В бороздке семенная оболочка и пигментная полоса соединяются вместе, образуя общую оболочку вокруг эндосперма и зародыша. При созревании зерна обе части этой оболочки заполняются маслянистым веществом или веществом пробкового типа.

Большинство исследователей считают, что это вещество пробкового типа.

Пигментный слой наполнен пигментом только у краснозерных пшениц. По данным Крауза, вокруг пробкового вещества каждой клетки имеется кожицеобразный слой и наружный одревесневший слой. Последний упоминается также в работах Бредберии сотр.

Семенные оболочки пшениц Поония и Трубиле в некоторых деталях подробно изучены; по своей структуре и по своему составу они совершенно сходны. Семенная оболочка прочно соединена либо с поперечными, либо с трубчатыми клетками снаружи и нуцеллярным эпидермисом внутри. В семенной оболочке можно различить три слоя: толстая наружная кутикула, «цветной слой», содержащий пигмент, и очень тонкая внутренняя кутикула. Однако последний слой может быть в некоторых местах так тесно соединен с цветным слоем, что становится неразличимым. В пшенице Трубиле был обнаружен четвертый, особенно тонкий слой гиалинового вещества; считают, что он образовался из набухших наружных пектин содержащих стенок клеток наружного слоя семенной оболочки. Подобный слой также наблюдали у пшеницы Поония, где при гистохимическом анализе он давал положительный результат на содержание пектинового вещества и клетчатки. Располагается гиалиновый слой (растворимый в серной кислоте) между наружной кутикулой и цветным слоем.

Обе кутикулы дают положительную реакцию при анализе на суберин или кутин. Более обширные микрохимические анализы указывают на то, что семенная оболочка кутинизирована.

Цветной слой у пшеницы Поония в отличие от этого слоя у пшеницы Трубиле дает слабую положительную реакцию при анализе на таннины. В зерне пшеницы цветной слой состоит из двух слоев клеток, которые по мере созревания зерна изменяются и сжимаются. Клетки этих двух слоев пересекают друг друга под углом менее 45°. По данным Персиваля, эти клетки имеют размер 100-150; согласно Фоглю, ширина их не превышает 9-12 ц.

Семенная оболочка белозерной пшеницы отличается от семенной оболочки краснозерной пшеницы. В белозерной пшенице оба сжатых слоя клеток, составляющих центральную часть семенной оболочки, состоят из клетчатки и не опробковели. Они почти совсем не содержат или содержат очень мало пигмента, в зависимости от сорта. Только расположенные в бороздке клетки имеют немного рассеянных лубяных включений. При обработке семенной оболочки серной кислотой клетки этих двух слоев растворяются и остаются две пленки: наружная кутикула, которая напоминает кутикулу красной пшеницы, и тонкая внутренняя пленка, которая не имеет структуры.

Как наружная кутикула, так и семенная оболочка в целом в разных частях зерна имеют разную толщину. Наибольшую толщину наружный слой семенной оболочки имеет в бороздке, на верхушке зерна (на остром его конце) и в области от семявхода до основания бороздки, а наименьшую - над зародышем. Толщина наружной кутикулы (ошибочно описанной как семенная оболочка) у Тихоокеанской северо-западной пшеницы 1,5-3,5. У пшеницы Поония средняя толщина наружной кутикулы составляет 2-4 а толщина семенной оболочки - около 5-8. Наружная кутикула так же, как и вся семенная оболочка, толще возле пигментного края в бороздке, на верхушке зерна и у основания зерна возле нижней части зародыша. В области семявхода, над выступающей базальной частью зародыша, семенная оболочка красной пшеницы видоизменена настолько, что через нее довольно легко могут проникать в зерно вода и микроорганизмы. Кроме того, плесень и влага могут найти доступ в пространство семявхода через губчатую паренхимную ткань перикарпия на месте прикрепления зерна к материнскому растению. Строение семенной оболочки в области семявхода детально изучено у красной и белой пшеницы.

Зерно хлебных злаков состоит их цветковых пленок, покрыва­ющих зерно снаружи, плодовой и семенной оболочек, алейроново­го слоя, эндосперма (мучнистого ядра) и зародыша (рис. 8.1, 8.2).

Цветковые пленки и плодовая и семенная обо­лочки составляют 4... 6 % массы зерна, содержат много клетчатки и минеральных солей, витаминов. При переработке зерна цветковые пленки и оболочки удаляют, так как они не усваиваются организмом человека.

Алейроновый слой составляет 5...7% массы зерна, богат жирами, белками, минеральными солями, витаминами В, В 2 , РР, но в нем много клетчатки, что снижает пищевую ценность зерна и за­трудняет усвоение питательных веществ. Поэтому при переработке зерна алейроновый слой удаляют. Рис. 8.1. Продольный разрез

Рис. 8.2. Поперечный разрез

пшеницы (под микроскопом): 1 - бородка; 2...4 - плодовые и семенные оболочки; 5 - алейроновый слой; 6 - эндосперм; 7 - зародыш

участка зерна пшеницы [под микроскопом):

1 - плодовая оболочка;

2 - семенная оболочка;

3 - алейроновый слой;

4 - эндосперм

Эндосперм является основной питательной частью зерна и составляет в среднем от 51 % (у овса) до 83 % (у пшеницы) массы зерна. В нем содержатся крахмал (36...59 %), белки (7... 12 %), сахара (2... 3 %), жиры (1 %), в небольшом количестве клетчатка и минераль­ные соли. Поэтому усвояемость продуктов, состоящих из эндоспер­ма (мука высшего сорта, рис и др.), высокая, однако биологическая ценность сравнительно низкая из-за малого содержания витаминов и минеральных солей.

Консистенция эндосперма может быть мучнистой, стекловидной или полустекловидной, что зависит от различного содержания белков и крахмала. Зерно, содержащее много крахмала, непрозрачное, мучнистое, а содержащее много белка - плотное, твердое, прозрач­ное. При переработке стекловидное зерно дает большой выход муки высших сортов с лучшими свойствами и более пригодными для про­изводства макаронных изделий. В зародыше, который составляет 7...9% массы зерна, содер­жатся белки, жиры, сахар, минеральные соли, витамины, ферменты, клетчатка и совсем нет крахмала. Несмотря на высокую ценность зародыша, при переработке зерна в муку и крупу его стремятся уда­лить, так как содержащийся в нем жир легко окисляется и вызывает прогоркание продукта. Для пищевых целей используют лишь заро­дыш зерен пшеницы (для получения витамина Е) и кукурузы (для получения масла).

| КРУПА ______________________________

Крупа - один из важных продуктов питания, который после муки занимает второе место. Из года в год увеличивается производство крупы и ее ассортимент.

Химический состав и энергетическая ценность крупы. Крупа обладает высокой пищевой ценностью. Так, в ней содержатся био­логически активные вещества - незаменимые аминокислоты, ви­тамины, минеральные соли. Крупу широко используют в кулинарии для приготовления разнообразных блюд, а в пищевой промышлен­ности - для концентратов и консервов. Пищевая ценность крупы зависит от ее химического состава.

Основной составной частью всех видов крупы является крахмал (47,4... 73,7 %). Наибольшим содержанием крахмала отличается кру­па из риса, пшеницы, кукурузы. В состав крупы входят белки (7... 23 %), больше всего полноценного белка в крупе из бобовых, по содержанию незаменимых аминокислот ценной является также крупа из гречихи, риса, овса. Жира в крупе 0,5...6,9 %. В крупе, со­держащей много жира (овсяной, крупе из проса, гречихи), допуска­ется при хранении легкая горечь, так как крупяной жир нестоек при хранении. Клетчатки в крупе от 0,2 % (в манной) до 2,8 % (в овсяной); клетчатка снижает качество крупы и ее усвояемость. Кроме того, в крупе имеются витамины (B lr В 2 , В 6 , РР, каротин, фолиевая кислота, биотин, пантотеновая кислота); минеральные соли (калия, фосфора, натрия, кальция, магния, железа, цинка, марганца, меди, йода, ко­бальта и др.). Ценность крупы зависит также от ее цвета, внешнего вида и кулинарных свойств, которые характеризуются вкусом, кон­систенцией, запахом, развариваемостью и увеличением объема.

Энергетическая ценность 100 г крупы 322... 356 ккал.

Производство крупы. Для получения крупы зерно очищают от примесей. При выработке крупы из овса, гречихи, кукурузы, горохаВ зародыше, который составляет 7...9% массы зерна, содер­жатся белки, жиры, сахар, минеральные соли, витамины, ферменты, клетчатка и совсем нет крахмала. Несмотря на высокую ценность зародыша, при переработке зерна в муку и крупу его стремятся уда­лить, так как содержащийся в нем жир легко окисляется и вызывает прогоркание продукта. Для пищевых целей используют лишь заро­дыш зерен пшеницы (для получения витамина Е) и кукурузы (для получения масла). могут применять гидротермическую обработку (паром под давлени­ем) и сушку. Такая обработка облегчает обрушивание зерна, повы­шает стойкость при хранении и сокращает срок варки (быстрораз- варивающаяся крупа).

Сортировка зерна по размеру обеспечивает лучшее обрушивание и дробление зерна. Обрушивание (шелушение) - это удаление цветковых пленок (просо, рис, ячмень, овес), оболочек плодовых (гречиха, пшеница) и семенных (горох). Сортировка после шелуше­ния - отделение лузги (нешелушенных битых ядер) увеличивает выход крупы, улучшает ее внешний вид. Для более тщательного удаления плодовых и семенных оболочек, частично айлеронового слоя и зародыша крупу шлифуют. Такую крупу, как горох, подвер­гают полированию, т. е. дополнительно удаляют оболочки и алей­роновый слой для придания крупе гладкой полированной поверх­ности.

Процессы полирования и шлифования улучшают внешний вид крупы, ее кулинарные свойства, но снижают ценность крупы, по­тому что вместе с клетчаткой удаляется часть белков, витаминов, минеральных веществ.

Затем крупу очищают, отвеивая мучку, отсеивая битые крупинки и сортируют, а ячменную, пшеничную, кукурузную крупу сортируют на ситах по размеру, соответствующему номеру крупы, после чего крупу упаковывают.

Ассортимент крупы. Пшено шлифованное - это ядро проса, освобожденное от цветковых пленок и частично от плодовых, семен­ных оболочек и зародыша. По качеству его подразделяют на высший, ф 1-й, 2-й и 3-й сорта. В зависимости от сорта цвет пшена светло- или ярко-желтый, консистенция от мучнистой до стекловидной. Пшено стекловидное с крупным ядром ярко-желтого цвета считается луч­шим. Белки пшена недостаточно ценны, поэтому его лучше употре­блять в сочетании с творогом, молоком, яйцами и мясом. В кулинарии пшено используют для каш, запеканок, супов, пудингов, фаршей. Варится оно 40...50 мин, увеличивается в объеме в 6...7 раз.

Крупа гречневая. Гречневая крупа подразделяется на ядрицу и продел.

Ядрица - это целые ядра непропаренной гречихи, отделенные от плодовых оболочек, кремового цвета с желтоватым или зелено­ватым оттенком.

Ядрица быстроразваривающаяся вырабатывается из пропаренного зерна гречихи с удалением плодовых оболочек, цвет коричневый с оттенками. Ядрицу и ядрицу быстроразвариваюшу- юся подразделяют по качеству на 1-й, 2-й и 3-й сорта.

ГI род ел по расколотые ядра непропаренной и пропарен­ной грочихи (продел быстроразваривающийся). Продел iiti сорта не подразделяют.

В кулинарии гречневые крупы используют для приготовления каш, супов и фаршей. Из продела готовят вязкие каши, котлеты и биточки. Варится ядрица 40... 50 мин, а быстроразваривающаяся - 15... 20 мин, увеличиваясь в объеме в 5...6 раз.

Крупа овсяная. Из крупяного овса вырабатывают несколько видов крупы.

