Минеральные вещества зерна и зернопродуктов

Минеральные вещества зерна и зернопродуктов

Минеральные вещества в зависимости от их содержания в организме и пищевых продуктах подразделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам, которые содержатся в больших количествах (десятки и сотни миллиграммов на 100 г живой ткани или продукта), относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера. Микроэлементы содержатся в организме и продуктах в очень малых количествах, выражаемых единицами, десятками, сотыми, тысячными долями миллиграммов. В настоящее время 14 микроэлементов признаны необходимыми для жизнедеятельности: железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний, селен.

Зерновки злаков и семена других культур содержат разнообразные минеральные вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и животных. Именно поэтому минеральный состав зерна в значительной степени определяет питательную ценность хлеба и кормов.

К минеральным веществам относятся вещества, входящие в состав золы, которая образуется в результате полного сгорания продукта при температуре 750- 800°С.

Количество минеральных веществ в зерне колеблется в зависимости от почвенно-климатических условий, применяемых удобрений, вида и сорта растений.

Большая часть минеральных веществ содержится в периферийных слоях зерна и зародыша.

Минеральные вещества, содержащиеся в тканях в количестве менее 0,01%, называются микроэлементами. Роль минеральных веществ в живом организме растений и животных сводится к регулированию обменных процессов их жизнедеятельности. Соединения многих микроэлементов с определенными белками являются материалом для построения ферментов, витаминов и других веществ. Одни минеральные соли влияют на способность белков связывать воду, другие - при определенных условиях снижают интенсивность действия ферментов, расщепляющих крахмал. Такие макроэлементы, как натрий, калий и хлор, способствуют поддержанию неизменного солевого состава крови и регулируют количество воды в организме.

Содержание золы в зерне хлебных злаков составляет до 3%, причем для одного и того же вида зерна оно сильно колеблется в зависимости от характера почвы, климата и внесенных удобрений. Содержание золы в зернах различных культур и ее химический состав (в пересчете на сухое вещество) приведены ниже.

Пленчатые зерновые хлеба — просо, овес, ячмень — содержат больше золы. Особенно велико содержание золы в отрубях: так, в отрубях ржи зола составляет 5,2%, а в зернах 1,8%; соответственно для пшеницы 5,4 и 1,7%. В голозерных злаках наибольшее количество золы содержится в оболочках и в периферической части семени, в том числе и в зародыше.

Зольные элементы зерна

Культура	Общее количество золы	В том числе:
		К2О	Nа2О	СаО	МgО	Р205	SО3	SiO2	С1
Пшеница	1,68	0,52	0,03	0,05	0,20	0,79	0,01	0,03	0,01
Рожь	1,70	0,58	0,03	0,05	0,20	0,85	0,02	0,03	0,01
Ячмень	1,70	0,28	0,07	0,01	0,21	0,56	0,05	0,49	—
Овес	2,67	0,48	0,04	0,10	0,19	0,68	0,05	1,05	0,03
Кукуруза	1,24	0,37	0,01	0,03	0,19	0,57	0,01	0,03	0,02
Просо	2,95	0,33	0,04	0,02	0,28	0,65	0,01	1,56	0,01
Сорго	1,60	0,33	0,04	0,02	0,24	0,65	—	0,12	—

Около 50% золы зерен составляет Р2О5, 20—30% — КаО, меньше— Мg0 и еще меньше — СаО. Известковые соли и небольшие количества SiO2 находятся преимущественно в оболочке зерен. Фосфор, сера и отчасти магний и железо находятся в зерне в виде органических соединений. Сера входит в состав всех простых белков в форме аминокислоты цистина. Фосфор входит в состав нуклеопротеидов и фосфатидов, инозит-фосфорной кислоты (фитина), гексозо- и триозофосфорной кислот, глицеринфосфорной кислоты. Магний имеется в ядре молекулы хлорофилла. Железо находится в виде так называемых гематоидов, неизвестных по строению органических комплексов. Некоторые элементы встречаются в виде ионов, причем, кроме отмеченных выше, в зернах был найден и целый ряд других элементов: А1, В, Мn, Zn, Ni, Fe, Cu, Br и другие в ничтожно малых количествах.

Количества солей, содержащегося в сырье и вносимого с ним в осахариваемую массу, оказывается вполне достаточным для питания дрожжей, и при переработке хлебного зерна на спирт нет необходимости добавлять минеральное питание для дрожжей. Содержание минеральных веществ в ячмене колеблется в пределах 2,4-3,3% и зависит от ряда факторов, среди которых особенно важное значение имеют химический состав почвы, ее кислотность и влажность. Главная часть золы состоит из калия, фосфатов и кремневой кислоты, остальные элементы находятся в значительно меньших количествах. Фосфорная кислота входит в состав фитина, фосфатидов, нуклеиновых кислот и др. Вебстер определил, что при общем содержании в золе Р2О5 до 0,393% эта величина распределяется следующим образом (в %):

Распределение фосфорной кислоты в золе ячменя.

Вещество	Содержание фосфорной кислоты (в %)
фитин	0,179
липоиды	0,022
неорганические фосфаты	0,022
другие виды фосфора	0,170

Из органических соединений освобождение фосфорной кислоты происходит путем ферментативного гидролиза. Соединения фосфорной кислоты имеют большое значение в создании буферности сусла и пива, причем в зоне рН 7,07-5,67 действуют буферные системы, образованные неорганическими фосфатами, а в зоне рН 5,67-4,27- фосфорные соединения, входящие в состав фитина.

