Кукуруза сахарная. Химический состав зерна кукурузы

Какой химический состав зерна в целом? Надо заметить, что зерна отдельных ботанических разновидностей кукурузы различаются не только по форме и строению, но и по химическому составу.

Вещества кукурузного зерна

Приведем таблицу, в которой покажем содержание основных, наиболее важных веществ в зерне пяти самых распространенных .

Как видно из этой таблицы, больше всего крахмала, содержат зубовидная и кремнистая кукуруза (79-80%); белком богаче других видов лопающаяся кукуруза (16,7%) и жиром - сахарная (9,4%).

Зольный состав кукурузы

По зольности (т. е. по содержанию минеральных солей) все эти разновидности мало отличаются друг от друга. Если же попытаться определить средний химический состав кукурузного зерна безотносительно к его ботанической разновидности, то в общем можно сказать следующее. Зерно , прежде всего, содержит много крахмала: от 60 до 72%. Белков в нем меньше: всего 12-14%, а жира в среднем около 6%. Сахара в в кукурузном зерне от 1,5 до 3,5%, а в отдельных сортах (в сахарной кукурузе) бывает даже около 5%. Кроме того, зерно содержит еще 6-8% пентозанов (сложных по составу углеводов), 2-2,5% клетчатки и 1,5-2% минеральных веществ.

Зерно других злаковых

Любопытно сопоставить химический состав зерна кукурузы с составом других, наиболее распространенных злаков - пшеницы и ржи.

Воспользуемся для этой цели данными официальных «Таблиц химического состава и питательной ценности пищевых продуктов» Министерства здравоохранения (табл. 2, в %).

Витамины кукурузы

В кукурузном зерне содержатся также витамины : группы В (в том числе В! и Вг), витамины РР (никотиновая кислота) иЕ (токоферол).

Желтые сорта кукурузы богаты также витамином А (в виде каротина - провитамина А). Содержание каротина в желтой кукурузе колеблется в пределах от 60 до 240 гамм* на 1 г вещества.

Роль витаминов в питании общеизвестна. Находясь в пище, они способствуют обменным процессам в организме, а отсутствие их вызывает ряд серьезных заболеваний (авитаминозов).

К сожалению, в спелом зерне кукурузы совершенно отсутствует витамин С (противоцинготный витамин), а витамин РР (никотиновая кислота) содержится в нем в крайне малом количестве.

Углеводы, белки и жиры кукурузы

Ну, а каково значение главных составных частей кукурузного зерна - углеводов, жиров и ?

Думается, что их роль в пище хорошо известна читателям, и мы ограничимся только краткой справкой.

Углеводы (к ним относятся все сахара, а также крахмал, пентозаны, клетчатка) -главный источник энергии для организма. Окисляясь, или, как говорят не совсем точно, «сгорая», каждый грамм углеводов дает организму 4,1 ккал тепла. Кроме того, часть поступающих в организм углеводов откладывается «про запас» в печени и мышцах в виде особого животного крахмала - гликогена .

Жиры кукурузы в пище долгое время также рассматривались только как «горючий», то есть энергетический, материал. Калорийность жиров в два с лишним раза больше калорийности углеводов. Каждый грамм жира дает не 4,1 ккал тепла, как углеводы и белки, а 9,3 ккал.

В последнее время стали рассматривать жиры не только как энергетическую, но и как важную биологическую часть пищи. Этого вопроса мы подробнее коснемся ниже, когда будем говорить о жире кукурузного зерна - о кукурузном масле.

Роль белка кукурузы настолько велика, что пришлось сделать отдельную статью: белок кукурузы.

О происхождении и распространении сахарной кукурузы существует немало разноречивых мнений и гипотез. Спор о том, существовала сахарная кукуруза в диком состоянии или она является производным от других родов и видов, был решен только в результате археологических и генетических исследований.

Новейшие археологические данные свидетельствуют, что кукурузу индейцы знали еще в эпоху доинской цивилизации. Туземцы Америки возделывали ее на протяжении пяти тысяч лет, в культуру она была введена в горных районах еще в каменном веке.

Трудно переоценить значение, которое имело для древних обитателей Америки разведение этого злака. Ирокезы, ацтеки, индейцы Майя, инки Перу считали выращивание маиса (кукуруза) самым почетным занятием. К маису относились как к собственной плоти, боготворили и свято чтили его.

Центр происхождения различных подвидов кукурузы Н. И. Вавилов определил как Мексикано-Перуанский центр происхождения культурных растений (Вавилов, 1987).

О происхождении кукурузы в Мексике говорит также и тот факт, что в настоящие время здесь дико произрастают ближайшие родственные кукурузе растений. Наконец, археологические и палеонтологические находки последнего времени, данные атомной физики и результаты новейших цитологических исследований о месте и способе образования кукурузы показывает, что она существовала много тысяч лет назад в Центральной Мексике.

Сахарная кукуруза очень древняя культура, один початок сахарной кукурузы, найденный в Перу, предположительно относится к 1000-1534 г. н. э. и является мутацией крахмалистого типа. Имеются сведения, что кукуруза в смеси с другими разновидностями возделывались в Перу, Мексике еще в XI веке, в Северную Америку попала позже при археологических раскопках, проводившихся в городе Мехико (Мексика), обнаружены хорошо сохранившихся пыльцевые зерна сходны с пыльцевой современной сахарной кукурузы. Дальнейшие археологические исследования позволили в какой-то степени определить первые фазы введения кукурузы в культуру народов, проживающих на Американском континенте.

Сахарная кукуруза фактически является зерновой кукурузой, утратившей способность завершать процесс образования крахмала.

Кукуруза играет немаловажную роль как продукт питания. Из пищевых подвидов кукурузы в мировом производстве наиболее широко распространена сахарная кукуруза. В пищу, зерно сахарной кукурузы используется в молочно-восковой (технической) спелости. В этой фазе оно содержит 4-8 % сахаров, что в 1,5-2,0 раза больше, чем у других подвидов, 12-15 % крахмала, около 3 % протеина, 1 % жиров, а также ряд витаминов В1, В2, РР, минеральные соли Са, К, Mg, Fe, Na, P, Cl, S и другие элементы.