Крупа овсяная недробленая - продукт, прошедший пропаривание, шелушение и шлифование. Цвет крупы серовато- желтый различных оттенков. По качеству крупа бывает высшего, 1-го, 2-го сортов.

Крупа овсяная плющеная имеет рифленую поверхность и бело-серый цвет. Получают ее в результате плющения овсяной недробленой крупы, предварительно пропаренной. По качеству ее подразделяют на высший, 1-й сорт и 2-й сорта.

Из овса вырабатывают также хлопья «Геркулес», лепестковые, «Экстра».

«Геркулес» получают из недробленой пропаренной овсяной крупы высшего сорта путем дополнительного пропаривания, рас­плющивания на гладких вальцах и высушивания. Хлопья имеют толщину 0,5...0,7 мм, они быстро развариваются (не более 20 мин) и хорошо усваиваются. Лепестковые хлопья также готовят из овсяной крупы высшего сорта, дополнительно подвергают шли­фовке, сортировке по крупности, пропариванию и плющению; эти хлопья ценят выше, чем «Геркулес», они лучше усваиваются и бы­стрее развариваются - за 10 мин. Хлопья «Экстра» получают из овса 1 -го класса. В зависимости от времени варки их делят на № 1 - по­лученные из целой овсяной крупы, № 2 - мелкие хлопья из резаной крупы, № 3 - мелкие хлопья быстроразваривающиеся, приготов­ленные из резаной крупы. Все хлопья имеют белый цвет с кремовым оттенком до желтого.

Толокно - это измельченные в муку крупные ядра овса, пред­варительно замоченного, пропаренного и высушенного. Цвет от светло-кремового до кремового, однотонный, консистенция мягкая. Используют его без тепловой обработки в сочетании с горячим или холодным молоком, с простоквашей, кефиром.

Овсяные крупы применяют для приготовления супов-пюре, вяз­ких каш, молочных и слизистых супов, запеканок. Варятся овсяные крупы 60... 80 мин (кроме хлопьев). Каши из них получаются слизи­стыми, плотными.

Крупа рисовая. По способу обработки и качеству рисовая крупа подразделяется на виды и сорта.

Рис шлифованный - это обработанные в шлифовальных машинах зерна шелушенного риса, у которых полностью удалены цветковые пленки, плодовые и семенные оболочки, большая часть алейронового слоя и зародыш. Поверхность шероховатая.

Рис шлифованный вырабатывают экстра, высшего, 1, 2 и 3-го сортов.

Рис дробленый шлифованный - это дробленые ядра риса, образовавшегося в процессе выработки риса шлифованного, дополнительно обработанного на шлифовальных машинах. На сорта дробленый рис не подразделяют.

Качество, состав и потребительские достоинства рисовой крупы зависят от свойства зерна риса.

Высокими вкусовыми свойствами характеризуется рис I, II и III типов. Рис IV типа уступает по качеству. Рис V, VI и VII типов средне­го качества. „

По сравнению с другими крупами в рисе меньше клетчатки, крах­мальные зерна обладают хорошей влагоемкостью, поэтому блюда из риса (супы, пудинги, каши, котлеты) хорошо усваиваются орга­низмом, их широко применяют в диетическом питании. Продолжи­тельность варки риса 40...50 мин, при этом он увеличивается в объеме в 5... 7 раз.

Крупа манная. Получают на мельницах при сортовом ромбле пшеницы в муку.

Частицы диаметром 1... 1,5 мм представляют собой чистый эндо­сперм. По типу пшеницы, поступающей на помол, манную крупу подразделяют на марки М, Т и МТ.

Крупу манную маркиМ получают из мягкой пшеницы. Она непрозрачная, мучнистая, белого или кремового цвета, исполь­зуют ее в детском питании для приготовления жидких и вязких каш, клецок, оладий и муссов.

Крупу манную марки Т получают из твердой пшеницы. Она полупрозрачная, ребристая, кремового или желтоватого цвета; ее применяют для варки супов и фаршей.

Крупу манную марки МТ получают из мягкой пшеницы с примесью 20 % твердой. Она непрозрачная, мучнистая, белого цвета, с наличием полупрозрачной крупки, кремово-желтого цвета; ис­пользуют крупу для котлет и запеканок.

Манная крупа имеет высокую энергетическую ценность, но бед­на витаминами и минеральными веществами, быстро разваривает­ся - за 10... 15 мин.

Крупа пшеничная. По способу обработки твердой пшеницы и раз­меру крупинок подразделяется на номера и виды, например, «Пол­тавская» - четыре номера и вид под названием «Артек».

«Полтавская крупа» № 1 - целое зерно пшеницы, осво­божденное от зародыша и частично от плодовых и семенных обо­лочек, зашлифованное, удлиненной формы, с закругленными кон­цами; № 2 - частицы дробленого зерна, полностью освобожденные от зародыша и частично от плодовых и семенных оболочек, зашли­фованное, с закругленными концами, овальной формы; № 3 и 4 - частицы дробленого зерна различной величины, полностью осво­божденные от зародыша и частично от плодовых и семенных обо­лочек, круглой формы, зашлифованны.

Крупа «Артек» - это мелкодробленое зерно пшеницы диа­метром 1... 1,5 мм.

Цвет пшеничной крупы всех видов и номеров желтый, содер­жание доброкачественного ядра не менее 99,2 %, вкус и запах - свойственные крупе, без посторонних привкусов и запахов. При­меняют пшеничные крупы для варки супов, каш, пудингов, запека­нок.

Крупа ячменная. Из крупяного ячменя получают крупу перловую путем удаления цветковых пленок, частично плодовых и семенных оболочек и зародыша с обязательным шлифованием и полировани­ем и ячневую путем дробления и шлифования ядра ячменя различной величины.

Перловую крупу по длине крупинок подразделяют на пять номеров: № 1 (3,5...3 мм) и 2 (3...2,5 мм) - удлиненной формы и хорошо ошлифованные ядра с закругленными концами, исполь­зуют их для супов; № 3 (2,5... 2 мм), 4 (2... 1,5 мм) и 5 (1,5...0,5 мм) - ядра шарообразной формы, цвет от белого до желтоватого, иногда с зеленоватым оттенком, из них готовят каши, биточки и зразы.

