Пшеничное зерно и продукты его переработки

Родиной многих видов пшеницы являются Россия, Азербайджан и Италия. Культура пшеницы была известна в странах Средней Азии, в Греции и Болгарии за 6 -7 тыс. лет до н.э. В структуре производства всех зерновых в России пшеница составляет около 60%. [50, 51-53, 70, 74].

Рисунок 1.2. Продольный разрез пшеницы: 1 – эндосперм; 2 – зародыш; 3 – корешок; 4 – зачаточный лист; 5 – щиток; 6 – цилиндрический эпителий; 7 и 8 – плодовые оболочки; 9 – семенная оболочка; 10 – алейроновый слой

С тех пор человек научился перемалывать зерно, отсеивать муку и … выбрасывать самое ценное. Лишь в последнее время было показано, что «отсев», содержит не только отруби (доказано полезные для нормального функционирования желудочно-кишечного тракта), но и бесценные зародыши пшеницы, а также алейроновый слой, щиток и другие части зерна (рисунок 1.2), богатые белком, маслом, углеводами, витаминами, ферментами [57, 88].

Каждая часть зерна имеет собственное биологическое назначение и, в зависимости от этого, тот или иной комплекс веществ. Из зародыша (2), содержащего всю необходимую наследственную информацию, при соответствующих условиях начинает развиваться новое растение. Щиток (5), отделяющий зародыш от кладовой питательных веществ, - мучнистого ядра, или эндосперма (1), служит для регулирования питания развивающегося проростка. Периферический слой, прилегающий изнутри к семенной оболочке, называется алейроновым (10) или жировым слоем, так как клетки его очень богаты белком и жиром [121, 142, 192, 325].

Плодовые и семенные оболочки (7, 8, 9) защищают семя от нежелательных воздействий окружающей среды. Для получения муки используют только эндосперм, хотя наиболее ценные биологически активные вещества пшеницы содержатся в других частях зерна (таблица 1.1-1.3) [49, 51, 64, 85, 305, 325].

Таблица 1.1

Усредненный состав отдельных частей пшеничного зерна

Наименование	Соотношение частей, %	Углеводы, %			Белок, %	Липиды, %
		Крахмал	Сахар	Клетчатка
Целое зерно	100	63	4,5	10	14	2,2
Эндосперм	80	80	3,5	3	12	0,7
Зародыш	3	-	25	10	35	14
Алейроновый слой	6,5	-	15	15	45	12
Щиток	1,5	-	20	15	30	30
Семенные оболочки	9	-	4	50	14	6

 

В таблицах 1.1-1.3 приведен усредненный состав разных сортов пшеницы, произрастающей в России. Качество пшеницы и содержание тех или иных биологически важных веществ зависит от многих факторов, в первую очередь:

- от сорта (существуют сорта с содержанием белка до 25%);

- от озимого или ярового посева;

- от географической зоны, климата и состояния почвы (в России наиболее богата белком пшеница, произрастающая в Саратовской и других областях Поволжья, а также в Омской и Новосибирской областях Западной Сибири);

- от количества и вида внесенных удобрений (азотистые удобрения повышают содержание белка в пшенице).

Таблица 1.2

Содержание витаминов в разных частях зерна пшеницы

Наименование	Соотношение частей, %	Водорастворимые витамины, мкг/г				Жирорастворимые витамины, мкг/г
		В1	В2	РР	В6	А + каротиноиды	Е
Целое зерно	100	6,0	1,4	60	4,0	0,2	9,0
Эндосперм	80	3,5	0,3	10	1,3		0,3
Зародыш	3	20	6,0	80	15	6,0	300
Алейроновый слой, щиток и семенные оболочки	17	30	2,3	300	14	3,3	100

Суточная потребность человека в витаминах: В₁ – 2 – 3 мг; В₂ – 2 мг; РР – 1,5 – 2 мг; А – 1 мг; Е – 10 мг.

Таблица 1.3

Усредненная относительная ферментативная активность элементов зерна (за единицу принята ферментативная активность эндосперма,

т.е. муки высшего сорта)

Элементы зерна	Относительная ферментативная активность
	Протеазная	Липазная	Фитазная	Оксидазная
Эндосперм	1	1	1	1
Зародыш	10	4	8	30
Алейроновый слой	60	20	20	нет данных
Щиток	нет данных	15	30	40
Семенные оболочки	нет данных	нет данных	2	5

 

Если рассматривать пшеницу с ботанической точки зрения, то она как все травы представляет собой плод, характеризующийся как «зерновка» (злак, семя, зерно) и состоит из крахмалистого эндосперма, окруженного защитной оболочкой, отрубей и зародыша, который расположен на ближайшем конце зерна [88, 101, 192, 325].

Анатомически зародыш состоит из эмбриона, который со временем развивается в первые корни и дает новое растение, а также из щитка зародыша, слоя тонкой пленки между эмбрионом и эндоспермом. Щиток рассматривается как модификация семядоли и выполняет функцию по перемещению сахаров из гидролизованного эндосперма к эмбриону в процессе прорастания. Однако в самом начале прорастания метаболизм эмбриона ускоряется, крахмал эндосперма еще нетронут; гиббереллин диффундирует от эмбриона к алейроновому слою, который является специальной наружной оболочкой эндосперма и инициирует синтез энзимов, функция которых заключается в проникновении в эндосперм и превращении аккумулированных полимерных материалов в низкомолекулярные смеси, способные к перемещению. До достижения этой стадии эмбрион должен располагать эндогенным запасом сырья для воспроизводства энергии и новой ткани, поэтому неудивительно, что зародыш пшеницы содержит в себе значительное количество масла и свободных сахаров (сахарозы и раффинозы). Напротив, крахмалистый эндосперм содержит очень низкие концентрации свободных липидов, но отличается весьма заметным присутствием лизофосфатидилхолина в плотносвязанной форме, возможно в виде комплекса, находящегося внутри амилазных спиралей крахмала. Алейроновый слой содержит маслянистую массу и оболочку зерна, окрашенную липофильными красителями [8, 15, 17, 39, 235, 278, 345].

С давних пор и до настоящего времени при размоле зерна эндосперм превращали в муку, а жизнеспособный зародыш вместе с другими ценными частями зерна отправляли в отходы (отруби). Сегодня около полусотни крупнейших российских мукомольных комбинатов оснащены вполне современным оборудованием, в технологической схеме которого предусмотрено выделение зародыша как одного из продуктов переработки зерна, но почти на всех мукомольных заводах зародыш вместе с отрубями, в лучшем случае, использовали в качестве компонента для приготовления кормовых смесей [240, 249, 309, 328, 329, 334].

Уже более 100 лет ученые всего мира, занимающиеся проблемами переработки зерна и вопросами рационального питания, говорят о высокой пищевой ценности пшеничных отрубей, о пренебрежении людей собственным здоровьем, когда они исключают отруби из своего рациона, о необходимости пересмотра сложившейся традиции: использовать из всего заключенного в зерне богатства практически один лишь чистый крахмал. Однако заявления ученых оставались лишь декларацией о нерациональном использовании того, что дает человеку природа, так как не было реальной промышленной технологии переработки отходов мукомольного производства, которая обеспечивала бы сохранность природного состава этих отходов, прежде всего наиболее нежного и уязвимого пшеничного зародыша [252, 255, 311, 325, 340].

Разработанная в России доктором технических наук, лауреатом Государственных премий СССР и РФ А.Б. Вишняковым с коллегами и защищенная патентом РФ технология выделения масла из зародышей пшеницы позволяет получить продукт самого высокого качества, без потери его натуральных свойств [214].