Хлебные злаковые культуры
Хлебные
злаки принято делить на две группы:
•
настоящие хлеба (злаки) — пшеница, рожь, ячмень, овес;
•
просовидные хлеба (злаки) — кукуруза, рис, просо, сорго. Различаются эти
группы в первую очередь строением плода, который называют зерновкой. У
настоящих злаков зерновка продолговатой или овальной формы, со стороны спинки
четко различим зародыш в виде вмятинки. На противоположном зародышу конце —
бородка, образованная выростами клеток оболочек. Со стороны брюшка вдоль всей
зерновки проходит бороздка.
У
просовидных злаков зерновка различной формы, например, у риса — продолговатая,
у проса — округлая. Бороздка и бородка отсутствуют.
Зерновка
покрыта цветковой пленкой (за исключением кукурузы, которую называют ложным
злаком). Если цветковая пленка легко отделяется, то злаки называют голозерными
(пшеница, рожь), если ее отделить невозможно — пленчатыми (ячмень, овес, рис,
просо).
Различают
две формы злаковых — озимые и яровые. 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. Озимые сорта
дают, как правило, более высокий урожай, но выращивают их только в районах с
мягкой зимой и обильным снежным покровом. Настоящие злаки бывают как яровыми,
так и озимыми, а просовидные — яровыми.
Семейство
злаковых характеризуется следующими основными признаками: корень мочковатый,
листья ланцетовидные (длинные, иногда свернутые пластины), стебли в виде тонких
соломин с полыми междоузлиями, цветки собраны в соцветия — колосья. Различают
злаки с метельчатым соцветием (овес, Просо, рис) и колосовидными в виде
сложного колоса (рожь, пшеница, ячмень). У кукурузы соцветие в форме початка.
Строение
зерна злаковых. Зерновка любого злака состоит из трех основных частей —
зародыша, эндосперма и оболочек. Они имеют разное строение и химический состав.
Самая
наружная оболочка — плодовая развивающаяся из стенок завязи, состоит из
трех слоев клеток. Эти клетки крупные, толстостенные, одревесневшие, полые.
Следующая за плодовой оболочкой — семенная, также состоит из трех слоев —
прозрачного водонепроницаемого слоя, плотно сросшегося со вторым ярко
окрашенным пигментным слоем, и гиалинового совершенно прозрачного набухающего
слоя.
Основная
масса зерна заполнена эндоспермом, или мучнистым ядром. Эндосперм
состоит из наружного алейронового слоя, образованного толстостенными крупными
клетками, заполненными белковыми тельцами с вкраплениями, капелек жира.
Собственно эндосперм представлен тонкостенными крупными клетками, часто
неправильной формы, заполненными крахмалом и белками. Белки образуют как бы
сплошную матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы разных размеров. По
мере удаления от центра размер клеток уменьшается, соответственно снижается
доля крахмала, а количество белка увеличивается.
Со
стороны спинки к эндосперму прилегает зародыш — зачаток будущего
растения. Он состоит из почечки, зачаточного корешка и щитка. Зародыш содержит
много Сахаров, азотистых веществ, жира, витаминов и ферментов. Через щиток
питательные вещества поступают в зародыш.
Зерно
различных злаков состоит из одних и тех же анатомических частей и имеет сходный
химический состав.
Химический
состав зерна. Наибольший удельный вес в зерне занимают углеводы, которые
представлены в основном крахмалом (в пшенице — 60-70%). Крахмал состоит из
амилозы (20—25%) и амилопектина (.75—80%). Сахара содержатся в небольшом
количестве. В зерне недозревшем, морозобойном, проросшем увеличивается доля
моносахаридов, декстринов, мальтозы, что отрицательно сказывается на качестве
хлеба.