Спелое зерно кукурузы по содержанию в нем безазотистых экстрактивных веществ (крахмал, декстрин, сахара), клетчатки и минеральных веществ (зола) мало отличается от зерна пшеницы, ржи и других хлебных злаков. По количеству жира оно значительно превышает другие зерновые культуры, а по содержанию протеина несколько уступает им. По качеству протеинов, в частности по общему содержанию незаменимых аминокислот, зерно кукурузы близко к зерну пшеницы и значительно превосходит полированный рис.

Питательность 1 кг зерна сахарной кукурузы составляет 3340 ккал, что на 180-220 ккал больше, чем пшеницы и ржи. Из него готовят соус и фарш, а также запекают. Зерно молочно-восковой спелости солят, сушат, консервируют, добавляют в супы, салат, вторые блюда. Из зерен вырабатывают муку для приготовления разных изделий и кукурузный мед. Современной кулинарии известно более 150 различных блюд из этого подвида кукурузы. Кукуруза полезна для человека не только как пищевая, но и как лекарственная культура. Ее употребляют при болезнях печени и сердечно-сосудистой системы, нефрите, подагре и др. Кукурузное масло используют для профилактики и лечения гипертонии и атеросклероза. Кукурузные столбики (пестики) или рыльца содержат очень ценную группу химических соединений, которые обладают эффективным мочегонным свойством, применяют их при воспалительных процессах в печени, при камнях в почках (Явроская, 1998). В связи с этим очень большие требования предъявляются к технологическим и вкусовым качествам зерна. Селекционная работа с сахарной кукурузой ведется во многих научно-исследовательских учреждениях и крупных семеноводческих компаниях. Большие ее посевы имеются в США, Франции, Венгрии и других странах. В нашей стране сахарная кукуруза возделывается на небольших площадях, в основном в Краснодарском и Ставропольском краях (Шмараев, 1999).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Работа проводилась в 2008-2009 гг. путем постановки полевых опытов на материале различных групп спелости и уровня устойчивости сахарной кукурузы к болезням и вредителям.

Тема проекта является частью большой научно-исследовательской работы ВНИИ кукурузы по созданию устойчивых и продуктивных гибридов кукурузы пищевого направления.

Мы участвовали в реализации программы по изучению исходного материала сахарной кукурузы селекции ВНИИК. Непосредственное участие в оценке органолептических, биометрических показателей и фенологических наблюдений за ростом и развитием растений.

Распространенность болезней и повреждений учитывались в специальных опытах и сортоиспытаниях, на вегетирующих растениях в предуборочный период в технической (молочно-восковой) спелости зерна. Использовали пунктирный способ сева, через 35 см в ряду, 60 тыс. растений на 1 га. Полевые опыты закладывали в предгорной зоне Ставропольского края, в полях 3-польного севооборота. Посев проводили ручными сажалками в оптимальные сроки (3-я декада апреля). Изучаемый материал высевали в 2-4 повторениях, в зависимости от цели опыта. Агротехника – общепринятая для данной зоны. Для борьбы с сорняками перед посевом вносили почвенный гербицид Харнес в дозировке 2,5 л/га. Заделка гербицида проводилась культиватором КПС-4.

Густоту стояния растений формировали в фазе 4-5 листьев. В фазе 6-7 листьев и перед цветением метелок проводили сортовые прополки. Уход за посевами заключался в проведении двух культиваций и двух ручных прополок.

Фенологические наблюдения и изучение исходного материала проводили по Методическим указаниям по селекции кукурузы (1982) и Методическим указаниям ВИР (1985). В ходе фенологических наблюдений отмечали даты: всходов, цветения метелок, початков и технической спелости зерна.

3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, ПИЩЕВЫЕ И ДИЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Среди возделываемых овощных культур сахарная кукуруза по химическому составу зерна, пищевым и диетическим достоинствам занимает ведущее место.

Сахарную кукурузу ценят как лекарственное растение. Известно, что атеросклерозом реже болеют в тех регионах, где в питании преобладает кукуруза. Экстракты из рылец кукурузы широко применяют при болезнях печени, желчного пузыря и циститах. В жировой фракции зерна сахарной кукурузы установлено наличие микроагентов, которые положительно влияют на холестериновый обмен в организме человека. Она хорошо регулирует процессы пищеварения и способствует усвоению других продуктов питания. По данным Института питания Академии медицинских наук Украины, годичная норма потребления сахарной кукурузы для взрослого человека – 3,7 кг.

По химическому составу зерно сахарной кукурузы отличается от кормовой кукурузы в значительной степени. В фазе молочной спелости оно содержит в 2 раза больше жиров, в 1,5-2,0 раза больше сахара, значительно больше декстринов – до 90 %, больше полноценных белков – 45,9-65,7 % и меньше крахмала. Состав зерна сахарной кукурузы в молочной спелости (в % на сырое вещество) следующий: влажность 68-75, углеводов 18-20, в том числе сахара 3,5-6,0, азотных веществ 3-4, золы -0,5, жира до 1. Кроме того, зерно содержит витамины (мг/100 г): В1 – 0,16, В2 – 0,18, В5 – 1,97-2,25; В3, В6, инозит, холин, биотин, провитамин А. В зернах сахарной кукурузы накапливается значительное количество минеральных солей: кальция, калия, магния, железа, фосфора и др.

В зерне сахарной кукурузы содержатся почти все необходимые питательные вещества в легкоусвояемой форме. Основные из них углеводы, белок и масло. На их долю приходится до 95 % массы сухого вещества зерна. Содержание углеводов, белка и масла зависит от сортовых особенностей, климатических условий и агротехнических приемов. В молочной спелости зерно сахарной кукурузы имеет очень нежный перикарпий, что особенно ценно при консервировании. По содержанию углеводов, жиров и по калорийности консервированное зерно сахарной кукурузы превышает таковое зеленого горошка, цветной капусты и овощной фасоли. В 100 г консервов сахарной кукурузы содержится 73 калории, зеленого горошка – 44, фасоли стручковой – 19, цветной капусты, шпината-пюре -18 калорий. В отличие от других овощных культур сахарная кукуруза не накапливает нитратов. В связи с наличием на початках обвертки зерно ее наиболее чисто от воздушного загрязнения различными веществами, в том числе и радионуклидами.

