Post on 02-Dec-2015
transcript
Tehnologia prelucrării cerealelor
CAPITOLUL I
CEREALELE
1.1. Cultura cerealelor în lume – producţie, suprafaţă cultivată, utilizări
generale
1.2. Sistematica cerealelor
1.3. Zonarea cerealelor în România
1.4. Standarde de calitate
1.5. Depozitarea cerealelor
1.6. Structura anatomică a cerealelor
1.7. Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor
1.8. Proprietăţile funcţionale ale cerealelor
1.1. Cultura cerealelor în lume
Cerealele reprezintă grupa fitotehnică de plante cu cel mai mare areal de
răspândire în toate zonele de cultură pe glob, implicit şi în România.
Această grupă cuprinde: grâul, secara, orzul, ovăzul, porumbul, orezul,
sorgul, meiul, care fac parte din familia Gramineae şi hrişca, ce face parte
din familia Polygonaceae.
Suprafaţa cultivată pe glob este de 710…740 mil. ha, ceea ce reprezintă
circa 50% din suprafaţa arabilă a lumii (estimată de F.A.O. la 1,4…1,6
miliarde ha).
Producţia mondială de cereale este de cca. 2000 mil. t (tabelul 1.1.),
principalele cereale produse la nivel mondial fiind grâul, porumbul şi orezul
(tabelul 1.2.).
În UE-25 cea mai mare producţie este cea de grâu, urmată de cele orz şi
porumb (tabelul 1.3.). Secara şi ovăzul sunt şi ele cereale importante, în
UE-25 producându-se cantităţi importante, dacă le raportăm la producţia
realizată la nivel mondial.
Principalele culturi cerealiere din România (tabelul 1.4.) sunt porumbul
(58,1% din suprafaţa arabilă în 2003) şi grâul (31,3%).
1
Cerealele
Tabelul 1.1. Situaţia producţiei, exportului şi importului de cereale în perioada 2000-2009 (sursa Toepfer international, 2009)
ŢARA / REGIUNEA
2000 / 01 2004 / 05 2005 / 06 2006 / 07 2007 / 08 2008 / 09*
Producţie, mil. tSUA 340 386 363 335 412 401Canada 51 52 51 48 48 56Argentina 36 41 35 43 44 28Brazilia 52 53 57 63 73 66Africa de Sud
11 15 9 10 16 15
India 193 189 194 197 213 215China 345 355 372 395 399 421Australia 33 33 39 18 25 33CSI 113 150 147 145 148 195Rusia n.a. 75 76 76 79 105Ucraina 23 41 37 33 29 52UE-27 258 289 273 259 255 311Total la nivel mondial
1.841 2.035 2.019 2.105 2.124 2.225
Exporturi, mil. tSUA 88,1 84,2 90,7 86 107,7 76,5Canada 21,0 17,8 20,1 23,1 22,6 23,4Argentina 22,0 25,8 20,1 27,9 28,6 12,4Australia 21,3 20,1 21,9 10,9 11,9 18,2China 9,8 8,8 6,4 9,6 4,6 2,7CSI 7,5 22,5 29,7 31,1 27,3 45,5Rusia 1,3 8,6 12,5 12,4 13,5 18,9Ucraina 1,5 10,8 13 9,5 4,4 20,1UE-27 27,8 21,6 20,2 18,7 17,1 26,1Total la nivel mondial
233,1 235,3 254,3 260,3 274,2 256,1
Importuri, mil. tJaponia 26,8 26,4 25,9 26,1 25,6 25,7Coreea de Sud
12,1 12,3 12,7 12,5 12,7 11
Taiwan 6,2 6,1 6 5,6 5,8 4,8China 2,9 9,6 4 2 1,5 1,6Arabia Saudită
7,9 8,3 10 9,3 10,5 11,9
Egipt 11,4 13,3 12,2 12,3 11,9 11,8Algeria 7,6 6,9 7,7 7,5 8 8,1Maroc 5,1 4,0 4,4 3,8 6,5 5,6Brazilia 8,5 7,1 8,5 10,4 8 7,3Mexic 14,6 13,8 14 15,3 14,8 14,2CSI 6,7 6,3 7,1 7,3 7,3 7,4Rusia 2,6 2,5 2,2 1,4 1,2 0,8Ucraina 0,8 0,2 0,2 0,2 0,5 0,2UE-27 11,4 10,9 10,7 14,5 28,8 9,7
* producţie estimată
Tabelul 1.2. Producţia principalelor cereale (mil. t) produse la nivel mondial
2
Tehnologia prelucrării cerealelor
în perioada 2000-2009 (sursa Toepfer international, 2009)
CEREAL
A2000 / 01 2004 / 05 2005 / 06 2006 / 07 2007 / 08 2008 / 09
Grâu total 582 624 620 596 611 684Grâu dur 33,5 41,3 37,5 35,7 34,5 38,3Porumb 588,5 708,9 699,1 712,3 793 787,1Orz 132,9 153,0 136,8 137,4 134,4 154,5Secară 19,1 17,0 14,5 12,4 14,2 17,3Ovăz 26 25,7 23,9 23,2 25,6 26,7Orez 398,2 401,1 418,5 420,7 432,1 441
Tabelul 1.3. Producţia principalelor cereale (mil. t) produse la nivelul UE-27 în perioada 2000-2009 (sursa Toepfer international, 2009)
CEREA
LA2000 / 01 2004 / 05 2005 / 06 2006 / 07 2007 / 08 2008 / 09
Total
cereale254,033 304,835 272,512 259,005 255,195 319,527
Grâu 123,011 143,798 130,757 124,397 119,197 150,739Orz 58,018 64,067 54,639 56,275 57,627 65,02Porumb 43,433 62,191 56,724 51,172 47,444 61,325Secară 10,389 9,988 7,716 6,524 7,603 9,323Ovăz 8,558 9,080 7,785 7,788 8,735 8,723
Tabelul 1.4. Producţia principalelor cereale (mil. t) produse în România,
în perioada 2000-2009 (sursa Toepfer international, 2009)
CEREA
LA2000 / 01 2004 / 05 2005 / 06 2006 / 07 2007 / 08 2008 / 09
Total
cereale10.477,5 14.143 13.361 11.541 7.129 16.866
Grâu şi
secară4.456,2
4.495 +
52
4.845 +
54
4.340 +
46
3.000 +
30
7.770 +
63Orz 867 1.386 957 724 300 1.288Ovăz 243,8 349 355 341 168 336Porumb 4.897,6 7.862 7.150 6.090 3.631 7.410
Principalii producători, suprafaţa cultivată şi principalele utilizări ale
cerealelor sunt prezentate în continuare.
3
Cerealele
Grâul
• suprafaţa cultivată este de 220…230 mil. ha,
• ţările mari producătoare şi, în acelaşi timp, exportatoare de grâu sunt:
SUA, Canada, Australia, Argentina. Mari importatoare de grâu sunt în
prezent: China, Egipt, Japonia, ţările din fosta URSS. Ţările UE se
înscriu printre marii producători şi exportatori de grâu.
• se cultivă pentru:
boabe – făină destinată fabricării pâinii şi produselor de
panificaţie, pastelor, biscuiţilor, fulgi de grâu,
boabe ca furaj – superioare porumbului sub aspectul valorii
nutritive, al preţului şi chiar ca productivitate,
tărâţă – furaj,
paie – materie primă pentru fabricarea celulozei, nutreţ grosier,
îngrăşământ organic, încorporat ca atare în sol, imediat după
recoltare, sau după ce au fost supuse unui proces de
compostare.
Porumbul
• suprafaţa cultivată 130 mil. ha, ocupă al treilea loc între plantele
cultivate pe glob,
• cele mai întinse suprafeţe sunt cultivate în SUA, China, Brazilia, Mexic.
• se cultivă pentru:
boabe “degerminate” – prin “măcinare uscată” se obţin
sortimente de mălai, fulgi de porumb, alimente pentru copii etc.;
prin “măcinare umedă” (bobul cu germene) se obţin pe lângă
produsele menţionate şi: sirop bogat în fructoză (pentru
diabetici), bere, înlocuitori de cafea, iar prin diferite tratamente
după măcinatul umed se obţin: amidon, glucoză, dextroză,
whisky etc.
boabe ca furaj,
ciocălăi – furfurol, nutreţuri pentru rumegătoare etc.
pănuşi – împletituri,
4
Tehnologia prelucrării cerealelor
coceni – furaj, în industria celulozei şi la fabricarea panourilor
aglomerate,
planta întreagă verde – combustibili (metanol, etanol), însilozare
în faza de lapte-ceară a boabelor (furaj foarte valoros).
Orezul
• suprafaţa cultivată 150 mil. ha, ocupă locul al doilea în ceea ce priveşte
suprafaţa cultivată,
• ţările mari cultivatoare sunt situate în Asia: India, China, Indonezia,
Birmania, Thailanda. În Europa orezul se cultivă pe suprafeţe restrânse,
ţările europene fiind dependente de importurile de orez de foarte bună
calitate, care provin din Asia, dar şi din SUA. În România există
amenajate în jur de 62 mii ha. În ultimii ani această cultură a cunoscut
un regres considerabil din cauza anumitor dificultăţi economice,
îndeosebi din cauza costului foarte ridicat al apei pentru irigaţie, dar şi
datorită importului de orez. Ca urmare, suprafeţele semănate s-au
restrâns la 16…22 mii ha.
• se cultivă pentru:
boabe – hrană de bază pentru mai mult de 3miliarde de oameni
(Asia), aliment de completare pentru locuitorii în ţările din zona
temperată, cantităţi mici sunt folosite pentru fabricarea de alcool
(Japonia – băutura “sake”), bere (în amestec cu orz), amidon,
glucoză, acid acetic, acetonă, ulei, produse farmaceutice.
subproduse rezultate din prelucrare (spărturi de boabe, tărâţe,
boabe mai mici) – furaj,
paie – împletituri, hârtie, carton, combustibil.
Orzul
• suprafaţa cultivată 75 mil. ha; cele mai mari suprafeţe sunt cultivate în
Canada, SUA; Turcia, Spania, Germania, Franţa etc.
• se cultivă pentru:
boabe prelucrate în arpacaş (“surogat de orz”), materie primă în
industria alcoolului, dextrinei, glucozei etc.
5
Cerealele
crupe obţinute prin “perlare” – prepararea supelor şi sosurilor,
măcinate – în hrana sugarilor,
orzoaica – materia primă cea mai bună în industria berii,
“colţii de malţ” (germenii) şi borhotul de bere – valoare furajeră
(stimularea producţiei de lapte a vacilor),
malţuri speciale - prelucrare pentru obţinere de înlocuitori de
cafea, preparate din lapte de malţ, făină de malţ pentru
îmbunătăţirea celei de grâu, siropuri de malţ pentru obţinerea
fulgilor de cereale, a dulciurilor,
furaj – boabe, masă verde, siloz sau fân; paiele depăşesc
valoarea nutritivă a celor de grâu, ovăz şi secară.
Sorgul
• suprafaţa cultivată 50 mil. ha
• cele mai mari suprafeţe sunt cultivate în Asia (42%) – India, China,
Pakistan, Yemen, Africa (32%) – Nigeria, Sudan, Niger, America de
Nord şi Centrală (19%), America de Sud (5,6%), SUA (6,5%). În Europa
se cultivă suprafeţe mici, sub 200 mii ha. În România suprafaţa cultivată
în ultimii ani a fost de cca. 8 mii ha.
• se cultivă pentru:
boabe – folosite direct în alimentaţie sub formă de făinuri (în
zone din Africa, India, China, Orientul Apropiat, Egipt), la
fabricarea amidonului, alcoolului şi berii (în amestec cu boabele
de orz),
sorgul tehnic – confecţionarea măturilor, a periilor şi altor
împletituri,
sorgul zaharat – extragerea unui suc dulce, bogat în zaharoză,
furaj – însilozat sau ca boabe, având o valoare nutritivă
asemănătoare cu a porumbului,
florile, tecile, frunzele – se obţine colorant utilizat la vopsirea
stofelor, lânii, pieilor.
Ovăzul
• suprafaţa cultivată 20 mil. ha6
Tehnologia prelucrării cerealelor
• cele mai mari suprafeţe sunt cultivate în SUA, Canada, Polonia,
Germania.
• se cultivă pentru:
boabe – prelucrate sub formă de fulgi de ovăz, făină, grişuri sunt
utilizate în alimentaţie; în unele ţări nordice se foloseşte în
amestec cu grâu şi secară la prepararea pâinii,
furaj – singur sau în amestec cu leguminoase este foarte apreciat
ca masă verde, însilozat sau ca fân.
Meiul
• specia Panicum miliaceum L. este una dintre cele mai vechi plante
cultivate – cca. 10 mii ha din totalul de 38mii ha suprafaţă total ocupată
cu diferite specii, cultivate în zonele aride din Asia şi Africa. În climatele
calde a fost înlocuit în mare măsură de porumb, iar în climatele umede
şi răcoroase de cartof. În Europa (Germania, Ungaria, ţările din sud-est)
şi în SUA meiul este semănat pe suprafeţe limitate, mai mult ca furaj.
În România este o cultură de importanţă cu totul secundară, prezentând
un oarecare interes, mai ales în cultură succesivă, pentru fân sau chiar
pentru boabe, datorită rezistenţei la secetă şi a perioadei scurte de
vegetaţie. De altfel, şi în perioada antebelică meiul era considerat o
plantă de completare destinată înlocuirii, primăvara târziu, a
semănăturilor nereuşite, precum şi pentru terenurile care au fost
inundate.
• se cultivă pentru:
boabele decorticate – făină pentru prepararea de crupe, păsat
sau mămăligă (mai greu de digerat),
furaj – boabele, paiele şi pleava,
planta întreagă – masă verde sau fân.
Secara
• suprafaţa cultivată 14mil. ha
• 95% din producţia mondială de secară este realizată în Europa.
Principalii producători europeni sunt: Germania (22,5% din producţia
mondială), Polonia, ţările scandinave, ţările baltice, dar şi Rusia (29%
7
Cerealele
din producţia mondială), Belarus, Ucraina. Prin extinderea recentă a UE
aproape 50% din producţia mondială este disponibilă pe această piaţă.
• se cultivă pentru:
boabe – făină destinată fabricării pâinii, turtei dulci; băuturi
alcoolice (wisky),
boabe uruite – furaj,
planta întreagă – masă vegetativă verde,
paie – prin prelucrare şi amestecare cu substanţe chimice se
obţine un nutreţ cu valoare nutritivă apropiată de a fânului,
fabricarea hârtiei,
secara malţificată – înlocuitor al malţului la obţinerea berii,
făina de secară – obţinerea cleiului, maselor plastice.
Hrişca
• suprafaţa cultivată 1mil. ha
• culturile sunt concentrate îndeosebi în Europa (Rusia), alţi cultivatori
importanţi – Canada (25 mii ha), Franţa (2,5 mii ha), Polonia, SUA.
A fost inclusă în grupa cerealelor datorită compoziţiei chimice a
boabelor şi utilizării acestora în alimentaţie şi în furajare, similar cu
boabele celorlalte cereale (VN mai scăzută din cauza ponderii mai
ridicate a învelişurilor). Este singura cereală nedeficitară sub aspectul
conţinutului de lizină.
• se cultivă pentru:
boabe – grişuri, pesmeţi, crupe, clătite, supe,
nutreţ verde sau fân
îngrăşământ verde,
planta conţine (până la 6% din s.u.) un glucozid flavonic folosit în
medicină pentru tratarea fragilităţii vaselor capilare sanguine,
plantă nectaro-poleniferă.
8
Tehnologia prelucrării cerealelor
1.2. Sistematica cerealelor
Grâul
Aparţine genului Triticum, clasa Monocotyledonopsida, ordinul Graminalis,
familia Gramineae. Genul Triticum cuprinde un număr mare de forme
sălbatice şi cultivate, clasificate pe baza anumitor criterii. Cea mai frecventă
clasificare este cea genetică, după numărul de cromozomi:
grupa diploidă (2n = 14 cromozomi) – Triticum monococcum,
grupa tetraploidă (2n = 28 cromozomi) – Triticum timopheevi,
Triticum turgidum,
grupa hexaploidă (2n = 42 cromozomi) – Triticum aestivum
(cuprinde 5 subspecii, printre care şi ssp. vulgare (grâul comun).
În prezent se cunosc trei criterii de clasificare a grâului:
• duritatea bobului
grâu dur – necesită pentru măcinare o cantitate mai mare de
energie decât grâul moale, deoarece fiecare bob necesită o
cantitate mai mare de energie pentru sfărâmare,
grâu moale.
• prezenţa sau absenţa pigmenţilor roşiatici în învelişurile exterioare ale
bobului
grâu roşu,
grâu alb.
• perioada de însămânţare
grâu de iarnă – este însămânţat toamna, încolţeşte primăvara, se
recoltează vara,
grâu de primăvară – este însămânţat primăvara, se recoltează
spre sfârşitul verii sau toamna.
În Caseta 1.1. sunt prezentate date suplimentare privind sistematica
grâului.
9
Cerealele
Caseta 1.1.
10
Triticum monococcum cuprinde 2 subspecii: una sălbatică Triticum monococcum ssp. boeoticum şi
una cultivată Triticum monococcum ssp. monococcum (“alac”).
Alacul este una dintre cele mai vechi plante cultivate, în prezent este pe cale de dispariţie, se
caracterizează prin boabe care rămân “îmbrăcate” după treierat şi care dau o făină galbenă,
bogată în gluten.
Grupa tetraploidă se apreciază că a rezultat prin încrucişarea spontană a grânelor diploide cu
specia spontană Aegilops speltoides. Triticum timopheevi cuprinde o singură subspecie. Triticum
turgidum cuprinde 6 subspecii printre care şi grâul “durum”.
Grâul “durum” cuprinde mai multe varietăţi, diferenţiate după culoarea spicelor şi a aristelor,
pubescenţa glumelor, culoarea boabelor. Soiurile mai mult cultivate aparţin varietăţilor:
melanopus (spic alb, ariste negre, glume pubescente, bob alb), apalicum (spic roşu, ariste
negre, glume pubescente, bob alb), coerulescens (spic negru, ariste negre, glume pubescente,
bob alb) şi hordeiforme (spic roşu, ariste albe, glume glabre, bob alb).
Grupa hexaploidă a provenit prin încrucişarea spontană a grânelor tetraploide cu specia sălbatică
Aegilops squarrosa. Forma sălbatică nu este cunoscută. Această grupă cuprinde 5 subspecii
cultivate, printre care şi ssp. vulgare (grâul comun).
În prezent, se apreciază că există în cultură peste 10.000 varietăţi şi soiuri de Triticum aestivum
ssp. vulgare (după unele păreri ar exista cca. 20.000 soiuri de toamnă şi de primăvară. Pe plan
mondial, cea mai mare parte din suprafaţa semănată cu grâu (cca. 70%) este ocupată cu grâu
de toamnă, iar restul cu grâu de primăvară. În unele regiuni ale globului grâul de toamnă nu
suportă temperaturile scăzute din timpul iernii şi degeră, sau planta nu rezistă în cazul în care
stratul de zăpadă acoperă solul o perioadă îndelungată (peste 6 luni). În asemenea condiţii se
seamănă grâu de primăvară, care poate ajunge la maturitate în perioada scurtă a verii; în ţările
fostei URSS, grâul de primăvară se seamănă pe cca. 74% din suprafaţa totală semănată cu
grâu, iar în Canada pe 94% din suprafaţa cu grâu (după Bîlteanu, 1991). În ţara noastră grâul
de toamnă ocupă 99% din suprafaţa totală ocupată cu această plantă; grâul de primăvară se
cultivă pe suprafeţe restrânse, în zone submontane şi în unele depresiuni intramontane.
Bobul grâului de Triticum aestivum ssp. vulgare este scurt, oval-alungit şi făinos, foarte potrivit
pentru panificaţie. Grâul comun se caracterizează prin spice aristate sau nearistate, cu 3-5 flori
în spiculeţ, care formează 1-4 boabe golaşe. Rahisul este flexibil (nu se rupe la maturitate sau
la treierat). Această specie cuprinde în numeroase varietăţi, care se diferenţiază între ele după
prezenţa sau absenţa aristelor, culoarea glumelor şi a aristelor, pubescenţa glumelor, culoarea
boabelor.
Soiurile de grâu cultivate, în prezent, în ţara noastră apariţia varietăţilor: erythrospermum (spic
alb, aristat, glume glabre, bob roşu), lutescens (spic alb, nearistat, glume glabre, bob roşu),
ferrugineum (spic roşu, aristat, glume glabre, bob roşu), milturum (spic roşu, nearistat, glume
glabre, bob roşu).
Triticum aestivum ssp. spelta are bobul sticlos şi dă o făină foarte bogată în gluten, este
rezistent la ger şi boli. După treierat bobul rămâne îmbrăcat în pleve, acestea reprezentând 21-
24% din recoltă. La măcinare se pierde o mare parte din substanţele proteice, diminuându-se
valoarea alimentară şi furajeră. În prezent este semănat pe suprafeţe limitate în unele ţări din
Europa (Elveţia, Suedia, Germani, Belgia, izolat în Turcia şi Spania). Se apreciază că această
formă de grâu poate prezenta interes şi pentru anumite zone agricole din România, cu climat
mai aspru, umed şi rece, unde s-ar putea comporta mai bine decât alte cereale.
Tehnologia prelucrării cerealelor
Soiurile de grâu cultivate în UE sunt cele menţionate în Catalogul comun al
soiurilor de plante agricole, publicat pentru prima dată la 21 iulie 1975.
În prezent, acest catalog se publică în conformitate cu dispoziţiile articolului
17 din Directiva 2002/53/CE a Consiliului din 13 iunie 2002 privind
Catalogul comun al soiurilor de plante agricole, modificată ultima dată
prin Regulamentul (CE) nr. 1829/2003 al Parlamentului European şi al
Consiliului European.
Institutul de Testare a Soiurilor este acreditat de către Uniunea
Europeană pentru realizarea Testului DUS (Distinctness, Uniformity,
Stability), iar cu ajutorul MADR poate să înscrie, pe propria răspundere, în
Catalogul de soiuri al Uniunii Europene toate soiurile româneşti neînscrise.
Fără acest test soiurile româneşti nu pot fi înscrise în acest catalog, şi nu
pot fi cultivate. Începând cu anul aderării la UE, MADR a trecut la
întocmirea Catalogului naţional de soiuri, toate soiurile şi hibrizii româneşti,
obţinând o derogare de cultivare a acestora până la sfârşitul anului 2009,
termen până la care trebuie să realizeze testul DUS pentru toate soiurile şi
hibrizii româneşti.
În afară de această cerinţă, Institutul de Testare a Soiurilor de la noi din
ţară, trebuie să rezolve şi următoarele probleme:
• punerea la punct a bazei de date privind descrierile cultivărilor
româneşti înregistrate, dar şi a soiurilor de referinţă utilizate în testul
de uniformitate,
• constituirea unui depozit frigorific pentru păstrarea probelor etalon şi
a probelor din colecţiile de referinţă,
• constituirea unei sere pentru realizarea de testări la boli, în condiţii
artificiale,11
Luarea în cultură a grâului a început cu formele sălbatice Triticum monococcum ssp. boeticum şi
Triticum turgidum ssp. dicoccoides, iar acestea, prin selecţie empirică, au condus la formele
cultivate corespondente: “tenchi” (Triticum turgidum ssp. diococcum) este prima formă de grâu
cultivată şi una dintre primele luate în cultură (în jurul anului 7.000î.e.n.), au urmat “alacul” (Triticum
monococcum ssp. monococcum) ceva mai târziu (pe la anul 6.500 î.e.n.) şi grâul “comun” (Triticum
aestivum ssp. vulgare), luat în cultură în jurul anului 5.500 î.e.n. Descoperirile arheologice şi unele
informaţii istorice arată că, pe teritoriul românesc, grâul era cultivat în perioada anilor 3.000-1.000
î.e.n., la început fiind luat în cultură alacul, apoi tenchiul, grâul spelta şi, mai târziu, grâul comun.
Cerealele
• reorganizarea câmpurilor speciale pentru efectuarea testului DUS,
• dotarea cu aparatură IT şi realizarea unei reţele naţionale de
calculatoare pentru transmiterea datelor online către ISTIS din
reţeaua de centre zonale.
Institutul de Testare a Soiurilor recomandă pentru fiecare zonă geografică
cultivarea anumitor soiuri de grâu (tabelul 1.5.), grupate după potenţialul
genetic al calităţii de panificaţie.
Tabelul 1.5. Soiuri de grâu de panificaţie cultivate în România
ZONAGRUPELE DE CALITATE PENTRU PANIFICAŢIE
foarte bună bună satisfăcătoare
Sudul ţăriiDropia, Flamura 85,
Lovrin 34, Rapid
Fundulea 4,
Simnic 30
Fundulea 29
Zona colinară
de sud
Flamura 85,
Lovrin 34
Albota, Fundulea 4,
Simnic 30, TrivaleFundulea 29
Vestul ţării
Alex (Lovrin 50),
Dropia, Flamura 85,
Lovrin 34
Arieşan,
Fundulea 4
Delia,
Fundulea 29,
Lovrin 41
TransilvaniaApullum, Speranţa
(soi de primăvară)
Aniversar, Arieşan,
Fundulea 4, Turda 95
Transilvania,
Turda 81
Moldova
Dropia (sud),
Flamura 85 (sud),
Moldova 83
Aniversar, Arieşan,
Fundulea 4, Gabriela,
Turda 95
Fundulea 29,
Transilvania,
Suceava 84
(nord)
Secara
Secara face parte din familia Gramineae, genul Secale L., Secale cereale
fiind specia cultivată în general, dar cantităţi mici de Secale fragile sunt
cultivate în sud-vestul Asiei.
Secara cultivată este considerată o cultură destul de omogenă, toate
soiurile aparţinând unei singure varietăţi – vulgare.
Date suplimentare privind sistematica secarei sunt prezentate în Caseta
1.2.
12
Tehnologia prelucrării cerealelor
Caseta 1.2.
13
Genul Secale L. cuprinde însă un număr mare de specii şi subspecii, perene şi anuale, care includ,
la rândul lor, o multitudine de ecotipuri.
Între oamenii de ştiinţă şi mai ales între botanişti nu există o unitate în ceea ce priveşte componenţa
speciilor în cadrul genului Secale.
Schiemann recunoşte 5 specii de secară ca fiind bine individualizate, şi împarte genul Secale
în două secţii distincte - Agrestes şi Cerealia. Agrestes cuprinde 3 specii: S. silvestre Host.,
S. montanum Guss. şi S. africanum Stapf., iar Cerealia cuprinde 2 specii: S. ancestrale Zhuk.
şi S. cereale L., specia S. vavilovii nefiind individualizată ca specie de sine stătătoare
(Bushuk, 1976, Gaşpar şi Reichbuch, 1978).
Jukovski a atribuit iniţial genului Secale 14 specii, exprimându-şi totuşi îndoiala privind
independenţa unora dintre ele, în timp ce alţi autori au identificat în componenţa genului 12,
10 specii. Ulterior Jukovski a inclus în genul Secale doar 6 specii, a căror individualizare nu
poate provoca îndoieli (Gaşpar şi Reichbuch, 1978).
Stutz a folosit un sistem filogenetic de clasificare a speciilor genului Secale ce corespunde
celui folosit de Jukovski, cu excepţia speciei Secale anatolicum Boiss., care este considerată
de acesta din urmă ca subspecie (Bushuk, 1976, Gaşpar şi Reichbuch, 1978).
Secale silvestre Host. este plantă anuală de şes, prezintă adaptare deosebită la mediu cu umiditate
scăzută, toleranţă accentuată la salinitate, rezistă la călcatul permanent al animalelor şi îşi reface
anual vegetaţia prin împrăştierea spicelor, care se fragmentează cu uşurinţă, în spiculeţe separate,
şi se autoînsămânţează; răspândire la noi în ţară: solurile nisipoase din Moldova, Dobrogea şi
Oltenia.
Secale kuprijanovii Grossh. este o plantă perenă, valoroasă din punct de vedere furajer, otăveşte
foarte bine după cosire, asigurând o cantitate mare de masă verde, de bună calitate, cu un conţinut
bogat în substanţe proteice, care depăşeşte 20%; este folosită de numeroşi cercetători, inclusiv de
la noi din ţară – Gaşpar, în lucrări de ameliorare pentru crearea de soiuri de secară perene,
productive şi cu rezitenţă sporită la făinare şi rugina brună.
Secale montanum Guss. este o plantă perenă, nu prezintă importanţă economică deosebită, dar
este folosită în lucrări de ameliorare a secarei şi chiar a grâului, ca şi component pentru hibridare,
dat fiind faptul că are un complex de gene valoroase, cum ar fi rezistenţa bună la atacul bolilor,
precum şi unele însuşiri de rezistenţă la condiţiile de mediu.
Secale cereale L. cuprinde subspeciile: S. cereale L. şi S. segetale Zhuk.
În limitele acestor două subspecii au fost separate mai multe varietăţi, unite în două grupe mari,
distincte – covarietas.
Grupa convar. Infractuosa – formele cu spicul nefragil, soiuri ameliorate existente în cultură,
Grupa convar. Fractuosa – formele cu spicul fragil.
În baza celor menţionate denumirea corectă a secarei cultivate este Secale cereale L. spp. Cereale
convar. Infractuosa var. vulgare.
Secale cereale cuprinde două tipuri:
Tipul sudic – rigidum, cu spice aspre, mai apropiat din acest punct de vedere de S. segetale
şi de alte specii sălbatice anuale, din secţia Cerealia, sau perene, din secţia Kuprijanovii
(Perennantes).
Tipul nordic - indoeuropaeum, cu spice mai puţin aspre şi mult mai elastice.
În prezent Secale segetale Zhuk. şi Secale anatolicum Boiss. nu mai sunt considerate specii,
dar ele au o importanţă deosebită în sistemul filogenetic al genului, constituind anumite verigi
obligatorii în procesul de evoluţie a secarei spre apariţia formelor de cultură.
Cerealele
În prezent lista oficială a soiurilor şi hibrizilor de plante de cultură de la noi
din ţară cuprinde 11 soiuri de secară (tabelul 1.6.), din care unul, soiul
Ergot, este cultivat numai pentru producerea scleroţilor de Claviceps
purpurea.
Tabelul 1.6. Soiuri de secară aflate în prezent în cultură la noi în ţară
DENUMIRE
SOI
TIP SOI MENŢINĂTOR
SOI
ANUL
ÎNREGISTRĂRII/REÎNREGIST
RĂRIIAmando toamnă S.C.A. Turda 1995Apart toamnă S.C.A. Turda 1996Marlo toamnă S.C.A. Turda 1996Quadriga toamnă S.C.A. Turda 1998Raluca toamnă S.C.A. Turda 1999Rapid toamnă S.C.A. Turda 1996Gloria toamnă S.C.A. Suceava 1983/1999Orizont* toamnă S.C.A. Suceava 1988/1998Suceveana* toamnă S.C.A. Suceava 1996Impuls primăvară S.C.A. Suceava 1995Ergo* toamnă S.C.A. Suceava 1988/1998
*protejate prin brevet pentru soi
Porumbul
Face parte din familia Gramineae, subfamilia Panicoidae, tribul Maydeae,
specia Zea mays. Din acelaşi trib, pe lângă genul Zea, fac parte 8 genuri,
din care importante pentru filogenia porumbului sunt două: Euchlena şi
Tripsarum, ambele răspândite în America.
În funcţie de structura endospermului şi caracterele ştiuletelui, specia Zea
mays cuprinde mai multe convarietăţi:
• Zea mays indurata – porumbul cu bobul tare, neted, lucios, cu zona
coronară rotundiformă. Partea periferică a bobului este cornoasă, iar la
interior este amidonoasă. Boabele au diferite culori: albe, galbene,
portocalii, roşii. Provine din zona muntoasă a Americii centrale.
• Zea mays identata – porumbul dinte de cal, cu boabe mari care în zona
coronară prezintă o adâncitură. În secţiune boabele au zona tare
(cornoasă), dispusă periferic, iar zona coronară şi mijlocul sunt ocupate
de stratul amidonos, care la maturitate se contractă determinând
14
Tehnologia prelucrării cerealelor
formarea adânciturii. Originea acestei convarietăţi este Mexicul, în
prezent fiind predominant în lume.
• Zea mays aorista – porumbul cu bob mic, cornos, utilizat pentru
floricele.
• Zea mays saccharata – porumbul zaharat, cu boabe zbârcite şi
sticloase.
• Zea mays amylacea – porumbul amidonos cu boabe mari,
rotundiforme, cu endospermul amidonos predominant şi foarte puţin
endosperm cornos, în zona coronară. Este răspândit în Peru şi Bolivia.
• Zea mays amyleosaccharata – partea inferioară a boabelor
amidonoasă, iar cea superioară cornoasă. Este răspândit în Peru şi
Bolivia.
• Zea mays ceratina – are bobul cornos, opac, cu aspect ceros, în loc de
amidon conţine eritrodextrină. Răspândit în Asia şi Filipine.
• Zea mays tunicata – are bobul îmbrăcat.
Varietăţile de porumb se deosebesc după culoarea boabelor şi culoarea
paleelor.
Date privind evoluţia istorică a porumbului sunt prezentate în Caseta 1.3.
În prezent, soiurile de porumb sunt puţin răspândite în cultură.
Se folosesc pe scară largă hibrizii, introducerea lor în cultură a început în
SUA în 1933, iar în ţara noastră după 1954.
După modul de obţinere hibrizii pot fi:
• simpli (H.S.),
• dubli (H.D.),
• triliniari (H.T.).
Clasificarea hibrizilor în sistemul FAO, în funcţie de perioada de vegetaţie,
cuprinde 9 grupe, fiecare având ca etalon durata de vegetaţie a unui hibrid
american. Din cele 9 grupe, importanţă prezintă doar 6.
Pentru constanţă în realizarea producţiilor, fiecare cultivator ar trebui să
folosească 3-4 hibrizi diferiţi ca perioadă de vegetaţie. La alegerea
acestora trebuie să se urmărească:
să fie adaptat condiţiilor zonei în care urmează a fi cultivat,
15
Cerealele
să ajungă la maturitate înainte de venirea brumelor de toamnă şi,
pentru siguranţă în acest sens, să aibă necesarul de unităţi
termice mai mic cu 150 faţă de potenţialul zonei,
să fie rezistent la secetă, boli, dăunători,
să aibă o bună rezistenţă la frângere şi o inserţie uniformă a
ştiuleţilor.
Caseta 1.3.
Orzul
Specia de orz cultivată Hordeum sativum Jessen (Hordeum vulgare L.)
cuprinde următoarele convarietăţi:
• Convarietatea hexastichon Alef. – orzuri cu câte trei spiculeţe fertile la
un călcâi al rahisului,
• Convarietatea intermedium Körn – spiculeţe centrale fertile şi laterale
total sau parţial sterile,
• Convarietatea distichon Alef – spiculeţe centrale fertile şi laterale sterile,
• Convarietatea deficiens Voss – spiculeţe centrale fertile şi laterale
incomplete şi sterile
Apar şi forme intermediare între covarietăţile menţionate, acestea fiind
considerate convarietate aparte – convarietatea labile.
16
Se consideră că porumbul are două centre de formare în America: la nord de Ecuator, unde
predomină formele centrului primar Mexic – Guatemala şi la sud de Ecuator, unde predomină
germoplasma centrului primar Peru – Bolivia.
În Europa a fost adus la prima expediţie a ui Cristofor Columb (1493), fiind cultivat prima dată în
Spania, apoi în Italia.
În ţara noastră a fost menţionat în Muntenia sub domnia lui Şerban Cantacuzino (1693-1695), iar în
Transilvania s-a cultivat pe timpul împărătesei Maria Tereza (1740-1760).
Pe baza datelor arheologice şi a reconstituirilor experimentale se presupune că dezvoltarea
filogenetică a porumbului s-a produs în 4 etape:
I etapă - presupune existenţa unui porumb sălbatic, de “tip tunicat”, cu inflorescenţe bisexuate şi
ştiuleţi de până la 2,5 cm lungime,
II etapă - s-a produs o mutaţie care a determinat apariţia porumbului “cu bobul golaş”,
III etapă (anii 3.400-2.300 î.e.n.) – porumbul a fost luat în cultură,
IV etapă – s-au produs hibridări cu Tripsacum şi Euchlena, care au condus la apariţia
porumbului din anii 100-200 e.n. şi care a evoluat spre formele actuale.
Tehnologia prelucrării cerealelor
Cele patru covarietăţi principale au numeroase varietăţi deosebite după
caracterele plevelor, aristelor şi boabelor. În cultură sunt soiuri care se
încadrează în varietăţile aparţinând la două convarietăţi: hexastichon şi
distichon.
Soiurile cultivate la noi în ţară se încadrează în:
• Convar. distichon: var. nutans (spic lax) şi var. erectum (spic dens),
• Convar. hexastichon var. pallidum (spic lax) şi var. parallelum (spic
dens).
Cele patru varietăţi menţionate au bobul gălbui, îmbrăcat în palee de
culoare gălbuie şi au ariste aspre.
Ovăzul
Genul Avena face parte din tribul Avena Ness şi cuprinde numeroase specii
grupate în două secţii: Avenastrum Koch (perene) şi Euavena Griseb
(anuale, sălbatice şi cultivate).
Cele mai importante specii: Avena sativa – cultivată şi Avena fatua L. –
sălbatică.
Avena sativa cuprinde numeroase varietăţi, din care mai importante sunt:
mutica (spiculeţ nearistat şi boabe albe), aristata (spiculeţ aristat, palee
albe), aurea (spiculeţe nearistate, boabe galbene).
Date privind evoluţia istorică a ovăzului sunt prezentate în Caseta 1.4.
Caseta 1.4.
Sorgul
Aparţine tribului Andropogoneae, genul Sorghum Adams, care cuprinde 31
de specii anuale şi perene.
17
Se pare că ovăzul a fost cunoscut la început ca buruiană în orz, pe care l-a depăşit în producţie pe
solurile sărace şi în climate mai aspre din centrul şi nordul Europei, unde apar urme privind cultura
lui cam de prin epoca bronzului (mileniu III-II î.e.n.). Se consideră că în ţara noastră ovăzul a fost
extins în cultură o dată cu invazia triburilor slave, de la care s-a şi împrumutat denumirea de “ovăz”
(“ovesu”, în slavona veche).
Cerealele
Sorgul cultivat aparţine speciei Sorghum vulgare Pers., sin. Sorghum
bicolor (L) Moench., care se împarte, în raport cu modul de utilizare, în
patru grupe:
• Sorgul pentru boabe – cuprinde varietăţile:
cafra (centru şi estul Africii),
shallu (India, Africa de vest),
hegarii (Sudan),
durra (Africa centrală şi orientală),
milo (Africa centrală şi orientală).
• Sorgul pentru mături Sorghum vulgare var. tehnicum,
• Sorgul zaharat Sorghum vulgare var. saccharatum,
• Sorgul pentru furaj Sorghum vulgare var. sudanense.
Pentru boabe se cultivă hibrizi de sorg.
La noi în ţară se cultivă hibrizi simpli, cu panicul semicompact (cei pentru
boabe), coacere rapidă şi uniformă.
Date privind originea sorgului sunt prezentate în Caseta 1.5.
Caseta 1.5.
Meiul
Majoritatea speciilor aparţin genurilor Setaria, Pennisetum, Eragrostis,
Eleusine. Principala specie de mei cultivată este Panicum miliaceum.
Date privind evoluţia istorică a meiului sunt prezentate în Caseta 1.6.
Caseta 1.6.
18
După unii autori originea sorgului este în India, după alţii în Africa Ecuatorială. În Europa cultura
este cunoscută din secolul al XV-lea. În America s-a introdus prin anul 1855.
În China ocupa suprafeţe importante cu 3.000 ani î.e.n., boabele fiind folosite în alimentaţie, de
asemenea a fost cultivat încă din vechime în India, Egipt, sudul şi sud-estul Europei. În climatele
mai calde a fost înlocuit în mare măsură de porumb, iar în climatele umede şi răcoroase, de cartof.
Tehnologia prelucrării cerealelor
În prezent, în ţara noastră există în cultură soiuri româneşti şi străine, cu
diverse recomandări – rezistente la secetă şi cădere, zonelor cu resurse
termice şi hidrice sau zonelor cu deficit termic.
Hrişca
Aparţine din punct de veder botanic familiei Polygonaceae – Fagopyrum
esculentum Moench., sin. Fapyrum sagittatum Gilib.
Date privind originea acestei cereale sunt prezentate în Caseta 1.7.
Caseta 1.7.
Orezul
Cel cultivat aparţine genului Oryza, specia Oryza sativa (orezul comun),
care cuprinde 3 subspecii:
• ssp. brevis – boabe scurte, de 3-4 mm lungime,
• ssp. indica – boabe subţiri şi lungi,
• ssp. japonica – boabe mari, ceva mai scurte, pline.
Date privind originea orezului sunt prezentate în Caseta 1.8.
Soiurile cultivate în prezent la noi în ţară aparţin ssp. japonica var. Italica;
sunt soiuri precoce, caracterizate prin panicule nearistate, palee galbene,
cariopse albe.
Caseta 1.8.
19
Este originară din regiunile muntoase ale Chinei şi Nepalului, unde şi-a păstrat importanţa în
alimentaţia populaţiei locale. S-a extins la începutul Evului Mediu, ajungând în Europa o dată cu
invaziile turco-mongole, apoi a fost introdusă de către europeni în canada, SUA, Argentina şi
Brazilia.
Este originar din India, iar în jurul anului 3.000ă.e.n. exista deja în cultură în China.
Prima orezărie din ţara noastră a fost înfiinţată în anul 1786 de către o familie de agricultori italieni
la Topolia (lângă Banloc, judeţul Timiş), pe râul Bârzava. Cultura orezului s-a extins destul de greu,
astfel încât, în 1938, se cultivau abia cca. 400ha.
Cerealele
1.3. Zonarea cerealelor în România
Suprafaţa cultivată şi producţia de cereale nu este uniform repartizată pe
teritoriul ţării. Această situaţie este determinată de condiţiile pedoclimatice
diferite existente în diferite zone ale ţării.
Grâul
Suprafaţa cultivată este repartizată în trei zone: zona de câmpie (zona I) cu
52 – 56%, zona colinară (zona II) cu 27 – 30% şi zona montană (zona III)
cu 14 – 17% din suprafaţa totală.
În 1998, în zona I producţia de grâu reprezintă 60,5% în zona a II-a 28,5%
şi în zona a III-a 11% din producţia totală.
Porumbul
Principalul criteriu de zonare îl reprezintă constanta termică. Aceasta, în
cazul porumbului, se obţine prin însumarea temperaturilor mai mari de
100C pe întreaga perioada de vegetaţie.
Pe baza analizării datelor climatologice medii pe perioade lungi de timp, s-
au stabilit în ţara noastră trei zone de cultură pentru porumb:
• Zona I cuprinde arealele cu suma temperaturilor biologic active de
1400-1600ºC: Câmpia di sudul ţării, Dobrogea şi partea de sud a
Podişului Moldovei, Câmpia de Vest, până la sud de Oradea.
• Zona a II-a de cultură cuprinde suprafeţele cu resurse termice cuprinse
între 1200-1400ºC. Zona include cea mai mare parte a Podişului
Moldovei, o mică parte din zona de trecere de la Câmpia de Sud spre
zona colinară a Carpaţilor Meridionali şi Câmpia din Nord-Vestul ţării.
• Zona a III-a de favorabilitate are în vedere suprafeţele cu suma
temperaturilor biologic active de 800-1200ºC. sunt cuprinse zonele
subcolinare ale Carpaţilor Meridionali şi Orientali, Podişul Transilvaniei,
iar în nord Depresiunea Maramureşului.
Orzul
Orzul de toamnă se cultivă în zonele de stepă şi silvostepă, iar orzoaica de
primăvară în zonele răcoroase şi umede.
20
Tehnologia prelucrării cerealelor
Cele mai bune zone de cultură a orzului sunt: Câmpia de Vest, sudul
Olteniei şi Munteniei, Câmpia Bărăganului, Dobrogea, Silvostepa Moldovei
şi Transilvaniei.
Secara
Poate fi cultivată în zone care sunt în general neprielnice altor cereale, fiind
extrem de rezistentă iarna şi valorificând foarte bine solurile nisipoase sau
acide, cu fertilitate redusă, zone cu climă rece şi umedă sau secetoase.
În funcţie de gradul de satisfacere a cerinţelor agrobiologice ale secarei, în
ţara noastră sunt delimitate următoarele zone mari de cultură:
• Zona foarte favorabilă ocupă zonele submontane şi regiunile colinare
limitrofe acestora, din Moldova, Muntenia, Oltenia şi Transilvania. Zona
este caracterizată printr-un climat mai umed şi mai răcoros, cu soluri ce
prezintă fertilitate naturală scăzută.
• Zona favorabilă ocupă suprafeţele colinare şi de podiş din Moldova, din
partea de nord a Olteniei şi a Munteniei precum şi partea centrală şi de
vest a Podişului Transilvaniei. Zona prezintă un climat relativ mai
călduros şi mai puţin umed decât cel din zonele submontane, soluri cu
fertilitate mijlocie, erodate sau supuse eroziunii.
• Zona puţin favorabilă cuprinde Câmpia Română, Bărăganul, Dobrogea
şi Câmpia Banatului. Condiţiile de climă şi sol sunt foarte favorabile dar
cultura secarei este limitată, în aceste zone cultivându-se alte cereale
de toamnă care realizează producţii mai mari şi mai eficiente.
În ultimii ani în ţara noastră s-au cultivat 30-45000 ha, suprafeţe răspândite
în zonele umede şi răcoroase, pe soluri acide – 20000 ha, în zonele
nisipoase – 15000 ha şi pe suprafeţe mai mici în alte zone – 5000 ha.
Ovăzul
Zonele cele mai favorabile pentru cultura ovăzului sunt: Podişul
Transilvaniei, Câmpia de Vest, Podişul Getic şi Depresiunea Jijiei.
Sorgul
Zonele cele mai favorabile sunt în câmpiile din sudul Munteniei şi Olteniei,
Câmpia Banatului şi Câmpia Centrală a Moldovei, având, în mare parte,
acelaşi areal de răspândire ca şi porumbul.21
Cerealele
Orezul
Condiţii favorabile de cultivare sunt întâlnite în areale restrânse:
• Zona favorabilă I este situată în lungul Dunării, în incintele îndiguite, pe
o fâşie cu lăţimea de cca. 20 km la nord de Dunăre, de la Calafat la
Brăila, în zona de influenţă a izotermei de vară de 22ºC,
• Zona favorabilă II este situată în luncile râurilor Siret, Buzău, Ialomiţa,
Olt, precum şi în Banat, în vestul judeţului Timiş, delimitată de izoterma
de vară de 21ºC.
Meiul
În cultură principală pentru boabe este recomandat în zonele de câmpie din
sud, Câmpia Transilvaniei şi în Moldova. În cultură succesivă pentru furaj,
se recomandă a fi cultivat în câmpiile din sud şi vest.
1.4. Standarde de calitate
Existenţa unui număr mare de tipuri de grâu a impus dezvoltarea
sistemului de clasificare a grâului.
Grâul se clasifică după particularităţile botanice şi biologice, culoare şi
sticlozitate în grade, clase şi subclase, tipuri şi subtipuri.
În SUA există opt clase de grâu definite în Grain Standards of the United
States: HRS, HRW, SRW, durum, alb tare, alb moale, grâu neclasat şi
amestec de grâu (tabelul 1.7.). Fiecare clasă este împărţită în subclase, iar
subclasele se împart în cinci grade. Gradele au la bază puritatea grâului,
procentul de boabe deteriorate sau defecte şi de impurităţi.
În Canada grâul se clasifică în şapte clase şi 19 grade, în Argentina există
două tipuri majore de grâu şi patru grade iar în Australia există şapte tipuri
şi trei grade majore.
În Rusia grâul este împărţit în tipuri şi subtipuri:
• tipul I - grâu roşu, moale, de primăvară
subtipuri – roşu închis sticlos, roşu, alb roşcat, gălbui roşcat,
galben,
22
Tehnologia prelucrării cerealelor
• tipul II – grâu de primăvară, durum
subtipuri – chihlimbariu închis, chihlimbariu deschis,
• tipul III – grâu alb, de primăvară
subtipuri – cu boabe albe sticloase, cu boabe albe,
• tipul IV – grâu roşu de toamnă
subtipuri – roşu închis sticlos, roşu, roşu deschis, roşu pestriţ,
galben,
• tipul V – grâu alb de toamnă (nu se împarte în subtipuri),
• tipul VI – grâu durum de toamnă (nu se împarte în subtipuri).
Grâul colectat se împarte pe clase în funcţie de o serie de indici: starea
sănătăţii, sticlozitatea, conţinutul şi calitatea glutenului, masa hectolitrică,
impurităţi, boabe încolţite.
Tabelul 1.7. Principalele clase de grâu din SUA (Atwell, 2002)
CLASA CARACTERISTICI GENERALEUTILIZĂRI
GENERALEHRD
Grâu tare, roşu,
de iarnă
Conţinut mare de proteine, gluten
puternic, capacitatea mare de
absorbţie a apei
Pâine şi produse de
panificaţie
SRW
Grâu moale, roşu,
de iarnă
Conţinut redus de proteine, gluten
slab, capacitatea mică de absorbţie
a apei
Prăjituri, pişcoturi,
produse de patiserie,
plăcintărie, biscuiţi,
crackersHRS
Grâu tare, roşu,
de primăvară
Conţinut foarte mare de proteine,
gluten puternic, capacitatea mare
de absorbţie a apei
Pâne, cornuri,
produse de
panificaţie
Grâu tare, alb
Conţinut mare de proteine, gluten
puternic, capacitatea mare de
absorbţie a apei, învelişurile nu au
pigmenţi
Pâine şi produse de
panificaţie
Grâu moale, alb
Conţinut redus de proteine, gluten
slab, capacitatea mică de absorbţie
a apei, învelişurile nu au pigmenţi
Tăiţei, crackers,
vafele
Grâu durum
Conţinut mare de proteine, gluten
puternic, capacitatea mare de
absorbţie a apei
Paste făinoase
23
Cerealele
Secara cultivată în diferite zone ale lumii este clasificată pe tipuri sau
grade. În fiecare din cazuri clasificarea este făcută pe baza unor
caracteristici fizice ale boabelor şi ale masei de cereale în ansamblu, acest
lucru facilitând comerţul cu secară.
În Canada secara este clasificată pe grade (Kruger, 1995). Există 2 tipuri
de standarde:
• aplicat la recepţia cerealelor
secara este clasificată pe 3 grade,
conţine informaţii despre masa hectolitrică, conţinutul de boabe
încolţite, arse, prezenţa altor cereale, ergot, scleroţi de cornul
secarei.
• aplicat la exportul secarei
limitele pentru conţinutul de impurităţi sunt mai restrictive.
În S.U.A., U.S.D.A. a elaborat un standard prin care secara este clasificată
în 4 grade. Gradele US nr.1 şi nr.2 sunt folosite pentru măciniş în vederea
obţinerii făinii de secară de panificaţie, celelalte grade fiind folosite pentru
obţinerea furajelor.
În Rusia secara se împarte în 3 tipuri principale, care în raport cu regiunea
de cultivare se împart în subtipuri. Subtipurile se împart în clase,
caracterizate prin: masa hectolitrică, conţinutul de impurităţi, conţinutul de
boabe mici.
În C.E.E. pentru fiecare campanie agricolă sunt stabiliţi indicii minimi de
calitate (tabelul 1.8.).
Există ţări în Europa, în a căror standard de secară sunt incluse şi valori
minime ale unor indici prin care se apreciază calitatea de panificaţie a
acesteia (spre exemplu cifra de cădere).
În România cerealele sunt clasificate pe grade (trei grade pentru grâul din
clasele A ş B, grâul dur şi porumb, şi două grade pentru secară).
Condiţiile minime de calitate pentru grâul destinat consumului uman şi care
face obiectul unor tranzacţii comerciale sunt prevăzute în SR ISO
7970/2001 (tabelul 1.9.).
24
Tehnologia prelucrării cerealelor
Tabelul 1.8. Condiţii minime de calitate pentru secară C.E.E.
(sursa: Godon şi Wilhm, 1994)
INDICI DE CALITATE CONDIŢII ADMISIBILEUmiditate, % max 14,5Corpuri străine, % max, din care:
- boabe sparte
- corpuri străine albe, din care:
boabe arse prin uscare
- boabe germinate (încolţite)
- alte impurităţi , din care:
seminţe străine (buruieni)
12
5
5
3
6
3
0,1Ergot, % max 0,05Masa hectolitrică, kg/hl 68
Tabelul 1.9. Caracteristici de calitate pentru grâu
CARACTERISTICI VALORI MAXIME SAU MINIME ADMISE
Generale şi senzoriale
Boabe sănătoase, curate, fără mirosuri
străine sau alte mirosuri care să indice
alterarea acestora.
Sanitare
Seminţele nu trebuie să conţină aditivi,
substanţe toxice, reziduuri de pesticide sau
alţi contaminanţi care pot afecta sănătatea
umană. Nivelurile maxime admise sunt în
concordanţă cu cele stabilite de FAO/OMS
Codex Alimentarius Comission.
Grâul trebuie să fie liber de insecte vii.Fizico-chimice
Umiditate
≤ 15,5% (pentru anumite destinaţii legate
de climă, durată dd etransport şi depozitare
sunt necesare valori mai scăzute)Densitate volumică ≥ 70 kg/hlImpurităţi
Boabe sparte 7Boabe şiştave 8
Boabe avariate 1Boabe atacate de dăunători 2
Alte cereale 3
25
Cerealele
CARACTERISTICI VALORI MAXIME SAU MINIME ADMISECorpuri străine 2
Corpuri străine anorganice 0,5Seminţe dăunătoare şi/sau toxice,
boabe cu mălură şi cornul secarei0,5
Seminţe toxice 0,05Cornul secarei 0,05
Cifra de cădere ≥ 160 s
Condiţiile de calitate pentru secară sunt precizate în STAS 984-72. Acest
standard face referiri la masa hectolitrică (min 70kg/hl), conţinutul de grâu
(max 10%), conţinutul de impurităţi (max 4%).
Porumbul folosit la obţinerea mălaiului are indicii de calitate precizaţi în SR
5446/1994 (tabelul 1.10.)
