Сравнительный химический состав зерна бобовых.
Табл.1 Содержание белка, углеводов, жира и минеральных веществ в зрелых семенах разных видов зернобобовых, % в спелых семенах, средние данные.
Вид | Содержание, % | |||
Белок | Углеводы | Жир | Минеральные вещества | |
Горох | 22,9 | 41,2 | 1,4 | 2,7 |
Фасоль | 21,3 | 40,1 | 1,6 | 4,0 |
Соя | 33,7 | 6,3 | 18,1 | 4,7 |
Кормовые бобы | 23,0 | 55,0 | 2,0 | 3,1 |
Чечевица | 23,5 | 52,0 | 1,4 | 3,2 |
Люпин белый | 37,6 | 35,9 | 8,8 | 4,1 |
Люпин жёлтый | 43,9 | 28,9 | 5,4 | 5,1 |
Люпин узколистный | 34,9 | 39,9 | 5,5 | 3,8 |
Вика посевная | 26,0 | 49,8 | 1,7 | 3,2 |
Нут | 19,8 | 41,2 | 3,4 | 2,7 |
Чина | 23,0 | 55,0 | 1,5 | 3,2 |
Табл.2 Содержание витаминов в зёрнах зернобобовых
Вид | Содержание витаминов, мг/кг | ||||||
С | А | В1 | В2 | В6 | Фолиевая К-та | Ниацин | |
Горох | 22-295 | 7,0 | 5,1 | 0,7-6,4 | 1,0 | - | - |
Фасоль | - | 4,0 | 4,6 | 1,6 | 2,8 | - | 20,8 |
Соя | - | 3,8 | 9,9 | 5,2 | 11,9 | - | 25,1 |
Кормовые бобы | - | 3,8 | 2,4 | - | - | 21,0 | |
Чечевица | …50 | 1,0 | 4,3 | 2,6 | - | - | 22,0 |
Люпин белый | - | - | - | - | - | - | - |
Люпин жёлтый | - | - | - | - | - | - | - |
Люпин узколистный | - | - | - | - | - | - | - |
Вика посевная | - | - | 4,8 | 1,5 | 1,0 | - | - |
Нут | 1,8 | 4,8 | 1,8 | - | - | ||
Чина | - | - | 8,3 | 1,4 | 3,2 | - | 27,6 |
Табл.3 Содержание минеральных веществ в зёрнах зернобобовых.
Вид | Содержание минеральных веществ, г/кг | Содержание минеральных веществ, мг/кг | ||||||||||
K | Na | Ca | P | Mg | S | Fe | Mn | Co | Cu | Mo | Zn | |
Горох | 0,1 | 1,0 | 4,5 | 1,5 | 1,6 | 9,3 | 1,0 | |||||
Фасоль | 12,4 | 0,5 | 1,2 | 5,0 | 1,3 | 2,6 | - | - | 11,2 | - | - | |
Соя | 17,4 | - | 2,6 | 5,9 | 2,5 | - | - | - | - | - | - | |
Кормовые бобы | 12,8 | 0,2 | 1,5 | 4,9 | 1,7 | 0,9 | 8,3 | 0,5 | ||||
Чечевица | 6,7 | - | 0,8 | 3,5 | - | - | - | - | - | - | - | |
Люпин белый | - | 0,6 | - | - | - | - | - | - | 10,5 | - | 3,7 | - |
Люпин жёлтый | 9,0 | 0,6 | 2,7 | 5,4 | 2,5 | 2,7 | - | 9,3 | 4,1 | - | ||
Люпин узколистный | 8,8 | 0,6 | 2,4 | 3,2 | 2,4 | 2,7 | - | - | - | - | 1,8 | - |
Вика посевная | 10,7 | 0,2 | 1,2 | 4,6 | 2,0 | 1,4 | 8,8 | 1,3 | ||||
Нут | 11,2 | - | 1,1 | 3,0 | 0,8 | - | - | - | - | - | - | |
Чина | 20,9 | 0,3 | 1,1 | 3,0 | 2,8 | - | 0,3 | 7,8 | - | 8,1 |
Семена зернобобовых в значительной мере удовлетворяют потребности человека и животных в углеводах, витаминах, особенно группы В и Е, отчасти и в жире (особенно соя) и в белке. Относительно минеральных веществ отмечено высокое содержание фосфора и калия, в то время, как содержание кальция, как и у мятликовых зерновых, - низкое. Семена зернобобовых относят, благодаря выше названным свойствам, к ценнейшим концентрированным кормам. Но следует учесть, что биологическая ценность белка зернобобовых по сравнению с животным белком относительно низкая. Это обусловлено прежде всего тем, что белок зернобобовых содержит из незаменимых аминокислот меньше серосодержащих (метионин и цистин), а также триптофана.
|
Углеводы бобовых культур.
Основные углеводы, определяющие качество зерна зернобобовых культур, - это крахмал, гемицеллюлозы, клетчатка. Содержание крахмала в семенах различных зернобобовых культур колеблется в пределах 40 – 55 %, в сое и люпине его очень мало – в них накапливаются другие запасные вещества. Состав крахмала у многих бобовых культур примерно такой же, как у злаков, - на 20– 30 % он представлен амилозой и на 70 – 80 % - амилопектином. (табл.4) Молекулы обеих составных частей крахмала различаются в своём строении и этим по своим функциям. Разветвление молекул амилопектина и губчатая их структура – причина того, что крахмал обладает свойством набухания и склеивания. Неразветвлённые молекулы амилозы образуют линеарную структуру, подобную той, которая имеется в пластмассах типа полиэтилена и полипропилена. При термопластической обработке подобного крахмала по способу экструзии можно получить пластмассоподобные, но биологически рециклируемые материалы, которыми можно заменить пластмассы.
|
Табл.4 Состав крахмала в семенах культурных растений.
Вид или форма | Содержание крахмала в | |
Амилозе, % | Амилопектине, % | |
Горох мозговой | До 85 | |
Горох лущильный | ||
Кормовые бобы | ||
Кукуруза | ||
Амило-кукуруза | До 70 | |
Пшеница | ||
Картофель |
В созревающих семенах запасной крахмал и другие полисахариды синтезируются из сахаров, образующихся в листьях, а также в створках бобов, в которых много моносахаридов и крахмала. В процессе налива зерна крахмал в створках бобов распадается, образующиеся продукты поступают в семена.
В листьях в это время также усиливается распад структурных полисахаридов (гемицеллюлоз, пектиновых веществ) и ассимиляционного крахмала. В процессе распада этих веществ наряду с моносахаридами и их фосфорными эфирами образуется много сахарозы.
На первых этапах созревания семян вследствие усиливающегося оттока углеводов из вегетативной массы накапливается много сахаров (до 30 % сухой массы), а крахмала содержится очень мало. Интенсивный синтез крахмала начинается во время налива зерна, а концентрация сахаров в семенах понижается: образуются другие полисахариды. От фазы восковой до полной спелости в зерне постепенно снижается интенсивность синтеза крахмала вследствие сокращения поступления углеводов из листьев.
|
В зародышах семян зернобобовых культур накапливается значительное количество сахаров, представленных в основном сахарозой, а в оболочках семян синтезируется много клетчатки и пентозанов. Общее содержание клетчатки в семенах бобовых обычно составляет 3 – 6 %, а у некоторых культур может достигать 10 – 15 %. У люпина в процессе созревания семян синтезируется много гемицеллюлоз и пектиновых веществ.
Липиды бобовых культур.
У большинства бобовых культур содержание в зерне липидов составляет 2 – 3 %, они в основном представлены жирами и фосфоглицеридами, которые локализованы преимущественно в зародыше. В семядолях синтезируются структурные липиды. У некоторых бобовых растений (нут, соя, люпин) в семенах может накапливаться значительно больше липидов, главным образом за счёт синтеза жиров. Особенно много жира содержится в зерне сои (18 – 25 %), у которой поступающие из вегетативных органов углеводы используются не на синтез крахмала, а на образование ацилглицеринов, в связи с чем соя является не только высокобелковой, но и масличной культурой. Семена люпина пока не используют для производства масел, хотя содержание масла и важных жирных кислот с точки зрения пригодности для пищевых и технических целей (простые и многократно ненасыщенныежирные кислоты) неплохое. (табл.5)
Табл.5 Состав жирных кислот важнейших растительных масел.
Масло | Насыщенные жирные кислоты | Просто ненасыщенные жирные кислоты | Многократно ненасыщенные жирные кислоты | |
Линолевая кислота | Линоленовая кислота | |||
Сои | ||||
Люпина жёлтого |
Накопление белков в семенах бобовых культур.
Семена зернобобовых имеют по сравнению со всеми зерновыми благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями, которые в состоянии фиксировать азот из воздуха, наивысшее содержание сырого протеина. Оно от двух до четырёх раз выше, чем в зерне мятликовых зерновых. Возможные урожаи протеина у главных видов зернобобовых могут быть в два раза выше, чем у мятликовых зерновых, причём сырой протеин составляет у них практически полностью настоящий белок.
Белки семян зернобобовых растений хорошо сбалансированы по содержанию незаменимых аминокислот и поэтому имеют высокую биологическую питательную ценность. Особенно это относиться к такой культуре, как соя, в белках которой концентрация незаменимых (кроме метионина и триптофана) аминокислот значительно выше, чем требуется по нормам питания человека или кормления сельскохозяйственных животных.
Табл.6 Содержание незаменимых аминокислот в семенах зерновых бобовых культур, г/кг сухого вещества.
Аминокислота | Соя | Фасоль | Чечевица | Горох посевной | Люпин жёлтый | Бобы кормовые | Чина посевная | Нут | пшеница |
Лизин | 24,0 | 23,3 | 22,3 | 22,7 | 16,2 | 14,5 | 18,4 | 20,7 | 2,8 |
Метионин | 5,0 | 1,5 | 4,0 | 1,0 | 4,1 | 3,3 | 4,5 | 5,2 | 1,6 |
Цистин | 4,6 | 6,2 | 6,3 | 2,8 | 4,4 | 4,2 | 3,0 | 4,8 | 2,1 |
Аргинин | 25,6 | 16,5 | 21,6 | 19,7 | 28,3 | 17,0 | 23,1 | 24,4 | 4,9 |
Лейцин | 41,6 | 44,0 | 38,8 | 31,8 | 37,5 | 24,8 | 33,5 | 39,6 | 6,9 |
Фенилаланин | 16,0 | 14,6 | 13,0 | 11,6 | 15,5 | 6,2 | 10,0 | 11,3 | 5,0 |
Треонин | 13,0 | 11,0 | 10,9 | 11,7 | 14,0 | 9,8 | 12,0 | 10,5 | 3,0 |
Валин | 16,5 | 16,0 | 15,8 | 11,0 | 11,2 | 9,6 | 12,5 | 11,5 | 4,7 |
Триптофан | 3,6 | 4,4 | 5,3 | 1,8 | 1,8 | 1,6 | 2,9 | 3,0 | 1,3 |
Гистидин | 8,0 | 6,5 | 9,0 | 4,9 | 11,0 | 7,0 | 6,1 | 6,0 | 2,1 |
Сумма десяти незаменимых аминокислот |
Белки зернобобовых культур – сои, бобов, гороха, фасоли, люпина, вики и т. д. - могут быть использованы как добавка для обогащения незаменимыми аминокислотами других растительных белков, имеющих низкую биологическую ценность, например у злаковых растений.
Основными запасными белками зернобобовых растений являются глобулины, на долю которых в общем белковом комплексе семян приходится 60 – 70 %. Остальная часть представлена альбуминами. Большая часть глобулинов представлена двумя типами – легуминоподобными 11S-белками и вицилиноподобными 7S-белками, соотношение между ними в зрелом зерне чаще всего 2: 1. Легумины и вицилины – запасные белки семян гороха, первые имеют молекулярную массу 300 – 360 тыс., вторые– 110 – 220 тыс. Как было выяснено, в семенах всех бобовых растений содержатся белки, сходные по многим свойствам с легуминами и вицилинами, - глицинин сои, фазеолин фасоли, конглютин люпина и др. Как правило, эти белки имеют довольно сложную четвертичную структуру, включающую от двух до двенадцати полипептидных субъединиц. Кроме глобулинов, в зерне зернобобовых содержатся белки альбумино-глютелинового типа. Большая часть альбуминов локализована в зародыше, а глютелины – в основном в семядолях, и они, по-видимому, представляют собой глобулины, связанные с углеводами.
Запасные глобулины семян зернобобовых культур, как и запасные белки злаков, синтезируются с участием 80S-рибосом, связанных с мембранами ГЭР, и откладываются в вакуолях клеток семядолей в виде айлероновых зёрен. По мере созревания семян, клетки семядолей заполняются айлероновыми и крахмальными зёрнами, другими запасными веществами.
Изучение биосинтетических процессов, происходящих в семенах бобовых при их созревании, показывает, что запасные белки образуются из аминокислот и амидов, поступающих из листьев и створок бобов. Начиная с фазы цветения, в этих органах усиливаются гидролитические процессы, и начинается отток образующихся продуктов распада в репродуктивные органы.
Значительное количество аминокислот и амидов поступает в созревающие семена из корней, где атмосферный азот с помощью клубеньковых бактерий связывается, а затем восстанавливается до аммонийной формы.
На первых этапах формирования, в семенах содержится много небелковых азотистых веществ, структурных и каталитических белков, а запасных белков очень мало. В дальнейшем содержание небелковых азотистых веществ уменьшается и усиливается синтез запасных белков, однако общее количество белковых веществ в созревающем зерне почти не изменяется.
В процессе созревания в семенах заметно изменяется соотношение вицилино - и легуминоподобных белков. В незрелых семенах содержится очень много низкомолекулярных белков – вицилиноподобных глобулинов (до 70 % от общего количества запасных белков), а в более поздние фазы созревания усиливается синтез высокомолекулярных глобулинов – легуминоподобных белков. Общее количество белков в зрелом зерне зернобобовых культур обычно достигает 25 – 30 %, а в сое и люпине – 30 – 40 %.