Клеточные
стенки состоят из некрахмальных полисахаридов — балластных веществ, которые не
усваиваются организмом, но положительно влияют на процессы пищеварения, а также
способствуют выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов. К
некрахмальным полисахаридам относят целлюлозу (клетчатку), геми-целлюлозу
(полуклетчатку), пектины. Часть гемицеллюлоз, называемых пентозанами,
растворяется в воде, образуя при этом вязкие коллоидные растворы — слизи
(гумми). Наибольшее количество слизей у ржи (2,5-7,0%), овса (8,0-12,0%),
ячменя (до 15%).
Белков
в
пшенице 10-20%. Основная часть белков — проламйны (спирторастворимые; в пшенице
они называются глиадином, в кукурузе — зеином) и глютелины (щелочерастворимые).
При замешивании пшеничного теста глиадин и глютелин набухают и, склеиваясь,
образуют непрерывную фазу теста, при отмывании которой образуется клейковина:
Кроме того, в состав белков входят альбумины (водорастворимые белки) и
глобулины (солерастворимые), которые содержат все незаменимые аминокислоты.
Культуры, содержащие больше этих белков (рожь и овес — 30-35% общего количества
белков), ценны по аминокислотному составу. Неполноценными считаются белки проса
и кукурузы.
Содержание
липидов в злаковых колеблется в среднем от 2 до 3%, за исключением
кукурузы и овса. Простые липиды находятся в зародыше и являются запасными
веществами, которые используются при прорастании. Сложные липиды входят в
состав мембран оболочек клеток и принимают участие в клеточных, процессах. В
целом липиды злаковых ненасыщенные, преобладают линолевая и олеиновая кислоты.
С одной стороны, липиды служат источником ценных эссенциальных жирных кислот, а
с другой — способны быстро окисляться.
В
злаковых содержатся водо- и жирорастворимые витамины: каротиноиды (каротин),
витамин Е (токоферол), витамины группы В (тиамин, рибофлавин, пантотеновая
кислота, пироксин), ниацин и др.
Доля
минеральных элементов — 1,5—3,0%. Из макроэлементов много фосфора,
калия, магния, но они находятся в связанном состоянии в виде солей фитиновой
кислоты и плохо усваиваются; в пленчатых культурах много кремния. Зерно
является источником многих микроэлементов — цинка, марганца, молибдена,
кобальта и др., зачастую токсичных, на которые устанавливаются предельно
допустимые нормы согласно требованиям безопасности.
На
качество получаемых продуктов оказывают влияние ферменты а- и р-амилазы,
гидролизующие крахмал, фитаза, расщепляющая фитин, протеиназа — белок. В
здоровом зерне активность ферментов невелика. Повышенная активность ферментов
характерна для дефектного зерна.
Окраска
зерна обусловлена присутствием пигментов — хлорофилла и каротиноидов.
Пшеницу
делят на шесть типов по ботаническим признакам и характеру культуры (озимая или
яровая); типы подразделяют на подтипы в зависимости от стекловидности и цвета
зерна. Тип 1 — мягкая яровая краснозерная.
Подтип
1 — темно-красная, стекловидная, стекловидность не менее 75%. Подтип 2 —
красная, стекловидность не менее 60%. Подтип 3 — светло-красная, стекловидность
не менее 40%. Подтип 4 — желтая, стекловидность менее 40%. Тип 2 — яровая
твердая.
Подтип
1 — темно-янтарная, стекловидность не менее 70%. Подтип 2 — светло-янтарная,
стекловидность не нормируется. Тип 3 — мягкая яровая белозерная.
Подтип
1 — белозерная, стекловидность не менее 60%. Подтип 2 — белозерная,
стекловидность менее 60%. Тип 4 — мягкая озимая краснозерная, делится на четыре
подтипа аналогично пшенице типа 1.
Тип
5 — мягкая озимая белозерная, на подтипы не делится. Тип 6 — озимая твердая, на
подтипы не делится. Деление на типы и подтипы не, дает полного представления о
качестве пшеницы, поэтому стандартом предусматривается деление мягкой пшеницы
на шесть классов, а твердой — на пять. К первым трем классам (высшему, первому,
второму) мягкой пшеницы относят пшеницу, которую можно использовать не только
самостоятельно для хлебопечения, но и в качестве улучшителя слабых пшениц.