Высокое содержание сахаров и полисахаров, а также их соотношение в зерне сахарной кукурузы в фазе технической спелости придают ему приятный вкус и нежную мягкую консистенцию. Особенности углеводного состава обусловливают не только вкусовые качества, но и морфологические особенности эндосперма зерна кукурузы. При созревании и подсыхании зерновка по всей поверхности сильно сморщивается во всех направлениях, приобретая неправильную форму и неровную поверхность. Вызревшее зерно морщинистое и стекловидное. Количество белка находится в тесной связи с морфологическими особенностями зерна. Стекловидный слой эндосперма кукурузы значительно богаче белком, чем мучнистый. В зависимости от соотношения стекловидного и мучнистого слоев в эндосперме меняется и содержание белка (14,3-17,8). Белок ее по питательной ценности значительно выше, чем кормовой кукурузы. В нем содержатся все необходимые человеку аминокислоты.

Установлено, что высокое содержание белка в зерне сахарной кукурузы обычно сопровождается значительным (3,5-7,0 %) содержанием масла. По количеству масла в зерне сахарная кукуруза превышает другие зерновые культуры. Масло в зерне распределяется неравномерно. Наибольшее количество (до 60 %) сконцентрировано в зародыше и только 0,61-0,73 % содержится в эндосперме.

Кукурузное масло состоит в основном из смеси триглицеридов. Некоторая часть его связана с клейковиной, клетчаткой и крахмалом и содержит много свободных жирных кислот, в том числе до 50% линолевой кислоты, одной из необходимых для пищевого рациона человека. Кроме того, в составе масла находится в небольшом количестве олеиновая, пальмитиновая, стеариновая и рицинолевая кислоты. Присутствие в масле различных органических кислот придает ему вкус и ароматичность.

Характерно, что зерно большинства сортов сахарной кукурузы содержит масла почти вдвое больше, чем зерно кормовых сортов кукурузы. В зерне сахарной кукурузы, особенно в фазе молочной спелости, содержится большое количество различных витаминов: у желтозерных сортов больше витамина А, у белозерных сортов содержание витамина А сводится к минимуму. Зерно кукурузы накапливает также витамины В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В6 (пиридоксин), РР (никотиновая кислота). Кроме того, отмечены следы витамина С. У белозерной кукурузы по сравнению с желтозерной выше содержание тиамина (В1). У желтозерной сахарной кукурузы (24,5 % сухого вещества) содержится 1,26 мг/кг тиамина, 1,25 мг/кг рибофлавина, 19,4 мг/кг ниацина.

Зерно сахарной кукурузы содержит примерно 1,3 % различных минеральных веществ, из которых преобладают фосфор и калий, значительное количество натрия, хлора и железа. Более 75 % минеральных солей сконцентрировано в зародыше кукурузы, а остальная часть – в стекловидной части эндосперма.

Консервированная сахарная кукуруза по пищевой ценности в очень незначительной степени уступает свежеотваренной. При консервировании зерна кукурузы снижается главным образом витаминозность: содержание витамина С на 15%, тиамина (витамина В1) на 65%, ниацина (витамина РР) на 18%. Не отмечено при консервировании изменения в содержании витамина В2 (рибофлавина).

Сахарная, или овощная кукуруза отличается от кормовой кукурузы, прежде всего по строению и химическому составу зерна. Зерно сахарной кукурузы морщинистое и стекловидное, что обусловлено повышенным содержанием сахара и водорастворимых полисахоридов. Размеры и окраска зерна разнообразны, но наиболее распространены желто – и белозерные сорта.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4. 1. Изучение исходного материала

Цель исследований: Комплексная оценка гибридов и линий сахарной кукурузы с изучением основных закономерностей. Создание гибридов сахарной кукурузы, обладающих повышенной продуктивностью и устойчивых к основным болезням и вредителям.

Новизна исследований: Получение гибридов сахарной кукурузы, обладающих повышенной урожайностью при более высоких биохимических и вкусовых качествах в молочно-восковой спелости.

Проведена оценка исходного материала по основным морфологическим признакам. В коллекции сахарной кукурузы есть линии имеющие окраску зерна от типичного желтого и белого до красного и черного цветов. Разнообразие показателя по окраске зерна преимущественно в раннеспелой группе (табл. 1).

Таблица 1

Варьирование морфо-биологических признаков исходного материала сахарной кукурузы, ВНИИК 2008-2009 гг.

Окраска зерна Количество рядов Длина Количество Количество дней от всходов до зерен, шт. початка образцов, шт. цветения

Желтая 12-18 10,0-15,0 72 41-60

Оранжевая 12-20 11,0-16,0 9 44-47

Белая 12-18 10,0 18 51

Красная 14-18 10,0-15,0 7 53

Черная 12-18 11,0-16,0 4 51

Розовая 12-16 10,0-15,0 8 51

Сиреневая 12-16 9,0-14,0 5 51-55

В 2009 году была проведена оценка линейного материала сахарной кукурузы по устойчивости к основным болезням и вредителям на естественном фоне (табл. 2).

По результатам оценки можно выделить линии комплексно устойчивые к повреждению кукурузным мотыльком и поражению пузырчатой головней и стеблевыми гнилями в ультроранней группе – 5, раннеспелой – 14, среднеранней – 15, среднепоздней – 6 образцов. Среди тестеров в среднепоздней группе устойчивого материала к ряду болезней и вредителей не выявлено.

Таблица 2

Характеристика образцов сахарной кукурузы по устойчивости к болезням и вредителям, естественный инвазионный фон, 2009 год

Образцы кукурузы Группы Количество образцов,Ломкость растений Устойчивость к Стеблевые Комплексно спелости шт. ниже початка, шт. пузырчатой головне, гнили устойчивых образцов, шт. шт.

Линии Ультраранние 19 5 16 19 5

Раннеспелые 52 18 41 47 14

Среднеранние 49 22 38 45 15

Среднепоздние 17 10 12 16 6

Всего 137 55 107 127 40

Гибриды Ультраранние 3 2 3 3 2

Раннеспелые 2 1 1 2 1

Среднепоздние 3 0 2 3 0

Всего 8 3 6 8 3

4. 2. Энтомологические исследования

Сахарную кукурузу повреждает более 25 видов различных насекомых, которые значительно снижают урожай и ухудшают технологические качества зерна. Однако одним из наиболее вредоносных и опасных вредителей является кукурузный, или стеблевой мотылек.

