Біохімія зерна і хліба

Кукурудзяне зерно містить головним чином два білка: проламін, який (у кукурудзи) носить назву зеїн, і глютелін. Глютелін складає приблизно 40% від всього білка, що міститься в кукурудзяному зерні; зеїн – приблизно стільки ж. Таким чином, біля 80% білка в зерні кукурудзи припадає на частку зеїну і глютеліну.

Зеїн відрізняється від інших білків зерна за своїм амінокислотним складом. Він практично не містить важливих незамінних амінокислот – лізину та триптофану. Тому з погляду харчової цінності зеїн – неповноцінний білок.

Хоча зеїн і належить до групи проламінів, він відрізняється від гліадину тим, що краще всього розчиняється в 90-93% -ому спирті. Середня молекулярна маса зеїну 35. 000. Зеїн має велике промислове значення. В США він застосовується для виробництва особливих сортів паперу і пластичних мас.

Білки ячменю, так само як і пшениці, представлені невеликою кількістю альбуміну, проламіну, який (у ячменя) носить назву гордеїн, і глютеліну. Співвідношення кількості гордеїну і глютеліну в білках ячменю приблизне один до одного.

Зерно вівса також містить проламін, глютелін і деяку кількість альбумінів.

В рисовому зерні проламіну майже немає, а головна маса білка представлена глютеліном, який (у риса) носить назву оризенін.

В зерні цих культур (вівса, ячменю, кукурудзи, рису) є невелика кількість водорозчинних білків – альбумінів, проте вона незначна.

Білки насіння олійних культур – соняшнику, рицини і інших – також представлені головним чином глобулінами.

Протеолітичні ферменти зерна.

Як показали досліди Л. Я. Ауермана і інших дослідників, дія протеолітичних ферментів в тісті особливо добре може бути врахована шляхом вимірювання змін фізичних властивостей тіста: зменшення його пружності і розпливчатості.

Протеолітичні ферменти зерна і борошна мають оптимум дії в слабокислому середовищі при рН 5, 5-6, 0. Характерною їх особливістю є також те, що вони активуються сульфгідрильними сполуками, наприклад глютатіоном і цистеіном. В непророслому і не пошкодженому клопом-черепашкою зерні пшениці, жита, ячменю і інших зернових культур активність протеолітичних ферментів дуже невелика.

Про розподіл по зерну протеолітичних ферментів дають уявлення наступні дані. Якщо за 100% прийняти активність протеолітичних ферментів у зародку, то активність протеаз в щитку складе біля 3%, а в ендоспермі – всього лише біля 11%. Протеолітичні ферменти зародка найбільш активні; в щитку вони менш активні, ніж в самому зародку, а в ендоспермі активність протеолітичних ферментів дуже мала. Таким чином, оскільки борошно вищого ґатунку виходить з ендосперма, її протеолітична активність дуже низька. При проростанні зерна активність протеолітичних ферментів різко зростає, а під час дозрівання – поступово знижується.

Особливо високою протеолітичною активністю відрізняється зерно, уражене клопами-черепашками.

Як показали Н. І. Проскуряков і А. А. Бундель, дуже великий вплив на дію протеолітичних ферментів має атакуємість білка – його більша або менша здатність чинити опір дії протеолітичного ферменту. У одних сортів пшениці білки легше атакуються протеолітичними ферментами і легше ними розщеплюються, а у інших сортів вони атакуються менше.

Вуглеводи зерна та продуктів його переробки

В зерні злаків – пшениці, жита, вівса, ячменю і інших – вуглеводи складають основну частку всього зерна. Так, наприклад, близько 3/4 речовин, що входять до складу пшеничного зерна, складається з вуглеводів.

Цукри. Пентози, як такі, у вільному вигляді в зерні, борошні і крупі практично не містяться. Вони містяться в досить великій кількості в зерні у вигляді пентозанів. Цих останніх особливо багато в оболонках зерна, висівках, «луззі» різного насіння (бавовнику, соняшнику), стрижнях кукурудзяних початків.

Ксилоза має промислове значення. Її зараз одержують шляхом гідролізу пентозанів, до складу яких вона входить, наприклад, шляхом кислотного гідролізу лушпиння бавовняного насіння або кукурудзяних стрижнях. Одержана таким чином ксилоза використовується в кондитерській промисловості.

Глюкоза і фруктоза містяться в зерні в дуже незначних кількостях.

Складні цукри. Значна частина цукру, що міститься в нормальному непророслому зерні, складається з сахарози.

Сахарозу розщеплює фермент β-фруктофуранозидаза або инвертаза (його називають ще сахараза). Цього ферменту особливо багато в дріжджах і в проростаючому зерні.

В нормальному непророслому зерні мальтоза майже не міститься; вона нагромаджується в зерні лише при проростанні.

Мальтоза гідролізується не тільки кислотами з утворенням двох молекул глюкози, але також ферментом α-глюкозидазою (мальтазою), що міститься в дріжджах і в деяких видах солоду; особливо багато її в просяному солоді, що застосовується при виробництві патоки.

В зародках зерна в помітній кількості міститься рафіноза. Так, наприклад, в сухій речовині пшеничних зародків міститься від 4 до 6, 9% рафінози.

Найсолодшою серед цукрів є фруктоза. Можна написати такий ряд цукрів за солодкістю: фруктоза > сахароза > глюкоза > мальтоза.

В зерні ячменю міститься в середньому 2-3% цукрів, головним чином сахарози і інших олігосахаридів. В горосі і квасолі цукрів від 4 до 7%, а в сої – від 4 до 15%. Особливо багато їх в зародках. Так, наприклад, в зародках жита і пшениці – від 16 до 23% цукрів, в зародках кукурудзи – біля 11%; в зародках цукор складається з сахарози з невеликою домішкою рафінози і дуже малою кількістю глюкози і фруктози.

Крохмаль. Крохмаль – головна з речовин, що містяться в зерні злаків. Середній