§5. 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.