Стеблевой мотылек – самый распространенный и опасный вредитель сахарной кукурузы, где повреждения выражены в более сильной степени. Бывают на юге страны годы почти сплошного поражения растений сахарной кукурузы гусеницами этого вредителя. В различных районах потери составляют от 6 до 25%.

Повреждения початков мотыльком разнообразны. Личинки мотылька питаются пестичными нитями, зернами, стержнем. Особенно серьезны повреждения початков сахарной кукурузы, выращенной для консервной промышленности. Установлено, что в районах с одной генерацией более сильно поражаются ранние сорта сахарной кукурузы и наиболее – поздние сорта. В районах с двумя генерациями кукурузного мотылька больше повреждаются среднепоздние и позднеспелые сорта.

Озимая совка относится к группе многоядных вредителей. Ее гусеницы внедряются в стебель кукурузы у самой поверхности почвы. При сильном повреждении посевов можно обнаружить несколько гусениц на одном растении. Первоначальными признаками поражения служат увядание и подсыхание растений. Молодые растения или всходы кукурузы, как правило, уничтожаются полностью, взрослые растения сильно угнетаются, а иногда даже погибают.

Из других вредителей наибольший вред сахарной кукурузе приносят почвенные вредители: проволочники (личинки жуков – щелкунов) и ложнопроволочники (личинки жуков – чернотелок). Они повреждают семена и молодые проростки в почве в период до появления всходов. Установлено, что в меньшей степени повреждаются этими вредителями ранние посевы сахарной кукурузы.

Шведская муха – одно из опасных и вредоносных насекомых в условиях Нечерноземной зоны России. В отдельные годы растения сахарной кукурузы повреждаются шведской мухой почти на 100%. Наиболее вредоносна личинка мухи. Она проникает внутрь растения, где для ее дальнейшего развития благоприятные условия.

Сорта сахарной кукурузы сильно различаются по устойчивости к шведской мухе. Степень поврежденя сортов шведской мухой варьирует в пределах от десятых долей балла до 3 баллов.

Степень повреждения сахарной кукурузы шведской мухой зависит и от продолжительности вегетационного периода сортов. Установлено, что значительнее повреждаются скороспелые сорта, а позднеспелые, как правило, лучше противостоят повреждениям.

Кроме перечисленных вредителей, в ряде районов России на посевах сахарной кукурузы встречается бескрылая блестящая полосатая кукурузная тля. Тля повреждает початки, рыльца пестиков, листья, обвертки, стержень, наливающиеся зерна, в результате чего наступает щуплость зерна.

На юге России серьезно вредит початки сахарной кукурузы хлопковая совка. Первое поколение развивается на сорной растительности, тыквенных. Второе и третье поколения повреждают листья, метелки и нити початков кукурузы, затем внедряются в початки и повреждают зерна.

Поврежденные початки в сильной степени поражаются фузариозом, различными плесневыми грибами и бактериями.

Растения, поврежденные хлопковой совкой, хорошо заметны по объеденным или полностью уничтоженным пестичным нитям, наличию экскрементов в початках или по крупным округлым дырам в верхних листьях. В результате повреждения уничтожается значительная часть зерен, объедание нитей приводит к недоопылению некоторых цветков и к развитию уродливых нестандартных початков. Загрязнение початков и зерен экскрементами гусениц, а также проникновение через отверстия дождевой воды приводит к усиленному развитию грибных и бактериальных заболеваний, особенно фузариоза и плесеней.

Наиболее сильно повреждаются гибриды, у которых сроки цветения початков совпадают со сроками массовой откладки совкой яиц, а также гибриды, у которых початки недостаточно плотно прикрыты листьями-обертками.

1. Проведена оценка исходного материала по основным морфологическим признакам.

2. По результатам работы выделены образцы, устойчивые к кукурузному мотыльку.

3. Проведен мониторинг распространения вредителей кукурузы в предгорном районе Ставропольского края.

4. Использование исходного материала, устойчивого к основным болезням и вредителям позволит снизить применение химических средств защиты.

5. Создание гибридов, устойчивых к вредителям и болезням позволит получать экологически чистые продукты питания человека.

Основное вещество зерна кукурузы - крахмал (60-68%), который образует мно­гогранные, довольно крупные гранулы (10-30 мкм). Температура клейстеризации крахмала 55-63 °С. В состав углеводов входят 1,5-5% сахаров и 5-7% пентозанов. Белки кукурузы представлены в основном проламином - зеином, очень бедны ме-тионином, триптофаном и особенно аминокислотой лизином. В зерне кукурузы до­вольно много жира, что объясняется наличием крупного зародыша. Среди липидов основную часть составляют ненасыщенные жирные кислоты, главным образом лино-левая. Кукуруза бедна витаминами Bi и В2, но в ней много ниацина и каротиноидов, особенно в зерне желтой кукурузы. В настоящее время селекционерам удалось полу­чить сорта и гибриды кукурузы с более высоким содержанием лизина и триптофана.

В России районированы 718 сортов и гибридов кукурузы. Наиболее распростра­ненные гибриды зернового направления: Аталис, Балтимор, Веритис, Евростар, Дель­фин, Калис, Краснодарский 410 MB, 415 MB, Росс 299 MB и др.; силосного - Алмаз, Бемо 181 СВ и 182 СВ, Галина, Либеро, Молдавский 238 АСВ, Одесский силосный 190 MB, Росс 145 MB и др.; универсального - Воронежский 158 СВ и 175 АСВ, Кате­рина СВ, Коллективный 181 СВ, Краснодарский 194 MB, Матеус, Молдавский 215 АМВ, Обский 140 СВ и 150 СВ, Порумбень 274 MB, 295 АСВ, Росс 140 СВ и др.

Кукуруза поступает на хлебоприемные предприятия в виде початков или зерно­вой массы. По ГОСТ 13634-90 в зависимости от цвета и формы зерна кукурузу под­разделяют на девять типов: I - зубовидная желтая, II - зубовидная белая, III - кремни­стая желтая, IV - кремнистая белая, V - полузубовидная желтая, VI - полузубовидная белая, VII - лопающая белая, VIII - лопающая желтая, IX - восковидная. В зависимо­сти от типа кукурузы допускается примесь початков других типов от 3 до 25%.

