Structura anatomică a bobului de grâu
Sectiunea longitudinala si transversala prin bobul de grau pune in evidenta urmatoarele parti:
Invelișul fructului sau pericarpul alcatuit din trei straturi suprapuse in urmatoarea succesiune de la exterior la interior: epiderma sau epicarpul (un rand de celule cu membrana celulozica rezistenta), mezocarpul (celule alungite), endocarpul (un strat de celule foarte alungite si un strat de celule sub forma de tub asezate perpendicular pe primele celule).
Invelisul semintei sau spermoderma alcatuita din doua straturi de celule:
Stratul brun(provine din celule ovarului si care contine substante colorante in procent ridicat) si membrana hialina (alcatuita din celule fara culoare, puternic comprimate, cu peretii ingrosati).
Stratul aleuronic alcatuit din celule mari cu pereti ingrosati, cu sectiune de forma aproape patrata, reprezinta 7-9% din bobul intreg. Acest strat contine: substante proteice (sub forma de granule fine, compacte, cu aspect cornos), substante carotenoide (cu functii biochimice in procesul de germinare, fiind ultima rezerva in materii nutritive pentru embrion), vitamine din complexul B precum si un nivel ridicat de ulei (motiv pentru care se numeste si strat uleios). Nu contine amidon.
Endospermul sau corpul fainos reprezinta 84% din bob si constituie principala sursa de materii prime nutritive pentru dezvoltarea embrionului. Endospermul este alcatuita din celule mari poliedrice cu pereti subturi care au in structura cantitati mari de hemiceluloza si granule de amidon. Granulele de amidon din grau au marimi cuprinse intre 28 si 40 mm . In sectiune se pot observa straturile concentrice dispuse in jurul unui punct fix numit hil. Celule din endospermul sunt de trei tipuri:
- celule periferice, de langa stratul aleuronic, cu lungimea de 60 mm care contin granule de amidonlenticulare mari si sferice mici;
- celule centrale care pot fi de doua tipuri: mari de 120-140 mm/80-120 mm si mici de 72-104 mm/ 69-96 mm;
- celule prismatice cu dimensiuni de 128-200 mm/ 40-64 mm, ce contin granule mari leticulare de 28-50 mm diametru si granule mici de 2-8 mm diametru.
Endospermul contine substante minerale, celuloza, pentozani, vitamine si enzime. Prin macinare din endospermul se obtine cea mai mare cantitate de faina, de aceea se mai numeste si corp fainos.
Structura anatomica in % la SU (medie / limite de variatie):
| Structura grau | Compozitia in % la SU |
| Endospermul | 79,2 / (78,2-84,3) |
| Embrion | 2,6 / (1,4-4,2) |
| Invelis pericarpic | 6,3 / (4,2-7,0) |
| Spermoderma | 3,7 / (1,4-4,2) |
| Strat aleuronic | 8,2 / (5,2-10,4) |
Embrionul este asezat in partea opusa varfului care are perii sau barba si contine organele viitoarei plante. In partea endospermei, embrionul este protejat de un scutisor care este cotiledonul semintei de grau. prin stratul epitelial se face legatura cu endospermul se unde absoarbe materiile de rezerva hidrolizate in faza germinativa a bobului.
Embrionul reprezinta 2-3% din bobul intreg.
Compoziția chimică a bobului de grâu:
Apa este un element important in pastrare. Daca este sub 13% graul se pastreaza in conditii bune. Peste 14% apar procese biochimice de fermentatie care determina alterarea bobului de grau. Umiditatea influenteaza proprietatile fizice: rezistenta la sfaramare si plasticitatea invelisului. Astfel, boabele cu umiditate redusa se maruntesc puternic producand grisuri si randamentul in faina alba scade, inrautatindu-se in acelasi timp si calitatea fainii iar cele cu umiditate mare cer un consum de energie mare la macinare iar curatirea grisului este anevoios si diminueaza randamentul in faina.
Glucidele reprezinta partea cea mai mare a bobului de grau si constituie substante de rezerva ( amidon, zaharuri, dextrine), substante de constitutie a invelisului celular si a scheletului invelisurilor protectoare ale bobului (celuloza, hemiceluloza).
Dupa structura chimica glucidele sunt: monozaharide, dizaharide, polizaharide. Monozaharidele in bobul de grau sunt in cantitati foarte mici. Continutul de glucoza variaza intre 0,09-0,3%, iar fructoza intre 0.06-0,08%. de mai gasesc cantitati foarte mici de: riboza, xiloza,manoza,galactoza.
In cereale s-au semnalat urmatoarele oligozaharide:
- dizaharide: maltoza, melibioza, zaharoza
- trizaharide: rafinoza,6-chestoza, ne chestoza
- tetrazaharide: stahioza, secaloza, bifurcoza, neo bifurcoza.
Desi endospermul contine cea mai mare parte din glucide, continutul in mono si oligozaharide este infim comparativ cu embrionul si invelisul.
Polizaharidele prezente in cereale sunt:
- Glucofructani cu o masa moleculara de 2000, solubile in apa. Pe cale cromatografica s-a putut determina sitosina in boabele de grau, germinina A in boabele de secara, kritesina si hordiacina in boabele de orz.
- Hemiceluloze si pentozani, identificati in aproape toate partile componente ale bobului.
- Celuloza se gaseste in cantitate mica.
- Amidonul este partea cea mai importanta din glucide. In structura amidonului exista doua tipuri de macromolecule: amiloza si amilopectina. Structura secundara a amidonului este conditionata de existenta puntilor de hidrogen. In bobul de grau amidonul se afla sub forma unor granule de diferite marimi si forme. In majoritatea cazurilor granula de amidon este sferica, ovodoidala cu dimensiuni de 2-170 mm.
Caracterizarea si marimea granulei de amidon
| Tipul de amidon | Caracterizarea generala | Marimea granulei | Nucleul si hilul granulei | Stratificarea | ||
| mari | mijlocii | mici | ||||
| Grau | Granule mari de forma lenticulara. Granule mici sferice. Forme derivate:poliedrice,alungite,divizate. | 45 | 30-40 | 2-3 | Nucleul central, hilul mai rar, nu prea adanc | Straturile concentrice, rare. |
Proteinele se gasesc distribuite neuniform in diversele parti componente ale structurii anatomice ale bobului de grau: in epiderma 4%, stratul de celule rotunde 11%, invelisul seminal 18%, stratul aleuronic si membrana hialina 33%, corpul fainos 11%, germeni 23%.
Principalele categorii de proteine:
Albuminele se gasesc in citoplasma celulelor vii, in calitate de substante de rezerva, in stratul aleuronic, invelisul bobului si embrion. Continutul de albumina al bobului de grau variaza intre intre 0,3-0,5%.
Globulinele sunt concentrate in embrion sub forma de nucleat de globulina.. Globulina graului numita edestina, se gaseste in proportie de 0,6%.
Prolaminele, dintre care gliadina graului este cea mai importanta se gaseste in endospermul si care impreuna cu glutenina (zimona), formeaza glutenul.
Glutelinele au caracter acid. Cea mai importanta este glutenina graului, componenta care ramane insolubila prin extragerea glutenului cu alcool de 70%.
Dintre proteine cele mai importante sunt gliadina si glutenina, care in prezenta apei formeaza o masa elastico-vascoasa numita gluten, ce confera aluatului principalele insusiri de panificatie.
Substantele proteice sunt distribuite neuniform in endospermul, crescand ca pondere din centru spre periferie. Dupa continutul de gluten endospermul se poate imparti in cinci zone: zona intai contine 7,4 % gluten, zona a doua 8,6%, zona a treia 9,5%, zona a patra 13%, zona a cincea 16.5%. Continutul in gluten este influentat de forma si marimea boabelor. Boabele de forma alungita si soiurile de grau cu bobul mic sunt mai bogate in gluten.
Lipidele sunt raspandite in mod deosebit in embrion, stratul aleuronic si endospermul.
Distributia lipidelor:
Lipidele sunt combinatii chimice usor oxidabile, putand determina alterarea proprietatilor organoleptice ale fainurilor.
Din totalul lipidelor trigliceridele reprezinta 63-70%. In compozitia trigliceridelor intra o serie de acizi grasi:
Lipidele complexe sunt scindate de fosfataze, cu punerea in libertate de fosfati acizi si acid fosforic. Acizii grasi, fosfatii acizi, acidul fosforic determina cresterea aciditatii graului si fainii.
Substantele minerale sunt raspandite neuniform in partile componente ale bobului. Cantitatea cea mai mica se gaseste in endospermul 0,3% in zona centrala, crescand catre periferie la 0,48%. In stratul aleuronic cantitatea de substante minerale creste la 7%, iar in spermoderma si pericarp scade la 3,5%. Embrionul are 5% substante minerale.
Concluzia este ca straturile periferice care de regula se indeparteaza in procesul tehnologic de macinare sub forma de tarate, sunt bogate in substante minerale.
In compozitia cenusii, rezultate prin calcinarea boabelor, elementele sunt grupate in doua grupe:
- grupa I: C, O, H, N, S, P ce se gasesc in proportie de 95-98,5%.
- grupa II: care se gasesc in proportie de 1,5-5% si se pot grupa astfel:
- macroelemente: K,Mg, Na, Fe, Al,Si, Ca, – in proportie de 0,1-0,01%
- microelemente: Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co – in proportie de 0,001-0,00001%
- ultramicroelemente: Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra – in proportie de 0,000001%
Pe baza continutului de cenusa se poate realiza clasificarea fainurilor pe clase de calitate.
Daca se considera ca sectiunea bobului ar prezenta 100 de straturi concentrice, atunci extractiile (tipurile) de faina pot fi de trei categorii:
- extractii simple, care au limita inferioara 0, iar limita superioara variabila (0-30, 0-70)
- extractii intermediare, la care ambele limite sunt variabile (0-30, 20-70, 30-70)
- extractii complemetare la care limita superioara este fixa iar cea inferioara variabila (30-100, 70-100) cu referire speciala la tarate.
Enzimele reprezinta o clasa imporatanta de substante ce catalizeaza o serie de reactii biochimice.
Bobul de grau contine un numar mare de enzime din clasele hidrolaze, transferaze, oxidoreductaze, liaze, izomeraze, sinteaze.
Enzimele determina procesul de germinatie si metabolismul componentelor chimice ale bobului, pe care le transforma in stare asimilabila de catre noua planta in procesul de dezvoltare.
Vitaminele existente in bobul de grau constituie o sursa importanta pentru necesitatile catabolismului si anabolismului uman.
Distributia vitaminelor este diferita in partile anatomice ale boabelor. In bobul de grau se gasesc urmatoarele vitamine: B1 (tiamina), B2 (riboflavina), PP (niacina), E (tocoferol), A, acid pantotenic, acid folic, biotina.
