Хлебные злаковые культуры

Хлебные злаки принято делить на две группы:

• настоящие хлеба (злаки) — пшеница, рожь, ячмень, овес;

• просовидные хлеба (злаки) — кукуруза, рис, просо, сорго. Различаются эти группы в первую очередь строением плода, который называют зерновкой. У настоящих злаков зерновка продолговатой или овальной формы, со стороны спинки четко различим зародыш в виде вмятинки. На противоположном зародышу конце — бородка, образованная выростами клеток оболочек. Со стороны брюшка вдоль всей зерновки проходит бороздка.

У просовидных злаков зерновка различной формы, например, у риса — продолговатая, у проса — округлая. Бороздка и бородка отсутствуют.

Зерновка покрыта цветковой пленкой (за исключением кукурузы, которую называют ложным злаком). Если цветковая пленка легко отделяется, то злаки называют голозерными (пшеница, рожь), если ее отделить невозможно — пленчатыми (ячмень, овес, рис, просо).

Различают две формы злаковых — озимые и яровые. Яровые растения высевают весной, за летние месяцы они проходят полный цикл развития и осенью дают урожай. Озимые растения сеют осенью, до наступления зимы они прорастают, а весной продолжают свой жизненный цикл и созревают несколько раньше, чем яровые. Озимые сорта дают, как правило, более высокий урожай, но выращивают их только в районах с мягкой зимой и обильным снежным покровом. Настоящие злаки бывают как яровыми, так и озимыми, а просовидные — яровыми.

Семейство злаковых характеризуется следующими основными признаками: корень мочковатый, листья ланцетовидные (длинные, иногда свернутые пластины), стебли в виде тонких соломин с полыми междоузлиями, цветки собраны в соцветия — колосья. Различают злаки с метельчатым соцветием (овес, Просо, рис) и колосовидными в виде сложного колоса (рожь, пшеница, ячмень). У кукурузы соцветие в форме початка.

Строение зерна злаковых. Зерновка любого злака состоит из трех основных частей — зародыша, эндосперма и оболочек. Они имеют разное строение и химический состав.

Самая наружная оболочка — плодовая развивающаяся из стенок завязи, состоит из трех слоев клеток. Эти клетки крупные, толстостенные, одревесневшие, полые. Следующая за плодовой оболочкой — семенная, также состоит из трех слоев — прозрачного водонепроницаемого слоя, плотно сросшегося со вторым ярко окрашенным пигментным слоем, и гиалинового совершенно прозрачного набухающего слоя.

Основная масса зерна заполнена эндоспермом, или мучнистым ядром. Эндосперм состоит из наружного алейронового слоя, образованного толстостенными крупными клетками, заполненными белковыми тельцами с вкраплениями, капелек жира. Собственно эндосперм представлен тонкостенными крупными клетками, часто неправильной формы, заполненными крахмалом и белками. Белки образуют как бы сплошную матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы разных размеров. По мере удаления от центра размер клеток уменьшается, соответственно снижается доля крахмала, а количество белка увеличивается.

Со стороны спинки к эндосперму прилегает зародыш — зачаток будущего растения. Он состоит из почечки, зачаточного корешка и щитка. Зародыш содержит много Сахаров, азотистых веществ, жира, витаминов и ферментов. Через щиток питательные вещества поступают в зародыш. 

Зерно различных злаков состоит из одних и тех же анатомических частей и имеет сходный химический состав.

Химический состав зерна. Наибольший удельный вес в зерне занимают углеводы, которые представлены в основном крахмалом (в пшенице — 60-70%). Крахмал состоит из амилозы (20—25%) и амилопектина (.75—80%). Сахара содержатся в небольшом количестве. В зерне недозревшем, морозобойном, проросшем увеличивается доля моносахаридов, декстринов, мальтозы, что отрицательно сказывается на качестве хлеба.

Клеточные стенки состоят из некрахмальных полисахаридов — балластных веществ, которые не усваиваются организмом, но положительно влияют на процессы пищеварения, а также способствуют выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов. К некрахмальным полисахаридам относят целлюлозу (клетчатку), геми-целлюлозу (полуклетчатку), пектины. Часть гемицеллюлоз, называемых пентозанами, растворяется в воде, образуя при этом вязкие коллоидные растворы — слизи (гумми). Наибольшее количество слизей у ржи (2,5-7,0%), овса (8,0-12,0%), ячменя (до 15%).

Белков в пшенице 10-20%. Основная часть белков — проламйны (спирторастворимые; в пшенице они называются глиадином, в кукурузе — зеином) и глютелины (щелочерастворимые). При замешивании пшеничного теста глиадин и глютелин набухают и, склеиваясь, образуют непрерывную фазу теста, при отмывании которой образуется клейковина: Кроме того, в состав белков входят альбумины (водорастворимые белки) и глобулины (солерастворимые), которые содержат все незаменимые аминокислоты. Культуры, содержащие больше этих белков (рожь и овес — 30-35% общего количества белков), ценны по аминокислотному составу. Неполноценными считаются белки проса и кукурузы.

Содержание липидов в злаковых колеблется в среднем от 2 до 3%, за исключением кукурузы и овса. Простые липиды находятся в зародыше и являются запасными веществами, которые используются при прорастании. Сложные липиды входят в состав мембран оболочек клеток и принимают участие в клеточных, процессах. В целом липиды злаковых ненасыщенные, преобладают линолевая и олеиновая кислоты. С одной стороны, липиды служат источником ценных эссенциальных жирных кислот, а с другой — способны быстро окисляться.

В злаковых содержатся водо- и жирорастворимые витамины: каротиноиды (каротин), витамин Е (токоферол), витамины группы В (тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, пироксин), ниацин и др.

Доля минеральных элементов — 1,5—3,0%. Из макроэлементов много фосфора, калия, магния, но они находятся в связанном состоянии в виде солей фитиновой кислоты и плохо усваиваются; в пленчатых культурах много кремния. Зерно является источником многих микроэлементов — цинка, марганца, молибдена, кобальта и др., зачастую токсичных, на которые устанавливаются предельно допустимые нормы согласно требованиям безопасности.

На качество получаемых продуктов оказывают влияние ферменты а- и р-амилазы, гидролизующие крахмал, фитаза, расщепляющая фитин, протеиназа — белок. В здоровом зерне активность ферментов невелика. Повышенная активность ферментов характерна для дефектного зерна.

Окраска зерна обусловлена присутствием пигментов — хлорофилла и каротиноидов.

Пшеница. Она является основной продовольственной культурой. Пшеница делится на мягкую и твердую. Мягкая пшеница предназначена для получения хлебопекарной муки, а твердая — макаронной муки, крупы. Мягкая и твердая пшеница отличаются друг от друга. Зерно мягкой пшеницы овально-округлой формы, с хорошо заметной бороздкой, белого цвета или с красным оттенком. Зерно твердой пшеницы узкое, ребристое, плотное, янтарно-желтого цвета, бородка почти незаметна. Клейковина, получаемая из муки из твердых пшениц, упругая, сильная.

Пшеницу делят на шесть типов по ботаническим признакам и характеру культуры (озимая или яровая); типы подразделяют на подтипы в зависимости от стекловидности и цвета зерна. Тип 1 — мягкая яровая краснозерная.

Подтип 1 — темно-красная, стекловидная, стекловидность не менее 75%. Подтип 2 — красная, стекловидность не менее 60%. Подтип 3 — светло-красная, стекловидность не менее 40%. Подтип 4 — желтая, стекловидность менее 40%. Тип 2 — яровая твердая.

Подтип 1 — темно-янтарная, стекловидность не менее 70%. Подтип 2 — светло-янтарная, стекловидность не нормируется. Тип 3 — мягкая яровая белозерная.

Подтип 1 — белозерная, стекловидность не менее 60%. Подтип 2 — белозерная, стекловидность менее 60%. Тип 4 — мягкая озимая краснозерная, делится на четыре подтипа аналогично пшенице типа 1.

Тип 5 — мягкая озимая белозерная, на подтипы не делится. Тип 6 — озимая твердая, на подтипы не делится. Деление на типы и подтипы не, дает полного представления о качестве пшеницы, поэтому стандартом предусматривается деление мягкой пшеницы на шесть классов, а твердой — на пять. К первым трем классам (высшему, первому, второму) мягкой пшеницы относят пшеницу, которую можно использовать не только самостоятельно для хлебопечения, но и в качестве улучшителя слабых пшениц. Такую пшеницу называют сильной. Пшеница третьего класса относится к ценной, так как она используется самостоятельно для хлебопечения и не требует Улучшения. К четвертому классу относится пшеница, которая должна быть улучшена сильной и только после этого может быть использована для хлебопечения. Пшеницу пятого класса используют как фуражную.

Рожь. Занимает второе место в производстве хлебопекарной муки.

Зерно ржи узкое и длинное, поэтому доля оболочек, алейронового слоя и зародыша больше, а эндосперма меньше. По сравнению с пшеницей в зерне ржи меньше белков (на 1,7—2,0%), но они более полноценны. Кроме того, белки ржи способны неограниченно набухать и образовывать вязкие коллоидные растворы. При обычных условиях клейковину не образуют, отмыванию препятствуют слизи.

Зерно ржи делят, по качеству на четыре класса. Рожь первых трех классов (группа А) предназначена для переработки в муку; четвертого класса (группа Б) — для кормовых целей. В основе деления ржи на классы лежит показатель «число падения», который для продовольственной ржи колеблется от 200 до 80 с, а для ржи, предназначенной для кормовых целей, составляет менее 80 с.

Семейство Злаки - одно из самых крупных семейств цветковых растений, насчитывает около 10 000 видов. В большинстве своем это травы, но стебли некоторых тропических бамбуков одревесневают, достигают 40 м высоты и 20 см в диаметре.

Злаки играют огромную роль в растительном покрове планеты, это основные хлебные и крупяные культуры, а пшеница, рис и кукуруза - главные пищевые растения человечества. Велико также значение ржи, ячменя, овса, просо и сорго. В тропических странах широко культивируют сахарный тростник, сочная сердцевина которого содержит до 20% сахара. Эта культура дает более половины мирового производства сахара. В ряде стран широко употребляют в пищу молодые побеги многих злаков, особенно бамбуков. Зеленая масса этих растений - ценный корм для домашних животных. Основные кормовые растения злаковых: мятлик, тимофеевка, ежа сборная, овсянница. Злаки используют также для устройства газонов, задернения аэродромов и спортплощадок, для закрепления песков, насыпей. Ряд злаков дает строительные материалы и сырье для производства бумаги (тростник, бамбук).

Среди злаков есть и злостные сорняки: пырей ползучий, овсюг, костер ржаной. Практически все злаковые опыляются ветром, но встречаются и самоопыляющиеся виды (пшеница). 

Кукуруза

5 ноября 1492года, спустя несколько дней после открытия Нового Света, Колумб записал: «Я видел злак, называемый маисом». А один из его спутников описал маис подробнее: «На полях росли какие-то странные растения высотой больше метра. Казалось, что они из чистого золота, а их листья - из серебра». Древние жители Америки выращивали маис, или кукурузу, более 7 тысяч лет. Она служила им основной пищей. Ей поклонялись как священному растению. Древние майя знали несколько сортов кукурузы: « кукуруза - старушка», созревавшая полгода, «кукуруза - девочка», поспевавшая вдвое быстрее, и сорт под названием « песнь петуха», который давал плоды всего через два месяца после прорастания семян. Попав в Старый Свет, кукуруза быстро « завоевала » его (во много раз быстрее, чем картофель). Кукурузное зерно содержит до 70 % крахмала, 10-12% белка, 8% жира. Растение теплолюбиво, поэтому в средней полосе России плоды его не вызревают, и кукурузу здесь выращивают только на зеленую массу для скота (ее получают до 50 и даже 100т с гектара). В каждом женском соцветии (початке) до1 тыс. зерновок. Чаще встречаются сорта с желтыми плодами но встречаются сорта с красными, синими и даже почти черными зерновками. 

Пшеница

Пшеницу человек возделывает более 10 тыс. лет. Но в разные эпохи люди выращивали разные виды пшеницы (всего род пшеница включает их около 20). Вспомним, например, "Сказку о попе и работнике его Балде" А. С. Пушкина. Нанимаясь на работу, Балда говорит:

Буду служить тебе славно,

Усердно и очень исправно,

В год за три щелка тебе по лбу,

Есть же мне давай варёную полбу.

Строки эти помнят многие, а вот что такое полба, мало кто знает. Это одна из наиболее древних культурных пшениц. Она была основным "хлебом" жителей Древнего Египта и Месопатамии. Из неё варили вкусную и питательную кашу. Полба хорошо переносит засухи, но низкоурожайна,семена её надо освобождать от плёнок. Поэтому в ХХ в. полбу почти забыли и практически нигде не выращивают.

Древние египтяне первыми стали добавлять в тесто дрожжи. Древнегреческий историк Геродот удивлённо писал об этом: "Все люди боятся, чтобы пища не загнила, а египтяне замешивают тесто так, чтобы оно подвергалось гниению" (мы бы сказали - брожению). При этом более пышный,ноздреватый хлеб дают сильные сорта пшеницы, в зёрнах которых белка более 15%. У слабых же сортов его менее 11%. (А крахмала в пшеничном зерне до 75%.) 

Сахарный тростник

Сгущенный сок сахарного тростника - сакару - в Индии пили еще 5 тыс. лет назад. В IV в. до н.э. один из полководцев Александра Македонского писал: " В Индии есть тростник, который без пчел дает мед". А в начале нашей эры путешественники в Индии пробовали уже настояший сахар - "каменный мед", "белый и похожий на соль, но очень сладкий". Из крестовых походов европейские рыцари проивозили и сахар, и в 1163 г. один из них преподнес королю Франции Людовику VII сахарную голову, которую тот хранил как дорогую вещь. Христофор Колумб, оказывается, не только привез в Европу множество новых видов растений, но и Новому Свету "подарил" сахарный тростник. Здесь это растение нашло вторую родину. С XVI в. сахарный тростник стали выращивать на Кубе и Гаити, пользуясь дешевым трудом африканских невольников. Сейчас две трети сахара в мире делается из тростника. Это могучий злак до 6 м. высотой. В соке его стеблей до 26% сахарозы. Срубают стебель одним ударом с помощью тяжелого тесака (по испански "мачете"), чтобы не вытек сладкий сок. Измельченные стебли (багасо) служат топливом для сахарных фабрик. Делают из них и бумагу. 

Рис

Рис зовут "вторым хлебом человечества", "кормильцем Востока". Многие ученые считают даже,что рис - самое древнее культурное растение. Вокруг рисового зерна, которое дает жизнь и требует неустанного труда, сосредоточен пости весь духовный мир жителей многих стран Азии. Разводить рис стали в Индии около 15 тыс. лет назад. Его предком был дикий многолетний рис, растущий в горах. Вначале рис и разводили на склонах холмов, но потом заметили, что в затопляемых низинах урожай бывает во много раз богаче. Долгое время вся обработка почвы сводилась к тому, что по затопленному полю прогоняли буйволов, которые месили копытами почву и воду. Затем вручную высаживали рисовую рассаду. И сейчас в рисоводстве преобладает ручной труд. Жители Вьетнама говорят, что для того, чтобы вырастить горсть риса, нужно пролить пригоршню пота, - и никакого преувеличения здесь нет. В мире средний урожай риса с гектара составляет 23 центнера. В зерне риса около 75% крахмала и 8% белков. Рисовая солома используется для плетения шляп, циновок, производства писчей бумаги высшего качества. 

Рожь

История ржи как культурного растения довольно необычна. Её происхождение было установлено академиком Николаем Ивановичем Вавиловым. Дикорастущая рожь издавна засоряла посевы пшеницы и ячменя. В Передней Азии её прозвали "джодуар", что значит, "терзающая". Но в морозные или засушливые годы пшеница погибала, и тогда земледелец поневоле собирал урожай неприхотливого сорняка. А со временем рожь стали сеять уже специально, особенно в средней полосе России. Так бывший сорняк стал главным хлебом русских крестьян. 

Сорго

Сорго зовут "растительным верблюдом" за способность долго переносить недостаток воды. Поэтому в засушли вых районах Африки (кое-где уже 5 тыс. лет) лепешки из сорго - основной хлеб местного населения. В Китае сорго называют "гаолян", в Египте - "дурро". Внешне растение сорго напоминает просо, но гораздо крупнее(до 5 м. в высоту). Между прочим, и жители России почти каждый день, сами того не подозревая, пользуются продукцией, произведенной из сорго. Речь идет об обыкновенных вениках.