Химический состав зерна овса

20-03-2014, 22:26
Основные вещества зерна, определяющие его питательную ценность, - белок, углеводы, липиды, витамины и другие биологически активные соединения. Химические вещества неодинаково распределены в различных частях семени. Плодовые и семенные оболочки содержат много целлюлозы, пентозанов. Алейроновый слой имеет высокую концентрацию белка, целлюлозы, золы, а эндосперм - высокую концентрацию крахмала и белка. Зародышевые части (ось, щиток) богаты белком и маслом. Среднее содержание тех или иных веществ в целом зерне определяет удельная масса отдельных его частей. Химический состав зерна зависит от сорта, агротехники и условий произрастания.
Азотистые вещества. Белковые вещества зерна составляют 87-90%, а небелковые - 10-13% от суммы азотистых соединений. В различных частях зерна (без цветочных чешуй) овса посевного (A. sativa) азотистые вещества (от суммы) распределяются следующим образом (для n = 1): на долю эндосперма приходится 37,2-50,2 %, отрубей (с алейроновым слоем) - 41,3-56,2%, щитка - 2,3-4,5%, зародышевой оси - 1,9-4,0%. Процентное же содержание азотистых веществ в сухом веществе указанных частей зерна распределяется в обратном порядке. Хотя зародыш и богат белком (26-44 %), его вклад в общий белок зерна составляет лишь 6%. У сортов различного происхождения, выращенных на территории России, содержание белка (N х 5,7) колеблется: у пленчатых - от 9,6 до 19,8 %, у голозерных - от 14,8 до 21,0 %.
Белковый комплекс зерна овса состоит из альбуминов, глобулинов, проламинов и глютелинов. Основные запасные белки зерна -глобулины и глютелины. У сортов различных культурных видов, выращенных в Западной Сибири, содержание отдельных белковых фракций колеблется в следующих пределах: альбуминов и извлекаемых водой глобулинов - 17,8-26,5%, солерастворимых глобулинов - 26,2-31,9%, проламинов - 12,4-17,7, глютелинов - 27,9-41,7 %.
Отдельные белки, выделяемые по растворимости, представляют собой смеси разных белковых компонентов. Выявлению гетерогенности белков способствуют такие методы, как хроматография на целлюлозе, гель-фильтрация, электрофорез, ультрацентрифугирование.
При разделении на колонках с целлюлозой во фракции альбуминов обнаружено семь компонентов, а в проламинах - четыре.
Путем электрофореза на полиакриламидном геле Е. В. Седовой найдено следующее число компонентов: альбуминов - 15, глобулинов - 18, проламинов - 16, глютелинов - 18. При электрофоретическом разделении нативного авенина у сортов различного происхождения из коллекции ВИР обнаружено 3-9 компонентов. При изучении сортов озимого и ярового овса показано, что авениновая фракция может быть разделена на 13 компонентов.
Методом градиентного ультрацентрифугирования (в сахарозе) основные запасные белки зерна овса (глобулины) разделены на 3 фракции с соответствующими коэффициентами седиментации 3S, 7S и 12S, причем последняя является главным компонентом. Методом электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия показано, что фракция глобулинов 125 состоит в основном из белков с относительной молекулярной массой 55 кД. После очистки и восстановления эта фракция образовала 2 класса субъединиц. Первая, более крупная субъединица имела молекулярную массу между 35 и 42 кД, а вторая - между 19 и 25 кД.
Отдельные группы белков (альбумины, глобулины, проламины и глютелины) не только различаются по физико-химическим свойствам, но и характеризуются определенным аминокислотным составом. Как видно из табл. 10, альбумины богаче других белков лизином, треонином, серином, глицином, аланином, валином, аспарагиновой кислотой. Глобулины наряду с повышенным содержанием лизина богаты аргинином, глицином, аланином, глутаминовой кислотой. Глютелины характеризуются высоким содержанием гистидина, аргинина, изолейцина и аспарагиновой кислоты. Фракция спирторастворимых белков (проламинов) содержит много пролина и глутаминовой кислоты, но бедна лизином, гистидином, аргинином, аспарагиновой кислотой, треонином, серином, глицином, аланином, изолейцином, тирозином.
Пищевая ценность белков определяется в первую очередь содержанием "незаменимых" аминокислот (лизина, триптофана, метионина, треонина, валина, фенилаланина, лейцина, изолейцина). По наличию в белке суммы незаменимых аминокислот судят о его биологической ценности. В сравнении с эталоном (куриным яйцом) она у овса составляет 60, у пшеницы - 55. По данным Е. В. Седовой, биологическая ценность белка у различных сортов колеблется от 55 до 66.