Качество кукурузы в початках определяют по зерну, полученному при лабора­торном обмолоте пробы зерна, отобранной от партии. По базисным и ограничитель­ным нормам (см. табл. 6.11 и 6.12) установлены единые требования как для зерна, так и для кукурузы в початках.

Заготовляемую кукурузу делят на три класса. Кукуруза 1 и 2-го классов предна­значена для использования на продовольственные цели, а кукуруза 3-го класса - на кормовые. Заготовляемая кукуруза, выращенная на полях без применения пестици­дов и предназначенная для выработки продуктов детского питания, должна соответ­ствовать требованиям 1-го класса.

Для промышленной переработки поставляют кукурузу только в зерне. В связи с тем, что кукурузу широко применяют в различных отраслях народного хозяйства и

Товароведная характеристика и особенности стандартизации зерновых культур ____ 227

требования этих отраслей различны, в стандарте приведены нормы на кукурузу, по­ставляемую крупяной и мукомольной промышленности, пищеконцентратной, крах-мало-паточной, а также на кукурузу, используемую для кормовых целей и выработ­ки комбикормов.

Ограничительные нормы на кукурузу, поставляемую для переработки, приве­дены в табл. 7.7.

7.7. Требования к качеству поставляемой кукурузы

	Зерно, предназначенное для
	переработ­ки в муку и крупу	пищеконцен­тратной промышлен­ности и обще­ственного питания	выработки
Показатель	продук­тов детско­го пи­тания	крахмала, патоки	выработки комбикор­мов и кор­мовых целей
Влажность, %, не более
Влажность зерна, подвергавшегося искусственной сушке, %, не менее	-				-
Всхожесть, %, не менее	-	-			-
Сорная примесь, %, не более
в том числе испорченные зерна кукурузы		0,5	н/д		-
минеральная примесь	0,3	0,3	0,3	в пределах о.с.с.п
в числе минеральной примеси: галька, руда, шлак "	0,1	0,1	од	тоже	-
вредная примесь:	ОД	0,2	н/д	0,2	0,2
спорынья и головня	0,15	0,15	-	0,15	0,15
горчак ползучий и вязель раз­ноцветный	0,1	0,1	-	0,1	0,1
триходесма седая, гелиотроп опушенноплодный, семена клещевины	не допускаются
Зерновая примесь, %, не более
в том числе: проросшие зерна			н/д	7*
поврежденные зерна кукурузы			-	-	-
зерна культурных растений, отне­сенные к зерновой примеси	-	-	-	-
Зараженность вредителями, шт/кг		н/д	н/д	не допуска­ется, кроме зараженно­сти клещом I степени	не допуска­ется, кроме зараженно­сти клещом Степени

Вместе проросшие и поврежденные зерна кукурузы.

Примечание: о.с.с.п - в пределах общего содержания сорной примеси; н/д - не допускается

Различные отрасли промышленности прежде всего предъявляют различные требования к типовому составу кукурузы. Кукуруза, поставляемая для крупяной промышленности, должна быть III-VI типов, а для мукомольной промышленности -любого типа, кроме смеси типов. Кукуруза, поставляемая пищеконцентратной про-

мышленности, должна быть I-V, VII и VIII типов, предприятиям общественного пи­тания - III, IV и VII типов, крахмало-паточной промышленности и для выработки продуктов детского питания -1, II, V или VII типов. Для кормовых целей и выработки комбикормов может быть использована кукуруза всех типов, а также смесь типов.

Влажность зерна кукурузы, поставляемого для переработки, должна быть не более 15%. При поставке пищеконцентратной, крахмало-паточной промышленности и предприятиям общественного питания ограничен также и нижний предел влажно­сти зерна, подвергавшегося искусственной сушке (не менее 13%), так как при более низкой влажности ухудшается технология переработки зерна, снижаются выход и качество вырабатываемой продукции. Зерно, предназначенное для выработки про­дуктов детского питания, а также крахмала и патоки, должно иметь всхожесть не менее 55%. В стандарте приведены состояния по засоренности и влажности (см. табл. 6.6 и 6.7).

Рис (Oryza sativa L.). В мировом зерновом хозяйстве рис стоит на втором месте после пшеницы по посевным площадям, но существенно превосходит ее по урожай­ности. Рис - древняя культура и почти для половины населения земного шара явля­ется основным продуктом питания. Родиной риса считают Юго-Восточную Азию. В странах Востока и Юго-востока его возделывали и широко использовали за не­сколько тысяч лет до нашей эры. Размещение посевов риса на земном шаре нерав­номерно: в Азии сосредоточено до 90% мировых посевов, в Африке - около 3%, в Америке - 6%, а в Европе - не более 1%. Крупнейшие производители риса за ру­бежом - Мьянма, Таиланд, Индия, Китай. В России рис культивируют на Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье, на Дальнем Востоке.

Рис - растение тепло- и влаголюбивое, способное нормально развиваться толь­ко в периодически затапливаемых местах. Выращивают его в дельтах рек или близ оросительных каналов на полях-чеках, приспособленных для заполнения в опреде­ленные периоды водой. Сорта риса, возделываемые в нашей стране, в основном от­носятся к японской ветви: они характеризуются продолговатой или овальной широ­кой зерновкой, имеющей отношение длины к ширине от 2,9:1 до 1,5:1. В пределах японской ветви различают две группы разновидностей: рис обыкновенный и рис клейкий. В небольшом количестве в южных районах Закавказья возделывают сорта, принадлежащие к индийской ветви, имеющее длинное тонкое узкое зерно с отноше­нием дины к ширине 3:1 и более. Следует отметить, что зерна короткие и округлые легче шелушатся и дают больший выход крупы, чем узкие и длинные.

Из 44 сортов риса, допущенных к использованию в 2011 г., 42 сорта отнесены к наиболее ценным по качеству, из них 6 - являются длиннозерными. Наиболее рас­пространенные ценные по качеству сорта: Гарант, Дарий 23, Дальневосточный, Ку­бань 3, Лиман, Раздольный, Хазар; длиннозерные ценные сорта: Волгоградский, Изумруд, Светлый, Снежинка, Ханкайский 429 и 52.

