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

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 результаты 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 нормативнотехнической документации.

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

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

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.

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 содержанием массовой доли белка в перерасчете на СВ, что соответствует требованиям, предъявляемым нормативно-технической документацией. Среднее содержание 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 партиях зерна ячменя, среднее содержание 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» .

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 соответствовало 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.

Рисунок 5 — Сравнительный анализ отобранных партий зерна пшеницы 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.

пшеница селекция пищевой ценность.

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].

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.

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.

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.

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.

• 1. Программы по развитию агропромышленного комплекса в Республике Казахстан на 2013;2020 годы «Агробизнес-2020». Постановление Правительства Республики Казахстан от 18 февраля 2013 года № 1.
• 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/Razdel₂/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 ценность пищевых продуктов.