Ячневая крупа выпускается трех номеров № 1 (2,5...2 мм), 2 (2... 1,5 мм), 3 (1,5...0,5 мм). Это дробленные ядра ячменя много­гранной неправильной формы. Крупа содержит больше клетчатки и минеральных веществ, чем перловая, хуже усваивается организ­мом. Используют эту крупу для приготовления каши, биточков.

Крупа кукурузная. В зависимости от размера крупинок и спосо­ба обработки выпускают следующие виды крупы: кукурузную шлифованную - пяти номеров из зерна кремнистой и полузу­бовидной кукурузы, цвет крупы белый или желтый с оттенками; кукурузную крупную - для производства хлопьев и воз­душных зерен; кукурузную мелкую - для хрустящих пало­чек.

Кукурузные хлопья (корнфлекс) - в виде тонких лепестков из кукурузы, которую замачивают, дробят, отделяют зародыш. Круп­нодробленую кукурузную крупу проваривают в солодовом сладком сиропе, расплющивают в виде лепестков и обжаривают. Получают продукт, готовый к употреблению.

Воздушные зерна кукурузы готовят из очищенного зерна кукурузы путем «взрыва» его в специальных герметичных аппаратах, где зерно проваривается в «собственном паре», а затем за счет резкого перепада давления происходит расширение паров и воздуха внутри зерна. Объем зерна кукурузы увеличивается в 5... 6 раз, приобретает ватообразную мягкую структуру готов к упо­треблению с молоком, какао и т. д.

Недостатками кукурузных круп считаются содержание неполно­ценных белков и низкое кулинарное достоинство - долгая варка (около часа) из них каш и быстрое старение, так как белки набухают медленно и плохо размягчаются, а клейстеризованный крахмал бы­стро отдает воду. Крупу используют для вгфки супов.

Крупа из бобовых. Горох шлифованный вырабатывают из продовольственного гороха, по способу обработки горох шлифован­ный бывает целым и колотым.

Тот и другой горох по качеству подразделяют на 1-й и 2-й сорта.

Горох целый шлифованный - это неразделенные семядоли окру­глой формы с гладкой поверхностью, примеси колотого гороха в нем не более 5 %, влажность 15 %, гороха другого цвета допускается не более 7 %.

Горох колотый шлифованный - это разделенные семядоли с гладкой или шероховатой поверхностью и с закругленными ребрами. Цвет всего гороха желтый или зеленый.

Используют горох для варки первых и вторых блюд, а также в качестве гарнира.

Фасоль. Продовольственную по цвету и форме фасоль подраз­деляют на типы - фасоль белую, овальной или удлиненной формы, цветную однотонную (зеленая,желтая, коричневая, красная разных оттенков) круглой или овальной формы и цветную пеструю (светлая и темная). Белая фасоль по качеству выше цветной.

Чечевица тарелочная. Имеет форму двояковыпуклых линз. Луч­шей в кулинарии считают крупно-семенную тарелочную чечевицу следующих трех типов: темно-зеленого, светло-зеленого, не­однородного цвета.

По составу чечевица близка к гороху, но отличается большим со­держанием белков и крахмала. Чечевицу используют для супов, гарниров и вторых блюд.

Срок варки чечевицы 45...60 мин, гороха - 1... 1,5 ч, фасоли - 1 ...2 ч, при этом крупы из бобовых увеличиваются в объеме в 3...4 раза.

Другие виды крупы. К ним относят «П и о н е р с кую», «3 д о р о- в ь е», «С п о р т и в н у ю» и комбинированные крупы - «Ю жну ю», «Сильную», «Флотскую». Эти крупы имеют повышенную пи­щевую ценность. Их изготовляют из риса, продела или овсяной дробленой крупы, измельченных в муку, с добавлением в качестве обогатителей сухого обезжиренного молока, сахара, соевой муки. Полученную смесь пропаривают, формуют в крупу, сушат и расфа­совывают в картонные (бумажные) коробки. Такие крупы хорошо развариваются и удобны для приготовления различных блюд, осо­бенно для детского и диетического питания. Гарантийный срок их хранения 10 мес.

Промышленность осваивает выработку быстроразваривающей- ся крупы: перловой №1,2, 3, пшеничной «Полтавской» № 1, 2 и 3, пшена, ядрицы риса и гороха. Эту крупу дополнительно увлажняют, пропаривают, некоторую сплющивают и подсушивают. По составу и свойству крупа не отличается от обычных, но варится быстрее - за 10...20 мин.

Саго. Это крупа, состоящая из зерен оклейстеризованного крах­мала. Различают саго натуральное, которое приготовляют из крахмала, извлеченного из сердцевины стволов саговой пальмы или корнейманиоковогокустарника,и искусственное,получаемое из кукурузного или картофельного крахмала. Искусственное саго в зависимости от размера зерен делят на два вида: мелкое диаметром 1,5...2,1 мм и крупное диаметром 2,1... 3,1 мм.

В зависимости от качества саго подразделяют на высший и 1-й сорта. Используют его для приготовления каш, супов, запеканок, пудингов и фаршей.

Требования к качеству крупы. Цвет, вкус и запах крупы должны быть свойственными данному виду крупы, без посторонних запахов и привкусов.

Массовая доля влаги в крупе не более 12... 15,5 %. Основным по­казателем, по которому крупа делится на сорта, является содержание доброкачественного ядра. Например, рис шлифованный экстра, высшего сорта имеет доброкачественное ядро не менее 99,7 %, 1-го сорта - 99,4 %, 2-го - 99,1 %, 3-го - 99 %.

Обязательными требованиями к качеству всей крупы, обеспечи­вающие ее безопасность для жизни и здоровья населения, являются наличие примесей в виде минеральной - не более 0,05 % (песок, галька, частицы земли, шлака), органической примеси - не бо0,05 % (цветковые пленки, частицы стеблей), семян растений (дико­растущих, культурных), вредной примеси не более 0,05 % (головня, спорынья, софоралисохвостная, вязель разноцветный), металломаг- нитной примеси не более 3 мг на 1 кг продукта.

Не допускается зараженность крупы вредителями хлебных за­пасов.

Непригодной в пищу считается крупа с затхлым, плесневелым запахом и с запахом прогорклого крупяного жира.

Упаковывание и хранение круп. На предприятия общественно­го питания крупы поступают в тканевых мешках вместимостью 50... 60 кг или в бумажных пакетах, пачках, коробках вместимостью 0,5... 1 кг, уложенных в ящики вместимостью 15 кг.

Хранят крупы в сухих, хорошо вентилируемых складских поме­щениях при температуре 12... 17 °С и относительной влажности воздуха 70 % до 10 сут.

Технология производства зерновых продуктов, муки, круп.

Производство зернового сырья, а также продуктов его переработки: крупы, муки, сухих завтраков, пищеконцентратов первых и вторых блюд на основе крупяных продуктов и комбикормов занимает одно из ведущих мест в пищеаграрном комплексе.

Развитие пищевой промышленности Украины характеризуется интенсификацией технологических процессов всех перерабатывающих отраслей. Этот процесс сопровождается концентрацией и специализацией производства на базе более совершенной технологии, оснащением предприятий современным оборудованием.

Применение для пищевых производств различных машин и аппаратов связывает технические дисциплины с технологией производства пищевых продуктов. Поэтому специалистам, занятым конструированием или эксплуатацией оборудования пищеперерабатывающих предприятий, необходимо знать основы технологии пищевых производств.

Строение зерна

Зерно всех злаковых культур имеет примерно оди­наковое строение, которое можно рассмотреть на примере зерна пшеницы. Форма его овальная. Выпуклая сторона его называется спинкой, противоположная - брюшком. Вдоль брюшка проходит выемка (борозд­ка). На остром конце зерна имеется опущение (бо­родка), а на тупом - зародыш.

Продольный разрез зерна пшеницы:1 – хохолок, 2-4 - плодовые и семенные оболочки; 5 - алейроновый слой; 6- эндосперм; 7- щиток; 8 - зародыш.

Плодовая оболочка защищает зерно и покрывает его снаружи. Плодовые оболочки содержат много клетчатки, минеральных солей. Организмом плодовые оболочки не усваиваются.

Семенная оболочка составляет 6-8% массы зерна. Она более богата минеральными, азотистыми веществами, сахарами, и в них меньше клетчатки. Пигмен­тный слой семенной оболочки придает зерну соответ­ствующую окраску.

Оболочки плодовые и семенные ухудшают то­варный вид муки и крупы, пищевую ценность, кон­систенцию, поэтому при получении муки и крупы их отделяют.

Внутренняя часть зерна - эндосперм , или мучнистое ядро, составляет 80-82% массы зерна, является самой ценной его частью для получения муки и крупы.

Состоит в основном из крахмала и белков, содержит небольшое количество сахара, жира, витаминов и очень мало минеральных веществ.

Зародыш составляет в среднем 3% массы зерна. Содержит много белков, жиров, сахаров, витаминов, ферментов.

Внешний (алейроновый) слой , примыкающий к семенной оболочке - составляет до 13,5% от массы зерна, содержит большое количество белков, жиров, сахаров, минеральных веществ, витаминов, но эти ценные вещества почти не усваиваются, так как клетки, в которых они нах­одятся, покрыты толстыми оболочками из клетчатки. При шлифовке зерна алейроновый слой отделяют вместе с оболочками.

Семена бобовых растений состоят из зародыша и двух семядолей, практически не имеют эндосперма. Семя защищено плотной семенной оболочкой.

Семена подсолнечника и сои состоят в основном из зародыша с одним рядом клеток эндосперма, защищены семенной оболочкой.

Химический состав зерна

Состав отдельных частей зерна зависит от:

Ботанических признаков (вида, разновидности, селекционного сорта),

Условий произрастания (климатических условий, состава почвы, удобрений, полива),

Степени созревания и др.

Средний химический состав зерна различных видов может различаться по содержанию белка, углеводов, жиров, минеральных веществ, витаминов.

Вода в сухом зерне составляет 12-14% и находится в связанном состоянии. Она не активизирует биохимические процессы, и зерно является стойким при хранении.

Углеводов в злаковом зерне содержится до 70%, в зерне бобовых - до 55% (в сое до 26%), в подсолнечнике - 16%.

В состав углеводов входят: крахмал (до 40-55% массы зерна), сахар, клетчатка, гемицеллюлоза.

Усвояемые углеводы - крахмал и простые саха­ра - основные источники энергии для организма человека. Неусвояемые углеводы или балласт­ные вещества - клетчатка и гемицеллюлоза - улучшают пе­ристальтику и нормализуют кишечную микрофлору.

Белки составляют от 10 до 14% в зерне злаков и 20-35% в зерне бобовых.

По аминокислотному составу белки ржи богаче, чем пшеницы, многими незаменимыми аминокислотами, осо­бенно лизином, и имеют большую питательную ценность. В белке гороха недостает при­мерно трети метионина и цистина.

Белки пшеничной муки хорошо поглощают воду и набухают, образуя тесто. Основную часть теста со­ставляет клейковина.

Клейковиной называют упругий, эластичный и связанный студень, остающийся после отмывания в воде куска теста от крахмала и частиц оболочек зер­на. Клейковина состоит в основном из белков - глиадина и глютенина.

Клейковина соединяет в упругую массу тесто и характеризуется упругостью, эластичностью, растяжимостью, связанностью.

Клейковина хорошего качества имеет белый цвет иногда с желтоватым или сероватым оттенком. После деформации быстро восстанавливает свою форму, не лип­нет к рукам.

Липиды в зерне злаков и бобовых составляют от 2 до 6,2%, в сое - 17%.

В состав жиров входят большей частью ненасыщенные жирные кислоты, а также фосфолипиды (лецитины, кефалины), необходимые человеку для обновления клеток и внутриклеточных структур. Однако ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, что ведет к прогорканиго муки и крупы при хранении.

Водорастворимые витамины группы В концентрируются в оболочке зерна, поэтому в муке высоких сортов этих витаминов мало. Много витаминов группы В в бобовых.

Ферменты выполняют роль регуляторов биохимических процессов, обладают способностью ускорять течение различных биохимических реакций обмена веществ. Из содержащихся в зерне очень важны –

Протеолитические (протеиназы), они действуют на белковые вещества,

Амилазы – α, β-амилазы расщепляющие крахмал,

Липазы – гидролизующие жир.

Минеральные вещества составляют 2-5% сухого ве­щества зерна и образуют золу после сжигания пробы зерна.

В состав зерна входят:

Макроэлементы с содержа­нием от нескольких до сотых долей процента : Р, Mg, К, Na, Fe, S, Al, Si, Ca;

Микроэлементы с содержанием от тысячных до стотысячных долей процента : Мn, В, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co;

- ультрамикроэлементы с содержанием до миллионных долей процента: Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Минеральные вещества сконцен­трированы в оболочке зерна и при обычном помоле большей частью удаляются.

Пигменты составляют группу красящих веществ.

Желтую окраску эндосперму зерна придают каротиноиды, ненасыщенные углеводороды или их кислотные производные .

Окраска оболочек обусловлена флавоноидами - желтыми веществами фенольной природы (например, гликозидами).

Семя состоит их трех основных частей: зародыша, эндосперма - вместилища запасных питательных веществ и семенной оболочки. Если запасные вещества необходимы для питания зародыша во время прорастания и развития проростка, а оболочка выполняет в основном функции защиты семени, то зародыш представляет собой зачаток будущего растения, (рис. 3)

Зародыш семени.

После оплодотворения яйцеклетки образуется зигота - клетка, в которой сосредоточены зачатки всех признаков и свойств взрослого организма. Зародыш, развиваясь, частично или полностью использует вещества эндосперма для питания и своего формирования. У однодольных растений образуется одна семядоля, а точка роста находится сбоку. Основная часть зерновки злаков состоит из эндосперма. У двудольных развиваются две семядоли, где и откладываются запасные питательные вещества, а зародыш заполняет все семя. Точка роста у них находится между семядолями.

Если зародыш имеет две семядоли, которые выносятся на поверхность, то проростки скорее переходят на дополнительное автотрофное питание, меньше зависят от материнского семени и лучше приспосабливаются к условиям внешней среды.

Эндосперм- питательная ткань, развивающаяся вокруг зародыша после слияния гамет при оплодотворении. Эндосперм - это не только питательная ткань, он играет более значительную роль в формировании семян и молодых растений.

Покровы семени.

Семенная кожура развивается из наружных покровов семяпочки. У семян злаковых семенная кожура тесно срастается со стенками завязи.

После оплодотворения в процессе развития семени стенки завязи претерпевают морфологические и биохимические изменения, в результате которых возникает плодовая оболочка.

Покров защищает внутренние части семени от механических повреждений, вредных воздействий внешней среды и регулирует поступление и отдачу воды, газообмен и т.д.

Основу семенной кожуры составляет клетчатка - целлюлозный скелет, пропитанный лигнином, содействующим ее одревеснению.

У плодов наружным слоем покрова является плодовая оболочка, под прикрытием которой находятся остальные части семени, в том числе и семенная кожура. При этом плодовая оболочка составляет наиболее развитую часть покровов семени, а семенная значительно редуцируется, и многие функции последней переходят к плодовой оболочке (рис. 4).

По характеру поверхности оболочка бывает блестящей, матовой, гладкой, ячеистой, шиповатой, снабженной летучками или другими выростами.

У пленчатых хлебов (овес, ячмень и др.) зерновки после молотьбы остаются заключенными в цветковые чешуи, что значительно снижает травмированность семян и улучшает их сохранность. Большое значение для сохранения жизнеспособности семян имеет целостность их покровов. По трещинам и другим повреждениям оболочек во внутреннюю часть семени проникают многие вредители и микроорганизмы, что значительно снижает потенциальную величину урожая в результате губительного действия микроорганизмов.

Оболочка, а также алейроновый слой задерживают поступление влаги внутрь семени и препятствуют его увлажнению при небольшом дожде, а при сухой погоде - пересыханию. Повреждения оболочек содействуют более быстрому намачиванию и даже выщелачиванию веществ содержимого семени, а в некоторых случаях вызывают несвоевременное прорастание семени.

У бобовых трав, люпина и некоторых других культур скорость поступления влаги в семена связана с имеющимися в их кожуре палисадным слоем. При изменении его состояния поступление влаги замедляется и даже образуются так называемые твердые семена, кожура у которых становится водонепроницаемой. Однако при нарушении целостности покровов вода сразу же начинает поступать к внутренним тканям семени. Не вся поверхность семени одинаково доступна для воды. Так, у зерновых культур влага быстрее проникает в зародышевую часть семени, а у бобовых - в зону рубчика.

Оболочки семян обладают свойством полупроницаемости в отношении тех или иных веществ, находящихся в растворе. Полупроницаемость оболочки семян имеет большое биологическое и хозяйственное значение. Она значительно влияет на поведение семян при протравливании, при соприкосновении их с удобрениями, на прорастание семян при повышенном содержании солей в почве и т.д.

Соотношение различных частей семени меняется в зависимости от сортовых особенностей, крупности, степени созревания и т.д. В среднем оно может характеризоваться следующими величинами, % массы зерна:

Пшеница Кукуруза

Оболочки 8,9 7,4

Эндосперм 87,9 82,5

Зародыш 3,2 10,1

На долю запасных питательных веществ приходится основная масса семени, и чем крупнее и тяжелее семена, тем больше содержится в них запасных питательных веществ, и тем крупнее у них зародыш. При прочных покровах из таких семян развивается более сильный и устойчивый к различным неблагоприятным условиям проросток, обеспечивающий повышенную продуктивность растений.

Периоды и фазы развития семян.

С момента оплодотворения до полной зрелости в семени наблюдается ряд сложных превращений, т.е. происходит его развитие. У пшеницы различают шесть периодов развития семян.

1. Образование - от оплодотворения до образования точки роста. Семя образовалось, т.е. при отделении от растения оно способно дать жизнеспособный росток. Масса 1000 семян 1 г. Продолжительность периода 7-9 дней.

2. Формирование - от образования до установления окончательной длины зерна. Дифференциация зародыша заканчивается, цвет зерна зеленый, начинают появляться крахмальные зерна. В зернах много свободной воды и мало сухого вещества. Масса 1000 семян 8-12 г. Главное в этот период не накопление запасных веществ, а формирование всех частей зерна. Продолжительность периода 5-8 дней.

3. Налив - от начала отложения крахмала в эндосперме до его прекращения. В этот период увеличивается ширина и толщина зерна до максимума, полностью сформировывается ткань Эндосперма. Влажность зерна снижается до 38-40%, так как накапливается сухое вещество. Продолжительность периода в среднем 20-25 дней.

4. Созревание - начинается с прекращения поступления питательных веществ. В это время преобладают процессы полимеризации и подсыхания. Влажность снижается до 18-12%. Зерно созрело и пригодно для технического использования, но развитие семени еще не закончено, в нем протекают физиологические процессы.

5. При послеуборочном созревании заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, свободные жирные кислоты превращаются в жиры, снижается деятельность ферментов, увеличиваются воздухо- и водонепроницаемость семенных оболочек. Влажность семян становится равновесной с относительной влажностью воздуха. Дыхание затухает. В начале периода всхожесть семян низкая, а в конце она становится нормальной. Продолжительность периода зависит от особенностей культуры и внешних условий.

6. Полная спелость - начинается с момента наступления полной всхожести, семена готовы начать новый цикл жизни растений, идет медленное старение коллоидов, которое сопровождается слабым дыханием. В таком состоянии они находятся до прорастания или до полной гибели вследствие старения при длительном хранении.

Периоды делят на более мелкие этапы развития семян - фазы. Период налива делят на четыре фазы, а период созревания - на две.

Фаза водянистого состояния - начало формирования клеток эндосперма. Зерно заполнено водянистой жидкостью, влажность его 80-75%, свободной воды в 5-6 раз больше, чем связанной. Сухое вещество составляет 2-3% максимального. Длительность фазы 6 дней.

Фаза предмолочная - содержимое водянистое с молочным оттенком, так как в эндосперме откладывается крахмал, оболочка зеленоватая, влажность 75-70%, сухое вещество составляет 10%. Продолжительность фазы 6-7 дней.

Фаза молочного состояния - зерно содержит молокообразную белую жидкость. Влажность его до 50%; сухого вещества накоплено 50% от массы зрелого семени. Длительность фазы от 10 до 15 дней.

Фаза тестообразного состояния - эндосперм имеет консистенцию теста. Хлорофилл разрушен и остается только в бороздке. Влажность снижается до 42%, сухого вещества накоплено 85-90%, продолжительность фазы - 4-5 дней.

Фаза восковой спелости - эндосперм восковидный, упругий, оболочки желтые, влажность снижается до 30%, прекращается прирост сухого вещества. Длительность фазы 3-6 дней.

Фаза твердой спелости - эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная, кожистая, окраска типичная, влажность 8-22%, продолжительность фазы 3-5 дней. По фазам происходят значительные изменения посевных качеств и урожайных свойств семян. Так, семена молочного состояния имеют более низкие энергию прорастания, силу роста, полевую всхожесть и уступают по продуктивности семенам в восковой и твердой спелости.

Семена часто обладают пониженными урожайными свойствами, имеют длинный послеуборочный период дозревания, плохо хранятся. Высокая температура при нормальной влажности сокращает налив и ускоряет биохимические процессы. В этом случае семена формируются высокого качества.

Отрицательное влияние на семена зерновых в начале восковой спелости оказывают весенние заморозки. Морозобойное зерно гораздо больше портится при хранении и дает высокий процент ненормальных, ослабленных ростков.

Накопление сухого вещества в зерне заканчивается в середине восковой спелости при влажности 35-40%. В это время растения можно скашивать и укладывать в валки.



Семена масличных растений представляют собой сложные многоклеточные образования, построенные из нескольких типов тканей. Ткань - это совокупность клеток, выполняющих в организме растения определенную функцию и сходных по строению. Ткани семян по физиолого-биохимическим свойствам, характеру процессов обмена и химическому составу дифференцированы. Одноименные ткани различных растений обычно имеют большое сходство и выполняют аналогичные функции. Как правило, ткани не изолированы друг от друга и составляют взаимодействующие системы.

ЗАПАСАЮЩИЕ ТКАНИ

У семян наиболее развиты основные, или запасающие, ткани: ткани зародыша и эндосперма. В этих тканях происходит накопление и хранение питательных веществ.

К масличным растениям, в семенах которых практически все запасные вещества сосредоточены в зародыше, точнее в его семядолях, относятся подсолнечник, горчица и соя. Так, у подсолнечника эндосперм представлен в виде тонкой однорядной ткани, сросшейся с семенной оболочкой.

К растениям, семена которых имеют хорошо развитый эндосперм, относятся клещевина, мак и кунжут. В зародыше таких семян, как правило, почти нет запасных питательных веществ, а семядоли развиты слабо.

У некоторых культур запасные вещества в семенах распределены относительно равномерно - и в семядолях, и в эндосперме. Обе ткани развиты достаточно хорошо. К таким растениям относится лен (табл.).

Место отложения запасных веществ в масличных семенах

Семейство, род, вид растений	Тип плодов	Место отложения запасных веществ	Части растений, перерабатываемые на маслодобывающих заводах
Бобовые
	Многосемянный боб	Семядоли зародыша и эндосперм
		Семядоли зародыша	Семена и плоды
Астровые
Подсолнечник, сафлор
Сельдерейные
Кориандр	Двусемянка	Эндосперм
Капустные
Рапс, горчица, сурепица, рыжик,	Стручок (стручочек)	Семядоли зародыша
Мальвовые
Хлопчатник	Коробочка	Семядоли зародыша и эндосперм
Коноплевые
		Семядоли зародыша
Леновые
	Коробочка	Семядоли зародыша и эндосперм
Губоцветные
Перилла, ляллеманция		Семядоли зародыша
Молочайные
Клещевина	Коробочка	Эндосперм	Семена, части плодов (третинки)
Кунжутные
Маковые

В зависимости от степени развития эндосперма семена делят на три группы - без эндосперма, с эндоспермом и с равномерно развитым зародышем и эндоспермом

Такое деление семян условно, и его можно проследить только в семенах, в которых процесс созревания полностью закончился.

