Зерновые культуры

История происхождения культуры

Растение ячмень более 10 тысячелетий назад возделывалось в Китае. Позже остатки этой злаковой культуры были найдены в Египте, откуда попали на территорию Римской империи и Древней Греции. Сегодня неокультуренный ячмень (злак) произрастает на обширных площадях. Растение распространенно на территории Тибета вплоть до Северной Африки.

Древние жители Палестины начали употреблять злак в пищу, и уже в период средневековья в Европе крестьяне стали питаться ячменным хлебом. К началу XIX века эта зерновая культура была вытеснена картофелем. В Россию ячмень был завезен из Азии, проник на территорию Сибири и стал возделываться на Кавказе.

Для жителей высокогорных районов и севера это растение и по сей день является востребованным продуктом. Это связано с тем, что ячмень – зерновая культура, устойчивая к холодному климату, поэтому культивировать ее проще, чем пшеницу или рожь. Злак используют не только в производстве хлебобулочных изделий, но и в качестве корма в животноводстве и птицеводстве.

Какие бывают виды ячменя

Ячмень делится на несколько разновидностей. Он может быть двурядным, многорядным или промежуточным. Каждый из видов отличается своими особенностями.

Двурядный (обыкновенный) ячмень: описание сорта

Этот представитель рода (Hordeum intermedium) является однолетним травянистым растением яровых и озимых форм. Насчитывает большое число разновидностей. Злак может достигать в высоту одного метра. Соломина имеет голую прямую форму, от которой расходятся длинные веерообразные или прямые ости – трехрогие придатки в форме лопасти.

Ячменный колос может иметь как безостые колосья, так и фуркатные, обладать желтым, коричневым или линейно черным окрасом. Три колоска формируются на уступе стержня, средний колос является обоеполым и одноцветковым. Боковые колоски представляют собой колосковые чешуйки. Зерновки бывают голыми и в пленке. Основными регионами произрастания и возделывания культуры являются Средняя Азия и Европа.

Многорядный

Эту разновидность также называют обыкновенной. На каждом уступе развиваются и дают урожай 3 колоска. Они приносят хорошо развитые зерновки. Форма и расположение колоса такого растения имеют 2 варианта.

В первом случае зернышки располагаются приблизительно на одинаковом расстоянии в 6 рядов. Как следствие, колос в поперечном разрезе обладает формой правильного шестиугольника. Такую разновидность называют шестирядной или шестигранной.

Во втором случае на каждом уступе стержня развиваются все 3 зернышка, однако средние имеют более крупные размеры и прижаты к стержню, а 2 боковых – имеют меньшие размеры и неправильную форму. В поперечном разрезе колосок обладает формой четырехгранника.

ПЕКТИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА.

К группе пектиновых веществ относятся
водорастворимые полисахариды, состоящие в основном из метоксилированных полигалактуроновых кислот.

Пектиновые вещества в ячмене
содержатся в форме нерастворимого протопектина, который входит в состав
клеточных стенок в качестве цементирующего материала. Основная цепь пектина
состоит из соединенных между собой остатков галактуроновой кислоты, часть
карбоксильных групп которых связана с метильными группами. В состав боковых
цепей входят арабиноза, галактоза, и при полном гидролизе пектина образуются
а-галактуроновая кислота, метиловый спирт и различные моносахариды.

Количество пектиновых веществ в
зерне ячменя в зависимости от сорта культуры и условий ее произрастания
колеблется от 1,2 до 3,5%; содержание растворимой формы пектина составляет от
0,6 до 0,7% на сухое вещество ячменя. Содержание пектиновых веществ в процессе
проращивания уменьшается на 75%.

Пектиновые вещества ячменя
способствуют пенообразованию пива, осаждают тяжелые металлы, но в то же время
входят в состав коллоидной мути пива, снижают его стойкость. При разрушении
пектиновых веществ под воздействием ферментов солода и ферментных препаратов при
приготовлении пивного сусла вязкоcть последнего уменьшается, улучшается процесс
осахаривания крахмала.

РОЛЬ ЛИПИДОВ В ПИВОВАРЕНИИ.

В пивоварении повышенное содержание
жиров в зерне ячменя неблагоприятно влияет на качество пива.