В суммарном белке зерна (без пленки) посевного овса аминокислот в среднем содержится (%): лизина - 4,2, гистидина - 2,2, аргинина - 6,9, аспарагиновой кислоты - 8,9, треонина - 3,3, серина - 4,2, глутаминовой кислоты - 23,9, пролина - 4,7, цистина - 1,6, глицина -4,9, аланина - 5,0, валина - 5,3, метионина - 2,5, изолейцина - 3,9, лейцина - 7,4, тирозина - 3,1, фенилаланина - 5,3.
Существуют различия в аминокислотном составе отдельных частей зерновки. Зародыш богаче целого зерна (без пленки) некоторыми аминокислотами, особенно лизином, гистидином, аргинином, аспарагиновой кислотой и треонином (табл. 11). В то же время зародышевые белки сравнительно бедны источниками аминокислот запасных белков (глутаминовой кислоты, пролина) и цистина. Отруби (включая алейроновый слой) содержат почти вдвое больше общего белка и несколько лучше сбалансированы по аминокислотному составу (больше лизина и меньше глутаминовой кислоты), чем эндосперм. Последний мало отличается по аминокислотному составу от целого зерна.
Химический состав зерна овса

В оболочке (пленке) зерна содержится (%): лизина - 4,9, гистидина - 2,4, аргинина - 6,8, аспарагиновой кислоты - 10,5, треонина - 4,1, серина - 4,6, глутаминовой кислоты - 20,3, пролина - 2,4, цистина -0,5, глицина - 6,1, аланина - 5,4, валина - 6,4, метионина - 1,5, изолейцина - 4,5, лейцина - 7,8, тирозина - 2,8, фенилаланина - 5,3.
Содержание триптофана в суммарном белке зерна, по данным одних авторов, варьирует от 0,8 до 1,3 % (при содержании белка в зерне 10,8-16,6 %), а по данным других, - от 1,5 до 1,7 % (при концентрации белка 9,1-11,0 %).
Содержание лизина в суммарном белке в зависимости от сортовых особенностей колеблется от 2,5 до 5,6 %.
Углеводы. В состав углеводного комплекса овса входят крахмал, слизеобразующие полисахариды, гемицеллюлозы, целлюлоза, лигнин, в небольших количествах - моно- и олигосахариды. Основное вещество углеводной фракции - крахмал. Содержание его в зависимости от вида и сорта колеблется от 36 до 59 %. Голозерные сорта вида A. sativa отличаются более высоким содержанием крахмала (55,7 %), чем пленчатые (43,0 %). Особенно богат крахмалом эндосперм зерновок, где он находится в виде гранул разнообразной формы размером 3-11 мкм. Крахмал зерна овса расположен рыхло, а промежутки заполнены мелкозернистой массой белка. Самые крупные крахмальные зерна обнаружены у диплоидных видов, а самые мелкие - у гексаплоидных.
Физико-химические свойства главного полисахарида зерна (крахмала) в значительной степени зависят от соотношения двух его компонентов: амилозы и амилопектина. С высоким содержанием амилозы связывают хорошие кулинарные свойства круп. Содержание амилозы в крахмале овса в зависимости от сорта в условиях Ленинградской области колеблется от 16,8 до 17,6 %. Более широкая амплитуда изменчивости (19,0-25,9 % в зависимости от генотипа) отмечена у представителей культурных видов, выращенных в Западной Сибири. По данным Д. Андерсона и др., в крахмале овса содержится до 26 % амилозы.
Высокая вязкость овсяных отваров обусловлена присутствием в зерне некрахмального водорастворимого полисахарида β-D-глюкана. Его считают физиологически важным диетическим компонентом зерна. По химическим показателям это вещество напоминает полисахарид лихенин, обнаруженный в исландском мхе. Смешанный β-глюкан эндосперма овса принадлежит к группе неразветвленных полисахаридов, состоящих из 1-4 и 1-з связанных β-D-глюкопиранозных остатков в различных соотношениях. По данным одних авторов, относительная молекулярная масса β-глюкана колеблется от 27,5 до 63 кД, по данным других, - до 160 кД. С помощью высокоразрешающей хроматографии П. Вуду удалось показать, что относительная молекулярная масса β-D-глюкана значительно выше указанных величин (более относительной молекулярной массы стандарта - голубого декстрана, т. е. > 2*10в6).
