Изучение химического состава отобранных проб зерна по показателям содержания протеина, крахмала, клетчатки и зольности

В статье представлены результаты исследования химического состава отобранных партий зерна пшеницы и ячменя отечественных сортов селекции из основных зерносеющих регионов Казахстана по показателям содержания белков, крахмала, клетчатки и зольности. Установлено процентное содержание протеина, углеводов (крахмала + клетчатка) и жира. Результаты исследований позволили выделить сорта злаковых культур, обладающие наибольшей пищевой ценностью.

Введение

В соответствии с Государственной программой развития агропромышленного комплекса Республики Казахстан на 2013-2020 гг., отмечается необходимость перевода сельского хозяйства на инновационный путь развития, внедряя новые технологии и непрерывно повышая производительность и качество сельскохозяйственной продукции на уровне лучших мировых стандартов. При этом приоритетным направлением должна выступить переработка сельскохозяйственной продукции в широкий ассортимент пищевой продукции за счет разработки и внедрения новых перспективных рецептур для производства пищевых продуктов функционального и лечебно-профилактического назначения [1].

Материалы и методы

С целью формирования информационной базы для создания программного объекта по  расчету  рецептур  полизлаковых  продуктов  высокой  степени  готовности      изучали химический состав отобранных партий зерна пшеницы и ячменя основных зерносеющих регионов Казахстана по показателям содержания белков, крахмала, клетчатки и зольности [2].

Результаты исследований и их обсуждение

На рисунках 1-4 представлены резуль-таты экспериментальных исследований по изучению содержания массовой доли белка в перерасчете на сухое вещество (СВ) и реальной влажности (%).

Анализ представленной диаграммы (рисунок 1) показал, что значения массовой доли белка в зерне пшеницы в пересчете на СВ в среднем составляют 15 %. Так, например, минимальные значения содержания белка соответствуют зерну сорта мягкой пшеницы "Дала" и "Водопад-100" и составляют 12,7 и 13 % соответственно. При этом полученные значения находятся в допустимых пределах и соответствуют требованиям нормативно- технической документации.

Максимальные значения показателя массовой доли белка соответствуют сортам пшеницы "Астана" – 17 %, "Глубочанка", "Дамсинская янтарная" и "Карагандинская -70" – 16,5 %.

Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – массовая доля белка, % (в перерасчете на СВ)

Рисунок 1 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – массовая доля белка, % (в перерасчете на СВ) 

Аналогичная динамика содержания массовой доли белка была установлена в пересчете по реальной влажности, которая представлена на рисунке 2. 

Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – массовая доля белка, % (в перерасчете по реальной влажности)

Анализ представленной диаграммы свидетельствует о том, что среднее содержание массовой доли белка в пересчете по реальной влажности составляет до 12%, что положительно характеризует белковый состав отечественных сортов селекции, а значит зерно обладает отличными хлебопекарными свойствами.

Далее определяли содержание массовой доли белка в зерне ячменя отечественных сортов селекции. Ячмень содержит более 10% белка, который по своей пищевой ценности превосходит пшеничный. Растительный белок, усваивается нашим организмом почти на 100%. Основными факторами, определяющими содержание белковых веществ в зерне, являются сортовые особенности ячменя, агротехнические приемы возделывания и особенно метеорологические условия. Изучено содержание массовой доли белка в зерне ячменя в пересчете на СВ и по реальной влажности. На основании результатов лабораторных исследований строили диаграмму, представленную на рисунке 3. 

Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – массовая доля белка, % (в пересчете на СВ)

Рисунок 3 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – массовая доля белка, % (в пересчете на СВ)

Анализ представленной диаграммы показывает, что отечественные сорта ячменя обладают высоким содеражанием массовой доли белка в перерасчете на СВ, что соответствует требованиям, предъявляемым нормативно-технической документацией. Среднее содеражание массовой доли белка составляло 14 %. Максимальные значения соответствовали сортам ячменя "Карагандинский-8", "Карагандинский-9" и "Карагандинский-6" и составили 16%.

Далее изучали содержание массовой доли белка, которая была получена при пересчете на реальную влажность зерна ячменя. Полученные результаты представлены на рисунке 4.

