Углеводы. Наибольший удельный вес в зерне занимают углеводы, которые представлены в основном крахмалом (в пшенице – 50 60 %)

Наибольший удельный вес в зерне занимают углеводы, которые представлены в основном крахмалом (в пшенице – 50…60 %). Сахара содержатся в небольшом коли­честве (0,8 %) (8,0 % сахарная кукуруза).

Крахмал в растениях находится в виде крахмальных зерен, которые различаются по своим свойствам и химическому составу как в одном и том же растении, так, особенно, в различных растениях. Крахмальные зерна имеют овальную, сферическую или неправильную форму, размером от 0,002 до 0,12 мм. Самые мелкие крахмальные зерна у риса и гречихи. Характерная форма крахмальных зерен дает возможность легко различить их под микроскопом, что используется для обнаружения примеси одного продукта к другому (например, кукурузной или овсяной муки к пшеничной).

Углеводная часть крахмала состоит из полисахаридов двух типов, которые различаются по своим физическим и химическим свойствам, - амилозы и амилопектина. Так, от йода амилоза окрашивается в синий цвет, а амилопектин – в красно-фиолетовый. Они различаются и по растворимости: амилоза легко растворяется в теплой воде и дает растворы со сравнительно невысокой вязкостью, в то время как амилопектин растворяется в воде лишь при нагревании под давлением и дает очень вязкие растворы. В пшеничном и кукурузном крахмале содержится 25 % амилозы и 75 % амилопектина, в рисовом 17 и 83 % соответственно, в картофельном 20 и 80 % соответственно.

Слизи (гумми) содержащиеся в зерне представляют собой полисахариды, в большинстве случаев растворимые в воде. Сравнительно много слизей в зерне ржи – 2,5…4 % в пересчете на сухое вещество. Слизи ржи очень легко набухают в воде и образуют вязкие растворы. Слизи имеют большое значение при переработке ржаного зерна: оно размалывается труднее, чем пшеничное.

Гемицеллюлозы содержащиеся в зерне представляют собой нерастворимые в воде полисахариды, которые не усваиваются организмом человека. Они содержатся в отрубях, т.е. в оболочках зерна. В зерне ржи и пшеницы содержится 8…10 % гемицеллюлоз.

Целлюлоза, как и гемицеллюлоза, не усваивается организмом человека, содержится в оболочках зерна и в стенках клеток алейронового слоя.

Бóльшая часть сахара, содержащегося в непроросшем зерне, состоит из сахарозы. В зерне ячменя, ржи, пшеницы содержится в среднем 0,8…1,8 % сахаров (главным образом сахарозы), в горохе и фасоли – 4…7 %, в сое – 4…14 %.

Белки

Различные белки, в том числе белки разных видов зер­на, отличаются по аминокислотному составу. Отдельные аминокислоты, входящие в состав молекулы белка, связаны между собой за счет карбоксильной группы одной аминокислоты и аминной группы другой, при этом выделяется вода и образуется пептидная связь (−СО− −NH−): образовавшееся соединение называется дипептидом. Если соединяются остатки трех аминокислот, получа­ется трипептид, а если нескольких – полипептид. В ос­нове строения белка лежат полипептидные цепочки, со­стоящие из большого числа остатков аминокислот.

Белки являются гидрофильными веществами, т. е. их молекулы способны связывать значительное количество воды. Белки обладают способностью к набуханию и обра­зованию студней и гелей. Типичным белковым, сильно гидратированным гелем является пшеничная клейковина. В сырой клейковине содержится около 66 % воды.

Очень важным свойством белков является их способ­ность к денатурации, т. е. изменению первоначальных свойств под влиянием различных воздействий. Денатура­ция может происходить под влиянием кислот, щелочей, различных излучений (рентгеновских лучей, γ-излуче­ния) и тепла. В результате денатурации белок теряет свою первоначальную растворимость, гидрофильность, ферментативную активность и претерпевает ряд химиче­ских изменений: например, в нем появляются свободные SH-группы. Процесс денатурации белков под влиянием тепла име­ет большое значение при хранении и переработке зерна. Так, потеря всхожести и ухудшение хлебопекарных ка­честв, происходящие в результате перегрева зерна при его неправильной сушке в зерносушилке, являются следстви­ем денатурации белков. Слабая денатурация наблюдается также при горячем кондиционировании зерна. Процесс глубокой денатурации белков происходит во время вы­печки хлебобулочных изделий. Степень денатурации зависит от температуры нагре­ва. Чем выше температура, тем быстрее и сильнее дена­турируется белок. При одной и той же температуре степень денатурации зависит от продолжительности воздействия тепла и от влажности белка. Чем меньше влаги содержит белок, тем он устойчивее к действию повышенных температур, и на­оборот – при большей влажности белок легче денатури­руется.

Все белки разделяются на две большие группы: про­стые (протеины) и сложные (протеиды).

Простые, в свою очередь, делятся на следующие под­группы:

- альбумины – белки, растворимые в воде;

- глобулины – белки, не растворимые в воде, но растворимые в солевых растворах, например в 10% -ном растворе хлористого натрия;

- проламины – белки, не растворимые в воде и соле­вых растворах, но растворяющиеся в водно-спиртовых растворах, содержащих примерно 70…90 % спирта;

- глютелины – белки, не растворимые ни в воде, ни в солевых, ни в спиртовых растворах и растворяющиеся лишь в щелочных растворах, например в 0,2%-ном раст­воре щелочи. Здесь нужно, однако, отметить, что эта клас­сификация простых белков, основанная на их раствори­мости, весьма условна.

Сложные белки также разделяют на несколько подгрупп:

- липопротеиды, представляющие собой соединение белка с каким-либо жироподобным веществом;

- гликопротеиды, состоящие из белка и какого-либо углевода;

- нуклеопротеиды, являющиеся соединением белка с нуклеиновыми кислотами. Нуклеиновые кислоты пред­ставляют собой высокомолекулярные вещества, состоящие из остатков фосфорной кислоты, сахара и азотистых ос­нований, например производных пурина, пиримидина и т. д. Большое количество нуклеопротеидов содержится в зародышах зерна. Нуклеопротеиды имеют очень большое значение, так как с ними связаны наследственные свойства организмов.

Белки пшеничного зер­на. По данным Т. Осборна, в пшеничном зерне содержит­ся 4,0 % проламина, 4,4 % глютелина, 0,6 % глобулина, 2,4 % альбумина и других во­дорастворимых веществ бел­ковой природы. Из представленных дан­ных видно, что в зерне пше­ницы больше всего пролами­на и глютелина, которые образуют главную массу пше­ничной клейковины. Проламин пшеницы носит название глиадина. Ами­нокислотный состав глиадина характеризуется следующей особенностью: он содержит мало таких неза­менимых аминокислот как триптофана и лизина. Вместе с тем в глиадине очень много глютаминовой кислоты (46,6 %) и пролина (17,0 %). Глютелин пшеницы носит название глютенина (от французского слова «gluten» – «клейковина»). Глютенин отличается по своему амино­кислотному составу от глиадина, но также содержит много глютаминовой кислоты – 43,1 %.

Семена бобовых превосходят злаки по содержанию белка, коли­чество которого доходит до 35 %, а у сои – до 50 %. Бобовые богаты незаменимыми аминокислотами, исключение составляют серосодер­жащие аминокислоты (метионин и цистин). Но белки плохо усва­иваются, поэтому требуется специальная обработка бобовых, в ре­зультате которой получают текстураты, изоляты, концентраты белка (особенно из семян сои), используемые для обогащения хлебобулоч­ных, мясных и кондитерских изделий.

Липиды

Содержание липидов в злаковых колеблется в среднем от 2 до 3 %, за исключением кукурузы (5 %) и овса (6,2 %). Именно поэтому овсяные мука и крупа легко прогоркают при хранении. Простые липиды находятся в заро­дыше и являются запасными веществами, которые используются при прорастании. Сложные липиды входят в состав мембран оболочек клеток и принимают участие в клеточных процессах. В целом липиды злаковых ненасыщенные, преобладают линолевая и олеиновая кис­лоты. С одной стороны, липиды служат источником ценных эссенциальных жирных кислот, а с другой – способны быстро окисляться. Именно с процессом окисления ненасыщенных жирных кислот связано прогоркание муки и крупы при хранении.