Такую пшеницу называют сильной. Пшеница третьего класса относится к ценной, так
как она используется самостоятельно для хлебопечения и не требует Улучшения. К
четвертому классу относится пшеница, которая должна быть улучшена сильной и
только после этого может быть использована для хлебопечения. Пшеницу пятого
класса используют как фуражную.
Рожь.
Занимает второе место в производстве хлебопекарной муки.
Зерно
ржи узкое и длинное, поэтому доля оболочек, алейронового слоя и зародыша
больше, а эндосперма меньше. По сравнению с пшеницей в зерне ржи меньше белков
(на 1,7—2,0%), но они более полноценны. Кроме того, белки ржи способны
неограниченно набухать и образовывать вязкие коллоидные растворы. При обычных
условиях клейковину не образуют, отмыванию препятствуют слизи.
Зерно
ржи делят, по качеству на четыре класса. Рожь первых трех классов (группа А)
предназначена для переработки в муку; четвертого класса (группа Б) — для
кормовых целей. В основе деления ржи на классы лежит показатель «число
падения», который для продовольственной ржи колеблется от 200 до 80 с, а для
ржи, предназначенной для кормовых целей, составляет менее 80 с.
Семейство
Злаки -
одно из самых крупных семейств цветковых растений, насчитывает около 10 000
видов. В большинстве своем это травы, но стебли некоторых тропических бамбуков
одревесневают, достигают 40 м высоты и 20 см в диаметре.
Злаки играют
огромную роль в растительном покрове планеты, это основные хлебные и крупяные
культуры, а пшеница, рис и кукуруза - главные пищевые растения человечества.
Велико также значение ржи, ячменя, овса, просо и сорго. В тропических странах
широко культивируют сахарный тростник, сочная сердцевина которого содержит до
20% сахара. Эта культура дает более половины мирового производства сахара. В
ряде стран широко употребляют в пищу молодые побеги многих злаков, особенно
бамбуков. Зеленая масса этих растений - ценный корм для домашних животных.
Основные кормовые растения злаковых: мятлик, тимофеевка, ежа сборная,
овсянница. Злаки используют также для устройства газонов, задернения аэродромов
и спортплощадок, для закрепления песков, насыпей. Ряд злаков дает строительные
материалы и сырье для производства бумаги (тростник, бамбук).
Среди злаков
есть и злостные сорняки: пырей ползучий, овсюг, костер ржаной. Практически все
злаковые опыляются ветром, но встречаются и самоопыляющиеся виды (пшеница).
Кукуруза
5 ноября
1492года, спустя несколько дней после открытия Нового Света, Колумб записал: «Я
видел злак, называемый маисом». А один из его спутников описал маис подробнее:
«На полях росли какие-то странные растения высотой больше метра. Казалось, что
они из чистого золота, а их листья - из серебра». Древние жители Америки
выращивали маис, или кукурузу, более 7 тысяч лет. Она служила им основной
пищей. Ей поклонялись как священному растению. Древние майя знали несколько
сортов кукурузы: « кукуруза - старушка», созревавшая полгода, «кукуруза -
девочка», поспевавшая вдвое быстрее, и сорт под названием « песнь петуха»,
который давал плоды всего через два месяца после прорастания семян. Попав в
Старый Свет, кукуруза быстро « завоевала » его (во много раз быстрее, чем
картофель). Кукурузное зерно содержит до 70 % крахмала, 10-12% белка, 8% жира.
Растение теплолюбиво, поэтому в средней полосе России плоды его не вызревают, и
кукурузу здесь выращивают только на зеленую массу для скота (ее получают до 50
и даже 100т с гектара). В каждом женском соцветии (початке) до1 тыс. зерновок. Чаще
встречаются сорта с желтыми плодами но встречаются сорта с красными, синими и
даже почти черными зерновками.
