Белки злаковых и бобовых культур и их использование в пищевой промышленности

Для оценки пищевого достоинства зерна пшеницы большое значение имеет аминокислотный состав белков. В наибольшем количестве содержится глютаминовая кислота (в среднем 21,9 %), в наименьшем – триптофан (0,8 %), цистин (1,1 %), метионин (1,4 %) и тирозин (1,8 %). Аминокислоты в зерне пшеницы распределены неравномерно. Зародыш наиболее богат незаменимыми аминокислотами и прежде всего лизином. В зародыше его содержится в два с лишним раза больше, чем в эндосперме (соответственно в среднем 5,6 и 2,1 %).

Белки в разных частях эндосперма различаются соотношением содержания отдельных аминокислот. Многие из них в периферийных частях эндосперма содержатся в большем количестве, чем в центральных. Опытами установлено, что к ним относятся (в среднем в % к массе белков):

• аргинин 2,9...4,5;
• цистин 1,5...1,9;
• лизин 1,9...2,6;
• метионин 1,1...1,4;
• триптофан 0,9...1,1;
• валин 3,6...4,0.

Центральная часть эндосперма богаче, чем периферийные его слои (%):

• изолейцином 6,6...7,0;
• лейцином 8,0...9,1;
• фенилаланином 3,4...3,9.

Триптофан в большом количестве сосредоточен в алейроновом слое. Белки субалейронового слоя содержат много глютаминовой кислоты и пролина, мало лизина. Белки алейронового слоя содержат большое количество лизина и аргинина. Белки алейронового слоя имеют более высокую питательную ценность, чем остальная часть эндосперма. Содержимое алейронового слоя, образованного толстостенными клетками, усваивается человеком плохо.

Белки пшеницы содержат все незаменимые аминокислоты. Это видно из таблицы 3.

 

Таблица 3 – Содержание аминокислот в белке зерна пшеницы

Название аминокислот	Содержание аминокислот в белке, % от общего азота
	Целого зерна	Мучнистого ядра
1	2	3
Аргинин	4,2	3,3
Гистидин	2,0	2,0
Лизин	2,5	2,1
Триптофан	1,1	1,0
Цистин	1,5	2,2

Продолжение (окончание) таблицы 3

1	2	3
Фенилаланин	5,1	5,5
Метионин	1,9	1,9
Треонин	2,8	2,6
Лейцин	6,2	10,6
Изолейцин	3,6	3,7
Валин	4,2	3,8

Различия в содержании аминокислот между высокобелковым и низкобелковым зерном пшеницы доказаны для лизина, количество которого выше у низкобелковой пшеницы, и для глютаминовой кислоты, пролина и фенилаланина, находящихся в низкрбелковой пшенице в меньших количествах. Важнейшие белки зерна пшеницы – проламины и глютелины. На их долю приходится около 74 % от всей массы белковых веществ. Наибольшее технологическое (хлебопекарное) значение имеют проламин (глиадин) и глютелин (глютенин). Именно они составляют клейковину. На альбумины приходится 20...22 % и глобулины 5...6 % [2].

Различно содержание белка и его аминокислотного состава в зерне разной окраски. Отмечено, что темные и желтые зерна красной озимой пшеницы отличаются по тому и по другому признаку В темных зернах содержание белка колеблется от 13,50 до 16,63 % (в среднем 14,54 %), в желтых от 10,81 до 14,17 % (в среднем 12,14 %). Наибольшие различия в аминокислотном составе обнаружены по шести аминокислотам. Содержание пяти из них в желтых зернах выше по сравнению с темными зернами (г/100 г белка):

• лизина 2,69...3,0;
• аспарагиновой кислоты 4,98...5,18;
• аланина 3,24 ...3,44;
• метионина 2,27...2,91;
• фенилаланина 4,19...4,28.

Глютаминовая кислота в большем количестве содержится в темных зернах (31,34...33,43 г/100 г белка).

Учитывая множественность факторов, влияющих на зерно в период роста и созревания, различия в химическом составе в зависимости от окраски, в том числе по белку и его аминокислотному составу, можно ожидать только в пределах партий зерна, выращенного в одинаковых условиях.

Зерно пшеницы включает белки, углеводы, жиры, минеральные вещества, а также пигменты, витамины, ферменты и др. Различные анатомические части зерна существенно отличаются по своему химическому составу [2].

В таблице 4 приведено содержание пищевых веществ (калорийности, белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов) на 100 г съедобной части.

 

Таблица 4 – Химический состав зерна пшеницы

Название	Содержание пищевых веществ на 100 г съедобной части
1	2
Вода, %	14,0
Белки, %	11,8
Жиры, %	2,2
НЖК, %	0,4
Моно- и дисахариды, %	2,5
Крахмал,%	55,5
Углеводы, %	59,5
Пищевые волокна, %	10,8
Зола, %	1,7
Na,мг %	8

 

Продолжение (окончание) таблицы 4

1	2
K, мг %	337
Ca, мг %	54
Mg, мг %	108
P, мг %	370
Fe, мг %	5,4
Кар, мг %	10
Витамин А, мг %	2
Витамин Е, мг %	3,0
Витамин В1, мг %	0,44
Витамин В2, мг %	0,15
Витамин РР, мг %	5,3

 

1.2 Белки ржи

 

Рожь – важная сельскохозяйственная и продовольственная культура; она почти полностью используется для изготовления ржаной муки (сеяной, обдирной, обойной) для целей хлебопечения. Лишь очень незначительная часть урожая ржи идет для получения солода и на винокурение.

