Глава 10 ИЗМЕНЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В КРУПАХ, БОБОВЫХ И МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЯХ СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКТОВ. ОСНОВНОЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Крупа. Крупу классифицируют по виду зерна, из которого она выработана. Зерно злаковых культур состоит из плодовых и семенных оболочек, эндосперма и зародыша. Клетки, составля­ющие анатомические части зерна, по своей структуре и анатоми­ческому составу различны. Оболочки представляют собой одре­весневшие клетки, состоящие из клетчатки, гемицеллюлоз, пен-тозанов, лигнина, неусвояемых организмом человека.

Основная часть зерна — эндосперм, который включает тол­стостенные алейроновые клетки, заполненные алейроновыми зернами, и тонкостенные клетки с находящимися в них крах­мальными зернами и белковыми веществами. Алейроновый слой у ячменя, например, многорядный (2 ... 4 ряда), сохраняется при производстве крупы и во многом определяет кулинарные свойст­ва этой крупы при водно-тепловой обработке.

Белковые вещества и крахмальные зерна находятся в клетках эндосперма в определенном морфологическом соотношении. Белковые вещества представляют собой как бы матрицу, в кото­рую включены крупные и мелкие крахмальные зерна, размеры и форма которых характерны для каждой культуры.

В процессе производства крупы плодовые и семенные обо­лочки удаляют почти полностью, алейроновый слой — частично, зародыш — в значительной степени. Морфологические особен­ности крупы во многом определяют ее кулинарные свойства: во-допоглотительную способность, набухаемость, длительность варки и развариваемость. Так, присутствие остаточных участков оболочек зерна и алейронового слоя задерживает продвижение влаги внутрь зерен крупы, а участки, близкие к зародышу, увлаж­няются быстрее.

Крупы, полученные из зерен злаковых культур, состоят в ос­новном из эндосперма. На периферии эндосперма у некоторых круп (пшено, рис, перловая) сохраняется часть алейронового слоя, семенных оболочек и зародыша.

По своему химическому составу крупы относятся к крахма­листым продуктам. В состав крупы в разных соотношениях входят: вода — 12... 15 %, белки — 8... 15, жиры — 1,0...7,0, угле­воды — 60...86, минеральные вещества — 0,6...3,0 %. Белки вкрупах представлены в основном глобулинами, глютелинами и проламинами, альбуминов очень мало.

Для белков круп характерно пониженное содержание некото­рых незаменимых аминокислот, особенно лизина и треонина. Белок гречневой крупы отличается уникально сбалансирован­ным набором аминокислот. Высокое содержание цистина и цис-теина способствует выведению из организма радионуклидов. Белок пшена богат лейцином, треонином, метионином.

Углеводы крупы не только служат основным энергетическим материалом, но и обусловливают кулинарные свойства крупы и ее усвояемость. Состав углеводов крупы характеризует степень отделения анатомических частей зерновки, а также в той или иной степени свидетельствует о качестве крупы. Например, кру­па из сырья с повышенным содержанием недозрелых или про­росших зерновых содержит больше моносахаридов; в плохо шлифованной крупе повышено содержание целлюлозы, геми-целлюлозы, а также минеральных веществ, которые концентри­руются в оболочках и алейроновом слое.

Липидный состав крупы характеризуется значительным со­держанием ненасыщенных жирных кислот. Входящий в состав липидов пшена милиацин обладает лекарственными свойства­ми, стимулирует рост молодого организма.

Из витаминов в крупах содержатся тиамин (ВО, рибофлавин (В₂) и никотиновая кислота PP. В гречневой крупе обнаружен ру­тин благодаря наличию в ней зародыша.

Минеральные вещества крупы характеризуются высоким со­держанием фосфора и сравнительно малым количеством кальция (их соотношение достигает 5 : 1 при оптимальном 2:1). Кроме то­го, значительная часть фосфора входит в состав фитина, затруд­няющего усвоение кальция. Многие крупы представляют собой богатый источник калия, магния, железа и микроэлементов. По массовой доле зольных элементов более ценной считается греч­невая крупа.

Современный метод ионоэксклюзивной хроматографии по­зволил определить в крупяных экстрактах достаточно широкий спектр органических кислот и Сахаров. Из монокарбоновых кис­лот обнаружены муравьиная, масляная, валериановая. Из окси-кислот — молочная, лимонная, яблочная. В экстрактах овсяной и перловой круп обнаружена щавеловоуксусная кислота, в экс-

10.1. Сорбционная способность крупяных изделий (%) (Лаврушина, Филичкина, 2000)

трактах риса, пшена, гречневой ядрицы, овсяной и перловой круп — щавелевая.

Из ароматических кислот найдены галловая, гиппуровая и п-оксибензойная — в экстракте гречневой ядрицы; о-кумаровая — в экстрактах рисовой и овсяной крупы; миндальная — в экстрак­тах гречневой ядрицы и перловой крупы. Количественное содер­жание Сахаров, %: сахароза — 0,2...0,7; глюкоза -- 0,3...0,8; фрук­тоза — 0,01...0,7, арабиноза — 0,3...0,8. Результаты новейших исследований по содержанию органических кислот и Сахаров всоставе экстрактов различных круп позволяют прогнозировать возможный механизм сорбции тяжелых металлов природными сорбентами.

Исследования последних лет показали, что крупяные изделия можно рассматривать как сорбенты экологически вредных ве­ществ. В табл. 10.1 показана сорбционная способность крупяных кулинарных изделий. Величина сорбции перловой крупы почти 100 %. Отмечено, что сорбция металлов крупяными изделиями (кашами) происходит преимущественно на целлюлозной матри­це, крахмальные фракции не только не сорбируют металлы, но и препятствуют сорбции. В сорбции участвуют и другие водоне-растворимые компоненты круп — некоторые белки, гемицеллю-лозы.

В настоящее время зерновые культуры и крупы рассматри­вают как основной источник поступления в организм человека пищевых волокон (ПВ). Роль пищевых волокон в питании мно­гообразна. Она состоит не только в частичном снабжении орга­низма человека энергией, выведении из него метаболитов пищи и загрязняющих веществ, но и в регуляции физиологических и биохимических процессов в органах пищеварения. Наибольшее количество ПВ поступает из продуктов зернового происхожде­ния и в меньшей степени — из овощей и фруктов.

Пищевые волокна представляют собой комплекс биополиме­ров, включающий полисахариды (целлюлозу, гемицеллюлозу, пектиновые вещества), а также лигнин и связанные с ним белко­вые вещества.

Содержание пищевых волокон в некоторых продуктах пере­работки хлебных злаков составляет, г/100 г сухого вещества: бе­лая мука 72%-ная — 3,5; отруби отработанные — 30,6; овсяная крупа — 7,2; рис — 2,7; рожь — 12,7; кукурузная мезга — 25,0; оболочки гречихи — 75,0; гороха — 60,0; сои — 50,0.

Пищевые волокна обладают следующими свойствами:

• способны связывать ионы свинца, кадмия и других тяжелых металлов, нитраты, нитриты, аммиак, радионуклиды строн­ция, цезия и многие органические вещества, в том числе фе­нолы, формальдегид;

• способны снижать в организме накопление радиоактивных веществ, т. е. обладают радиопротекторными свойствами;

• способны сорбировать и выводить из организма холевые (желчные) кислоты и тем самым понижать содержание холе­стерина в крови и замедлять развитие атеросклероза.

Отличительная особенность химического состава круп — присутствие в них слизистых веществ, или камедей. Камеди — полисахариды, близкие по составу к гемицеллюлозам, но спо­собные набухать, образовывать гели и клейкие растворы с высо­кой вязкостью «слизи». Они содержат большие гибкие молеку­лы, у которых водородные связи насыщены молекулами воды. В результате набухания при комнатной температуре слизи могут поглощать до 800 % воды, в то время как крахмал при этих усло­виях — 30...35 %, а белковые вещества — 200...250 %. Слизистые вещества являются одним из структурных элементов клеточных стенок и играют значительную роль в обеспечении межклеточ­ных связей в эндосперме крупы.

Бобовые. Для структуры бобовых характерно наличие семенной оболочки различной толщины. Семенная оболочка состоит из палисадных клеток в виде трубчатых каналов, при­жатых друг к другу, с небольшими пустотами между ними. Ис­следования микроструктуры фасоли на электронном сканиру­ющем микроскопе показали, что ткань семядоли состоит из крупных толстостенных клеток овальной формы, наименьший диаметр клеток 40...50 мкм, наибольший — 90... 100 мкм, за­полнены они крахмальными зернами, зернистыми белковыми образованиями и плотной белковой матрицей. Между клетками находятся пустые пространства (межклетники) в виде слегка деформированного треугольника. Поверхность крахмальных зерен негладкая, визуально шероховатая. Крахмальные зерна округлой удлиненной формы, минимальный диаметр 14... 20 мкм, максимальный — 25...30 мкм. Стенки клеток плотные, толщина в пределах 1 мкм. Более толстая и плотная семенная оболочка отмечена у сортов фасоли, требующих длительной варки.

Бобовые отличаются значительным содержанием белка, ко­личество которого достигает в горохе 20...35,7 %, в фасоли — 21...28,2, чечевице — 25,3...34,6, сое — 30...40 %. Белок бобовых состоит в основном из водорастворимых и солерастворимых фракций. Бобовые служат хорошим источником таких незаме­нимых аминокислот, как лизин, валин, лейцин, фенилаланин. Липидов в бобовых содержится 0,5...2,5 %, преобладают непре­дельные жирные кислоты (60...80 %).

Основную массу сухого вещества бобовых составляют угле­воды: сахара, крахмал, гемицеллюлоза, клетчатка, пектиновые ве­щества. Содержание крахмала 30...55 %, пектиновых веществ — 3,5...5, гемицеллюлозы — 1,2...8,8, клетчатки — 1,2...7,7 %. Ми­неральные вещества бобовых представлены макроэлементами (калий, фосфор, кальций, магний) и микроэлементами (цинк, железо). В бобовых содержатся почти все витамины группы В, а также ниацин, токоферол, аскорбиновая кислота.

Характерная особенность химического состава бобовых — присутствие в них антипитательных веществ белковой приро­ды — ингибиторов ферментов желудочного тракта. Ингибиторы образуют с ферментами, расщепляющими белки, устойчивые со­единения, лишенные ферментативной активности. Они устой­чивы к протеолитическому расщеплению, воздействию высокой температуры, обработке щелочами, солями, кислотами. При употреблении сои пищеварительная система человека значи­тельно угнетается, длительное употребление может привести к увеличению поджелудочной железы, поэтому сою перед упот­реблением подвергают обработке при высоких температурах. В семенах бобовых отмечена самая высокая активность ингиби­торов трипсина: фасоль — 0,5...4,6 мг/г, горох — 0,2...4,5, чина —8,8, соя — 11,2...38,0. Для сравнения: в картофеле — 1,3...8,6, ка­пусте — 1,8...2,1, свекле — 0,188 мг/г.

Бобовые, как и крупы, могут быть хорошими адсорбатами тя­желых металлов, в частности свинца. Установлено, что количест­во свинца, связанного клеточными стенками вареной фасоли, может достигать 60...70 % к исходному.

Макаронные изделия. Пищевая ценность макаронных изделий определяется содержанием в них (г на 100 г продукта) белков — 10,4... 11,8, жиров — 1,1...2,8, углеводов — 71,8...75,1. Влажность макаронных изделий не должна превышать 13 %. Ка­чество макаронных изделий зависит от вида используемой муки (из твердой, высокостекловидной, мучнистой, мягкой пшени­цы), различных обогатителей и пищевых добавок. Влажность те­ста для производства макаронных изделий 28...35 %.

Крахмал муки в этих условиях характеризуется слабой спо­собностью к набуханию. Он связывает воду адсорбционно, в ос­новном благодаря активности гидрофильных групп, и в микро­капиллярах. Тесто для макарон представляет собой гидратиро-ванный белковый студень клейковины, обволакивающий и склеивающий между собой зерна увлажненного крахмала. Даль­нейшая технология сушки и прессования при производстве ма­каронных изделий приводит к частичной денатурации белков и нарушению целостности крахмальных зерен.