Пшеница
Пшеницу
человек возделывает более 10 тыс. лет. Но в разные эпохи люди выращивали разные
виды пшеницы (всего род пшеница включает их около 20). Вспомним, например,
"Сказку о попе и работнике его Балде" А. С. Пушкина. Нанимаясь на
работу, Балда говорит:
Буду служить
тебе славно,
Усердно и
очень исправно,
В год за три
щелка тебе по лбу,
Есть же мне
давай варёную полбу.
Строки эти
помнят многие, а вот что такое полба, мало кто знает. Это одна из наиболее
древних культурных пшениц. Она была основным "хлебом" жителей
Древнего Египта и Месопатамии. Из неё варили вкусную и питательную кашу. Полба
хорошо переносит засухи, но низкоурожайна,семена её надо освобождать от плёнок.
Поэтому в ХХ в. полбу почти забыли и практически нигде не выращивают.
Древние
египтяне первыми стали добавлять в тесто дрожжи. Древнегреческий историк
Геродот удивлённо писал об этом: "Все люди боятся, чтобы пища не загнила, а
египтяне замешивают тесто так, чтобы оно подвергалось гниению" (мы бы
сказали - брожению). При этом более пышный,ноздреватый хлеб дают сильные сорта
пшеницы, в зёрнах которых белка более 15%. У слабых же сортов его менее 11%. (А
крахмала в пшеничном зерне до 75%.)
Сахарный тростник
Сгущенный сок
сахарного тростника - сакару - в Индии пили еще 5 тыс. лет назад. В IV в. до
н.э. один из полководцев Александра Македонского писал: " В Индии есть
тростник, который без пчел дает мед". А в начале нашей эры путешественники
в Индии пробовали уже настояший сахар - "каменный мед", "белый и
похожий на соль, но очень сладкий". Из крестовых походов европейские
рыцари проивозили и сахар, и в 1163 г. один из них преподнес королю Франции
Людовику VII сахарную голову, которую тот хранил как дорогую вещь. Христофор
Колумб, оказывается, не только привез в Европу множество новых видов растений,
но и Новому Свету "подарил" сахарный тростник. Здесь это растение
нашло вторую родину. С XVI в. сахарный тростник стали выращивать на Кубе и
Гаити, пользуясь дешевым трудом африканских невольников. Сейчас две трети
сахара в мире делается из тростника. Это могучий злак до 6 м. высотой. В соке
его стеблей до 26% сахарозы. Срубают стебель одним ударом с помощью тяжелого
тесака (по испански "мачете"), чтобы не вытек сладкий сок.
Измельченные стебли (багасо) служат топливом для сахарных фабрик. Делают из них
и бумагу.
Рожь
История ржи
как культурного растения довольно необычна. Её происхождение было установлено
академиком Николаем Ивановичем Вавиловым. Дикорастущая рожь издавна засоряла
посевы пшеницы и ячменя. В Передней Азии её прозвали "джодуар", что
значит, "терзающая". Но в морозные или засушливые годы пшеница
погибала, и тогда земледелец поневоле собирал урожай неприхотливого сорняка. А
со временем рожь стали сеять уже специально, особенно в средней полосе России.
Так бывший сорняк стал главным хлебом русских крестьян.
Сорго
Сорго зовут
"растительным верблюдом" за способность долго переносить недостаток
воды. Поэтому в засушли вых районах Африки (кое-где уже 5 тыс. лет) лепешки из
сорго - основной хлеб местного населения. В Китае сорго называют
"гаолян", в Египте - "дурро". Внешне растение сорго
напоминает просо, но гораздо крупнее(до 5 м. в высоту). Между прочим, и жители
России почти каждый день, сами того не подозревая, пользуются продукцией,
произведенной из сорго. Речь идет об обыкновенных вениках.