Зерно риса в основном используют для продовольственных целей. Из него вы­рабатывают крупы, которые богаче крахмалом, беднее белками, чем крупы из дру­гих злаков, но хорошо усвояемы. Крупу из риса считают диетическим продуктом. Из нее варят каши, супы, а в некоторых регионах готовят национальные блюда. Рис широко используют для выработки продуктов детского питания. Отходы от перера­ботки риса (мучка, битые зерна) используют для кормовых целей, а в некоторых странах из них производят фитин, рисовый крахмал, рисовую пудру, спирт, особые сорта водки (саке и чум-чум). Зародыши зерна служат сырьем для получения рисо-

229

вого масла. Из рисовой соломы вырабатывают лучшую бумагу, канаты, веревки, мешки, корзинки, шляпы, маты, циновки. В некоторых странах сечку и лом зерна используют в качестве сырья в пивоварении.

Зерновка риса пленчатая, довольно крупная, масса 1000 зерен составляет 16-38 г. Количество цветковых пленок колеблется от 17 до 23%. Пленка имеет продольные ребра, которые повторяются и на поверхности ядра. Плодовая и семенная оболочки тонкие, их доля составляет 4-5% массы зерновки. Окраска семенной оболочки у сортов риса, выращиваемых в России, обычно бывает серебристо-серой, разных от­тенков. У некоторых разновидностей она содержит красно-коричневые пигменты. Зародыш составляет от 1,5 до 3,5% массы зерновки, эндосперм - 64-65%.

Химический состав зерна риса по средним данным приведен в табл. 6.2. Зерно риса содержит много крахмала и других углеводов. Крахмальные гранулы мелкие-от 2 до 10 мкм, многогранной формы, собраны в сферические скопления. Мелкие крахмальные гранулы легко усваиваются организмом, благодаря чему рис считают диетическим продуктом. У обыкновенного риса крахмал состоит из амилозы (17%) и амилопектина (83%), а у глютинозного (клейкого) - только из амилопектина. Ос­новная часть белков риса представлена оризенином из группы глютелинов, в не­большом количестве содержатся белки из групп альбуминов, глобулинов и прола-минов. Аминокислотный состав белков риса достаточно полноценен. Основная ли­митирующая аминокислота - лизин. Усвояемость белков риса очень высокая. Жир риса содержит много ненасыщенных жирных кислот и относится к ценным пище­вым маслам. Зерно риса богато витаминами группы В и содержит витамин РР, кото­рые находятся в зародыше, алейроновом слое и частях эндосперма, прилегающих к алейроновому слою. Однако при получении рисовой крупы теряется от 29 до 72% витамина Вь до 29% - В2 и до 53% - PP. При выработке полированной крупы эти потери еще больше.

В некоторых странах для обогащения эндосперма риса витаминами проводят гидротермическую обработку при особых режимах: замачивают зерно в теплой воде (50-60 °С) в течение 2,5-3 ч. Происходит диффузия витаминов из периферийных частей в центральную часть эндосперма. Затем зерно пропаривают при мягких ре­жимах и сушат. При этом содержание витамина Bi увеличивается в 3^ раза, В2 -в 1,5 раза, РР - в 2 раза. Повышается также содержание таких важных элементов, как Са (на 33%) и Fe (на 50%). Однако при такой обработке крупа несколько темне­ет и приобретает специфические вкус и запах.

Консистенция эндосперма риса чаще всего бывает стекловидной, но иногда он содержит мучнистое пятно, расположение которого имеет значение при переработке зерна. Наиболее благоприятно продольное расположение мучнистого пятна у верх­него ребра зерновки, что способствует сохранению целостности ядра при шелуше­нии. При смещении мучнистого пятна в среднюю часть эндосперма увеличивается его хрупкость и снижается выход крупы. Следует отметить, что стекловидность ри­са связана не с повышенным содержанием белков, как это наблюдается у других злаков, а с высокой долей амилозы в крахмале.

Эндосперм риса довольно легко растрескивается при неблагоприятных погод­ных условиях во время созревания и уборки, при неосторожном обмолоте и нару­шении режимов сушки. Трещиноватость появляется, когда поверхностные слои зер­новки становятся менее влажными, чем центральные. При этом периферийные слои под воздействием солнечной радиации в полевых условиях, а также сравнительно

высокой температуры при конвективной сушке подвергаются большей усадке, чем центральные, что приводит к образованию трещин. Трещиноватые зерна при шелу­шении легко дробятся, уменьшается выход целой крупы.

В зерновой массе риса иногда встречаются зерна меловые, пожелтевшие, глю-тинозные, красные.

Меловые зерна - не полностью вызревшие, отличаются повышенной хрупко­стью, легко рассыпаются при небольшом давлении. Некоторые недозревшие зерна сохраняют зеленоватую окраску эндосперма, что портит внешний вид крупы.

Пожелтевшие зерна - это зерна риса с эндоспермом желтого цвета различной интенсивности. Пожелтение происходит при неблагоприятных условиях созревания и уборки, самосогревании, в результате неправильного хранения, иногда при сушке. Причины пожелтения зерен ученые объясняют по-разному. Условия, благоприятные для пожелтения, - это повышенные влажность зерна риса (более 20%) и температу­ра (30 °С и выше). В связи с накоплением продуктов распада белков и углеводов происходит реакция меланоидинообразования, что и приводит к пожелтению риса. При этом наиболее интенсивно окрашены плодовая и семенная оболочки.

Некоторые исследователи считают, что причина образования желтой окраски риса - микроорганизмы, главным образом грибы, и в отдельных случаях бактерии. Развиваясь на зерне, микроорганизмы выделяют окрашенные меланины. Есть сведе­ния о том, что некоторые штаммы грибов Penicillium и Aspergillus, вызывающие по­желтение риса, выделяют токсические вещества.

Третья точка зрения и, видимо, более правильная, что основная причина пожел­тения риса - реакция меланоидинообразования. Микроорганизмы же усиливают этот процесс, поскольку, развиваясь, продуцируют активные ферменты и, следовательно, ускоряют распад органических веществ и образование свободных аминокислот и восстанавливающих сахаров - компонентов, из которых образуются меланоидины.

