Белки злаковых и бобовых культур и их использование в пищевой промышленности

Рожь в отличие от пшеницы является перекрестноопыляющимся растением. Различают виды культурной, сорно-полевой и дикой ржи. Культурная рожь (Secale Cereale) является однолетним растением. Дикие виды имеют как однолетние, так и многолетние формы. Зерно ржи перерабатывается в муку, используемую для выпечки ржаного хлеба, который характеризуется высокой калорийностью, хорошими вкусовыми свойствами. Кроме того, из зерна ржи получают солод, а также используют его в качестве компонента зернового сырья, для комбикормовой промышленности. Отходы мукомольного производства ржи и побочные продукты также используют для кормовых целей.

 

1.3 Белки зерна тритикале

 

Тритикале (лат. Triticosecale, от лат. Triticum – пшеница и лат. Secale – рожь) – гибридный род злаков, гибрид ржи и пшеницы. Большое внимание, уделяемое сейчас тритикале, вызвано тем, что этот гибрид объединяет в себе достоинства пшеницы и ржи – высокую продуктивность, повышенное содержание белка, стойкость к низким температурам и другим неблагоприятным факторам среды. Тритикале обладает повышенной морозостойкостью (больше чем у озимой пшеницы), устойчивостью против грибных и вирусных болезней, пониженной требовательностью к плодородию почвы.

По содержанию белка зерно тритикале превосходят не только зерно ржи, но и зерно пшеницы. Более высокое содержание белка в зерне тритикале объясняется его повышенной щуплостью и относительно большим содержанием богатых белком алейронового слоя и зародыша. Из муки семи сортов тритикале отмывали клейковину в количестве 27,0…30,8 %, в среднем 29,7 %, которая имеет худшее качество, более слабая, чем клейковина зерна пшеницы.

Клейковина тритикале уступает клейковине зерна пшеницы также по набухаемости и растворимости в слабой уксусной кислоте. По фракционному составу белки тритикале в основном занимают промежуточное положение между белками зерна ржи и пшеницы. Белковый комплекс тритикале содержит большое количество альбуминов, унаследованное от ржи, и большое количество проламинов, характерное для пшеницы.

Фракционный состав белков зерна тритикале по трем сортам из разных районов выращивания изменяется в значительных пределах (в среднем, %): альбумины 25,2; глобулины 16,0; проламины 19,3; глютелины 28,0; нерастворимый остаток 11,5. В таблице 7 дан средний аминокислотный состав зерна тритикале.

Электрофоретический анализ глютенина тритикале показал, что в нем присутствуют все субъединицы обеих родительских форм. По содержанию аминокислот (в том числе по лизину, треонину, валину) белки зерна тритикале занимают промежуточное место между белками зерна пшеницы и ржи, по другим незаменимым аминокислотам (лейцин, изолейцин, фенилаланин) превосходят и лишь по триптофану уступают белку обоих родителей. Зерно тритикале в целом характеризуется высоким содержанием белка и его высоким качеством [3].

 

 

 

 

Таблица 7 – Средний аминокислотный состав зерна тритикале

Наименование	Количество аминокислот тритикале
Лизин	3,50
Гистидин	2,35
Аргинин	5,22
Аспаргиновая кислота	2,80
Треонин	3,74
Серин	29,93
Глютаминовая кислота	12,01
Пролин	3,60
Глицин	3,98
Аланин	4,22
Валин	3,67
Изолейцин	6,88
Лейцин	2,29
Тирозин	4,79
Финилаланин	1,00
Триптофан	–
Аммиак	3,26

 

 

1.4 Белки ячменя

 

Содержание белковых веществ в зерне ячменя колеблется от 7...25 %. Абсолютное содержание азота в крупных и мелких зернах в пределах колоса или отдельного ряда в колосе остается примерно одинаковым. В процентном отношении содержание белка в крупном зерне ячменя всегда меньше по сравнению с мелким. Содержание отдельных групп белков в зерне ячменя колеблется в значительных пределах в зависимости от места и условий выращивания, а также от сорта.

