Біохімічні принципи формування якості зерна бобових.

Зміст.

Введення
Порівняльний хімічний склад зерна бобових
Вуглеводи бобових культур
Ліпіди бобових культур
Накопичення білків в насінні бобових культур
Уреіди та інші азотисті з'єднання бобових культур
Токсичні сполуки бобових культур
Висновок
Список використаної літератури


Введення.
Контрольні питання:
1.Сравнітельний хімічний склад зерна бобових.
2.Углеводи бобових культур.
3.Ліпіди бобових культур.
4.Накопленіе білків в насінні бобових культур.
5.Уреіди та інші азотисті з'єднання бобових культур.
6.Токсіческіе з'єднання бобових культур.


Насіння зернобобових значною мірою задовольняють потреби людини і тварин у вуглеводи, вітаміни, особливо групи В і Е, частково і в жирі (особливо соя) і в білку. Щодо мінеральних речовин відзначено високий вміст фосфору і калію, в той час, як вміст кальцію, як і у мятлікові зернових, - низький. Насіння зернобобових відносять, завдяки вище названим властивостям, до найцінніших концентрованих кормів. Але слід врахувати, що біологічна цінність білка зернобобових в порівнянні з тваринним білком відносно низька. Це зумовлено насамперед тим, що білок зернобобових містить з незамінних амінокислот менше сірковмісних (метіонін і цистин), а також триптофану.

Вуглеводи бобових культур.
Основні вуглеводи, що визначають якість зерна зернобобових культур, - це крохмаль, геміцелюлози, клітковина. Вміст крохмалю в насінні різних зернобобових культур коливається в межах 40 - 55%, у сої і люпин його дуже мало - в них накопичуються інші запасні речовини. Склад крохмалю у багатьох бобових культур приблизно такий же, як у злаків, - на 20 - 30% він представлений амілози і на 70 - 80% - амілопектину. (табл.4) Молекули обох складових частин крохмалю розрізняються в своїй будові і цим за своїми функціями. Розгалуження молекул амілопектину і губчаста їх структура - причина того, що крохмаль володіє властивістю набухання і склеювання. Нерозгалужені молекули амілози утворюють лінеарним структуру, подібну до тієї, яка є в пластмасах типу поліетилену і поліпропілену. При термопластичного обробці подібного крохмалю за способом екструзії можна отримати пластмассоподобние, але біологічно рецикліруємістю матеріали, якими можна замінити пластмаси.

Табл.4 Склад крохмалю в насінні культурних рослин.

Вид або форма
Вміст крохмалю в

Амілози,%
Амілопектину,%
Горох мозковий
До 85
15
Горох лущильний
40
60
Кормові боби
40
60
Кукурудза
25
75
Аміло-кукурудза
До 70
30
Пшениця
25
75
Картопля
25
75

 У дозріваючих насінні запасний крохмаль і інші полісахариди синтезуються з цукрів, що утворюються в листі, а також у стулках бобів, в яких багато моносахаридів і крохмалю. У процесі наливу зерна крохмаль в стулках бобів розпадається, що утворюються продукти надходять в насіння. У листках у цей час також посилюється розпад структурних полісахаридів (геміцелюлози, пектинових речовин) і асиміляційного крохмалю. У процесі розпаду цих речовин поряд з моносахаридами та їх фосфорними ефірами утворюється багато сахарози.
 На перших етапах дозрівання насіння внаслідок зростаючого відтоку вуглеводів з вегетативної маси накопичується багато цукрів (до 30% сухої маси), а крохмалю міститься дуже мало. Інтенсивний синтез крохмалю починається під час наливу зерна, а концентрація цукрів у насінні знижується: утворюються інші полісахариди. Від фази воскової до повної стиглості в зерні поступово знижується інтенсивність синтезу крохмалю унаслідок скорочення надходження вуглеводів з листя.
 У зародках насіння зернобобових культур накопичується значна кількість цукрів, представлених в основному сахарозою, а в оболонках насіння синтезується багато клітковини і пентозанов. Загальний вміст клітковини в насінні бобових звичайно становить 3 - 6%, а у деяких культур може досягати 10 - 15%. У люпину в процесі дозрівання насіння синтезується багато геміцелюлози і пектинових речовин.
Ліпіди бобових культур.

 У більшості бобових культур вміст у зерні ліпідів складає 2 - 3%, вони в основному представлені жирами і фосфогліцерідамі, які локалізовані переважно в зародку. У сім'ядолях синтезуються структурні ліпіди. У деяких бобових рослин (нут, соя, люпин) в насінні може накопичуватися значно більше ліпідів, головним чином за рахунок синтезу жирів. Особливо багато жиру міститься в зерні сої (18 - 25%), у якій надходять з вегетативних органів вуглеводи використовуються не на синтез крохмалю, а на освіту ацілгліцерінов, у зв'язку з чим соя є не тільки високобілкові, але і олійною культурою. Насіння люпину поки не використовують для виробництва мастил, хоча вміст олії і важливих жирних кислот з точки зору придатності для харчових та технічних цілей (прості і багаторазово ненасичені жирні кислоти) непогане. (Табл.5)

Табл.5 Склад жирних кислот найважливіших рослинних олій.

Масло
Насичені жирні кислоти
Просто ненасичені жирні кислоти
Багаторазово ненасичені жирні кислоти



Лінолевої кислоти
Ліноленова кислота
Сої
15
24
54
7
Люпина жовтого
15
27
51
7
Накопичення білків в насінні бобових культур.
 
Насіння зернобобових мають у порівнянні з усіма зерновими завдяки симбіозу із бульбочкових бактерій, які в змозі фіксувати азот з повітря, найвищий вміст сирого протеїну. Воно від двох до чотирьох разів вище, ніж у зерні мятлікові зернових. Можливі врожаї протеїну у головних видів зернобобових можуть бути в два рази вище, ніж у мятлікові зернових, причому сирий протеїн становить у них практично повністю даний білок.
Білки насіння зернобобових рослин добре збалансовані за вмістом незамінних амінокислот і тому мають високу біологічну поживну цінність. Особливо це відноситися до такої культури, як соя, в білках якої концентрація незамінних (крім метіоніну і триптофану) амінокислот значно вище, ніж потрібно за нормами харчування людини або годування сільськогосподарських тварин.

Табл.6 Вміст незамінних амінокислот в насінні зернових бобових культур, г/кг сухої речовини.

 
Амінокислоти
Соя
Квасоля
Сочевиця
Горох посівний
Люпин жовтий
Боби кормові
Чину посівна
Нут
пшениця
Лізин
24,0
23,3
22,3
22,7
16,2
14,5
18,4
20,7
2,8
Метіонін
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
Аргінін
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
Фенілаланін
16,0
14,6
13,0
11,6
15,5
6,2
10,0
11,3
5,0
Треонін
13,0
11,0
10,9
11,7
14,0
9,8
12,0
10,5
3,0
Валін
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
Гістидин
8,0
6,5
9,0
4,9
11,0
7,0
6,1
6,0
2,1
Сума десяти незамінних амінокислот
158
144
147
120
144
98
126
128
34

Білки зернобобових культур - сої, бобів, гороху, квасолі, люпину, вики і т.д. - можуть бути використані як добавка для збагачення незамінними амінокислотами інших рослинних білків, які мають низьку біологічну цінність, наприклад у злакових рослин.
Основними запасними білками зернобобових рослин є глобуліни, на частку яких у загальному білковому комплексі насіння припадає 60 - 70%. Інша частина представлена альбумінами. Більша частина глобулінів представлена двома типами - легуміноподобнимі 11S-білками і віціліноподобнимі 7S-білками, співвідношення між ними в зрілому зерні найчастіше 2: 1. Легуміни і віціліни - запасні білки насіння гороху, перші мають молекулярну масу 300 - 360 тис., другий - 110 - 220 тис. Як було з'ясовано, в насінні всіх бобових рослин містяться білки, подібні по багатьом властивостям з легумінамі і віцілінамі, - гліцінін сої , фазеолін квасолі, конглютін люпину та ін Як правило, ці білки мають досить складну четвертинних структуру, що включає від двох до дванадцяти поліпептидних субодиниць. Крім глобулінів, в зерні зернобобових містяться білки альбумін-глютелінового типу. Більша частина альбумінів локалізована в зародку, а глютеліни - в основному в сім'ядолях, і вони, очевидно, є глобуліни, пов'язані з вуглеводами.
 Запасні глобуліни насіння зернобобових культур, як і запасні білки злаків, синтезуються за участю 80S-рибосом, пов'язаних з мембранами ГЕР, і відкладаються в вакуолях клітин сім'ядоль у вигляді айлеронових зерен. У міру дозрівання насіння, клітини сім'ядоль заповнюються айлероновимі і крохмальними зернами, іншими запасними речовинами.
 Вивчення біосинтетичних процесів, що відбуваються в насінні бобових при їх дозріванні, показує, що запасні білки утворюються з амінокислот і амідів, що надходять з листя і стулок бобів. Починаючи з фази цвітіння, в цих органах посилюються гідролітичні процеси, і починається відтік утворюються продуктів розпаду в репродуктивні органи. Значна кількість амінокислот і амідів надходить у дозрівають насіння з коренів, де атмосферний азот за допомогою бульбочкових бактерій зв'язується, а потім відновлюється до амонійній форми.
На перших етапах формування, в насінні міститься багато небілкових азотистих речовин, структурних та каталітичних білків, а запасних білків дуже мало. Надалі зміст небілкових азотистих речовин зменшується і посилюється синтез запасних білків, однак загальна кількість білкових речовин в дозріваючому зерні майже не змінюється.
У процесі дозрівання в насінні помітно змінюється співвідношення віціліно-і легуміноподобних білків. У незрілих насінні міститься дуже багато низькомолекулярних білків - віціліноподобних глобулінів (до 70% від загальної кількості запасних білків), а в більш пізні фази дозрівання посилюється синтез високомолекулярних глобулінів - легуміноподобних білків. Загальна кількість білків у зрілому зерні зернобобових культур зазвичай досягає 25 - 30%, а в сої і люпин - 30 - 40%.


Уреіди та інші азотисті з'єднання бобових культур.
Уреіди - це похідні сечовини CO (NH2) 2, одержувані заміщенням атомів водню в МН3-групах на ацил карбонових кислот. У рослинах уреіди рухаються в листя, до місця фотосинтезу. Вони є однієї з транспортних форм азоту в рослинах. Для багатьох представників бобових, здатних "хворіти" бульбочкових фіксують азот (горох, люпин), транспортна форма азоту - це аміди аспарагін і глутамін (N/C 0,5 і 0,4, відповідно).
 У сої однієї з транспортних форм азоту є алантоїн, який теж відносять до уреідам. Алантоїн - гліоксалілдвумочевіна, утворюється при окисленні сечової кислоти, ферментом уриказа і є кінцевим продуктом обміну пуринових підстав у більшості ссавців (крім людини та ін приматів), а також у деяких рослин. Для ряду бактерій алантоїн - джерело вуглецю та азоту. Виявлений у тварин і людини (в рідині аллантоіса, амниотической рідини, сечі і т. д.), а також в рослинах. У земноводних і більшості риб алантоїн перетворюється на аллантоіновую кислоту, а потім у сечовину і гліоксалат. Алантоїн по атомній співвідношенню N/C трохи поступається сечовині (1 проти 2). Це гарна нейтральна упаковка для азоту. У інших рослин упаковка для азоту менш ємна.
 Аміди грають важливу роль в житті бобових рослин, і не тільки бобових. В результаті їх освіти не тільки знешкоджується аміак, але одночасно запасається в тканинах азот. Аспарагін і глутамін, як аспартат і глутамат, беруть участь у переамінування. Аміди - транспортна форма азоту, що забезпечує його пересування з одного органу в інший. І нарешті, аміди стимулюють синтез білка.
 А у висновку можна сказати, що зернобобові культури відрізняються більш високим вмістом азотистих речовин, як в вегетативної маси, так і насінні. Ці особливості обумовлені здатністю за допомогою симбіотичних мікроорганізмів фіксувати молекулярний азот атмосфери і використовувати його на синтез амінокислот і білка.















Токсичні сполуки бобових культур.

Продукти зернобобових містять ряд антінутрітівних і частково токсичних субстанцій, які обмежують їх використання у харчуванні людини і годівлі тварин. (Табл.7)

Табл.7 Антінутрітівние субстанції зернобобових.

Антінутрітівние речовини
Горох
Кормові боби
Соя
Квасоля
Сочевиця
Люпин
Нут
Чину
Фенольні з'єднання (кавова, феруловая, саліцилової кислоти)
-
+ 0
-
+ 0
+ 0
-
-
-
Поліфеноли (танніни)
(+) 0
+ 0
-
(+)
+ 0
-
(+)
(+)
Інгібітори протеази (інгібітори трипсину)
+ 0
+ 0
(+)
+
-
-
+
+
Фітохемаглутіни (лектини)
-
+
(+)
+
-
-
-
-
Фітин-протеїн-з'єднання
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
Глюкопіранозіди (Віцин, конвіцін)
-
+ 0
-
-
-
-
-
-
Алкалоїди (люпанін, спартеін, гідроксілюпанін, ангустіфолін)
-
-
-
-
-
+ 0
-
-
Ціаногенние глюкозиди
-
-
-
(+)
(+)
-
-
-
Сапоніни
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
+
(+)

___________________< br />
+ - Значний вміст; (+) - незначний вміст; - - немає даних; 0 - сорти з низьким і дуже низьким вмістом (нульові сорту) є.

 Вони частково сконцентровані в лушпинні і сім'ядолях. Ці з'єднання або знижують перетравність продуктів (танніни, інгібітори трипсину, Фітохемаглутіни, сапоніни) або у високих концентраціях проявляють токсичну дію (алкалоїди, Ціаногенние глікозиди).
Різними способами обробки насіння (почасти простий варінням або зняттям шкірки) можна видалити ці речовини або знешкодити їх. Способи для технічного видалення алкалоїдів з насіння поки економічно не окупаються. Крім цього у більшості видів існують сорти з низьким або дуже низьким вмістом (нульові сорту) цих речовин. Так, белоцветущіе або белокожурістие сорту є практично вільними від танніни. Існують сорти білого, жовтого і вузьколистого люпину з низьким вмістом алкалоїдів (табл.8).

Табл.8 Вміст алкалоїдів у різних видів люпину.

Вид
Вміст алкалоїдів в сухих насінні,%

Люпінін
Гідроксілюпінін
Спартеін
Ангустіфолін
Алкалоїди, всього

Гіркі форми
Бідні алкалоідние форми
Гіркі форми
Бідні алкалоідние форми
Гіркі форми
Бідні алкалоідние форми
Гіркі форми
Бідні алкалоідние форми
Гіркі форми
Бідні алкалоідние форми
Білий люпин
1,209
0,014
0,608
0,029
-
-
-
0,003
1,817
0,046
Жовтий люпин
0,506
0,02
-
-
0,315
-
-
-
0,821
0,04
Вузьколистий люпин
0,523
0,016
0,672
0,029
-
-
0,136
0,004
1,331
0,049

У маленьких дозах багато хто з цих біоактивних речовин мають позитивний вплив на здоров'я людини (табл.9). Токсичність антінутрітівних речовин, що містяться в насінні зернобобових, не можна змішувати з дією мікотоксинів, які є токсичними метаболітами обміну речовин мікроорганізмів, що вражають насіння зернобобових та продукти їх переробки. На арахісі і його макухи зустрічаються насамперед афлатоксин (при ураженні грибом Aspergillus flavus), на соєвому макусі - цеараленон (при ураженні грибами роду Fusarium). Хвороба люпіноз, що викликає у тварин смертельні захворювання печінки та нирок, викликається не алкалоїдами люпину, а грибом Phomopsis leptostromiformes, який паразитує на соломі і стерні люпину.

Табл.9 Дія біоактивних речовин зернобобових на здоров'я людини.

Біоактивні речовини
Біоактивної позитивну дію

Протидія або гальмування ракообразованія
Антимікробну
Антіоксидантноє
Поліпшення плинності крові
Активізує дію на імунну систему
Гальмування запалень
Регулюючі дії на тиск крові
Знижує дію на вміст холестерину
Регулюючі дії на вміст глюкози в крові
Монотерпени

Завдяки вмісту біоактивних вторинних рослинних речовин, вітамінів і мінералів, зернобобові споживають у зеленому стан як овочі, наприклад, мозкові і цукрові форми гороху, крупнозерние форми кормових бобів, квасоля, соя, нут та чину. Як правило, їх споживають у вареному стані. Широко вживають паростки насіння зернобобових в свіжому вигляді і в салатах.
Спроби використати зернобобові як поновлюване сировина для хімічної та фармацевтичної промисловості поки ще в стадії досліджень. Дослідження ведуться в напрямку екстракції вторинних рослинних речовин для виробництва біологічних препаратів для захисту рослин (екстракти з гірких люпин) і для застосування в медицині. Лецитиин екстрагуються з насіння сої (вміст 2,03%) і з вузьколистого люпину (2,19%), галактани витягують з білого люпину.
 
Висновок.

У висновку можна сказати, що значення зернобобових в світі дуже велике. Їх виробляють безпосередньо для харчування людини і годування тварин. Також вони широко використовуються в промисловості. Не можна не відзначити їх високе значення, як джерело білка, за багатьма показниками не поступається тварині. А разом з цим наявність високої кількості вітамінів, жирів і біологічно активних речовин робить їх незамінними для людини.


Список використаної літератури.

1. Новиков М.М. Фізіолого-біохімічні основи формування якості врожаю сільськогосподарських культур. Москва, МСХА, 1994 р.
2. Павловська Н.Є., Задорін А.Д. Білковий комплекс зернобобових культур та шляхи підвищення його якості. Орел, 2003 р.
3. Петро І. та ін Формування врожаю основних сільськогосподарських культур. Москва, Колос, 1984 р.
4.Шпаар Д., Еллмер Ф., Постніков А., Таранухи Г. та ін Зернобобові культури. Мінськ, «ФУАінформ», 2000 р.






11