Пожелтевшие зерна риса значительно отличаются от нормальных по химиче­скому составу. В них содержание сахарозы в 10 раз меньше, а глюкозы и фруктозы в 2-3 раза больше. Содержание белка уменьшается при одновременном возрастании небелкового азота. С появлением желтой окраски возрастает количество свободных аминокислот: лизина, аргинина и глицина. Количество органического фосфора уменьшается, а минерального возрастает. Увеличивается диастатическая актив­ность. Изменение физико-химических показателей пожелтевшего риса сказывается на его технологических (крупяных) достоинствах. Зерна с пожелтевшим эндоспер­мом требуют при переработке усиленных механических воздействий. Попадая в крупу, они ухудшают внешний вид и кулинарные качества. При содержании в пар­тии риса от 0,5 до 2,0% пожелтевших зерен исключается выработка крупы высшего сорта, при содержании пожелтевших зерен более 5% невозможно получить крупу даже 2-го сорта.

Радикальное средство предотвращения пожелтения риса - полное исключение самосогревания, своевременная и высококачественная сушка, соблюдение режимов хранения, применение вентилирования и охлаждения.

Глютинозные зерна (клейкий рис) имеют плотную консистенцию, в разрезе стеаринообразные, однородные по цвету. Они сходны с мучнистыми зернами, от которых легко отличаются при обработке слабым раствором йода. Глютинозные зерна, содержащие декстрины, после обработки становятся красно-бурыми или ко­ричневыми, мучнистые - темно-синими. По внешнему виду глютинозные зерна

Товароведная характеристика и особенности стандартизации зерновых культур____ 231

иногда сходны и с меловыми, но в отличие от последних имеют прочное ядро, не разрушающееся при надавливании. При варке глютинозные зерна превращаются в сплошную клейкую массу.

Красные зерна имеют окраску оболочек от красного до буро-коричневого цве­та, но эндосперм белого цвета. При переработке риса в процессе шлифования обо­лочка у зерен удаляется не полностью, она остается между ребрами ядра в виде красных полосок. Это ухудшает внешний вид крупы, при варке каши придает ей розоватый оттенок. Если добиваться полного удаления красных оболочек, снижает­ся выход крупы, так как при этом увеличивается количество мучки и сечки.

Пожелтевшие, глютинозные и красные зерна относят к основному зерну, но их особо учитывают и нормируют.

По ГОСТ 6293-90 в зависимости от формы зерна и его консистенции рис под­разделяют на четыре типа (о форме зерна судят по соотношению длины к ширине нешелушенного зерна): I тип - зерновка стекловидная, продолговатая, широкая, от­ношение длины к ширине нешелушенного зерна 3,5 и более; II тип - зерновка стек­ловидная, продолговатая, отношение длины к ширине 2,8-3,4; III тип - зерновка ок­руглая, отношение длины к ширине 2,3-2,7, его подразделяют на два подтипа: 1-й -консистенция зерна стекловидная, 2-й - консистенция частично стекловидная; IV тип - зерновка округлая, отношение длины к ширине 2,2 и менее, делят на два подтипа: со стекловидной и частично стекловидной консистенцией.

В каждом типе допускается примесь зерен риса других типов не более 10%. Рис каждого типа в зависимости от наличия или отсутствия остей обозначают номером типа с добавлением слова «остистый» или «безостый».

В базисных нормах (см. табл. 6.11) кроме показателей общих для всех культур ограничено содержание красных зерен не более 2,0% и пожелтевших - не более 0,3%.

По ограничительным нормам рис делят на четыре класса: высший, 1, 2 и 3-й (см. табл. 6.12). В составе сорной примеси риса ограничено содержание просянки. Это наиболее распространенный засоритель риса, трудно отделяется от него и если остается в партии после очистки, то попадая в крупу, ухудшает ее качество. Просян­ки в зерне высшего и 1-го классов должно быть не более 1%, 2-го класса - 1,5% и 3-го класса-2%.

В составе зерновой примеси нормируются зерна обрушенные и меловые. Их допускается для высшего, 1, 2 и 3-го классов, соответственно, не более 2; 2; 3 и 4%.

Для заготовляемого и поставляемого риса установлены ограничения по содер­жанию пожелтевших, красных и глютинозных зерен (табл. 7.8).

Кукуруза

Кукуруза является одним из важнейших культурных растений. Родиной кукурузы считают Центральную и Южную Америку, где она была известна индейцам более 5 тыс.лет. Широкое распространение кукуруза получила в странах Африки и Азии. В товарном производстве зерна кукуруза имеет большое значение. Из нее получают более 150 продовольственных и технических продуктов.

Кукуруза относится к семейству злаковых, к группе просовидных хлебов. Перекрестноопыляющееся растение, однодомное: на одном растении имеются мужские - метелка и женские - початок, цветки. В одном початке формируется от 300 до 1000 зерновок.

Зерно кукурузы используют для производства крупы, муки, кукурузных хлопьев, крахмала, патоки, спирта и т.д. Из зародыша кукурузного зерна вырабатывают полноценное пищевое масло. Из стержней початков вырабатывают фурфурол, лигнин, ксилозу и другие продукты, а также получают целлюлозу и бумагу. Для кормовых целей из зеленой массы получают хороший силос.

Химический состав зерна кукурузы в среднем составляет: содержание белка 10,3 %, жира - 4,9 %, общее содержание углеводов 67,5 %, в том числе моно- и дисахаридов - 2,7 %, крахмала - 56,9 %, клетчатка составляет 2,1 %, зола - 1,2 %. Из злаковых культур зерно кукурузы имеет наибольшую питательную ценность - 338 ккал.

Ячмень

Ячмень - одна из древнейших культур, возделываемых человеком. На территории России ячмень возделывали еще за четыре-пять тысяч лет до нашей эры. Зерно ячменя широко используется человеком с древности для продовольственных, кормовых и технических целей. Из зерна ячменя вырабатывают муку, крупы: ячневую и перловую. Ячмень является основным сырьем для производства пива и солода.

В нашей стране ячмень распространен практически повсеместно. Вместе с тем основными зонами товарного производства зерна являются: Северный Кавказ, Северо-западные области. Нечерноземная зона и Северная зона.