Содержание β-D-глюкана в целом зерне составляет 3,4%, а в продуктах переработки зерна - 2,9-4,3 %. Наибольший процент β-D-глюкана приходится на периферийные части зерна. В отрубях его 4,17 %, в овсяной муке - только 0,62%. В сводке П. Вуда приводятся данные (полученные различными методами) содержания β-глюкана в целом зерне (2,5-6,6%) и в обрушенном (2,8-5,5%). В зависимости от сортовых особенностей количество водорастворимых полисахаридов в целом зерне варьирует от 2,58 до 3,52 %.
Содержание целлюлозы в пленчатом зерне колеблется от 7 до 11 %. Кроме того, в зрелом зерне обнаружено 11-14 % пентозанов. В оболочке (пленке) содержится больше пентозанов - 29 %, чем в обрушенном зерне, - 4 %. Отруби овса содержат 3 % целлюлозы и 3 % лигнина, тогда как в пленке количество этих веществ составляет соответственно 35,0 и 6,7 %.
Концентрация сахаров в зерне зависит от степени его зрелости и сортовых особенностей. У сортов различного происхождения сумма сахаров составляет 1,6-2,5%, из них на долю моносахаридов приходится около 15 % (0,26-0,35%); концентрация олигосахаридов варьирует от 1,47 до 2,04 %. Отруби содержат больше сахаров, чем мука (эндосперм). В эндосперме содержание сахаров в зависимости от сорта составляет: сахароза - 0,40-0,63 %, рафиноза -0,16-0,26, мальтоза - 0,01-0,03, стахиоза - 0,7-0,8, фруктоза - 0,02-0,05, глюкоза - 0,06-0,07%; в отрубях тех же сортов содержится: сахарозы - 1,70-2,66%, рафинозы - 0,29-0,48, мальтозы - 0,1-0,05, стахиозы - 0,20-0,24, фруктозы - 0,03-0,07, глюкозы - 0,07-0,10 %. В отрубях обнаружен сахар вербаскоза в количестве 0,03-0,05 %, а в эндосперме - следы.
Липиды. Пищевое достоинство овса, отличающее его от других зерновых культур, - высокое содержание липидов в зерне. Суммарное содержание липидов в зерне без пленки у сортов различного происхождения колеблется от 3,1 до 11,6 %. При среднем (для районированных сортов) содержании липидов в зерне 6,5-7,8% на долю свободных (извлекаемых эфиром) приходится 4,3-7,0 %, связанных - 0,36-0,48% и прочносвязанных - 0,24-0,40%. По данным других авторов, свободных липидов в зерне без пленки содержится 5,5-8,0 %, а связанных - 1,4-1,6%. В цельном зерне содержание свободных липидов (масла) варьирует у пленчатых сортов от 3,5 до 6,2 %, у голозерных - от 7,1 до 9,0%. В зерне без пленки концентрация масла у культурных видов составляет 6-7,5 %, а у диких - заметно выше - 6,3-10,2 %.
По данным некоторых авторов, масло овса имеет следующие физико-химические показатели: плотность при 20 °С - 0,925, кислотное число - 13-20, число омыления - 189,8, йодное число - 98-116. Содержание неомыляемых веществ в масле высокое и колеблется от 4,71 до 5,55 %.
В состав масла пленчатого овса входят насыщенные жирные кислоты (%): миристиновая (0,2-1,0), пальмитиновая (17,1-18,9), стеариновая (1,30-1,85) и ненасыщенные (%); олеиновая (38,8-45,8), линолевая (32,2-42,3), линоленовая (1,50-2,48). В следовых количествах обнаружены лауриновая, арахиновая, пальмитолеиновая кислоты.
В целом можно отметить, что масло овса по содержанию жирных кислот имеет высокие пищевые достоинства: незаменимая линолевая кислота преобладает в его составе, на долю линоленовой кислоты, также незаменимой, но быстро окисляющейся, приходится низкий процент от суммы всех кислот.
Распределение липидов в различных частях семени носит неодинаковый характер. При анализе голозерного овса концентрация липидов составляла (%): в зародыше - 21,2, эндосперме - 7,1, в пленке - 4,4, а распределение липидов по фракциям зерна было соответственно 7,2; 84,7 и 8,1.
Таким образом, наибольшее количество липидов зерна падает на фракцию отруби - эндосперм.