Таблица 8 – Аминокислотный состав суммарного белка, г на 100 г белка

Наименование	Озимый ячмень		Яровой ячмень
	колебания	среднее содержание	колебания	среднее содержание	голозерный ячмень
Аспарагиновая к–та	7,5...8,72	8,11	6,84...8,56	7,72	8,5
Глютаминовая к–та	28,78...29,97	28,28	27,51...29,84	28,48	29,89
Пролин	6,64...7,31	6,97	7,05...7,8	7,52	7,46
Глицин	3,9...4,81	4,23	4,17...6,06	5,03	4,51
Аланин	4,77...6,53	5,53	5,17...6,93	5,93	5,37
Валин	4,99...6,14	5,68	5,05...5,79	5,58	4,68
Лейцин	7,53...9,04	8,32	7,33...9,05	8,41	7,74
Изолейцин	3,38...4,18	3,86	3,29...4,12	3,51	3,88
Фенилаланин	4,46...5,38	4,93	4,72...6,97	5,78	5,28
Тирозин	3,12...3,93	3,47	3,25...4,96	4,27	3,3
Триптофан	1,01...1,39	1,24	1,15...1,69	1,45	1,28
Серин	4,59...5,49	5,18	4,95...5,47	5,09	4,66
Треонин	3,43...4,25	3,95	3,12...3,95	3,67	4,23
Цистин	0,35...0,56	0,48	0,28...0,59	0,48	–
Метионин	0,23...0,35	0,31	0,5...1,08	0,89	0,75
Лизин	3,08...4,2	3,54	3,05...3,45	3,21	2,28
Гистидин	1,79...2,27	2,08	1,97...2,26	2,09	1,78
Аргинин	8,73...11,58	10,03	9,36...12,19	10,68	13,6
Амидный азот	2,24...2,73	2,54	1,09...3,2	2,68	2,24
Итого (без триптофана)	107,21...110,36	108,54	107,56...09,56	108,34	107,16

 

Растворимый в спирте белок ячменя называется гордеин. В состав гордеина входят (%): глютаминовая кислота 43,2; пролин 13,73; лейцин 7,0; фенилаланин 5,3; цистин 2,5; триптофан 1,5; валин 1,4.

Белок различных групп и сортов ячменя качественно неодинаков. Наибольшие колебания обнаружены в содержании основных аминокислот (лизина, аргинина), наименьшее – кислых (аспарагиновая и глютаминовая кислоты). По сумме незаменимых аминокислот белок ячменя хотя и ненамного, но более биологически полноценен, чем белок зерна пшеницы. В белке зерна пшеницы содержание незаменимых аминокислот составляет 28,2, а в белке зерна ячменя 30,56 г/100 г белка. Наиболее отличается белок зерна ячменя по лизину (2,3 и 3,4 г/100 г белка) и треонину (2,9 и 3,8 г/100 г белка) [4].

В белках зерна ячменя, как и в белках зерна пшеницы, преобладают спирторастворимые (проламины) и щелочерастворимые (глютелины) фракции. На их долю в среднем приходится свыше 60%. Фракционный состав азотистых веществ зерна ячменя представлен в таблице 9.

 

Таблица 9 – Фракционный состав азотистых веществ зерна ячменя, % азота

Содержание	фракции от общего извлеченного азота
	Альбумины	Глобулины	Проламины	Глютелины	Небелковый азот
Минимальное	7,5	7,0	15,6	18,25	7,5
Максимальное	28,8	21,9	46,4	47,50	16,9
Среднее	12,5	12,7	34,4	29,6	10,8

Ячмень используют для приготовления хлеба и лепешек там, где по природным условиям затруднено культивирование других злаков (северные и высокогорные районы). Хлеб из ячменной муки низкого качества, быстро черствеет, имеет неприятный привкус. Добавление в тесто из пшеничной муки второго сорта ячменной муки до 10% незначительно снижает количество отмываемой клейковины и укрепляет ее. Хлеб по качеству приближается к хлебу из одной пшеничной муки [5].

В таблице 10 приведено содержание пищевых веществ (калорийности, белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов) на 100 г съедобной части.

