2 Строение зерна

Все зерновые культуры различаются по строению, но, тем не менее содержат одинаковые анатомические части. Строение зерна рассмотрим на примере ячменя.

Зерно покрыто плотной мякинной оболочкой (7).Мякинная оболочкавыполняет защитную функцию – предохраняет зерно от повреждения и высыхания. Она состоит из двух частей: брюшной и спинной. Спинная оболочка переходит в ость (6) и отбивается при молотьбе. Под мякинной находятсяплодовая и семенная(8) оболочки. Семенная оболочка полупроницаема: пропускает воду, но задерживает растворенные в ней вещества и микроорганизмы. Оболочки состоят из веществ, которые нерастворимы в воде и трудно разрушаются механическим или химическим путем. Это: целлюлоза, гемицеллюлоза, которые пропитаны минеральными веществами.

У некоторых зерновых культур мякинная оболочка удаляется при молотьбе. Такие культуры называются голозерными. К ним относятся: рожь, пшеница, кукуруза. Зерновые культуры, у которых мякинная оболочка срослась с зерном и не отделяется при обмолоте, называютсяпленчатыми (ячмень, овес, просо, рис).

Технологическое применение оболочки находят в производстве пива при фильтрации затора, где они являются основой фильтрующего слоя.

Прилегающий к семенной оболочке слой называется алейроновым(10). Он состоит из прямоугольных толстостенных клеток. Содержит белки и жиры. В период проращивания в этом слое образуется большая часть гидролитических ферментов.

Внутренняя часть зерна, или мучнистое ядро, носит название эндосперм(9). Является кладовой питательных веществ. Состоит из крупных клеток с находящимися в них зернами крахмала (11). Промежутки между ними заполнены белком и гемицеллюлозой. Эндосперм составляет основную часть экстракта. Между содержащими крахмал тканями эндосперма и зародышем находится толстый слой пустых, сдавленных клеток – слой растворенного эндосперма (12). Содержимое этих клеток было использовано зародышем на стадии созревания зерна. Чем лучше зерно развито, тем толще этот слой.

В нижней части зерна расположен зародыш(5). Это живая часть зерна. Содержит белки, жиры, витамины, ферменты. В нем имеются элементы будущих органов растения:зародышевый листок и корешок(1,2,3). Зародышевый листок – зачаток стеблей. Из зародышевого корешка формируется корневая система. Часть зародыша, прилегающая к эндосперму, называетсящитком(4). Его основная функция – передача питательных веществ от эндосперма к зародышу.

3 Химический состав зерна

Химический состав злаков зависит от сорта, почвенно-климатических условий, используемых удобрений, условий выращивания и не является постоянным для данной культуры.

Важная составная часть зерна ^__вода. Зерно злаков в среднем содержит 14-15 % воды и 85-86 % сухих веществ.

Сухие вещества представлены углеводами, белками, жирами, минеральными веществами.

К углеводамотносятся: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые и гумми-вещества, растворимые сахара.

Основная масса углеводов приходится на крахмал. Он содержится в эндосперме и алейроновом слое. Крахмальные зерна на 97 % состоят из чистого крахмала (С₆Н₁₀О₅)_пи 3 % примесей – минеральных веществ, остатков фосфорной кислоты, белков. Чистый крахмал представлен двумя полисахаридами: амилозой и амилопектином. Содержание крахмала (в %) составляет: в пшенице – 60 - 65; ржи – 60-73; ячмене– 55-65; овсе – около 50; просе – около 60; рисе – 75-80 .

Целлюлоза(клетчатка) – полисахарид. Входит в состав оболочек и клеточных стенок. В воде не растворима. Стойка к действию ферментов. При проращивании зерна не изменяется, при затирании полностью переходит в дробину. Голозерные культуры содержат целлюлозы 2-3 %, пленчатые – 6-14 % .

Гемицеллюлозыигумми-вещества– высокомолекулярные полисахариды, содержатся, в основном, в периферийных частях зерна, ближе к оболочкам. Состоят из гексозанов (глюканы, галактаны, маннаны) и пентозанов (арабана, ксилана). Мономерами их являются глюкоза, галактоза, манноза, арабиноза и ксилоза. Дрожжами сбраживается только глюкоза и манноза. Гемицеллюлозы в воде нерастворимы, но растворяются в разбавленных щелочах.

Гумми-вещества не отличаются от гемицеллюлоз по строению, но имеют меньшую молекулярную массу. Поэтому растворяются в горячей воде и дают вязкие растворы. Меньше всего гемицеллюлоз содержится в рисе и просе (около 2 %), больше всего - в овсе – 13 %. В остальных зерновых культурах – 7-11 %.

Слизи содержатся в зернах некоторых злаков. Это – полисахариды, в большинстве случаев растворимы в воде. Состоят в основном из пентозанов. Больше всего содержится во ржи (до 3 %).

Левулезаны– полисахариды, которые состоят из остатков фруктозы. Содержатся в зернах ржи, пшеницы, овса в количестве 2-3 %.

Пектиновые вещества– входят в состав клеточных стенок. Содержание их составляет 1-2 %. При гидролизе дают галактуроновую кислоту и метиловый спирт.

В зерне злаков (преимущественно в зародыше) содержатся также свободные сахарав количестве от 2 до 5 %. Преобладает сахароза. Кроме этого содержатся фруктоза, рафиноза, глюкоза. Сахара используются зародышем в качестве питательных веществ.

Азотистые вещества– подразделяются на белковый и небелковый азот.Белковыйазот входит в состав белков и полипептидов. Существует зависимость: чем больше белка в зерне, тем меньше крахмала. Количество белка в зерновых составляет от 7 до 20 %. Больше всего белка в пшенице, меньше всего в кукурузе и рисе (7-9 %). Белковые вещества сосредоточены в зародыше, эндосперме и алейроновом слое. Это резервные белки, ферменты. Белки делятся на простые и сложные.

Простые белки:

альбумины – растворимы в воде;

глобулины - растворимы в солях;

проламины – растворимы в спирте;

глютелины – растворимы в щелочах.

Сложные белки – протеиды, наряду с белковой частью имеют небелковую группу.

Небелковый азот– аминный (представлен аминокислотами); аммиачный (солями органических кислот); минеральный (солями азотной кислоты); амидный (представлен амидами). Аминокислоты и другие формы небелкового азота являются питанием для дрожжей.

Суммарное содержание всех форм азота представляет собой общий азот. Азотистые вещества, которые при водной экстракции зерна переходят в раствор, называют растворимым азотом.

Жиры– содержатся, в основном, в зародыше и алейроновом слое. Используются зародышем как питательные вещества. Больше всего жира в овсе и кукурузе (до 5 %). В остальных зерновых культурах 2-3 %. Жир отрицательно влияет на сохранность зерна (прогоркает) и пеностойкость пива. Поэтому в пивоварении кукурузу используют только обезжиренную.

Минеральные вещества– содержатся от 1,5 до 6 %. Меньше всего во ржи. Больше всего в рисе. В основном это фосфаты.

Витамины– играют роль в поддержания жизненных процессов роста, брожения, в образовании ферментов. Содержатся в алейроновом слое и зародыше. Это витамины группы В, РР, биотин.

В зерне содержатся также ферменты, но их мало и находятся они в связанном состоянии.