Хімічний склад і харчова цінність зерна

Зерно багате на різні хімічні речовини, які визначають його харчову і біологічну цінність. Хімічний склад зерна залежить від родини і виду зернової культури, типу, підтипу, ботанічного ґатунку, природно-кліматичних умов вирощування та інших факторів.

Основою харчування людини є зерно злакових культур, особливо пшениці, рису, кукурудзи, ячменю і жита. Хімічний склад та енергетична цінність зерна хлібних злаків, гречки і насіння зернобобових наступні.

Вміст води у зерні хлібних злаків і гречки не перевищує 14%, у вівсі і просі – 13, 5%.

Найбільш цінною складовою зерна є білки. Кількість білків залежно від культури коливається від 7, 5% у рисі до 13% у твердій пшениці. Менший вміст білків, порівняно з твердою пшеницею, має м’яка ярова пшениця (12, 5%) і ще менший – м’яка озима пшениця (11, 5%). Жито, ячмінь, овес і кукурудза мають у своєму складі білків на 2-3% менше ніж пшениця. За амінокислотним складом білки пшениці є повноцінними, оскільки до їх складу входять всі незамінні амінокислоти, в тому числі й найважливіші з них – триптофан, метіонін і лізин. У зерні пшениці найважливішими білками є гліадин і глютелін, які утворюють клейковину, яка має велике значення у хлібопекарському виробництві. Клейковина є також у зерні жита і ячменю, але гіршої якості. Вона має специфічний запах і не є пружною. Вміст білка залежить від району вирощування. В умовах сухого континентального клімату півдня і південного сходу вирощують зерно пшениці з більшим вмістом білка (до 20% і більше). У зерні пшениці, вирощеної у вологих умовах півночі і північного заходу, білків значно менше – 11-12%. Високу біологічну цінність мають також білки вівса і гречки. За своїм амінокислотним складом вони близькі до ідеального білка.

У зерні хлібних злаків є невелика кількість жирів – 2-2, 5%. Багато цієї речовини в зародку і алейроновому шарі. Підвищений вміст жиру мають просо (3, 9%), кукурудза (4, 9%), сориз (4, 5%) та особливо овес (6, 2%). У зв’язку з тим, що до складу жирів зерна входять переважно ненасичені жирні кислоти, які нестійкі при окисленні. Згірклість зерна і продуктів його перероблення (борошна, крупів) пов’язана з процесом окислення жирів.

Зерно хлібних злаків багате на вуглеводи, особливо на крохмаль. У зерні різних культур міститься крохмалю 48-57%. Уся кількість цієї речовини знаходиться в ендоспермі. Значно менше крохмалю має овес (36, 5%). Крохмаль у зерні є у вигляді “зерна”. За формою і розміром зерна крохмалю різних зернових культур значно відрізняються між собою. Наприклад, розміри зерен крохмалю пшениці становлять від 3 до 50 мкм, кукурудзи – 10-40 мкм, вівса – 5-12 мкм.

Вміст цукрів (моно- і дисахаридів) у зерні невеликий – близько 1%. Підвищений вміст цукрів мають жито (1, 5%), кукурудза (1, 6%), просо (1, 9%). Багато цукру у зародку. Зерно голозерних культур містить 2-2, 5% клітковини. У зерні плівчастих культур цієї речовини в 3-4 рази більше (у просі 7, 9%, рисі – 9, 0%, вівсі – 10, 7%). Майже вся кількість клітковини зосереджена в оболонці. З вуглеводів у зерні є ще геміцелюлоза, яка міститься, переважно, в алейроновому шарі. Клітковина і геміцелюлоза становлять основу харчових волокон зерна.

Геміцелюлоза вівса і ячменю покращують вуглеводний обмін в організмі людини і знижують рівень сироваткового холестерину в крові. Вони здатні гальмувати запальні процеси і призупиняють розвиток ракових пухлин.

Овес багатий на ферменти, які сприяють засвоєнню білків і вуглеводів.

Енергетична цінність зерна злакових культур висока. Вона визначається вмістом крохмалю та білків, становить від 250 ккал (овес) до 311 ккал (просо).

Зольність зернових культур становить в межах 1, 5-2%. Підвищену зольність має зерно плівчастих культур (2-3%).

У зерні злакових багато калію, фосфору, магнію і кальцію, відповідно – 300-400, 320-450, 300-400, 100-150, 40-60 мг/100г. Зерно вівса містить у двічі більше кальцію (близько 120 мг/100г), а зерно гречки – магнію (близько 260 мг/100г). Кількість заліза у зерні злакових культур коливається в межах 4, 5-6; у зерні гречки – 8 мг/100г.

Насіння бобових культур характеризується більш високою зольністю – відповідно 2, 8 і 3, 6 у горосі і квасолі, до 5% - у сої. У насінні бобових порівняно з зерном злакових культур, міститься більше натрію і заліза. Соя багата на мінеральні речовини. У насінні цієї культури вміст окремих мінеральних речовин становить: калію 1600, кальцію – 348, магнію – 226, фосфору – 603, заліза – 15 мг/100г.

Зерно хлібних злаків, гречки та насіння бобових культур має незначну кількість вітамінів В₁, В₂, РР, відповідно: 0, 3-0, 5; 0, 1-0, 2; 1, 6 мг/100г. Ці вітаміни знаходяться, переважно, в зародку та алейроновому шарі. В ендоспермі вітамінів майже немає.

Зерно багате на ферменти, з яких переважають гідролази. Вони зумовлюють біохімічні процеси в зерні. В сухому зерні активність їх не проявляється. При підвищеній температурі і вологості активність їх зростає, прискорюються процеси гідролізу і підвищується інтенсивність дихання.

Високими споживними властивостями характеризуються тритікале і сориз. Тритікале ґатунку “Розовський 6”, який вирощений в 1999-2000 рр. на полях Донецької і Запорізької областей має у своєму складі таку кількість хімічних речовин: води – 14-14, 2, жиру – 1, 7-2, 1, білків 13-13, 5, крохмалю – 53, 5-54%. Зерно цієї культури багате на мінеральні речовини (1, 5-1, 9%). Основних мінеральних речовин міститься така кількість, мг/100г; калій – 360-370, кальцій – 54-56, натрій – 18-20. В тритікале є такі вітаміни: РР, Е, В₁, В₂.

В соризі міститься від 12 до 15% білкових речовин, 60-65% засвоюваних вуглеводів, 1, 6-2% клітковини, 4-4, 5% жиру, 4-6% мінеральних речовин.

Насіння бобових культур, на відміну від зерна злакових та гречки має у своєму складі багато білків від 21% (у квасолі, горосі) до 36% (у сої). Соя містить також багато жиру (більше 17%). Бобові мають у своєму складі менше крохмалю. У квасолі і горосі міститься його 43-44%. Дуже мало крохмалю у сої (3, 6%). Бобові характеризуються підвищеним вмістом цукрів (3, 6%) і клітковини (4-6%). Енергетична цінність квасолі і гороху близька до калорійності зерна злакових культур. Вона становить 292-298 ккал/100г.

Харчова цінність зерна і продуктів його переробки визначається хімічним складом, засвоюваністю речовин. Зернові культури, що належать до різних сімейств, відрізняються не тільки співвідношенням поживних речовин, але і їх складом та властивостями (табл. 2.5).

Таблиця 2.5

 

Хімічний склад зерна
Вид зерна	Вміст, %
води	білків	жирів	вуглеводів	клітковини	золи
Пшениця	14, 0	12, 0	1, 7	68, 7	2, 0	1, 6
Жито	14, 0	11, 0	1, 7	69, 6	1, 9	1, 8
Ячмінь	14, 0	10, 5	2, 1	66, 4	4, 5	2, 5
Рис	14, 0	8, 0	2, 0	64, 0	8, 0	4, 0
Кукурудза	14, 0	10, 0	4, 6	67, 9	2, 2	1, 3

Накопичення поживних речовин починається з моменту запилення зав'язі зерна і закінчується при його обмолоті.

Період дозрівання зерна умовно підрозділяють на три фази. Перша фаза формування харчової цінності зерна характеризується високою вологістю (85 - 65 %), переважанням в зернівці розчинних сполук, що поступають з основних фотосинтезуючих органів - листя, де з неорганічних сполук (вуглекислого газу, води, мінеральних солей) утворюються цукри, амінокислоти, жирні кислоти, аміди та ін. У цій фазі формується довжина зернівки. Тому дуже важливим є наявність в грунті достатньої кількості вологи і розчинних мінеральних солей. Розчинні органічні речовини, що поступають в зерно, під дією ферментів поступово полімеризуються з утворенням крохмалю, білків, жирів. Клітковина на цій фазі знаходиться в рідкому стані, схожому на «молочко», звідси інша її назва – «молочна» стадія стиглості.

Друга фаза формування харчової цінності зерна – це фаза наливання, яка завершує формування розмірів зерна – (ширину і товщину). На початку фази в колос активно поступають поживні речовини, до кінця цей процес сповільнюється. Активність ферментів до середини цього періоду досягає максимуму, потім починає поступово знижуватися. Так само змінюється і швидкість перетворення розчинних речовин в нерозчинні; вологість при цьому приблизно до 35%. Оболонки втрачають хлорофіл і набувають жовтуватого забарвлення. Ендосперм з рідкого стану поступово стає в'язким, щільним, соскоподібним. Тому другу фазу часто називають «восковою» стадією стиглості.

Третя фаза формування харчової цінності зерна – це фаза дозрівання, що завершує формування урожаю. На її початку - надходження поживних речовин в зерно сповільнюється, а потім - припиняється. Проте синтез високомолекулярних з'єднань із затухаючою швидкістю продовжується і після збирання врожаю. В цей період остаточно формується типове забарвлення зерна. Його вологість знижується до 15 - 18%, що залежить від погодних умов. Консистенція зерна стає твердою. Об'єм зерна може частково зменшуватися, що призводить до його обсипання і втрати частини урожаю при перестої. Встановлено, якнайкраща якість борошна виходить при скошуванні рослин вкінці воскової стадії стиглості, коли нижня частина стебел ще зелена, і при обмолоті валів через 4-6 днів після скошування. За ці дні частина поживних речовин із стебел додатково переходить в зерно, сприятливо позначаючись на кількості і якості урожаю. Харчова цінність продуктів, що виробляються із зерна, не залишається постійною, а залежить від якості початкової сировини.