Дрожжевые клетки нуждаются в липидах
— для поддержания нормальной жизнедеятельности. Особенно велика роль стеринов и
ненасыщенных жирных кислот: они участвуют в структурной организации клетки,
необходимы для роста и развития микроорганизмов, а также обладают защитным
действием. В клетках дрожжей увеличение содержания жирных кислот с низкой молекулярной массой (капроновой и каприловой)
приводит к выходу их в среду, что негативно сказывается на вкусе пива и его
пеностойкости. Жирные кислоты с увеличенной углеродной цепью усиливают
разрушающее действие на пену.*

Высшие жирные
кислоты с короткой цепью отрицательно влияют на жизнедеятельность дрожжей. Их
токсичность объясняется сорбцией на мембранах, в результате чего нарушается
обмен веществ между клеткой и средой.

Среди
пеноингибиторов пива наиболее значимы липиды и липидосодержащие вещества. Однако
ингибирующая способность липидов зависит не только от их количества, но также и
от качественного состава и физического состояния в среде.

При изучении
влияния отдельных фракций липидов на пеностойкость пива было обнаружено, что
только диглицериды обладают заметной пеноингибирующей способностью. Смесь
фосфолипидов и триглицеридов (наиболее и наименее полярные липиды) отрицательно
действует на пену. Вместе с тем их фракции, добавленные в пиво раздельно, были
«неэффективны». Для других возможных смесей только моно- и триглицериды, а также
фосфолипиды и моноглицериды ухудшали пеностойкость, но в гораздо меньшей
степени. Наиболее отрицательное воздействие на пену оказывают ненасыщенные
кислоты: линолевая, пальмитоолеиновая, олеиновая и линоленовая. Некоторые из
этих кислот присутствуют в пиве в концентрациях, недостаточных для разрушения
пены, однако не исключена вероятность, что в суммарном количестве они могут
значительно дестабилизировать пену. Поскольку жирные кислоты практически
нерастворимы в воде, то они присутствуют в пиве в виде соединений с белком и
другими веществами. Это в значительной мере нейтрализует вредное влияние жирных
кислот на пену.

Виды и сорта

Агрономы подразделяют ячмень на такие виды:

Яровой — используется для получения ячневой и перловой круп, муки и заменителя кофе. Эту разновидность зерна причисляют к ранним культурам, поэтому высевают по определенным срокам, чтобы не потерять внушительную часть урожая. Яровой злак устойчив к вредителям.
Озимый — засухоустойчивый, обладает коротким периодом вегетации: созревает на 10–12 дней раньше озимой пшеницы. Культура обладает хорошими кормовыми качествами, дает высокий урожай зерна. Такой ячмень используют для изготовления муки, крупы, но основная масса выращенного зерна поступает на кормовые цели. Недостаток озимой разновидности злака — отсутствие устойчивости к холоду: растение погибает при температуре ниже -12°С.

Фото зерна ячменя

Ячмень – злаковая культура, используется в производстве и в качестве корма сельскохозяйственных животных. Ниже представлены фотографии зерна ячменя.

Ячмень

Фото зерна ячменя

Фото ячменя

Злаковая культура

Колосья и зерна ячменя на столе

Ячмень крупным планом

Семена ячменя

Ячмень ч стеклянной вазе

Ячмень в чашке

Виды зерновых

Фото ячменя зернового

Ячмень в колосе

Окрашенный ячмень

Зараженный ячмень

Проросший ячмень

Фото ячменя в мешке

Колос и ячмень

Поле с ячменем

Колос

Ячмень крупным планом

Зерно ячменя

Зерно ячменя в воде

Ячмень в мешке

Проросшее зерно ячменя

Ячмень в стеклянной банке

Химический состав

Польза растения не уменьшилась с античных времен, и современная медицина использует возможности и химические свойства растения.

В злаке содержатся:

витамины группы А, В, С, D, Е, К;
микро- и макроэлементы (натрий, фосфор, йод, медь, марганец, железо, стронций);
жирное масло (4-5%);
аминокислоты (до 20 наименований, 8 из них считаются незаменимыми).

Ячменный солод нашел применение вследствие особого химического состава. Для изготовления солода высшего качества используются пророщенный, а затем подсушенный ячмень.

Зерна содержат:

крахмал (40%);
клетчатка (30%);
белки (10%);
углеводы (75%);

В процессе приготовления солода в зернах появляется диастаз – вещество способное расщеплять крахмал на простые сахара.

Ячмень используется как корм для животных

Лечебные свойства и вред

Лечебные свойства применяются для следующего ряда патологических процессов:

простудные заболевания (как жаропонижающее средство);
болезни ЖКТ (способствует росту полезных кишечных бактерий, снижает кислотность желудка, лечит дисбактериоз, гастродуоденит, запоры, колит, гастрит);
заболевания органов дыхания (пневмония, ангина, бронхит);
кожные болезни (герпес, угревая сыпь, диатез, псориаз, экземы);
сердечно – сосудистые болезни (аритмия, гипертония, варикоз, атеросклероз);
желчнокаменная болезнь, цирроз;
патологии мочеполовой системы (нефриты, воспаления мочевого пузыря).

Отвар из ячменной крупы используется как общеукрепляющее и обволакивающее средство в послеоперационный период, а также для усиления лактации. Зерна растения не имеют противопоказаний. Единственным исключением, когда отвар может принести не только пользу, но и вред, является энтеропатия (врожденная аномалия тонкой кишки) и ферментопатия.

Красивая фотография плодов ячменя

Распространение и применение

Родиной зерновой культуры считается Средиземноморье. В настоящее время культивируется повсеместно в СНГ, а также в отдельных странах Западной Европы, Канаде, США, Африке, Малой Азии, Индостане. В Тибете — это главный продукт питания. В диком виде ячмень не встречается. Иногда можно увидеть отдельные растения возле автодорог или насыпей, но, скорее, это связано с транспортировкой зерна.

Благодаря уникальному составу злак применяется:

В народной медицине для приема внутрь при болезнях ЖКТ и наружно в виде компрессов, ванн, примочек при кожных заболеваниях.
В пивоварении, в продовольственной промышленности для изготовления перловой и ячневой круп, кофейного суррогата.
В сельском хозяйстве — для корма животных и как сидерат (зеленое удобрение). Его выращивают для последующей запашки в почву, улучшая ее состав, обогащая азотом и уничтожая сорняки.
В официальной медицине. Первые препараты были изготовлены немцами еще в 19 веке («Мальц»). Использовался как источник ферментов.
В кулинарии для приготовления напитков, ячменного уксуса, киселей, супов, хлебобулочных изделий, каш.

В русской кухне дополнительно готовят:

кофейный напиток из ячменя;
квас из ячменя;
кофе из ячменя;
квас из березового сока с ячменем.

В качестве прикорма для младенцев, желающих похудеть и диабетиков лучше прорастить ячмень и затем делать отвары.

Из ячменя в кулинарии готовят хлеб

Процессы, происходящие при послеуборочном дозревании ячменя

Сорт Рубикон относится к группе среднеспелых сортов. Имеет высокую, довольно прочную соломину, хорошую полевую устойчивость к карликовой ржавчине и гельминтоспориозу. Восприимчив к мучнистой росе, ниже средней степени поражается пыльной головней. Кроме этого сорт Рубикон обладает высосой кустистостью и устойчивостью к засухе.

Потенциальная продуктивность — 70 ц/га. Рубикон может быть использован для производства зерна фуражного и пивоваренного назначения.

Сорт Мамлюк. Включен в Госреестр по Северо-Кавказскому и Дальневосточному регионам с 1993 года.

Выведен воздействием мутагена НДММ на семена, полученной от скрещивания сортов Триумф и Темп и отбором оригинальной мутации в М2.

Разновидность — нутанс. Колос цилиндрический, рыхлый, соломенно-желтый. Колосовая чешуя ланцетовидная. Ости длинные, зазубренные, соломенно-желтые. Переход цветовой чешуи в ость постепенный. Зубчики на нервах цветковой чешуи почти отсутствуют. Щетинка у основания зерна волосистая. Зерно удлиненной формы, соломенно-желтое, крупное. Масса 1000 зерен 46 -52 г — больше, чем у сорта Темп.

Включен в список сортов, наиболее ценных по качеству. Содержание белка 12 — 14 %, на уровне сорта Темп.

Раннеспелый. Вегетационный период 65 — 85 дней, созревает одновременно с сортом Темп. Засухоустойчивость средняя. Отличается высоким темпом начального роста.

В средней степени поражается листостебельными заболеваниями. Среднеустойчив к пыльной головне.

Так же для исследования была получена на Кубанском солодовенном заводе сортосмесь семян ячменя Нутанс 108 и Зазерский 85, а так же полученный из этого ячменя солод. 2.2 Выбор методов старения зерна

В последние годы метод ускоренного старения семян в различных модификациях приобрел большое распространение в исследовательской практике. К нему прибегают при уточнении посевного качества семян, при определении силы роста семян, оценке их жизнеспособности .

Следует указать, что используемые многими исследователями, а также рекомендуемые варианты методов ускоренного старения ориентированы на создание для хранящихся семян температур, превышающих 40 С

Если принять во внимание, что уже при 38 С начинается термокоагуляция многих ферментных белков семян, температура 40 С является, безусловно, завышенной. При такой температуре хранения семян их ферменты будут работать нетипично из-за тепловой денатурации, и происходящие в семенах процессы могут существенно отличаться от процессов при старении семян в естественных условиях

Поэтому нами при использовании метода ускоренного старения семян были применены более мягкие температурные условия.

В качестве модели мы использовали метод ускоренного старения по Б.С. Лихачеву . Согласно его данным, для этого метода установлена практическая адекватность физиолого-биохимических процессов, происходящих в семенах при ускоренном старении, процессам при старении под влиянием длительного хранения в благоприятных условиях. Согласно его рекомендациям, при проведении исследования образцы семян ячменя хранили в герметически закрытых стеклянных сосудах при температуре 37 С и ф = 80 и 100 %. Периодически сосуды вынимали из термостата и отбирали пробы для анализа. Для исследования изменений, происходящих в сухих семенах при естественном старении в лабораторных условиях, их хранили в эксикаторах над насыщенным раствором хлорида натрия с целью поддержания постоянной влажности воздуха на уровне р = 75 %. При исследовании естественного старения в производственных условиях, семена хранили в складе КНИИСХ г. Краснодара.

При хранении семян в условиях повышенной влажности, моделирующей их самосогревание, семена с влажностью значительно превышающей критическую хранили в условиях, исключающих теплообмен с окружающей средой. Оценку жизнеспособности зерновок ячменя проводили, определяя энергию прорастания и лабораторную всхожесть — согласно требованиям ГОСТ 12039 и ГОСТ 10968.

Как показал анализ литературы и предварительные исследования, степень жизнеспособности зерновок достаточно полно характеризуется силой их роста, которая «является фило- и онтогенетической обусловленной потенциальной способностью зародыша использовать при прорастании в полной мере запасные питательные вещества зерновки, развивать нормальный проросток в плодоносящее растение в специфических условиях культуры» .

Силу роста зерновые зерна определяли морфофизиологическим методом по степени развития проростков при проращивании в лабораторных условиях. Индексом силы роста служили регистрируемые линейные размеры и степень развития проростков . Критерии оценки проростков приведены в таблице 3.

ВИТАМИНЫ ЯЧМЕНЯ

Витамины играют решающее значение для поддержания
жизненных процессов при проращивании ячменя, роста дрожжей и брожения, участвуют
в построении некоторых ферментов. Из фосфатидов веществом роста дрожжей является
продукт гидролиза миоинозит, прежде называемый мезоинозитом.

Ячмень богат витаминами, которые локализуются в
живых тканях зародыша и алейронового слоя. Повышению содержания витамина С
способствует избыток калийных и меньшее, чем обычно, количество азотных
удобрений. В 100 г. сухого вещества ячменя содержится 8-15 мг никотиновой
кислоты, 0,12-0,74 мг витамина В1,
0,3-0,4 мг витамина В6
(пиродиксина) и 0,1-0,37 мг витамина В2
(рибофлавина). За время проращивания содержание последнего увеличивается в 1,5
раза.

Наряду с этим в ячмене имеются еще витамин Н
(биотин), пантеотеновая, фолиевая и а-аминобензойная кислоты.

Витамины — естественная составная часть растений. Важнейшей функцией витаминов
является их вхождение в состав биохимических систем клеток, а именно коферментов. Таким образом, водорастворимые витамины, входя в состав коферментов,
участвуют в жизненно важных биохимических процессах растений и животных. Однако, большая их часть разрушается в ходе технологического
процесса, поэтому остаточное содержание витаминов в пиве невелико.

