Біохімія зерна і хліба

Ерісман займався цим питанням, зокрема, у зв'язку з тим, що в царській Росії селянство нерідко в результаті неврожаїв страждало з голоду, і селяни, наприклад в Поволжі, вимушені їсти хліб з різних сурогатів.

Доброславін досліджував питання про харчову цінність хліба за завданням Генерального штабу російської армії, який був зацікавлений в розробці методів підвищення харчової цінності так званого солдатського хліба.

Вже в XX столітті важливі дослідження по фізіології і біохімії зернових культур провів видатний радянський учений, академік Д. М. Прянішников, професор московської сільськогосподарської академії імені К. А. Тімірязєва. Д. М. Прянішников, зокрема, багато займався питанням про вплив зрошування на якість зерна пшениці і вміст в ньому білка.

Після Великої Жовтневої соціалістичної революції біохімія зерна у нас в країні розвивалася дуже швидкими темпами. Був створений ряд спеціальних науково-дослідних інститутів і вищих учбових закладів, наприклад, таких, як Інститут біохімії Академії наук СРСР, Всесоюзний інститут зерна Міністерства заготівок СРСР, Всесоюзний інститут хлібопекарської промисловості, московський технологічний інститут харчової промисловості і одеський технологічний інститут.

Значний матеріал по хімічній характеристиці нашого зерна, особливо пшениці і ячменю, був накопичений в 20-е і 30-е роки Біохімічною лабораторією Всесоюзного інституту рослинництва, організованою і керованою протягом ряду років відомим радянським біохіміком Н. Н. Івановим (1884-1940 рр.).

Значну роль в розвитку біохімії зерна у нас в країні зіграли роботи академіків А. Н. Баха, А. І. Опаріна і їх учнів. А. И. Опарін ряд своїх робіт присвятив вивченню ферментів зерна і ферментативних процесів, що відбуваються під час переробки зерна і приготування хліба.

На сьогоднішній день біохімія зерна і інших продуктів продовжує розвиватися. Багато зроблено в розробці нових продуктів харчування.

Хімічний склад зерна та його частин

До складу зерна входять різні речовини: білки, вуглеводи, ліпіди, пігменти, вітаміни, ферменти і різні мінеральні речовини. Всі зернові культури поділяють на три групи за хімічним складом зерна:

I. Зерна багате на крохмаль.

II. Зерно багате на білок.

Зерно багате на жир.

Типовим представником першої групи є пшениця. Як видно з даних таблиці 1, в зерні пшениці в середньому містиця від 12 до 14% білка і приблизно 70% різних вуглеводів, до числа яких відносяться цукри, крохмаль, геміцелюлози, клітковина та слиз. До складу пшеничного зерна входить в середньому близько 2% жиру, стільки ж клітковини, а також речовин, що при спалюванні дають приблизно 2% золи.

Середні дані про хімічний склад зерна різних зернових культур, % 

Завдяки ґрунтово-кліматичним умовам наші пшениці багаті на білок. Їх вміст в зерні досягає 15-17%. Тобто за поживною цінністю наші пшениці займають одне з перших місць.

Інші крохмалисті культури дещо відрізняються за хімічним складом зерна. Жито, наприклад, містить менше білка. По-друге, крохмалю в житньому зерні дещо більше і, по-третє, воно містить 1, 5-2, 0% слизу – речовин вуглеводної природи, що розчиняються у воді і утворюють дуже в’язкі та клейкі розчини.

Зерно кукурудзи та проса відрізняються від пшеничного та житнього підвищеним вмістом жиру. В США окремі сорти кукурудзи мають вміст жиру в зерні до 15%. Особливо багато жиру накопичується в зародку. При переробці зерна зародок відбивається, і з нього отримують цінне харчове і технічне масло.

Другу групу зернових культур складають сільськогосподарські рослини, зерно яких багате білком. Сюди відносяться горох, квасоля, сочевиця, вика, арахіс та ін. Типовим представником є горох. Вміст білка в зерні гороху складає приблизно 22%, вуглеводів – 54% (в основному крохмаль та геміцелюлоза), жиру – 2, 4%, клітковини – 4, 7%, зольність дорівнює 2%. Характерною відмінністю цієї групи є високий вміст білка, в середньому 22% і вище.

В третій групі об’єднані сільськогосподарські рослини, зерно яких багате на олію. Типовим представником цієї групи є соняшник. В зерні його містиця в середньому 16% білка, близько 19-20% вуглеводів (крохмалю, цукрів, геміцелюлоз), 35% жиру, 26% клітковини, зольність 3%. Великий вміст клітковини в зерні зумовлений наявністю товстої плодової оболонки (лушпиння). Особливо багато жиру в насінні рицини – 55-60% олії. Кращі сорти вітчизняного соняшника містиця 55-60% олії.

Найбільше значення у визначені поживної цінності зерна має білок. Він є важливим показником якості зерна та продуктів його переробки. Вуглеводи також мають велике значення в харчуванні людини (цукри та крохмаль). Вони добре засвоюються організмом і являються основним джерелом калорійності їжі. Але до вуглеводів належать і так звані баластні речовини, що практично не засвоюються організмом. До них належать клітковина (целюлоза) та геміцелюлоза. Ці речовини добре засвоюються жуйними тваринами. Але і для людини вони необхідні для покращення перистальтики кишечнику.

Жир є важливою складовою їжі і значно поповнює її калорійність.

Пігменти, що присутні в зерні також впливають на якість борошна та круп, надають кінцевій продукції певний колір.

Роль вітамінів зокрема зосереджених в зерні добре відома. Їх нестача призводить до виникнення різних функціональних захворювань.

Мінеральні речовини, що містяться в зерні і при спалюванні утворюють золу, також необхідні людині та тваринам.

В пшеничному зерні виділяють такі окремі частини. Ззовні маються оболонки (плодові та насіннєві),