Зерно: классификация, характеристика, требования к качеству, условия хранения

Зерно: классификация, характеристика, требования к качеству, условия хранения

Введение

Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Из зерна

вырабатывают важные продукты питания: муку, крупу, хлебные и макаронные

изделия. Зерно необходимо для успешного развития животноводства и

птицеводства, что связано с увеличением

производства мяса, молока, масла и других продуктов. Зерновые культуры

служат сырьем для получения крахмала, патоки, спирта и других продуктов.

Всемерное увеличение производства зерна - главная задача сельского

хозяйства.

Наряду с увеличением производства зерна особое внимание обращается на

улучшение качества зерна, и прежде всего на расширение производства твердых

и сильных пшениц, а также важнейших крупяных и фуражных культур.

Для успешного решения этих задач необходимо улучшать использование

агротехники, шире внедрять высокоурожайные сорта и гибриды,

совершенствовать структуру посевных площадей. Большое значение придается

также эффективному использованию удобрений, расширению посевов на

мелиорированных землях и в зонах достаточного увлажнения.

Возделываемые зерновые культуры относят к трем ботаническим семействам

- злаковых, гречишных и бобовых,

Семейство злаковых

Основные хлебные культуры - пшеницу, рожь, овес, кукурузу, рис, просо,

сорго относят к семейству злаковых (Graminial), классу однодольных

растений.

Различают две формы злаковых - - яровые и озимые. Яровые растения

высевают весной, за летние месяцы они проходят полный цикл развития и

осенью дают урожай. Озимые растения сеют осенью, до наступления зимы они

прорастают, а весной продолжают свой жизненный цикл и созревают несколько

раньше, чем яровые. Озимую и яровую формы имеют пшеница, рожь, ячмень и

тритикале. Все остальные злаки бывают только яровыми. Озимые сорта, как

правило, дают более высокий урожай, однако их можно выращивать в районах с

высоким снежным покровом и достаточно мягкими зимами.

К биологическим признакам, характеризующим злаковые культуры, относят

строение корня, стебля, листьев, цветков и др.

Корень злаков - мочковатый, хорошо развитый (длина корешков достигает

3 м и более, а кукурузы и сорго - 8 - 10 м), но у пшеницы, ржи, ячменя и

овса основная часть корневой системы расположена на глубине до 20 - 30 см,

поэтому эти злаки особенно чувствительны к засухе. Корневая система

остальных злаковых культур уходит в землю глубже, поэтому они более

засухоустойчивы.

Стебель злаков - соломинка, состоящая из трех - пяти междоузлий,

соединенных стеблевыми узлами. У ячменя, ржи, овса и мягкой пшеницы

соломина внутри пустая, что при неблагоприятных погодных условиях приводит

к полеганию растений и большим потерям урожая, особенно у высокорослых

растений. Поэтому при выведении новых сортов злаков стремятся к получению

средне- и короткостебельных растений. Стебель твердой пшеницы и остальных

злаков заполнен паренхимной тканью.

Листья злаков ланцетовидные, с параллельным жилкованием. У основания

они свернуты в трубочки, прикрепленные к стеблевым узлам и охватывающие

часть стебля. Листья являются основными фотосинтезирующими органами;

поэтому их число, размеры и состояние оказывают существенное влияние на

урожайность.

Цветок злаков (за исключением кукурузы) называется колоском, который

состоит из стержня, завязи с двумя перистыми пестиками и тремя тычинками.

Снаружи завязь прикрывают колосковые чешуи (пленки), выполняющие роль

околоцветника. В зависимости от длины тычиночных нитей и строения пестика

цветки могут быть самоопыляющимися и перекрестноопыляемыми (рожь,

кукуруза).

Урожайность перекрестноопыляемых злаков менее устойчива и зависит от

погоды в период цветения. Колоски большинства злаков одноцветковые, а у

овса в одном колоске иногда могут быть собраны две-три завязи. Зерна,

развивающиеся в многоцветковых колосках, более мелкие и неоднородные по

крупности. Они снижают товарные качества, затрудняют переработку зерна.

Цветки злаков собраны в соцветия. У колосковых злаков (пшеницы, ржи,

ячменя) соцветием является сложный колос. У пшеницы и ржи на каждом уступе

стержня сложного колоса развивается по одному зерну, а всего их в колосе

содержится от 30 до 60. У разных сортов ячменя на каждом уступе стержня

может развиваться как по одному зерну (двурядный), так и по два-три

(многорядный). Многорядный ячмень дает неоднородное по крупности зерно.

