Химический состав анатомических частей зерновки

28.10.2014

Наиболее подробно изучено содержание различных химических веществ в зерновке пшеницы. Соответствующие данные, обобщающие результаты, полученные различными учеными, приведены в таблице 3. Плодовые и семенные оболочки характеризуются высоким содержанием клетчатки и гемицеллюлоз, что придает нм значительную механическую прочность. Такая специфика химического состава соответствует биологическому назначению оболочек, защищающих зерновку от воздействия внешней среды. Минеральные вещества составляют в плодовой оболочке до 4% от массы, в семенной оболочке — до 20%.

Химический состав анатомических частей зерновки

Следует отметить, что данные о содержании зольных элементов в оболочках, представленные разными авторами, значительно отличаются друг от друга. По-видимому, на это влияет способ разделения оболочек: предварительное вымачивание их в воде или щелочных растворах, несомненно, может привести к частичной потере минеральных веществ.
Только этим и можно объяснить, что в одних исследованиях приводится содержание минеральных веществ в семенной оболочке, равное 7%, а в других — 20%, т. е. в 3 раза больше.
Азотистые вещества оболочек изучены недостаточно. Учитывая, что плодовая оболочка построена из отмерших клеток, лишенных внутреннего содержимого, можно предположить, что содержание белковых веществ в ней незначительно. По некоторым данным, эта величина колеблется в пределах от 2,5 до 6,0%.
Пo другим данным содержание азота в плодовых оболочках составляет 0,7%, что соответствует 3,5% белка. Семенные оболочки содержат 9,0—19,5% белка.
Зародыш, представляющий собой зачаток будущего растения по своему составу также очень специфичен. Его характеризует очень высокое содержание сахаров, белков, липидов и минеральных солей. Наряду с этим он содержит много биологически активных веществ — витаминов и ферментов. Так же как и для оболочек зрелого зерна, для зародыша характерно отстутствиe крахмала.
Эндосперм зерновки злаков содержит основные ресурсы питательных веществ в форме запасных углеводов и белков. Количественно в нем преобладает крахмал, содержание которого доходит до 75—80% от массы. Белковые вещества эндосперма пшеницы, представленные в основном глиадином и глютенином, значительно отличаются от белков других частей зерна и тем самым определяют ценные технологические свойства муки.
Большая часть тканей эндосперма построена из тонкостенных клеток, и в связи с этим содержание клетчатки, гемицеллюлоз и зольных элементов в них минимально.
Химический состав анатомических частей зерновки

Весьма своеобразным строением и химическим составом характеризуется алейроновый слой эндосперма, непосредственно прилегающий к семейной оболочке (рис. 1). Он характерен для всех злаков и по своему анатомическому строению относится к эндосперму, но резко отличается от него по анатомическим свойствам и химическому составу. Алейроновый слой, состоящий у пшеницы и большинства других злаков из одного ряда клеток, а у ячменя из нескольких рядов, характеризуется высоким содержанием гемицеллюлоз и клетчатки. Это объясняется значительной толщиной клеточных стенок алейронового слоя (рис. 2). Комбинируя механическое измельчение клеток алейронового слоя с фракционированием по плотности в неполярных жидкостях (бензин и хлороформ) и растворением отдельных компонентов по схеме, приведенной ниже, удалось довольно полно изучить структуру и свойства содержимого клеток алейронового слоя.
Химический состав анатомических частей зерновки

Клетки алейронового слоя состоят из множества отдельных гранул — алейроновых зерен, погруженных в сплошную матрицу, видимо, белкового характера. Матрицу растворяют, обрабатывая комплекс 1M раствором хлористого натрия. При этом алейроновые зерна предстают в виде отдельных гранул размером около 2 нм (рис. 3); размеры отдельных гранул 0,25 нм. Общее содержание белковых веществ в клетках алейронового слоя доходит, по данным некоторых авторов, до 30%.
Количество липидов также довольно велико (10%) по сравнению с их содержанием во внутренних частях эндосперма Фракция углеводов представлена в клетках алейронового слоя в основном клетчаткой, гемицеллюлозами и ди- и трисахаридами (содержание этих сахаров составляет около 5—8% массы клеток). Алейроновый слой характеризуется также высоким содержанием биологически активных веществ, что обусловливает его значительную питательную ценность.
Химический состав анатомических частей зерновки

Существенное значение для технологии переработки зерна имеет установленная впервые для пшеницы, а затем и для других злаков закономерность в распределении белковых веществ по эндосперму. Исследования, проведенные Cobb, показали, что содержание белка снижается от периферийных слоев к центру эндосперма: если наружный слой его содержит 16,0% белка, то внутренний — только около 7,5%. Для детального исследования распределения эндосперма в продуктах помола была сконструирована специальная лабораторная установка тангенциально-абразивный станок, позволяющий снимать, последовательно слои зерновки. С помощью этого прибора был изучен состав фракций эндосперма зерновок пшеницы, ячменя, сорго и риса. В таблицах 4 и 5 представлены соответствующие данные, из которых видно, что наружные слои зерновки содержат наименьшее количество белка. Вероятно, это обусловлено тем, что в данную фракцию попадают плодовые оболочки. Наибольшее содержание белка обнаруживается в двух последующих периферийных слоях эндосперма зерновок всех изученных видов злаков.
Концентрация белка в этих слоях в полтора — два раза выше, чем в целой зерновке.
Химический состав анатомических частей зерновки

Дальнейшие исследования показали, что наиболее высоким содержанием белка отличается так называемый субалейроновый слой эндосперма. Впервые на это обратили внимание довольно давно, затем более тщательно были изучены разные слои эндосперма. Субалейроновый слой зерновки пшеницы состоит из одного ряда клеток прямоугольной формы, размерами 55X62 мкм2, тогда как прилегающие к нему клетки внутренних слоев эндосперма имеют многогранную форму и большие размеры (60X120X200 мкм3). Слой субалейроновых клеток в зерновке высокостекловидной пшеницы типа Манитоба составляет около 11% от объема эндосперма. Субалейроновый слой зерновки пшеницы мучнистой консистенции по строению и составу отличается от внутренних слоев, но он менее богат белком, чем аналогичный компонент стекловидной пшеницы.
Химический состав анатомических частей зерновки

При тонком измельчении зерновки пшеницы из продуктов размола пневмосепарированием можно выделить крупную фракцию, содержащую клетки субалейронового слоя. Разделяя эту фракцию в неполярных жидкостях разной плотности, можно получить несколько фракций с различным содержанием белка. Наиболее высокобелковая фракция (53% белка) состоит почти исключительно из клеток субалейронового слоя (табл. б).
Аналогичные данные были получены при исследовании зерновок кукурузы. Вероятно, эти особенности клеток субалейронового слоя характерны для зерновок всех злаков.
Химический состав анатомических частей зерновки

Для исследования взаимоотношений различных компонентов эндосперма существенное значение имеет разработанная в 1960-х годах методика его фракционирования по плотности в неполярных жидкостях.
При достаточно тонком измельчении эндосперма (при применении шаровой или вибрационной мельницы) оказалось возможным разделить его на две фракции, различающиеся по химическому составу. Применяя жидкость плотностью 1,38 г/мл (смесь хлороформа с бензолом), можно получить фракцию, состоящую из почти чистого белка в форме тонких пластинок размером от 6 до 12 мкм и толщиной от 0,29 до 0,37 мкм. Эта фракция, обладающая наименьшей плотностью, получила название промежуточного белка, или цвикельпротеина. Вторая фракция более высокой плотности (1,40 г/мл) содержала мало белка и представляла собой крахмальные зерна типичной структуры, на поверхности которых был слой белка, получивший название прикрепленного, или хафтпротеина. В неизмельченном эндосперме цвикельпротеин образует матрицу, в которую вкраплены крахмальные зерна. При повторном сепарировании в неполярных жидкостях возрастающей плотности из измельченного эндосперма можно выделить зерна крахмала, на поверхности которых находится белок (табл. 7). Однако полностью освободить зерна крахмала от окружающего их белка таким способом невозможно. Вероятно, этот белок образуется из аминопластов, в которых синтезируется крахмал.
Количество выделяемого промежуточного белка зависит от структуры эндосперма: зерновки мучнистой пшеницы при измельчении дают его больше, чем стекловидные.
Химический состав анатомических частей зерновки

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: