ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ

К зерновым культурам относятся пшеница, кукуруза, рожь, овес, ячмень, рис, просо, сорго и др. Среди многообразия зерновых культур особое значение имеют пшеница и рожь, зерна которых используются для производства муки, а также хлебобулочных и макаронных изделий. Кроме того, зерна пшеницы, овса, ячменя и ржи необходимы при производстве комбикормов. Зерновки пшеницы и других зерновых культур могут быть использованы в биотехнологическом производстве этилового спирта, ферментативных препаратов, круп и других продуктов. Проростки пшеницы и овса используются для получения солода при производстве пива (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Использование зерновых культур в производстве различных видов пищевой и сельскохозяйственной продукции

Химический состав зерна злаковых культур

Химический состав злаковых культур очень разнообразен, но основными их химическими соединениями являются крахмал и белки. Причем средние величины количества белков в зерновках злаковых могут варьироваться в пределах от 7 до 15%, крахмала — 50...70, липидов — 2,0...5,5, клетчатки — 2,1...14,0, олигосахаридов— 2,0...5,0, моносахаридов —

2,6...13,6, золы — 1,3...6,2% (табл. 17.1).

Таблица 17.1

Химический состав (% от сухой массы) биогенных соединений зерновок злаковых культур

На содержание белков могут влиять климатические факторы, условия их выращивания, сортовые и видовые особенности зерновок. При этом в зерновках пшеницы количество белка изменяется от 9 до 26%, ржи —

9.. . 19, овса — 8...21, ячменя — 7...25, проса — 8... 19, кукурузы — 5...20, риса — 5... 11 % от сухой массы.

Важнейшей составной частью зерновок являются углеводы (крахмал, клетчатка, моно- и олигосахариды, гемицеллюлоза идр.). Содержание крахмала в зерновках пшеницы может колебаться от 49 до 73 %, ржи —

55.. .73, ячменя — 45...68, овса — 34...64, кукурузы — 61...83, проса — 51...70, риса — 50...70%. Причем установлена обратная корреляция между содержанием белков и крахмала в зерновках.

Количество моно- и олигосахаридов в зерновках пшеницы может составлять 4,3%, кукурузы — 3,0, ржи — 5,0, овса — 2,0, ячменя — 4,0, риса — 3,6, проса — 3,8 %. При этом на долю сахарозы приходится не менее половины общего количества моно- и олигосахаридов зерновок, которая преимущественно содержится в зародыше.

Целлюлоза (клетчатка) в основном входит в состав семенных оболочек и клеточных стенок зерновок. Меньше всего клетчатки в эндосперме. Присутствие клетчатки в зерновках овса, ячменя, риса и проса прямо пропорционально зависит от их размера и степени зрелости. В недозревших зерновках малых размеров больше содержится клетчатки.

Гетерополисахаридов в зерновках пшеницы содержится 8%, кукурузы — 7, ржи — 10, овса — 13, ячменя — 12, риса — 2, проса — 2%.

Зерновки злаковых культур очень бедны липидами. В зерновках пшеницы, ржи, ячменя и риса количество липидов может быть 2,0...2,3%, а в зерновках кукурузы — 4,6, овса — 5,5, проса — 4,6 %.

В зерновках злаковых культур синтезируются практически все витамины. Однако они неравномерно распределены в целом зерне, и их количество зависит от сортовых особенностей и условий выращивания зерновых культур. Так, в 100 г зерна пшеницы может присутствовать до 0,5 мг витаминов В, и В₍, 0,1...0,3 мг витамина В,, 5,0...9.4 мг витамина РР, 1,0...1,5 мг витамина В₃, 1 мг а-токоферола. В отрубях пшеницы количество витамина РР достигает 25...30, а в рисовых отрубях — до 40 мг%.

При прорастании семян ячменя образующиеся в скуттеле свободные гиббереллины транспортируются из зародыша в эндосперм и алейроновый слой. Гиббереллины индуцируют процесс гидролиза клеточных стенок эндосперма посредством активирования специфических ферментов. Кроме этого, гиббереллины вызывают новообразование в алейроновом слое амилазы — фермента, расщепляющего крахмал эндосперма до растворимых сахаров, служащих энергетическим и строительным материалом для растущего зародыша. Однако наличие лаг-фазы в действии амилазы обусловливает то, что синтез этого фермента не входит в число первичных реакций.

В семенах многих растений, в том числе и кукурузы, ИУК находится в связанной форме в виде коньюгатов. У кукурузы при созревании семян в эндосперме зерновки накапливаются гликозиды — коньюгаты 2-о-ин- дол-3-ацетил-мио-инозитола (ИУК-ноз). При прорастании семян гликозиды превращаются в ИУК-ноз, который транспортируется в зародыш, где происходит его гидролиз. Установлено, что в эндосперме зерновок кукурузы мало свободной ИУК, но много ее эфиров. Таким образом, ИУК-ноз является главным источником свободной ИУК для растущего проростка. Превращение ИУК-ноз в ИУК происходит преимущественно в стеблевой части проростка.

В семенах кукурузы, в отличие от других растений, обнаружены значительные количества цитокининов — зеатина и его производных, причем, как показано в ряде работ, в сухих семенах содержание цитокининов ниже, чем в прорастающих. У кукурузы эндогенные цитокинины играют важную роль при запуске процессов прорастания.