Содержание белка в зерне ржи колеблется от 9 до 20 %. В зависимости от места выращивания разница в содержании белка у одного и того же сорта может достигать 30 % и более. Повышение процента белка в зерне ржи наблюдается с северо-запада на юго-восток и с севера на юг. По содержанию белка зерно ржи несколько уступает зерну пшеницы.

Белки зерна ржи несколько отличаются по аминокислотному составу от белков зерна пшеницы. Аминокислотный состав суммарных белков озимой ржи колеблется в значительных пределах в зависимости от сортовых особенностей и от условий выращивания. Предшественники не оказывают существенного влияния на аминокислотный состав зерна. Колебания в содержании отдельных аминокислот в большинстве случаев находятся в пределах ошибок определения.

Белки зерна ржи в связи с более высоким содержанием незаменимых аминокислот – лизина, треонина и фенилаланина – более ценные в пищевом отношении, чем белки зерна пшеницы. Различий в аминокислотном составе зерна озимой и яровой ржи нет. Аминокислотный состав отдельных частей зерна ржи неодинаков. Белки алейронового слоя и зародыша значительно отличаются по составу от белков эндосперма. Они содержат больше лизина, гистидина, тирозина, серина. Их биологическая ценность значительно выше, чем белков эндосперма. Различия аминокислотного состава белков зерна диплоидной и тетраплоидной ржи незначительны [3].

Зерно ржи отличается от пшеницы также по цвету; чаще всего зерно ржи имеет серо-зеленую окраску (в связи с наличием в зернах ржи пигмента хлорофилла), реже – желтую, коричневатую. Эндосперм ржи чаще мучнистый, но может быть полустекловидным и стекловидным. На практике, стекловидность ржи обычно не определяется.

Рожь богаче сахарами (глюкозой, фруктозой и сахарозой), чем другие хлебные злаки. Содержание непосредственно редуцирующих сахаров составляет в ней около 0,3 %, а сахарозы – 4...5 % и иногда до 6 %.

 

Таблица 5 – Аминокислотный состав белковых веществ озимой ржи, % сухого вещества

Наименование	Количество белка и аминокислот	Аминокислотный состав белка
		Целое зерно	эндосперм	Алейроновый слой с эндоспермом	зародыш
1	2	3	4	5	6
Аспаргиновая кислота	6,23...9,81	6,57	6,21	6,72	8,30

Продолжение (окончание) таблицы 5

1	2	3	4	5	6
Треонин	2,50...3,91	нет сведений
Серин	2,95...6,29	5,07	5,01	5,29	6,73
Глютаминовая кислота	20,53...35,15	нет сведений
Пролин	8,46...12,99	9,05	11,13	9,92	2,87
Глицин	3,69...5,23	–	4,74	5,07	8,45
Аланин	3,83...5,33	4,95	4,30	4,94	7,15
Валин	3.72...7,25	3,43	3,38	3,50	3,62
Изолейцин	2,70...4,31	10,24	9,98	10,32	9,45
Лейцин	5,43...9,46	10,24	9,98	10,32	9,45
Тирозин	2,37...6,69	2,32	2,18	2,44	3,10
Фенилаланин	3,37...6,01	5,30	5,0	5,57	4,71
Лизин	3,0...5,0	4,35	3,75	4,46	7,21
Гистидин	0,84...2,75	2,25	1,94	2,18	4,13
Аргинин	4,41...7,69	5,53	4,80	5,69	2,37
Метионин	2,33...3,25	2,23	2,20	2,24	1,81
Аммиак	1,79...3,19	–	–	–	–
Белок, % сухого вещества	6,67...13,39	10,71	9,01	9,86	37,28

Зерно ржи по внешнему виду и строению сходно с зерном пшеницы; оно имеет овальную вытянутую форму, на брюшке проходит бороздка, глубоко проникающая внутрь зерна, на одном конце зерна (со стороны спинки) расположен зародыш, на противоположном конце находится опущение (бородка), заметное простым глазом. Внутреннее строение зерна ржи изображенно на рисунке 2.

Рисунок 2. Внутреннее строение зерна ржи: II, III, IV – зародыш зерна;

1,4 – плодовая оболочка, 5 и 6 – семенная оболочка; 7 – алейроновый слой; 8 – эндосперм.

 

Характерной особенностью углеводного комплекса ржи является наличие значительного количества растворимых полисахаридов (левулезанов и др.). В силу этого общее содержание водорастворимых веществ во ржи более чем вдвое превосходит содержание их в пшенице (в пшенице – 5...7 %, во ржи – 12...15 %) [2].

Содержание минеральных веществ, клетчатки, жира во ржи почти такое же, как в пшенице.

В целом химический состав ржи можно представлен в таблице 6.

 

Таблица 6 – Химический состав ржи

Продукт	Зольность, %	Содержание, %
		Жиры	Белок	Клетчатка		Углеводы
1	2	3	4	4		6
Целое зерно	1,70...2,21	1,80...2,25	8,3...17,0	1,32...2,05	57,4...64,0
Зародыш	5,30...6,43	10,7...13,8	34,5...40,7	3,86...4,41	28,3...37,6

 

Продолжение (окончание) таблицы 5

1	2	3	4	5	6
Оболочка с алейроновым слоем (отруби)	4,8...10,7	2,4...3,6	15,8...16,2	3,70...4,65	48,2...55,9