Анализ полученной диаграммы также свидетельствует о высоком содержании массовой доли белка (при пересчете на реальную влажность) в отобранных паритиях зерна ячменя, среднее содеражание составило 13,5%. Максимальное значение массовой доли белка соответствовало сорту ячменя "Карагандинский-18" и составило 14,2%. Минимальное значение составило 11,5% и соответствовало сорту ячменя "КР-100".

 Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю –массовая доля белка, % (в пересчете по реальной влажности)

Рисунок 4 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю –массовая доля белка, % (в пересчете по реальной влажности) 

Углеводы – основа источника энергии человека, представляющая собой наиболее сложную химическую составляющую рациона человека. В этой связи, далее было изучено содержание углеводного комплекса отобранных партий зерна пшеницы и ячменя по показателям содержания в химическом составе крахмала и клетчатки. Содержание крахмала в зерне злаковых культур способно варьировать в зависимости от складывающихся в течение вегетационного периода условий [3].

Результаты лабораторных исследований по определению крахмала зерна пшеницы и ячменя представлены на рисунках 5 и 6.

На рисунке 5 представлен сравнительный анализ результатов лабораторных исследований по определению содержания крахмала в зерне пшеницы отобранных партий. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что отечественные сорта селекции зерна пшеницы обладают высоким содержание крахмала в химическом составе. Крахмал является основным углеводом зерна пшеницы. Он находится в эндосперме и составил по результатам лабораторных исследований (при влажности зерна, равной 14%) в среднем до 60% от веса зерна в зависимости от разновидности, сорта пшеницы и агроклиматических особенностей. Максимальное значение соотетствовало сорту пшеницы "Дала" – 78%, минимальное значение 51% соответствовало сортам "Дамсинская янтарная" и "Карагандинская-31".

Результаты лабораторных испытаний по определению массовой доли крахмала в зерне ячменя отечественных сортов селекции представлены на рисунке 6. 

Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – содержание крахмала, %

Рисунок 5 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – содержание крахмала, %

 Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – содержание крахмала, %

Рисунок 6 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – содержание крахмала, %

Анализ полученной диаграммы показал высокое содержание крахмала в отобранных партиях зерна ячменя отечественной селекции до 59,3% у сорта "КР-100", что характеризует высокие технологические пивоваренные свойства ячменя; чем больше в ячмене содержится крахмала, тем выше выход экстракта – солода. Лишь два сорта обладали минимальными значениями содержания крахмала до 56% у сортов ячменя "Карагандинский-8" и "Карагандинский-9".

Клетчатка (или целлюлоза) – высокомолекулярный полисахарид. Клетчатка является основой клеточных стенок и обусловливает механическую прочность, эластичность растительных тканей. Клетчатка оказывает большое влияние на качество хлеба. Она содержится главным образом в отрубях, в периферических, оболочечных частях зерна. Особенностью клетчатки являются хорошие сорбционные характеристики. Клетчатка химически очень стойкое вещество, не растворяющееся в воде и разбавленных растворах кислоты и щелочи; в организме человека не переваривается. Тем не менее, клетчатка является важной составной частью рациона человека [4].

Далее изучали содержание клетчатки в отобранных пробах зерна злаковых культур отечественных сортов селекции. На основании полученных результатов лабораторных исследований строили диаграммы по показателю – содержание клетчатки в зерне. На рисунке 7 представлен анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – содержание клетчатки. 

Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – содержание клетчатки, %

Рисунок 7 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы по показателю – содержание клетчатки, % 

Полученные результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что максимальное значение содержания клетчатки соответствует сорту "Водопад-100" и соответствует числовому значению 3,0%. Минимальное значение соответствует сорту "Карагандинский-30" – 1,7%.

Далее изучали химический состав отобранных проб зерна ячменя по показателю содержания клетчатки (рисунок 8).

Минимальное процентное содержание клетчатки составило – 5,9%, что соответствует ячменю сорта "Карагандинский-5". Максимальное значение отмечено в образце зерна ячменя сорта "КР-100" – 7,8%. При этом среднее значение содержания клетчатки оставило 6,5%. При этом необходимо отметить, что большие значения показателя содержания клетчатки снижают значения белкового комплекса.

Минеральные вещества наряду с белками, жирами, углеводами и витаминами, являются важными элементами питания, играющими ключевую роль во всех биохимических процессах, происходящих в организме человека. [5].

Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – содержание клетчатки, %

Рисунок 8 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – содержание клетчатки, % 

Содержание минеральных веществ оценивали по комплексному показателю зольность. На рисунках 9 и 10 приведены диаграммы, полученные на основании результатов лабораторных исследований.

Сравнительный анализ отобранных партий зерна по показателю – зольность, %

Рисунок 9 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна по показателю – зольность, %

Анализ представленной диаграммы (рисунок 9) показывает, что среднее значение зольности составляет до 1,65%. При этом максимальное значение соответствует сорту зерна пшеницы "Ульбинка-55" и составило не менее 1,9%. Минимальное значение соответствует сорту зерна пшеницы "Карагандинская-31" и составило не менее 1,4%.

Аналогичные исследования проведены для отобранных проб зерна ячменя отечественной селекции, результаты лабораторных исследований приведены на рисунке 10. 

Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – зольность, %

Рисунок 10 – Сравнительный анализ отобранных партий зерна ячменя по показателю – зольность, % 

Анализ представленной диаграммы показал, что числовые значения сильно варьируются в зависимости от агроклиматических и агротехнических условий произрастания, применяемых удобрений, сорта зерновой культуры. Большая часть минеральных веществ содержится в периферийных слоях зерновки (цветковые, плодовые оболочки, алейроновый слой) и зародыше, а в силу своего анатомического строения наличия плотных цветковых оболочек приводит к высокому содержанию значений показателя зольности. Так, например, максимальное значение соответствует зерну ячменя сорта "Астана-2000" и составляет до 2,6%. Минимальное значение соответствует зерну ячменя сорта "Карагандинский-8" соответствует 1,7%.

Для характеристики качественного состава минеральных веществ в тканях зерна принята следующая классификация на подгруппы (% к массе золы) [6]:

  • макроэлементы объединяют элементы, содержание которых колеблется от десятков до сотых долей процента. В нее входят элементы: P, Ca, K, Mg, Na, Fe, S, Al, Si;
  • микроэлементы объединяют элементы, содержание которых колеблется от тысячных до стотысячных долей процента. К этой группе относятся Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co и др.;
  • ультрамикроэлементы объединяют элементы, содержание которых исчисляется миллионными долями процента и меньше: Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Аu, Ra.

Зерновое сырье является богатым источником калия и фосфора. В зерне пшеницы преобладают фосфор, калий и магний. В пленчатых культурах резко возрастает доля кремния в результате его высокого содержания в лузге. Результаты экспериментальных исследований  по  определению  процентного  содержания  макроэлементов  в отобранных пробах зернового сырья отечественных сортах селекции методом ближней инфракрасной спектроскопии приведены в таблице 1. 

Таблица 1 – Содержание минеральных веществ в отобранных пробах зернового сырья

 Содержание минеральных веществ в отобранных пробах зернового сырья

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что содержание минеральных веществ подгруппы макроэлементов не значительно. Содержание Са в отобранных пробах зерна пшеницы не установлено.

Выводы

В результате проведенных исследований по изучению химического состава отобранных проб зерна отечественных сортов селекции установлено процентное содержание протеина, углеводов (крахмала + клетчатка) и жира. Результаты исследований позволили выделить сорта злаковых культур, обладающие наибольшей пищевой ценностью, что необходимо учитывать при разработке рецептур полизлаковых смесей для производства продуктов питания.

 

Литература 

  1. Программы по развитию агропромышленного комплекса в Республике Казахстан на 2013-2020 годы "Агробизнес-2020". Постановление Правительства Республики Казахстан от 18 февраля 2013 года №
  2. Казаков Е.Д. Зерноведение с основами растениеводства. – М.: Колос, – 287 с.
  3. Казаков Е.Д. Зерноведение с основами растениеводства. – М.: Колос, – 320 с.
  4. Степанова Е.Н. Химический состав пищевых продуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – 316 с.
  5. http://www.portal.grsu.by/UCHEBNIKI/MEDIC/ff/Razdel_2/Lechtm Понятие о рациональном питании. Биологическая ценность продуктов. Значение белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ.
  6. http://www.comodity.ru/agricultural/14.shtml. Энергетическая и питательная цен- ность пищевых продуктов.

 

Год: 2015
Город: Алматы