Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

приятия по борьбе с плесенью зерна и кормов. При оценке качества зерен необходимо учитывать степень зараженности их микроорганизмами, определяя содержание грибов родов Aspergillus и Penicillium.

17.2. ЗЕРНОБОБОВЫЕ КУЛЬТУРЫ

К зернобобовым культурам относятся горох, соя, фасоль, вика, чечевица, люпин и др. Они широко используются в качестве продуктов питания человека, для кормления сельскохозяйственных животных, в биологической и фармацевтической промышленности. Бобовые культуры способны

взначительных количествах накапливать азот, который резервируется

врастительных тканях и семенах растений из воздуха с помощью клубеньковых бактерий. Поэтому зернобобовые культуры широко используются

впроизводстве кормов для сельскохозяйственных животных.

17.2.1. Химический состав зерна зернобобовых культур

Особенностью всех зернобобовых культур является высокое содержание в их семенах белков — от 23 до 35% (табл. 17.4). При этом количество белков зернобобовых культур может быть практически в 2…3 раза больше, чем в злаковых культурах. Однако крахмала в семенах зернобобовых меньше, чем в зерновках злаковых, а моно- и олигосахаридов накапливается больше, хотя содержание других биогенных соединений практически не отличается. Исключением является соя, которая, как масличная культура, способна накапливать в семенах до 25…27 % липидов.

308

17.2. Зернобобовые культуры

Белки бобовых богаты незаменимыми аминокислотами, особенно лизином, содержание которого в 2,0…2,5 раза выше, чем в белке злаковых культур. Семена бобовых богаты крахмалом, количество которого в горохе может быть 40…55 %, бобов — 40…50, фасоли — 40…60, вики — 40…55, чечевицы — 45…60%. В зависимости от сорта и условий выращивания семена гороха содержат от 21 до 34% белка. Содержание зольных элементов в семенах бобовых может колебаться в пределах 3,3…5,8%, а моно- и олигосахаридов — 2,0…10,0%.

17.2.2.Особенности состава белков, углеводов, витаминов, минеральных веществ в семенах бобовых растений

Качественный состав белков зернобобовых культур гетерогенен, но в нем преобладают глобулины. Так, содержание глобулинов в семенах гороха может колебаться в пределах 60…80 % от общего содержания белков, сои, люпина и чечевицы — 60…70, фасоли — 80…90 %. Количество альбуминов составляет в семенах зернобобовых 5…15%, глютелинов в семенах бобовых — от 10 до 20%, а фасоли и люпина — 5…10%. Проламины в семенах бобовых отсутствуют. Кроме того, из семян гороха выделены легумины и ницилины, из сои — глицинины, из фасоли — фазеолины, из люпина — α-, β- и γ-конглютины. Эти белки различаются составом аминокислот, молекулярной массой и величиной pI.

Всоставе белков бобовых в целом содержатся все незаменимые аминокислоты, но отмечается дефицит метионина. Бобовые культуры содержат много свободных аминокислот, а в семенах их количество может составлять 4…5 % массы зерна.

Вкрахмале бобовых культур содержится до 20…30% амилозы и 70…80% амилопектина. При этом белок в семядолях гороха и в эндосперме прикреплен к зернам крахмала. Основным олигосахаридом бобовых является сахароза. В состав клеточных стенок семян бобовых входят клетчатка, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, пентозаны. Большинство бобовых содержит 1,2…2,3% липидов, которые в основном входят в состав биогенных соединений зародыша. Исключение составляют люпин и соя. В семенах кута содержится 6…7 %, люпина — 5…21, сои — 17…27 % липидов.

Количество минеральных веществ в семенах бобовых может сильно колебаться и зависит от условий, места произрастания, а также от количества вносимых удобрений. В семенах большинства бобовых доля золы обычно составляет 2…5 %, а сои — 4…7 %. Элементный состав бобовых разнообразен, но больше всего они содержат фосфора и калия, количество которых в сумме равно 70…80 % общего состава элементов.

309

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

Богаты бобовые культуры и витаминами. Причем в оболочках семян бобовых больше содержится витаминов группы В, а в зародыше — A, D, E, K. Семена зеленого гороха содержат до 50 мг% витамина С.

17.2.3.Биохимические процессы при созревании, послеуборочном дозревании и хранении зерна

На начальных этапах развития бобовых в них мало накапливается азота и только после начала фиксации азота клубеньковыми бактериями его содержание в растении начинает возрастать, достигая максимума

впериоды бутонизации и цветения. После завершения стадии цветения количество азота в растении начинает понижаться. Так, при созревании гороха общего азота в листьях верхних ярусов растения накапливается больше, чем в нижних листьях и нижних частях стебля. В период цветения и формирования зерен содержание азота в листьях и стебле понижается, так как значительная его часть переходит в репродуктивные органы, способствуя накоплению азота в зернах на ранних этапах созревания.

Впериод созревания зернобобовых в зерна поступают аминокислоты, из которых синтезируются белки и моно- и олигосахариды, используемые

впроцессах синтеза крахмала. Последний особенно активно синтезируется через 28…40 дней после цветения. В этот же период синтезируется значительное количество клетчатки. На конечных стадиях созревания семян наблюдается максимальное увеличение скорости синтеза крахмала, тогда как максимум биосинтеза белков приходится на время налива семян. Аналогичные изменения химического состава отмечаются и у других бобовых культур. Только у сои в период созревания семян преимущественно синтезируются липиды.

Следует отметить, что на начальных стадиях созревания семян в них синтезируются низкомолекулярные глобулины, количество которых может составлять в этот период от 50 до 70%. На поздних стадиях созревания семян в основном синтезируются высокомолекулярные глобулины. В целом белки бобовых представлены до 50…70% водорастворимой и до 20…43% солерастворимой фракциями. При этом урожайность бобовых культур может составлять до 30…40 ц/га, что будет соответствовать 0,8…1,2 т белка.

17.2.4.Влияние природно-климатических условий, орошения и режима питания растений на накопление белков и углеводов в зерне зернобобовых культур

Основными факторами, влияющими на накопление белков в зернобобовых культурах, являются следующие: плодородие почв, влажность,

310

17.3. Масличные культуры

температура почв и воздуха. Поэтому наиболее благоприятными условиями для выращивания зернобобовых культур могут быть районы с черноземными почвами и с жарким и сухим климатом. Важными факторами внешней среды, способствующими накоплению белков в семенах и определяющими их рост и развитие, служат температура, влажность почвы

ивоздуха в период созревания зерна.

Вусловиях жаркого и сухого климата с ограниченным количеством осадков, особенно в период созревания зерна, в семенах накапливается больше глобулинов, тогда как при выращивании бобовых в условиях орошаемого земледелия в зерне больше синтезируется водорастворимых белков.

Содержание крахмала в зернах, как правило, находится в обратной зависимости от количества белков. При этом факторы среды могут оказывать влияние и на состав крахмала. Так, в условиях севера в зернах зернобобовых амилозы в составе крахмала больше, чем амилопектина.

Наличие клубеньковых бактерий в корнях бобовых растений позволяет им в меньшей степени испытывать недостаток азота в почве. Однако при выращивании зернобобовых культур необходимо создавать максимальные условия для жизнедеятельности бактерий, которые интенсивно развиваются преимущественно при нейтральном рН почвы.

Для повышения урожайности зернобобовых используют фосфорные

икалийные удобрения. Так, внесение в почву фосфорно-калийных удобрений в количестве 45 кг/га способствует увеличению содержания в семенах белка на 2,2 %, а при добавлении 90 кг/га — на 6,3 %. Урожайность

гороха при Р60 (т. е. при 60 кг/га фосфора, вносимого в почву) увеличивается с 25,5 до 31,6 ц/га, а под влиянием Р60K60 возрастает до 32,7 ц/га.

17.3. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ

Растения, в семенах которых накапливаются в большом количестве липиды, называются масличными культурами. Растительные липиды используются для приготовления пищи, в хлебопечении, кондитерском производстве, для консервации продуктов, при производстве маргарина, в фармацевтическом, сельскохозяйственном и биотехнологическом производстве, медицине (рис. 17.3). К масличным культурам относятся хлопчатник, арахис, лен, пальма, маслина, соя, подсолнечник, кунжут, горчица, мак, грецкий орех.

17.3.1. Химический состав семян масличных растений

Семена масличных культур содержат в больших количествах липиды и белки (табл. 17.5). При этом количество липидов может составлять

311

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

Рис. 17.3. Использование растительных масел в производстве различных видов пищевой, сельскохозяйственной и другой продукции

Та б л и ц а 1 7 . 5

Состав основных биогенных соединений (%) семян масличных культур

312