Метельчатые злаки - овес, просо, рис, сорго имеют соцветия в виде

метелки, у которой колоски располагаются на удлиненных ветвящихся

цветоносах. Количество зерен в метелке бывает от 50 - 60 (овес) до

нескольких сотен (чумиза). Обычно верхушечные колоски зацветают несколько

позже, чем нижние, поэтому в зерновой массе метельчатых злаков часто

встречаются недозревшие зерновки.

Особое место среди злаков занимает кукуруза - однодомное

раздельнополое растение, женские цветки которого собраны в початки,

расположенные в пазухах листьев по 3 - 5 на одном стебле, а мужские - в

метелки, растущие по одной на верхушке стебля. Початок состоит из стержня,

на котором вертикальными рядами располагаются от 300 до 1000 зерновок.

Снаружи початок покрыт видоизмененными листьями-обертками. Зерна составляют

около 60 % массы початка.

Плод злаков - зерновка - развивается из оплодотворенной завязи цветка.

При обмолоте пшеницы, ржи и тритикале зерновки легко отделяются от

цветковых пленок. Не имеет их кукуруза. Эти злаки называются голозерными. У

остальных злаков цветковые пленки плотно облегают зерновку и при обмолоте

не отделяются. Эти культуры называют пленчатыми (ячмень, овес, рис, просо,

сорго).. Чем больше масса цветковых пленок на поверхности зерновки - ядра и

чем труднее они удаляются, тем соответственно меньше выход крупы или муки

при переработке такого зерна.

По внешнему виду (морфологическим признакам) зерновки злаковых культур

подразделяют на настоящие ( пшеница, рожь, ячмень, овес) и просовидные

(остальные культуры).

На рис. 1 показан внешний вид зерновки пшеницы и риса. Форма зерновки

(рис.1а) продолговатая или продолговато-овальная, со стороны спинки четко

различим зародыш, который выглядит небольшой овальной вмятинкой. С

противоположного конца зерна видна бородка (хохолок), образованная

выростами клеток наружного слоя оболочек. Длина волосков и густота бородки

являются родовым и видовым признаками настоящих злаков. Со стороны брюшка

вдоль всей зерновки проходит бороздка (желобок), углубляющаяся внутрь

зерновки на 1/2-1/3 ее толщины и иногда образующая там петлю, осложняя

отделение оболочек при выработке сортовой муки.

Просовидные злаки (рис. 1б) могут иметь форму продолговатую (рис),

округлую (просо, сорго) или клиновидно-овальную (кукуруза). Характерной

особенностью этих злаков является отсутствие у зерновок бороздки и бородки.

[pic] [pic]

Зерновка любого злака состоит из трех основных частей зародыша,

эндосперма и оболочек. На рис. 2 показано строение зерновки пшеницы.

Зародыш, состоит из корешка, стебелька и почечки, дающих жизнь новому

растению. Зародыш плотно прилегает к эндосперму, от которого отделен

видоизмененной семядолей - щитком. Через щиток, богатый ферментами,

питательные вещества при прорастании из эндосперма поступают в зародыш.

Эндосперм - основная часть зерновки. Представляет собой мучнистое

ядро, в котором сосредоточены запасные питательные вещества. В центре

эндосперма клетки крупные, тонкостенные, часто неправильной формы. При

удалении от центра размер клеток постепенно уменьшается, форма их

становится близкой к прямоугольной призме. Внутри клеток белки образуют как

бы сплошную матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы разных

размеров. В центральной части эндосперма наряду с мелкими и средними

находится много крупных гранул крахмала. По мере удаления от центра к

оболочкам количество и размеры крахмальных гранул уменьшаются, а доля белка

увеличивается.

Краевой слой эндосперма - алейроновый, прилегающий к оболочкам, по виду

резко

отличается как от внутренней его части, так и от оболочек. Он образован

толстостенными клетками и правильной, почти кубической формы. Алейроновый

слой пшеницы, ржи, овса состоит из одного ряда клеток, ячменя - из трех -

пяти рядов. Эта особенность строения зерновки ячменя может быть

использована для обнаружения под микроскопом примеси ячменной муки к

пшеничной или ржаной. Клетки алейронового слоя заполнены мелкими тельцами

(у некоторых видов и сортов пшеницы в виде кристалликов) с вкрапленными

между ними мельчайшими капельками жира.