Кремневая кислота находится главным образом в оболочке ячменя в связанном состоянии с крахмалом (амилозой).

Из микроэлементов в ячмене в значительном количестве (более 11 мг в 100 г) содержатся Fe, Zn, Сг, Са, Mn, Sn, Pb, Ni, Li, А1, Ag, Со, которые, несомненно, имеют большое значение в технологии пивоварения.

Фосфаты являются не только основными составляющими минеральных веществ и их соединений; их присутствие в ячменном зерне играет существенную роль в образовании важнейших органических соединений (например, фитина, нуклеиновых кислот, ко-энзимов, белковых веществ и т.д.). Из этих соединений фосфаты высвобождаются при солодоращении и пивоварении.

Присутствие фосфатов играет большую роль во многих технологических процессах. Так, без фосфатов не может проходить спиртовое брожение, поскольку протекающие при этом процессы химически «завязаны» на фосфорную кислоту. Особо много силикатов находится в оболочке ячменного зерна, а также в крахмале. Они коллоидно-растворимы и обнаруживаются в каждом помутнении пива. Для приготовления пива имеют значения соли в качестве микроэлементов, например, соли цинка для брожения. Большинство солей попадает в пиво из ячменя. Среднее пиво (12%-ное) содержит около 1600 мг минеральных веществ и их окислов на литр. Из них около 400 мг поступает из воды, а около 1200 мг -- из солода (причем все карбонаты поступают в пиво из воды).

Минеральные вещества зерна ржи и продуктов его переработки, в 100 г продукта

Мука состоит в основном из органических веществ и небольшого количества минеральных (зольных). Минеральные вещества зерна сосредоточены главным образом в алейроновом слое, оболочках и зародыше. Особенно много минеральных веществ в алейроновом слое. Содержание минеральных веществ в эндосперме невелико (0,3—0,5%) и повышается от центра к периферии, поэтому зольность служит показателем сорта муки.

Большая часть минеральных веществ муки состоит из соединений фосфора (50%), а также калия (30%), магния и кальция (15 %).

В ничтожных количествах содержатся различные микроэлементы (медь, марганец, цинк и др.). Содержание железа в золе разных сортов муки 0,18—0,26%. Значительная доля фосфора (50—70 %) представлена в виде фитина — (Са — Mg — соль инозитфосфорной кислоты). Чем выше сорт муки, тем меньше в ней находится минеральных веществ.

Из минеральных веществ в крупах количественно преобладают фосфор, калий и магний, однако в них недостает кальция. Его полному усвоению препятствует большая доля трудноусвояемых фитиновых соединений, способствующих выведению кальция из организма. Минеральными веществами богаты гречневая и овсяная крупы, а в рисовой и манной крупе их несколько меньше.

Содержание минеральных веществ круп

Крупы: \ Пита- тельные вещества:	Манная	Гречневая (ядрица)	Гречневая (продел)	Рисовая	Пшено	Овсяная	Овс. хлопья "Геркулес"	Перловая	Ячневая	Пшеничная "Полтавская"	Пшеничная "Артек"	Кукурузная	Горох лущеный
Минеральные вещества, мг
Na	3,0	3,0	3,0	12,0	10,0	35,0	20,0	10,0	15,0	-	-	4,0	27,0
K	130	380	320	100	211	362	330	172	205	-	-	147	731
Ca	20	20	20	8	27	64	52	38	80	-	-	20	89
Mg	18	200	150	50	83	116	129	40	50	-	-	36	88
P	85	298	253	150	233	349	328	323	343	261	276	109	226
Fe	1,0	6,7	4,9	1,0	2,7	3,9	3.6	1,8	1,8	4,4	4,7	2,7	7,0

Из органических кислот в сырых кофейных зернах обнаружены лимонная, яблочная, малеиновая, уксусная и щавелевая. Причем для разных видов и сортов их состав и содержание различны. Кислотность сырого кофе различных ботанических видов и сортов изменяется от 2,4 до 4°T. При длительном (3-5 лет) хранении сырого кофе в нормальных условиях кислотность возрастает незначительно.

Сырые кофейные зерна содержат минеральные вещества. Определен количественный состав минеральных веществ (мг):

калий - 1712-1750

магний - 142-176

кальций - 76-120

натрий - 2,3-17

железо - 2,1-10

марганец - 1,1-9,8

рубидий - 0,6-4,2

цинк - 0,5-3,2

медь - 0,6-2,3

стронций - 0,4-1,3

а также следы хрома, ванадия, бария, никеля, кобальта, свинца, молибдена, титана и кадмия.

Содержание отдельных минеральных элементов зависит от сорта кофе, района произрастания, способа обработки, вида вносимых в почву минеральных удобрений, а также применяемых средств защиты растений. Определенной зависимости между количеством минеральных веществ и качеством напитка из кофе не существует. Однако считается, что содержание цинка, марганца и рубидия в сырых зернах обусловливает лучшие свойства готового кофе. В сырых кофейных зернах содержание минеральных веществ составляет 3-4,5%. Преобладающим элементом является калий (около половины), затем следуют магний и кальций (примерно в 10 раз меньше), натрий, железо, марганец и др. Во время обжаривания кофе содержание минеральных веществ повышается до 5-7%, что связано с большими потерями сухого вещества.