Например, по данным Салетана, в 1 л пива содержится примерно следующее количество витаминов
(мкг):

Тиамин 20-600

В2
(Рибофлавин) 300-10000

Пантотеновая кислота 400-8000

В6
(Пиридоксин) 400-9000

Литература 2. Сухая очистка и шелушение зерна.

Выбор методов старения зерна

На первом этапе исследования была поставлена задача — выявить с помощью ускоренного старения различия исследуемых сортов по скорости снижения их биохимических показателей при хранении и тем самым сопоставить сорта по уровню жизнеспособности. Принимая известное положение о том, что скорость потери зерном жизнеспособности во многом определяется генетическими факторами, окончанием старения мы считали достижение зерном нулевой всхожести. В то же время, анализ литературных данных убедил нас в том, что многие нежелательные изменения химического, биохимического и микробиологического характера, имеющие существенное значение для сохранения зерном жизнеспособности, происходят значительно раньше, чем оно полностью потеряет способность к прорастанию. Поэтому наши исследования были посвящены выяснению характера изменения химического состава зерна под влиянием старения. Обнаружилось, что изменение химических показателей стареющего зерна происходит как в сторону увеличения (+), так и в сторону уменьшения (-) (таблица 6).

Приведенные в таблице 6 и на рисунке 9 данные позволяют судить о направленности биохимических процессов, происходящих в зерновках ячменя сравниваемых сортов под влиянием ускоренного старения. В первую очередь эти процессы связанны с гидролизом белков, что ведет к повышению доли небелкового азота и росту суммарного белка (N 5,7), при одновременном уменьшении азота собственно белков.

Наиболее заметно изменение в зерне массовой доли восстанавливающих Сахаров, в основном, мальтозы и глюкозы, происходящее в результате гидролиза крахмала.

Как следует из данных таблицы 7, в процессе старения влажного зерна происходит интенсивный гидролиз нередуцирующих Сахаров — сахарозы и рост доли редуцирующих — мальтозы, несмотря на интенсивное расходование углеводов на дыхание при влажности зерна, превышающей критическую величину (14,4 %).

Аналогичные по направленности изменений зависимости были получены при хранении ячменя по трем сравниваемым вариантам старения — в условиях моделирующих самосогревание, при хранении в складе при переменной температуре и влажности и при низкотемпературном хранении при +5 С в холодильнике (рис. 9). Начальная влажность семян была принята 16,5 %.

В процессе старения зерна ячменя по указанным трем вариантам выявилось изменение активности амилазы к концу трехмесячного хранения.

При хранении в условиях самосогревания в течение первого месяца было установлено повышение активности амилаз, обусловленное ростом температуры зерновой массы, затем активность амилаз замедлила рост, а при дальнейшем повышении температуры произошло снижение их активности. Аналогично изменялась активность амилаз только при хранении зерна при пониженной температуре — наблюдалось сохранение амилазной активности. 500

Кислотность водной вытяжки из зерна (в градусах) в процессе старения зерна возрастала. Минимальный прирост кислотности наблюдался в зерне при низкотемпературном хранении.

Таким образом, в процессе старения зерна ячменя происходят изменения одинаковой направленности, но с различной интенсивностью, обусловленной различными внешними условиями, активность амилаз и каталазы уменьшается, растет доля восстанавливающих (редуцирующих) Сахаров и кислотность водной вытяжки из зерна.

Хранение при пониженных температурах +5 С даже влажного зерна не привело к заметному снижению его жизнеспособности (таблица 8).

Обращает на себя внимание практически постоянная величина кислотности зерна, хотя массовая доля крахмала несколько снижается, что позволяет предполагать течение в зерне медленного гидролиза крахмала. Наиболее заметно изменяется кислотное число липидов зерна — массовая доля свободных жирных кислот при хранении, практически, удваивается

В противоположность этому при старении в условиях самосогревания происходило быстрое снижение жизнеспособности зерна, обусловленное влиянием высокой влажности и повышенной температуры. Наиболее быстрая потеря всхожести происходила при доступе к зерну кислорода атмосферы (таблица 9).