линовая фракция белков фасоли устойчива к некоторым про-