В состав суммарных липидов овса входят три основных класса: I -нейтральные липиды (глицериды), II - гликолипиды и Ш - фосфолипиды. Распределение их в различных частях зерна следующее (%): в зародыше I - 87,4, II- 3,8, III - 8,8; в эндосперме I - 56,9, II - 21,4, III -21,7; в пленке I — 66,9, II — 27,6, III - 5,5. Состав жирных кислот трех классов липидов представлен в табл. 12. Жирные кислоты в них варьируют от C12 до C20. Линолевая кислота (C18:2) -главная жирная кислота всех классов липидов. Следующие преобладающие жирные кислоты во фракциях зародыша и эндосперма -олеиновая (C18:1) и пальмитиновая (С16:0). В нейтральных липидах эти кислоты составляют соответственно 32,1 и 17,1 %. Пальмитиновая кислота - главная в липидах пленки. Полиненасыщенная линоленовая кислота (C18:3)содержится в значительных количествах в зародыше и пленках. В этих частях обнаружены также в небольших количествах лауриновая (C12:0), миристиновая (С14:0), пальмитолеиновая (C16:1) и стеариновая (С18:0) кислоты. Арахиновая кислота (C20:0) присутствует в небольших количествах только в нейтральных липидах оболочки.
При изучении состава глицеридов (нейтральных липидов) оказалось, что моно- и диненасыщенные глицериды составляют 42,5%, триненасыщенные - 55,9 %. Обнаружено и идентифицировано 10 типов глицеридов, которые различались по составу жирных кислот.
Содержание фосфолипидов в зерне колеблется от 0,21 до 0,51 %. В их состав входят (% от суммы): лизофосфатидилхолин - 19,1, фосфатидилэтаноламин - 3,4, фосфатидные кислоты - 18,0, неидентифицированная фракция.
Химический состав зерна овса

Содержание стеролов колеблется от 0,5 до 1,7 % общего количества липидов зерна. В составе стеролов обнаружен β-систостерол, Δ5-авеностерол (29-изофукостерол), Δ7-авеностерол (Δ7,24(28)-стигмастадиен - 3β-ol), с помощью газожидкостной хроматографии обнаружены холестерол и кампестерол. В дальнейшем при использовании газожидкостной хроматографии - массспектрометрии - было обнаружено в семенах овса 14 стеролов.
Витамины и фенольные соединения. В зерне овса наиболее хорошо изучены такие витамины группы В, как тиамин, рибофлавин, ниацин (никотиновая кислота), пантотеновая кислота, в меньшей степени -холин, биотин, пиродоксин. Овес от других зерновых культур отличается более низким содержанием ниацина. Содержание рибофлавина и пантотеновой кислоты также понижено, что следует иметь в виду при составлении рациона для животных. По данным К. Фрея и Дж. Ватсона, в зависимости от генотипа содержание витаминов варьирует в широких пределах (мг/кг): тиамина - 5,37-9,69, рибофлавина - 1,05-1,87, ниацина - 4,4-11,7, пантотеновой кислоты - 6,3-12,7.
У 47 пленчатых сортов A. sativa различного происхождения, выращенных на северо-западе России (г. Пушкин), содержание тиамина в зерне с пленкой колебалось в пределах 4,66-6,67 мг/кг, рибофлавина - 1,47-2,68, ниацина - 11,2-16,2, холина (в холин-хлориде) - 1735-2470 мг/кг; у голозерных сортов (n = 16) в тех же условиях выращивания соответственно 8,22-10,35; 1,51-1,94; 14,4-19,7; 2646-3063. В зерне овса обнаружен также биотин - 208 мкг/кг.
Витамины группы В неравномерно распределены в различных частях семени. В оболочке (пленке) спелого зерна тиамин отсутствует. На долю зародыша приходится 9 %, щитка - 21, отрубей - 61 и эндосперма - 3% общего содержания тиамина в зрелом зерне. По данным Л. X. Пулкки и др., тиамина в целом зерне овса содержится 4 мг/кг, в оболочке - 0,9, в зерне без оболочки - 5, в полированном зерне - 4, в пыли, полученной при полировке зерна, - 10,7 и в крупе - 4,1 мг/кг. Согласно данным этих авторов, распределение ниацина такое же, как и тиамина: наружные ткани зерна содержат ниацина больше, чем внутренние, но так как наружные слои тоньше центральных, то абсолютное количество никотиновой кислоты в наружных и внутренних слоях одинаково,
В овсяной крупе содержание витаминов составляет (мг/кг): тиамина - 7,7, рибофлавина - 1,4, ниацина - 9,7, пантотеновой кислоты - 3,6, пиродоксина - 1,2, фолиевой кислоты - 0,6, α-токоферола - следы; овсяные хлопья отличаются от крупы в основном тем, что содержат меньше тиамина (6,7 мг/кг), больше пантотеновой кислоты (4,8 мг/кг), следы фолиевой кислоты, а количество α-токоферола составляет 19,4 мг/кг. Из жирорастворимых витаминов в семенах овса кроме токоферола обнаружен провитамин А. В масле семян содержание каротиноидов составляет 16,0, а токоферолов - 41,1 мг на 100 г.