Бывает двурядный и четырехрядный ячмень. Наибольшее распространение имеет двурядный ячмень. Масса 1000 зерен ячменя колеблется от 20 г до 60 г. Цветочные пленки у ячменя составляют от 10-12 %; плодовые и семенные относительно тонкие и составляют около 6 % от массы зерна. Алейроновый слой составляет от 12 до 13 %. Эндосперм у зерновки ячменя занимает 63-69 %. По консистенции он может быть стекловидным, полустекловидным и мучнистым. Стекловидность связана с содержанием белка в зерне. Для крупяных, мукомольных и кормовых целей большую значимость представляет высокостекловидный ячмень, поскольку содержит больше белка, для пивоварения - мучнистый с высоким содержанием крахмала.

В зерне ячменя среднее содержание белка составляет 11,5 %, жира - 2,0 %. Усвояемые углеводы в среднем составляют 65,8%, в том числе моно- и дисахариды - 3,6 %, крахмал - 60,5 %, клетчатка 4,9 %, зола - 2,69 %. Питательная (энергетическая) ценность ячменя - 311 ккал.



Химический состав зерна зависит от культуры и сорта, почвенно-климатических условий, методов агротехники, условий хранения и других факторов. В среднем зерно состоит из 14% воды и 86% сухих веществ.
Вода . В зерне по сравнению с картофелем значительно меньше влаги, что придает ему прочную структуру. Влага зерна зависит не только от его гигроскопичных свойств, но и от зрелости и других условий.
Различают четыре состояния товарного зерна: сухое, средней сухости, влажное и сырое. Например, для пшеницы и ячменя эти состояния характеризуются следующими показателями влаги (%): сухое до 14, средней сухости от 14 до 15,5, влажное от 15,5 до 17 и сырое более 17. В дефектном и намоченном зерне влага может достигать 30% и выше. Влага, которая отвечает сухому состоянию, является коллоидно-связанной, жизненные процессы в зерне сведены к минимуму, при средней сухости появляется небольшое количество свободной влаги и зерно может пробуждаться к жизни. Общая влага соответствует этому состоянию зерна, называется критической.
Сухие вещества . В зерне в среднем 84% органических и 2% минеральных веществ, в том числе (%): крахмала 52, сахаре 3, клетчатки 6, пантозанов и пектиновых веществ 9, азотистых веществ 11, жира 3.
Крахмал содержится (%): у здоровых зрелых зернах пшеницы - 48 ... 57; ячменя - 46 ... 53; овес - 34 ... 40; проса - 42 ... 60; кукурузы крахмалистой - 61 ... 70, зубовидным 58 ... 64, кремнистой - 54 ... 71. В дефектном зерне количество крахмала снижается.
Сахара в здоровом зерне чаще от 0,6 до 7,0%. Он состоит в основном из сахарозы и небольшого количества трех-и тетрасахарид. В недозрелом и пророщенных зерне сахара больше, он состоит главным образом из редуцируя сахаров (инвертированного сахара, мальтозы).
Целлюлоза в зерне, свободном от цветочных пленок, относительно немного - 1,5 ... 2,5%. В зерне с неразделенными пленками повышается и составляет (%): в овес 10 просе 8, ячмене 4 ... 5, горохе 7,7.
Пентозаны - доминантная составляющая часть резины (слизи). В зерне содержится гемицеллюлозы, состоящий из гексанов (маннан, галактан, глюкозан) и пентозанов (крылан, арабан). Общее количество пентозанов в зерне 7 ... 15%. Для кукурузы характерно наличие декстринов (1 ... 6%). Пектиновых веществ в зерне относительно немного.
Азотистые вещества в здоровом зрелом зерне состоят главным образом из белков, которые могут содержаться от 7 до 25%. Свободные аминокислоты, амиды и пептиды присутствуют в очень небольших количествах. В зерне найдены альбумины - белки, растворимые в воде; глобулины - белки, растворимые в слабых (3 ... 10%-ных), а некоторые из них - в слабых (0,2%-ных) растворах кислот проламинов - белки, растворимые в 60 ... 80%-ных растворах спиртов; глютелины - белки, растворимые в слабых (0,2%-ных) растворах щелочей.
Жиры - триглицериды жирных кислот - содержащиеся в зерне в относительно небольшом количестве - от 1,8 до 2,5%. В кукурузе жиров 5 ... 7% Есть в овес 5 ... 6%, и в просе 3,5 ... 5%. В эфирные экстракты из зерна кроме жиров переходят липоиды - фосфатиды, стеролы, воски, пигменты и другие вещества. Типичными и наиболее распространенными представителями фосфатидов в злаках являются лецитин - три глицерид, содержащий фосфорную кислоту и азотистое основание холин. Содержание лецитинов небольшой (0,3 ... 0,7% к массе зерна). С стеролов в зерне присутствуют высокомолекулярные одноатомные спирты - фитостеролы (0,03 .. 0,07%), они близки к витамин группы D (кальциферола). С пигментов в зерне найдены каротин, антоцианы, флавоны.
Витамины зерна представлены жирорастворимыми витаминами - токоферолами и водорастворимыми (мг на 100 г): тиамин 0,3 ... 0,8, рибофлавин 0,07 ... 0,30, никотиновая кислота 1,3 ... 7,2, а также пиридоксин, биотин, пантатеновую кислота. Аскорбиновой кислоты в зерне в состоянии покоя нет, но она появляется при его прорастании.
Минеральные вещества (зола) и кислоты составляют 1,5 ... 3,0% от массы зерна. Они находятся главным образом в периферических частях зерна и зародыше. Относительно много золы в ячмене, овес и просе. Доминирующая часть золы состоит из фосфата калия. Около 85% фосфора от общего его содержания находится в органических соединениях - нуклеопротеидов, фосфатидов.
Кислоты зерна представлены фосфорной, щавелевой, яблочной и молочной. Общая кислотность зерна 1,5 ... 2,5 мл 1н. раствора гидроксида натрия на 100 г зерна. Активная кислотность водной вытяжки соответствует рН 5,5 ... 6,5. При самонагревании, плесени и прорастании кислотность зерна повышается.