 

Таблица 10 – Химический состав зерна ячменя

Название	Содержание пищевых веществ на 100 г съедобной части
1	2
Вода, %	14,0
Белки, %	10,3
Жиры, %	2,4
НЖК, %	0,4
Холестерин, мг %	0
Моно- и дисахариды, %	1,3
Крахмал,%	54,6
Углеводы, %	56,4
Пищевые волокна, %	14,5
Зола, %	2,4
Na,мг %	32
K, мг %	453
Ca, мг %	93
Mg, мг %	150
P, мг %	353

Продолжение (окончание) таблицы 10

1	2
Fe, мг %	7,4
Кар, мг %	0
Витамин А, мг %	0
Витамин Е, мг %	1,7
Витамин В1, мг %	0,33
Витамин В2, мг %	0,13
Витамин РР, мг %	4,5
Витамин С, мг %	0
Энергетическая ценность, ккал	288

 

1.5 Белки овса

 

Содержание белка в зерне овса колеблется от 9,0 до 19,5 %. Фракционный состав белков в семи наиболее распространенных современных сортах овса (в % сухого вещества) приведен в таблице 11.

 

Таблица 11 – Фракционный состав белков в % сухого вещества

Название	Содержание азота в навеске %		Соотношение между наименьшим и наибольшим содержанием	Среднее содержание к общему азоту
	Колебания	Среднее содержание
1	2	3	4	5
Общее содержание азота	1,51...2,34	2,08	1:1,55	100,00
Альбумины	0,18...0,34	0,26	1:1,88	12,5
Глобулины	0,17...0,55	0,36	1:3,23	17,3

Продолжение (окончание) таблицы 11

1	2	3	4	23,1
Проламины	0,12...0,58	0,48	1:4,83	–
Глютелины	0,43...0,80	0,61	1:1,86	29,3
Белковый азот	–	1,71	–	82,2
Азот, нерастворимый остаток	0,27...0,53	0,37	1:2,00	17,80

Наибольшие колебания по сортам наблюдаются в содержании глобулинов и проламинов, что отражает особенную подвижность этих фракций, связанную с общим биологическим состоянием тканей зерна овса.

По фракционному составу белков зерно овса значительно отличается от белков зерна пшеницы, ржи и ячменя. Преобладающая фракция у зерна овса – глютелины, затем проламины и глобулины. Белок зерна овса, растворимый в спирте, называют авенином и в солевом растворе – авеналином. Общее содержание белков по сортам колеблется незначительно, а количество отдельных аминокислот, входящих в их состав, – в больших пределах.

По содержанию отдельных аминокислот белки зерна овса заметно отличаются от белков зерна пшеницы и ячменя. Для белков зерна овса по сравнению с белками зерна пшеницы и ячменя характерно повышенное содержание аргинина и резко сниженное (в 2,0... 2,5 раза) – глютаминовой кислоты. В белках зерна овса отмечено также высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина – почти в два раза больше, чем в белках пшеницы.

Белки зерна овса характеризуются высокой биологической активностью.

Аминокислотный состав белка зерна овса не ухудшается с повышением содержания белка в зерне. У различных сортов зерна овса содержание белка колеблется от 9,0 до 19,5%, относительное содержание авенина сохраняется практически неизменным, на уровне 18...19 % [5].

В таблице 12 приведено содержание пищевых веществ (калорийности, белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов) на 100 г съедобной части.

 

Таблица 12 – Химический состав зерна овса

Название	Содержание пищевых веществ на 100 г съедобной части
Вода, %	13,5
Белки, %	10,0
Жиры, %	6,2
НЖК, %	1,0
Холестерин, мг %	0
Моно- и дисахариды, %	1,1
Крахмал,%	53,7
Углеводы, %	55,1
Пищевые волокна, %	12,0
Зола, %	3,2
Na,мг %	37
K, мг %	421
Ca, мг %	117
Mg, мг %	135
P, мг %	361
Fe, мг %	5,5
Кар, мг %	20
Витамин А(РЭ), мг %	3
Витамин Е(ТЭ), мг %	1,4
Витамин В1, мг %	0,47
Витамин В2, мг %	0,12
Витамин РР, мг %	1,5
Витамин С, мг %	0
Энергетическая ценность, ккал	316