В зерне злаков обнаружены разнообразные по составу фенольные соединения. У овса они встречаются в виде фенолкарбоновых кислот, флавоноидов, аминофенолов и их эфирных или других конъюгированных форм. У растений с фенольными соединениями связаны такие показатели качества, как цвет, запах, вкус. Некоторые из них обладают действием витамина Р. В работе Ф. Коллинса имеются многочисленные ссылки на примеры бактериостатической, фунгистатической, фитогормональной и аллостерической активности фенолкарбоновых кислот и родственных фенолов.
В различных частях семени и продуктах переработки среди фенолкарбоновых кислот обнаружены производные оксибензойной кислоты; n-оксибензойная кислота (пленка, мука - до 0,7 мкг/г), протокатеховая кислота (мука - 0,5 мкг/г), ванилиновая кислота (пленка, крупа, мука - 0,7 мкг/г), сиреневая кислота (пленка) и производные коричной: n-кумаровая (пленка, крупа - следы, мука - 0,7 мкг/г), кофейная (мука - 1,0 мкг/г) и синаповая кислота (пленка).
Наиболее обширная группа фенольных соединений - флавоноиды. У овса обнаружены представители проантоцианидинов (лейкодельфинидин - в пленке), халконов (в пленке), флавононов (гомоэриодиктиол - в пленке), флавонолов (кемпферол, кверцетин - в зерне без пленки), С-гликозилфлавонов (витехин, трицин). Из аминофенолов в целом зерне овса найден дегидрофенилаланин.
Минеральный состав. Содержание сырой золы в целом зерне в зависимости от сорта колеблется от 2,0 до 5,7 %, причем у голозерных сортов ее меньше (1,6 %), чем у пленчатых. Незначительные количественные изменения происходят при внесении различных доз минеральных удобрений: от 2,15 до 2,44 %. Как в целом зерне, так и в обрушенном главные зольные элементы - фосфор и калий. По данным Н. П. Ярош, Г. К. Низовой (ВИР), в зерне пленчатых сортов содержание макро- и микроэлементов составляет (мг на 100 г сухого вещества): калий - 577-613, фосфор - 400-426, кремний - 412-454, магний - 154-167, кальций - 72-86, сера - 152-161, хлор -44-53, железо - 11,2-11,7, марганец - 3,5-4,4, медь - 1,4-2,6, цинк - 5,1-5,3. У голозерных сортов содержание минеральных элементов варьирует в следующих пределах (мг на 100 г сухого вещества): калий - 465-502, фосфор - 517-520, кремний - 49-58, магний - 135-174, кальций - 68-99, сера - 190-198, хлор - 30- 63, железо - 8,5-8,6, марганец - 4,3-4,8, медь - 0,36-0,42, цинк - 5,5-6,6.
Как видно из приведенных данных, голозерные сорта содержат меньше кремния и больше фосфора по сравнению с пленчатыми; из микроэлементов концентрация меди в 4-5 раз меньше у голозерных, чем у пленчатых, сортов.
Фосфор в семенах находится в органической и минеральной форме. В зависимости от сорта содержание общего фосфора колеблется от 368 до 454 мг на 100 г семян, причем большая часть фосфорных соединений представлена кислоторастворимой фракцией - фитином -50-60% общего фосфора. По данным И. С. Салминой, при содержании общего фосфора в семенах 412-459 мг на 100 г семян фосфор органический составляет 300-330 мг, минеральный - 33-36 мг на 100 г семян. Среди органических форм фосфор фитина варьирует в пределах 287-317 мг на 100 г семян, липидный - 18-32, нуклеиновый - 31-32, в том числе ДНК - 8,5-9,0, РНК - 22,5-23,0 мг на 100 г семян. Доля фосфора фитина в семенах составляет 58-60 %, липидов - 1 %, нуклеиновых кислот- 10,5 % суммы фосфорных соединений.
Условия минерального питания заметно влияют на характер накопления и распределения фосфорсодержащих веществ в семенах. Высокое содержание фитина наблюдалось при повышенных (180 кг) дозах азота, фосфора и калия в удобрениях.

  • Биохимические особенности видов и сортов овса
  • Биохимические признаки овса
  • Использование овса
  • Признаки подвидов посевного овса
  • Признаки видов овса
  • Удобрение и качество продукции
  • Содержание и вынос элементов питания
  • Консистенция зерна
  • Химический состав зерновки
  • Зерновка пшеницы

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования