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

ГЛАВА 9

миляция серы растением выражается в восстановлении погло- щенных сульфатов и синтезе аминокислот и белков. Этот про- цесс особенно выражен в созревающих семенах. Исключитель- но высокая активность и важная роль кофермента А (КоА) в обмене веществ обусловлены его —SH группой.

Калий и натрий. При большом сходстве их химических свойств в физиологическом отношении эти элементы раз- личны. Если большое значение калия для нормального су- ществования и развития растений очевидно, то о значении

натрия до последнего времени определенной точки зрения нет. Натрий обычно не относят к числу необходимых эле- ментов. Калий повышает гидрофильность протоплазмы и увеличивает ее водоудерживающую способность. Повышен-

ная оводненность коллоидов благоприятствует сохранению нормального состояния протоплазменных структур, нор- мальной проницаемости мембран, обеспечивает благопри-

ятные условия для развертывания в клетке синтетических процессов.

Кальций. Ему принадлежит важная и разносторонняя роль в обмене веществ растения. Кальций — необходимая состав- ная часть протоплазменных структур. Наряду с магнием он входит в состав различных субклеточных структур. Соедине- ния кальция с пектиновыми веществами (Са-пектаты) состав- ляют основу так называемых срединных пластинок, склеива- ющих стенки отдельных клеток. Кальций стабилизирует вторичную и третичную структуру молекулы а-амилазы, обес- печивая таким образом ее каталитическую активность и одно- временно предохраняя фермент от действия протеолитиче- ских ферментов.

Магний. Участвует в построении молекулы хлорофилла. Ему принадлежит также существенная роль в обмене веществ клет- ки, поскольку он является кофактором, необходимым для дей- ствия многих ферментов. Структурная организация рибосом зависит от концентрации в них магния. Рибосомы содержат заметное количество магния.

Железо. Без железа не происходит образования хлорофил- ла, хотя оно и отсутствует в его молекуле. Железо входит в со- став ряда дыхательных ферментов — цитохромоксидазы, ка-

_________ МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЛАГА, КИСЛОТНОСТЬ ЗЕРНА

Таблица 56

Зольность анатомических частей зерна пшеницы, ржи и кукурузы. %

талазы и пероксидазы. Оно входит в состав так называемых негеминовых железопротеинов, участвующих в процессе ды- хания, фотосинтеза и фиксации молекулярного азота.

Железо — одно из наиболее важных веществ в составе пищи человека. Входит в состав красного дыхательного пигмента — гемоглобина, который переносит кислород от легких к тка- ням тела и углекислый газ от них к дыхательным органам.

Азотфиксирующие бактерии, живущие в клубеньках на кор- нях бобовых растений, не могут существовать без железа. Оно входит в состав особого белка, аналогичного гемоглобину кро- пи и называемого легоглобином. В клубеньках бобовых содер- жится около 4% легоглобина, включающего 0,34% железа.

Микроэлементы. Доказано, что нормальная жизнедеятель-

ность растительного организма возможна лишь при условии полной его обеспеченности микроэлементами. При недостат- ке в почве того или иного микроэлемента у растения возника- ют серьезные нарушения обмена веществ, и оно может погиб- нуть. Ряд микроэлементов— коферменты многих ферментов: железо, медь, молибден, марганец, цинк, магний и кобальт.

Зерно и продукты его переработки — один из важных

источников поступления минеральных элементов с пищей в организм человека, прежде всего фосфора, калия, магния, кальция, серы и железа. Минеральные вещества по зерну рас- пределены неравномерно (табл. 50).

253

ГЛАВА 9______________________________________________________________

Состав золы по отдельным ча-

стям зерна также неоднороден (рис. 34). В клейковине содержание минеральных веществ иное, чем в зерне, из которого она отмыта

(табл. 51).

При отмывании клейковины некоторые минеральные веще- ства в ней концентрируются (Р, Mg, S). Особое место занимает калий. Он отличается повышен- ной прочностью связи с неклей-

ковинными веществами зерна и при отмывании почти весь оста- ется в зерновых остатках. Общая зольность клейковины по срав- нению с зерном увеличивается. В клейковине значительно больше,

чем в зерне, железа, цинка и меди. Если в золе зерна пшеницы железа 0,26%, то в золе клей- ковины 1,90%.

Содержание и состав золы клейковины в зависимости от сорта, почвы и удобрений сильно изменяются. Много калия в золе водорастворимых веществ — почти в три раза больше, чем в золе крахмала, и в шесть раз больше, чем в золе клейковины.

Таблица 51

Минеральные вещества в зерне и клейковине пшеницы (элементы — мг/100 г сухого вещества, окислы — % от массы золы)

_________ МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, МАГА, КИСЛОТНОСТЬ ЗЕРНА

Таблица 52

Зольность семян бобовых и их частей, %

Минеральные вещества в семенах бобовых культур распреде- лены различно (табл. 52).

У семян гороха зольность ростков значительно превышает зольность оболочек. У фасоли минеральные вещества распре- делены по частям семени более или менее равномерно. Рас-

пределение минеральных веществ в семени чечевицы прямо противоположно тому, что наблюдается в семени гороха: золь- ность оболочек выше зольности ростков и семени в целом.

Семена масличных культур содержат значительные коли- чества минеральных веществ с неравномерным распределени- ем их по частям семени (табл. 53). В отличие от злаковых в се-

менах масличных культур в большинстве случаев в ядре содержится больше минеральных веществ, чем в оболочках.

Большие различия в зольности отдельных частей зерна ис- пользуют для контроля выхода по сортам и качества пшенич- ной муки. Поскольку зольность оболочек зерна пшеницы в 20 с лишним раз больше зольности эндосперма, то по зольности

пшеничной муки можно судить о количестве периферийных частиц и зародыша, перешедших в муку (рис. 35).

В недавнем прошлом наличие клетчатки и гемицеллюлоз в сортовой муке признавали нежелательным, считая их не усва- иваемыми человеческим организмом. По современным пред-

Таблица 53

Зольность семян масличных и их частей, % (данные разных авторов)

ГЛАВА 9____________________________________________________________________

ставлениям эти вещества входят в состав пищевых волокон, играю-

щих значительную полезную роль в пищеварении. Поэтому зольность следует рассматривать отно-

сительным показателем выходов сортовой муки и мерой внесения зерновыми продуктами в пищевые продукты минеральных веществ.

Стандартами установлены нормы зольности для каждого сорта муки (табл. 54): если зольность выше нормы, мука считается не- стандартной. В таблице приведены средние данные о зольности со-

ставных частей зерна пшеницы и ржи.

Если в зольности целого зерна пшеницы и ржи существен- ных различий нет, то зольность эндосперма и зародыша зер- на ржи в среднем выше, чем у пшеницы, зольность семенных оболочек, а также суммарно оболочек с алейроновым слоем,

Таблица 54

Нормы зольности сортовой муки из зерна пшеницы и ржи (по существующим стандартам)

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЛАГА, КИСЛОТНОСТЬ ЗЕРНА

наоборот, в зерне пшеницы более высокая, чем в зерне ржи. Зольность эндосперма и зародыша зерна пшеницы и ржи из- меняется в более широких пределах, чем зольность осталь- ных его частей, при наибольшем диапазоне колебаний у зер- на пшеницы.

В целом зольность зерна ржи и его составных частей изме-

няется в более узких границах по сравнению с пшеницей (табл. 55). Наблюдаются колебания в зольности зерна пшени- цы твердой и мягкой. Зольность эндосперма мягкой пшеницы изменяется от 0,26 до 0,50%, составляя в среднем 0,42%, а золь- ность оболочек вместе с алейроновым слоем — от 7,74 до I 1,65% (в среднем 9,65%). Зольность эндосперма у твердой пшеницы часто выше, чем у мягкой пшеницы, — от 0,30 до 0,60% (в среднем 0,46%), а зольность оболочек с алейроно- вым слоем обычно меньше, чем у твердой пшеницы, — от 6,34

до 10,25% (в среднем 8,72%).

Анализ зерна из 19 стран показал, что зольность зерна пше- ницы изменяется от 1,44 до 1,91% и эндосперма— от 0,26 до 0,47%. Различия в зольности выявлены в пределах самого эн- досперма (табл. 56). Из общего количества минеральных веществ около 1/4 находится в эндосперме, около 1/10 — в зародыше со щитком и более 2/3 — в оболочках с алейроновым слоем.

Золообразующие элементы по эндосперму распределяют- ся также весьма неравномерно. Если его внутренние слои име-

Таблица 55

Колебания зольности зерна пшеницы и ржи, % к массе соответствующей части зерна

ГЛАВА 9

Таблица 56

Зольность анатомических частей зерна пшеницы по зарубежным данным

I — сорт пшеницы английской Вильморен 27; II — пшеница аргентинская. 1 слой, прилегающий к алейроновому слою толщиной 70...100 мкм; 2...5 — последующие слои, сходящиеся у бороздки; 6 —слой, примыкающий к алей- роновому слою в бороздке; 7 — примыкающий к алейроновому слою в цент- ральной внутренней части; 8 — прилегающий к алейроновому слою в области

бочков.

ют самую низкую зольность (0,37—0,38%), то по мере прибли- жения к периферийным слоям зольность нарастает и в слое, прилегающем к алейроновому, увеличивается в 3—5 раз, дос- тигая 1,01 — 1,87%. Сосредоточение наибольшего количества

минеральных веществ в алейроновом слое свидетельствует о том, что зольность муки в решающей степени зависит от его количества, перешедшего в готовую продукцию.

Материалы о зольности составных частей зерна показыва- ют, что высокая зольность зерна не может служить показате-

_________ МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЛАГА, КИСЛОТНОСТЬ ЗЕРНА

лем пониженного содержания эндосперма, а низкая зольность зерна еще не гарантирует высокого содержания в нем эндо- сперма.

Белок в эндосперме распределяется с той же закономерно- стью, как и зольность: периферийные слои содержат больше белка и имеют зольность выше, чем внутренние слои. Были

попытки установить зависимость между содержанием белка и зольностью эндосперма. Фракции с большим содержанием белка всегда имеют большую зольность, чем исходная мука. Если разделить муку воздушной струей на две фракции, то для

каждой фракции можно найти линейную зависимость между зольностью и содержанием белка. Однако нельзя утверждать, что пшеница, бедная белком, всегда дает муку с пониженной зольностью, так как общий уровень зольности и содержания белка в эндосперме варьируются независимо друг от друга.

Некоторая зависимость между содержанием белка и золь- ностью зерна существует только для пшеницы данного райо- на, выращенной при определенных одинаковых почвенно- климатических условиях. Для пшеницы различных районов произрастания такой зависимости не существует. Неудобство

использования показателя зольности для оценки качества муки (чем выше зольность, тем ниже качество) заключается и в том, что минеральные вещества зерна пшеницы — сами по себе цен- ные питательные вещества, необходимые для человеческого организма.

Соотношение зольности эндосперма и оболочек зерна пшеницы и ржи имели большое практическое значение. Золь- ность оболочек с алейроновым слоем пшеницы в 20 раз и ржи более, чем в 10 раз превышают зольность эндосперма. Пре- вышение зольности муки над зольностью эндосперма позво- ляло количественно судить о величине оболочек зерна, пе-

решедших в муку и поэтому показателю классифицировать ее по сортам.