ПОКРОВНЫЕ ТКАНИ -ПЛОДОВЫЕ И СЕМЕННЫЕ ОБОЛОЧКИ

Покровные ткани защищают зародыш и эндосперм семян от неблагоприятных внешних воздействий - механических повреждений, высыхания, перегревания, переохлаждения, лучистой энергии, проникновения чужеродных организмов, а также излишнего увлажнения. Выполнение защитной функции накладывает специфический отпечаток на строение покровных тканей, прежде всего внешних оболочек семян - плодовой и семенной. Эти оболочки у большинства растений состоят из мощной и твердой волокнистой ткани, сложенной из вытянутых толстостенных клеток, как правило, мертвых, лишенных внутриклеточного содержимого. Из-за характерного расположения клеток и их формы ткань иногда называют палисадной.

Покровные ткани обеспечивают прорастание семян при условиях, наиболее благоприятных для развития проростка. Эта функция покровных тканей обусловлена спецификой химического состава, который обеспечивает их непроницаемость для воды и кислорода воздуха. Непроницаемость тканей для воды объясняется тем, что в их составе липиды (в основном воски и воскоподобные соединения). Многие масличные плоды и семена покрыты тонкой пленкой (налетом) из воскоподобных соединений. Покровные ткани многих плодов и семян образуют волоски, усиливающие защитные функции ткани или способствующие распространению семян. У семян хлопчатника, например, эпидермальные волоски (хлопковое волокно) достигают 70 мм. Иногда в покровных тканях образуется грубая защитная ткань - пробковая. Клетки этой прочной и упругой ткани отмирают и состоят только из толстых стенок, которые окружают полости, заполненные воздухом или смолистыми веществами.

В семенной оболочке и в стенках плода обнаружены ингибиторы прорастания, поэтому удаление этих тканей способствует прорастанию семян. Присутствие в покровных тканях соединений типа фенолов, возможно, также усиливает непроницаемость. В семенной оболочке отдельных растений, например льна, накапливаются слизи. При контакте с водой слизи оболочки набухают и семена становятся клейкими, что способствует удержанию семян на почве и исключает их смывание и унос дождем или ветром. Набухший слой слизи непроницаем для кислорода, и осенью в условиях избыточной влажности препятствует поступлению кислорода к зародышу, задерживая прорастание до наступления более благоприятных условий.

Если у зрелых семян плодовая оболочка не разрушается при созревании и уборке, то семенная оболочка имеет строение, подобное строению основной ткани - зародыша или эндосперма. Например, у подсолнечника семенная оболочка представляет собой тонкую пленку, состоящую из внешней (бахромчатой) ткани и внутренней (эпидермиса). Если у семян после созревания плодовые оболочки не сохраняются, то семенная оболочка у них, как правило, прочная, а строение тканей, составляющих ее, аналогично тканям плодовой оболочки. В отдельных случаях семенная оболочка может срастаться с маслосодержащими тканями ядра (например, у льна), и даже при разрушении семян эта связь сохраняется. Чаще семенная оболочка только соприкасается с ядром (у сои, горчицы, хлопчатника, клещевины).

Большинство перерабатываемых масличных семян имеет сухую семенную оболочку. Семена с сочными покровами чаще встречаются у более эволюционно древних растений.

ЗАРОДЫШ

Зародыш семени состоит из находящихся в зачаточном состоянии корешка, стебелька (подсемядольного колена), почечки и первых листьев, называемых семядолями. Часто корешок, подсемядольное колено и почечку называют корешком-почечкой.

Важнейшие ткани корешка-почечки включают внешние ткани - эпидермис, запасающую ткань, сердцевину, прокамбиальные тяжи, представляющие собой проводящую и механическую ткань.

Основная ткань и сердцевина состоят из коротких цилиндрических клеток. Как правило, эти ткани зародыша более устойчивы к механическим воздействиям при измельчении семян в процессе технологической обработки.

Семядоли состоят главным образом из тканей двух видов - покровной (наружный и внутренний эпидермис) и основной (губчатая и палисадная). В толще семядоли находятся проводящие и механические ткани, из которых образуются жилки листа. Наружные ткани зародыша однорядные, их защитные функции проявляются незначительно. Основная ткань многорядная и состоит из клеток, несколько вытянутых в радиальном направлении.

Корешок-почечка расположен обычно у острого конца семени между семядолями.

У зародыша семян разных масличных культур сохраняется однотипный план строения, но по степени развития, размерам и строению составляющих частей, прежде всего семядолей, обнаруживаются различия. Так, у семян без эндосперма, например у подсолнечника, семядоли толстые, мясистые, так как все запасные липиды и белки сконцентрированы в семядолях. У хлопчатника семядоли тонкие, но зато площадь их сравнительно больше, так как они свернуты в несколько несрастающихся рядов. У семян с хорошо развитым эндоспермом, например у клещевины, семядоли состоят из двух тонких листочков, разделенных воздушной полостью.

ЭНДОСПЕРМ

Эндосперм состоит из ткани, аналогичной по строению основной ткани зародыша. У семян без эндосперма этой ткани практически нет, она представлена одним или двумя рядами клеток, частично сросшимися с семенной оболочкой.

У семян хлопчатника эндосперм представляет собой ткань, заполняющую складки свернутых семядолей, которая состоит из нескольких рядов клеток в зависимости от глубины складок и образует выравнивающий слой. У семян промежуточного типа (льна) объем эндосперма равен объему зародыша.

У семян с развитым эндоспермом (клещевины) эндосперм - это основная запасающая ткань, которая занимает почти все свободное пространство внутри семенной оболочки.