Оболочки защищают семя от воздействия внешней среды. Голозерные злаки

имеют две оболочки. Снаружи зерновка покрыта плодовой оболочкой

(перикарпием), которая образуется из стенок завязи и состоит из трех слоев

крупных толстостенных одревесневших клеток, пустых внутри. Расположение

слоев клеток в перикарпии напоминает - кирпичную кладку, что придает

оболочке большую прочность.

Семенная оболочка образуется из стенок семяпочки и также состоит из

трех слоев клеток, но мелких и неправильной формы. В среднем - пигментном

слое семенной оболочки содержатся красящие вещества, придающие окраску

зерновке.

При современной технологии переработки зерна оболочки м алейроновый

слой стремятся удалить. При этом толщина оболочек и алейронового слоя,

образующих отруби, оказывает влияние на качество вырабатываемого продукта.

Очень тонкие оболочки легко измельчаются и переходят в муку, а чрезмерно

толстые затрудняют отделение эндосперма, уменьшая выход муки. У пшеницы

толщина плодовой и семенной оболочек колеблется от 0,03 до 0,97 мм, а

алейронового слоя - от 0,03 до 0,06 мм. Интересно отметить, что алейроновый

слой пшеницы, состоящий всего из одного ряда клеток, по толщине

приближается к оболочкам. Как правило, мелкое зерно имеет более толстые

оболочки.

Соотношение анатомических частей зерновки злаков имеет важное

технологическое значение. Чем больше оболочек, тем меньше питательных

веществ содержит зерно и меньше соответственно выход продуктов при

переработке. У голозерных злаков содержание колеблется (в %) : эндосперма -

от 70 до 85, алейронового слоя - от 4 до 12, плодовой и семенной оболочки -

от 5 до 9, зародыша - 1,5 - 7 (у кукурузы до 15) массы зерновки.

Цветковая оболочка пленчатых культур составляет (в %): у ячменя - 9 -

13, проса - 16 - 18, риса - 18 - 22, овса - 25 - 30 массы зерновки.

Семейство гречишных

Семейство гречишных (класс двудольных растений) в зерновом хозяйстве

представлено единственной культурой - гречихой (Fagorpyrum Mill). Это

яровое однолетнее растение, имеющее стержневой корень, травянистый

ветвистый стебель, стреловидные листья. Цветки правильные, с

пятилепестковым венчиком от бледно-розовой до красной окраски. Цветки

собраны в соцветия - кисти. Гречиха является перекрестноопыляемым

растением, хорошим медоносом. Однако цветки раскрываются лишь на один день

и не одновременно на всей кисти, поэтому урожай сильно колеблется в

зависимости от погодных условий в период цветения и количества насекомых-

опылителей на полях. Созревание плодов также происходит не одновременно.

Плод гречихи - орешек, как и у злаков, состоит из трех частей -

зародыша, эндосперма и оболочек. Зародыш очень крупный в виде ленты,

похожей на латинскую букву S, пронизывает весь эндосперм, частично проходя

у поверхности ядра. Эндосперм рыхлый, мучнистый, легко дробящийся при

переработке. Ядро (эндосперм с зародышем) покрыто тонкой нежной семенной

оболочкой розового или кремового цвета, у недозрелых ядер она может быть

зеленоватой.

Снаружи орешек покрыт жесткой кожистой плодовой оболочкой,

срастающейся с ядром лишь в одной точке - месте прикрепления к растению.

Окраска плодовой оболочки от серебристосерой до темно-коричневой и зависит

как от сорта, так и от степени зрелости плода.

Соотношение частей плода гречихи (в % ): эндосперма - 55 - 65,

алейронового слоя - 4 - 5, зародыша - 10 - 15, семенной оболочки - 1,5 -

2,0, плодовой оболочки (пленчатость) - 17 - 25.

Бобовые культуры

Бобовые культуры принадлежат к семейству мотыльковых (Leguminosae),

классу двудольных растений. В нашей стране пищевое использование имеют

однолетние травянистые растения - горох, фасоль, соя, чечевица, чина, нут,

бобы, вигна.

Корни бобовых культур стержневые, хорошо развитые, с характерной

особенностью: на них поселяются два вида бактерий - азотобактер и

клубеньковые, фиксирующие азот из воздуха и обогащающие почву азотистыми

веществами. Стебель травянистый, вьющийся или прямостоящий, но легко

полегающий, что затрудняет механизацию выращивания и уборки. Цветки с

несимметричным, напоминающим летящего мотылька, околоцветником, яркой

окраски - от белой до темно-фиолетовой. Они собраны в соцветия - кисти.

Цветение и созревание довольно сильно растянуты во. времени, что снижает

урожайность и делает зерно неоднородным по крупности и степени созревания.

Плод - боб различной формы, состоящий из двух створок - мощно развитых

плодовых оболочек, между которыми находятся до десяти семян округлой

почковидной, иногда сплюснутой формы. Семя бобовых является сильно

разросшимся зародышем, состоящим из двух первых видоизмененных листиков-

семядолей, в которых находится запас питательных веществ для будущего

растения, и ростка - зародышевого корешка, стебелька и почерки. Окраска

семядолей является видовым и сортовым признаками семян бобовых культур и

может быть белой, зеленой, желтой разных оттенков и др. Снаружи семя

покрыто плотной кожурой - семенной оболочкой. Место, которым семя

прикреплялось к створке боба, имеет утолщение на оболочке - рубчик.

Оболочка бобовых может быть полупрозрачной, и тогда цвет семени зависит от

окраски семядолей (горох, чина, нут), непрозрачной - белой, однотонно или

пестро окрашенной. Как правило, темноокрашенные семена (за исключением

фасоли) имеют кормовое назначение.

Соотношение частей семени (в %): семядоли - 87 - 93, росток - 1 - 2,5,

семенная оболочка - 6 - 11.

Пищевая ценность зерна

Пищевая ценность зерна и продуктов его переработки определяется

химическим составом, усвояемостью веществ, образующих их, и колеблется в

зависимости от многих факторов. Зерновые культуры, относящиеся к разным

семействам, отличаются не только соотношением питательных веществ, но и их

составом и свойствами.

Зерно злаков, как видно из табл. 1, не имеет резких различий по

количеству содержащихся веществ, но характеризуется определенными

особенностями. Ядро пленчатых культур после удаления цветковой пленки по

содержанию основных веществ приближается к химическому составу голозерных

злаков. Белки - важнейшие вещества, входящие в состав любой живой клетки.

Их содержание в зерне, состав и свойства определяют технологические и

пищевые достоинства продуктов переработки зерна.

Таблица 1

| |Содержание, % на сухое вещество |

| |белков|углеводов | | |

| | | | | |

|Культура | |крахмал|сахаро|некрахмальных |липидов|золы |

| | |а |в |полисахаридов | | |

| | | | |целлюло|гемицелл| | |

| | | | |з |юлоз, | | |

| | | | | |пектинов| | |

| | | | | |и др. | | |

|Пшеница |10-20 |60-75 |2-3 |2-3 |6-9 |2-2,5 |1,5-2,2 |

|Рожь |8-14 |58-66 |1,9-3,|1,8-3,2|8-15 |1,7-3,5|1,7-2,3 |

| | | |5 | | | | |

|Тритикале |11-23 |49-57 |2,5-3 |2-3 |7-11 |3-5 |1,8-2,2 |

|Кукуруза |9-11 |68-76 |1,5-4 |2,5-3 |5-8 |4-6 |1,4-1,8 |

|Ячмень в |9,5-14|58-68 |2-3 |4,5-7,2|10-16 |1,9-2,6|2,7-3,1 |

|пленках |,5 | | | | | | |

|Ячмень без |13-15,|76-80 |2,5-3,|1,9-3,1|6-9 |1,7-3,1|1,8-2,6 |

|пленок |8 | |5 | | | | |

|Овес в пленках|10-14 |40-50 |1,0-1,|11,5-14|14-22 |4,5-5,5|4,0-5,7 |

| | | |8 | | | | |

|Овес без |12-25 |67-72 |0,8-1,|1,8-2,5|6-11 |6,0-7,5|1,8-2,5 |

|пленок | | |5 | | | | |

|Рис в пленках |6-10 |65-75 |0,5-1,|9,5-12,|18-28 |1,5-2,5|4,5-6,8 |

| | | |0 |5 | | | |

|Рис без пленок|7,5-12|78-82 |0,4-1,|0,8-1,6|3-7 |1,5-2,3|0,9-1,5 |

| | | |2 | | | | |

|Просо в |10-15 |58-65 |0,4-0,|10-11 |12-26 |1,9-2,3|3,7-4,5 |

|пленках | | |7 | | | | |

|Просо без |14,6-1|67-72 |0,4-1,|1,2-2,0|4-7 |3,5-4,5|1,5-1,8 |

|пленок |9,5 | |0 | | | | |

|Сорго в |9-14 |51-61 |1-3 |5-6,5 |10-20 |2,7-3,7|1,8-3,0 |

|пленках | | | | | | | |

|Сорго без |10-15 |70-81 |1,5-3,|1,8-2,5|5-8 |3-5,5 |1,6-2,5 |

|пленок | | |2 | | | | |

Формирование пищевой ценности

зерна при выращивании

Накопление питательных веществ начинается с момента опыления завязи

зерна и заканчивается при его обмолоте. Весь период созревания зерна

условно подразделяют на три фазы.

Первая фаза формирования пищевой ценности зерна характеризуется

высокой влажностью (85 - 65 %), преобладанием в зерновке растворимых

соединений, поступающих из основных фотосинтезирующих органов - листьев,

где из неорганических соединений (углекислого газа, воды, минеральных

солей) образуются сахара, аминокислоты, жирные кислоты, амиды и др. В этой

фазе формируется длина зерновки, поэтому очень важно наличие в почве

достаточного количества влаги и растворимых минеральных солей. Поступающие

в зерно растворимые органические вещества под действием ферментов

постепенно полимеризуются с образованием крахмала, белков, жиров, однако

содержимое зерновки в этой фазе жидкое, похоже на «молочко», отсюда другое

ее название - молочная стадия спелости.

Вторая фаза формирования пищевой ценности зерна - фаза налива.

Завершает формирование размеров зерна - его ширины и толщины. В начале фазы

в колос активно поступают питательные вещества, к концу этот процесс

замедляется. Активность ферментов к середине этого периода достигает

максимума, затем начинает постепенно снижаться, так же изменяется и

скорость превращения растворимых веществ в нерастворимые; влажность

снижается примерно до 35 %. Оболочки теряют хлорофилл и приобретают

желтоватую окраску. Эндосперм из жидкого постепенно становится вязким,

плотным, воскоподобным, поэтому вторую фазу часто называют восковой стадией

спелости.

Третья фаза формирования пищевой ценности зерна - фаза созревания.

Завершает формирование урожая. К ее началу поступление питательных веществ

в зерно замедляется, а затем и прекращается. Однако синтез

высокомолекулярных соединений

с затухающей скоростью продолжается и после уборки урожая. В этот период

окончательно формируется типичная окраска зерна, его влажность снижается до

15 - 18% и зависит от погодных условий, консистенция становится твердой.

Объем зерна может несколько уменьшаться, что приводит к его осыпанию и

потере части урожая при перестое. Установлено, что наилучшее качество муки

получается при скашивании растений в конце восковой стадии спелости, когда

нижняя часть стеблей еще зеленая, и при обмолоте валков через 4 - 6 дней

после скашивания. За эти дни часть питательных веществ из стеблей

дополнительно переходит в зерно, благоприятно сказываясь на количестве и

качестве урожая. Пищевая ценность продуктов, вырабатываемых из зерна, не

остается постоянной, а находится в зависимости от исходного сырья.

Качество урожая определяется соотношением и совокупностью действия

внутренних и внешних факторов. К внутренним факторам относят природные

особенности растений, их биологическую сущность, наследственные признаки.

Внешними факторами являются климатические условия, состав почвы и

совокупность агротехнических мероприятий.

Селекция и ее теоретическая основа - генетика в настоящее время

обеспечивают широкие возможности создания сортов интенсивного направления,

урожайность которых в 2 - 3 раза превышает известные сорта. Например,

озимые сорта пшеницы Аврора и Кавказ при надлежащем уходе дают до 70 - 80

ц/га при средней урожайности пшеницы в мире 22,5 ц/га. Американские ученые

Нельсон и Мертц впервые указали на то, как можно управлять количеством и

качеством белка в кукурузе, воздействуя на ее генный аппарат. Открытые ими

мутации генов Опейк-2 и Флаури-2 позволили получить гибриды кукурузы,

содержащие до 1,7 - 18 % белка, а лизина и триптофана в 2 -3 раза больше,

чем обычно. К настоящему времени селекционеры разных стран вывели

высококолизиновые сорта сорго, риса, ячменя. Ведется работа по выведению

Страницы: 1, 2, 3