Долгие годы зольность зерна и зольность получаемой сор- товой муки были базой режимов помола мельзаводов и осно- ванием их рентабельности. Складывающиеся фенотипы зер-

на пшеницы и ржи не гарантировали устойчивости близости фактического качества готовой продукции стандартным нор-

ГЛАВА 9_____________________________________________________________

мам. Не имея других, более совершенных обоснованных норм выходов и качества сортовой муки, мельзаводам приходилось действующие нормы муки по зольности считать относитель- ными и ими руководствоваться. В нашей стране и за рубежом

проводились обширные исследования по замене показателя зольности пшеничной муки по фотометрическим свойствам зерна и его частей. ВНИИЗом разработан и предложен экс- прессный метод— показатель белизны муки, основанный на значительном различии фотометрических признаков эндо- сперма и отрубянистых частиц зерна по коэффициенту отра- жения. Создан прибор для определения белизны муки СКИБ- м (сканирующий прибор для определения белизны муки). Утвержден стандарт ГОСТ 26361-84 «Метод определения бе- лизны». Прибор фотоэлектрический, состоящий из измери- тельной головки со столиком, блока регистрации и питания.

Из средней пробы муки после тщательного перемешивания из разных мест отбирают навеску муки 100 г для определения крупности и две навески по (50 ± 5) г для двух параллельных определений белизны. Перед определением на приборе выде- ленную среднюю навеску муки просеивают на соответствую- щих для каждого сорта муки ситах. Базисные нормы для сор- тов муки в единицах прибора (среднее из двух параллельных определений):

Пшеница (сорт) Высший — 25 Первый — 35 Второй — 40

Рожь — Сеяная — 20 Обдирная — 50

В установленные показатели вносят соответствующие по- правки на крупность и содержание твердой и белозерной пше- ницы. Прибор для определения белизны широко внедрен. Его применение проходит переходный период: часть мельзаводов по-прежнему используют показатель зольности.

Токсичные элементы. Научно-техническая революция наря- ду с положительными и жизненно необходимыми результата- ми влечет за собой и отрицательные последствия, связанные в первую очередь с загрязнением окружающей среды, прежде

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЛАГА, КИСЛОТНОСТЬ ЗЕРНА

всего тяжелыми металлами. В основном они поступают в орга- низм человека (до 70%) с пищевыми продуктами, в том числе с зернопродуктами. Источниками загрязнения атмосферы, почвы и растительности тяжелыми металлами и другими ток- сическими элементами служат выбросы металлургических, горнодобывающих и химических предприятий, продукты сго- рания топлива, ядохимикаты, минеральные удобрения и сточ- ные воды.

На интенсивных автомагистралях страны выхлопные газы, содержащие значительное количество свинца, увеличивают содержание этого элемента в зерне на расстоянии до 200 м от дороги даже при наличии лесозащитной полосы. Накопление тяжелых металлов и других токсичных элементов в почве при- водит к повышению их концентрации в растениях, в том числе в зерне.

Объединенная комиссия ФАО и ВОЗ по Пищевому кодексу включила в число обязательных компонентов пищевых продук- тов, подвергаемых контролю при международной торговле, 8 наиболее опасных токсичных элементов: ртуть, кадмий, сви- нец, мышьяк, медь, олово, цинк и железо. Это не значит, что другие элементы являются безвредными. Многие из них в оп-

ределенных концентрациях могут представлять опасность для здоровья человека. В нашей стране, где забота о здоровье чело- века — государственная проблема, список содержащихся в пи- щевых продуктах элементов, подлежащих гигиеническому кон- тролю, увеличен до 15, в него добавлены сурьма, никель, селен, хром, алюминий, фтор и йод. Особенно тщательному контро- лю подвергают продукты детского и диетического питания.

Одним из источников токсинов в зерне можно быть извле- чение зерном из почвы нитратов в период его выращивания.

При самосогревании создаются благоприятные условия для развития на зерне токсигенных грибов, хранения и загрязне- ния его микотоксинами, в первую очередь наиболее канцеро- генными и ядовитыми из них— афлатоксинами. Наиболее

реальным путем загрязнения зерна микотоксинами является образование их в поле при созревании зерновых культур, пора- женных токсигенными грибами (фузарии, спорынья и др.). Фузарии могут накапливать при развитии на зерне дезоксини-