Tabelul 1.10. Caracteristici de calitate pentru porumb
CONDIŢII TEHNICECATEGORIA
I IIAspect caracteristic porumbului sănătos
Culoarede la alb-gălbuie la galben-portocalie,
caracteristică soiului sau hibridului respectiv
Miroscaracteristic, fără miros de încins, mucegai
sau alte mirosuri străineGust dulceagUmiditate, % 17 17Corpuri străine (tot ceea ce nu este
porumb), % max, din care:
corpuri inerte (minerale şi
organice), % max
seminţe de alte plante de
cultură
1,5
0,5
0,5
2,0
0,5
0,5
Boabe de porumb cu defecte, %
max, din care:
boabe de porumb alterate, %
max
boabe de porumb arse-
încinse, % max
3,0
1,0
nu se admite
5,0
1,0
1,0
Spărturile mici de porumb care trec
prin ciurul nr. 4R, STAS 1078 şi
2,5 3,0
26
Tehnologia prelucrării cerealelor
CONDIŢII TEHNICECATEGORIA
I IIrămân pe ciurul nr. 2R, STAS 1078,
% maxSpărturile mari de porumb care
rămân pe ciurul nr. 4R, STAS 1078,
% max
2,0 8,0
Indice de plutire, % max 50 65Infestare cu dăunători ai produselor
depozitate (exemplare adulte vii)nu se admite
1.5. Depozitarea cerealelor
Cerealele sunt organisme vii. Ele respiră, iar în anumite condiţii
germinează.
Procesele de respiraţie sunt importante, au loc la nivelul fiecărei celule, şi
servesc drept sursă de energie. Cu toate acestea, dacă nu este menţinută
la o un nivel scăzut, respiraţia poate produce cantităţi importante de
căldură. Degajările de căldură, cumulate cu conductivitatea şi difuzivitatea
termică scăzute ale masei de cereale, duc la acumularea căldurii şi la
producerea încingerii, cu efecte negative asupra calităţii şi cantităţii de
cereale depozitate. Factorii care influenţează respiraţia sunt: umiditatea,
temperatura şi disponibilitatea oxigenului (Atwell, 2002). Conţinutul de
umiditate variază cu umiditatea relativă şi în mod curent depozitarea grâului
se face spre exemplu la umidităţi de 14% sau mai mici.
Un număr mare de dăunători – rozătoare, insecte şi microorganisme, pot
de asemenea influenţa negativ calitatea cerealelor depozitate.
Depozitarea cerealelor se realizează în silozuri sau magazii, dar practicile
moderne includ utilizarea silozurilor etanşe, care pot fi tratate cu bioxid de
carbon sau azot pentru reducerea infestării şi încetinirea respiraţiei.
Spaţiile de depozitare a cerealelor trebuie să îndeplinească anumite
condiţii:
• să fie uşor accesibile,
• să ofere un spaţiu de depozitare uscat,
• să permită aerarea mecanică a produselor depozitate,27
Cerealele
• să permită controlul cerealelor în timpul depozitării.
1.6.Structura anatomică a cerealelor
Boabele de cereale au o compoziţie anatomică asemănătoare. Structura şi
compoziţia anatomică a boabelor de cereale sunt prezentate în figura 1.1.,
respectiv tabelul 1.11.
Tabelul 1.11. Compoziţia anatomică a principalelor cereale
Partea anatomică Grâu Secară Porumb Ovăz OrezBobul întreg 100 100 100 100 100Învelişul floral - - - 27 18-22Pedicel - - 0,8-1,4 - -Învelişul fructului 4,4 4,8-5,5
4,4-6,23,19 1,2-1,5
Învelişul seminal 2,1 1,9-2,8 2-2,44-6
Stratul aleuronic 8,3 10-1379,7-83,5
12,8-14Endospermul 82,4 75-79 49,6-52 66-70Germenul 2,8 3,4-4 10,2-14,1 3-4 4-6
Grâul (figura 1.2.) are formă ovoidală cu o lungime ce depinde de varietate
şi soi, precum şi de localizarea lui în spic şi de dezvoltarea acestuia.
28
Tehnologia prelucrării cerealelor
Figura 1.1. Structura anatomică a boabelor de grâu
Suprafaţa bobului pe faţa dorsală este netedă, cu excepţia zonei de
ataşare în spic, unde învelişul fructului este zbârcit, peste locul unde este
situat embrionul. Bobul de grâu are pe suprafaţa ventrală un şănţuleţ, care
la majoritatea boabelor, poate pătrunde până aproape de centrul bobului.
• Pericarpul
Formează un strat subţire, protector care acoperă întreg bobul.
Pericarpul extern
Suprafaţa exterioară a pericarpului este acoperită de un strat de celule,
epiderma, cu excepţia regiunii de ataşare. Celulele sunt alungite, dar în
dreptul bărbiţei sunt la fel de lungi şi de largi.
bobul de cereale(cariopsa)
- pericarp (învelişul fructului)
- extern epiderma (epicarp) hypoderma rest de celule cu pereţi subţiri
- intern strat de celule intermediare strat de celule rotunde strat de celule tubulare
sămânţa
învelişul seminal (testa) şi stratul pigmentar stratul nucellar (strat hyalin)
endosperm strat aleuronic endosperm amidonos
germene (embrion)
scutellum
ax embrionar
epiblast
epithelium parenchyma ţesut provascular
plumula (acoperită de coleptil) rădăcini primare (acoperite de coleoriză) rădăcini secundare
29
Cerealele
Deasupra epidermei, în exteriorul bobului există o cuticulă subţire, relativ
impermeabilă la apă, care însă ca urmare a frecărilor, lovirilor, poate fi
deteriorată, spartă.
Hypoderma este un strat de celule foarte comprimat de celulele epidermei.
Stratul cu resturi de celule cu pereţi subţiri (celule interioare hypodermei)
uşurează migrarea apei şi favorizează separarea pericarpului exterior de
cel interior.
La capătul opus zonei de ataşare multe din celulele epidermei sunt
modificate formând fire care alcătuiesc bărbiţa.
Figura 2.2. Secţiune prin bobul de grâu
1-bărbiţă, 2-pericarp, 2.1-epicarp, 2.2-mezocarp, 2.3-endocarp,
3-înveliş seminal, 4-strat pigmentar, 5-strat hialin, 6-strat aleuronic,
7-endosperm, 7.1-celule mari în interiorul cărora se află granule de amidon,
8-embrion, 8.1-scutellum, 8.2-muguraş, 8.3-radicelă
Pericarpul intern
Stratul de celule intermediare este prezent mai ales la capetele bobului:
bărbiţa 1-2 rânduri de celule turtite, embrionul 1-2 rânduri de celule late şi
unite între ele.
1
2.12.2
2.3 4
56
7.1
1
2
3
6
7
8
8.1
8.2
8.3
30
Tehnologia prelucrării cerealelor
Stratul de celule oblice este dispus pe cea mai mare parte a suprafeţei
bobului (celule alungite, strâns unite, formează şiruri ce merg pe toată
lungimea bobului).
Stratul de celule tubulare dispuse paralel cu axa longitudinală a bobului şi
au spaţii libere între ele.
• Învelişul seminal şi stratul pigmentar
Formează un înveliş complet împrejurul seminţei. Învelişul seminal (provine
din ovarul florii) este strâns legat de stratul de celule tubulare şi stratul
nucellar. Este format dintr-o cuticulă externă, un strat colorat şi cuticulă
internă.
• Stratul hyalin
Provine din pereţii ovarului florii. Se află între învelişul seminal şi stratul
aleuronic şi este strâns unit cu amândouă. Îmbracă întreg bobul cu
excepţia zonei în care se află embrionul. Este format din celule fără
culoare, foarte puternic comprimate, cu pereţii îngroşaţi.
• Endospermul
Stratul aleuronic
Este format din celule mari, cubice cu pereţi îngroşaţi în care se găsesc
numeroase grăuncioare foarte mici cu aleuronă şi picături de substanţe
grase. Celulele stratului cu aleuronă conţin, de asemenea, multă plasmă,
cu mici vacuole în care se acumulează proteinele.
Endospermul amidonos
Este partea anatomică principală a bobului de grâu. Celulele sale sunt
umplute cu multe granule de amidon prinse într-o reţea proteică.
Celulele endospermului sunt de trei tipuri:
periferice (lângă stratul aleuronic) – conţin granule de amidon de
dimensiuni intermediare,
prismatice – conţin granule de amidon mari lenticulare, ovale până la
circulare în contur 28-33µ m, max 50µ m. Între granulele mari sunt
numeroase granule mici, sferice 2-8µ m,
celule centrale – conţin celule mari şi celule mici, ocupă porţiunea
centrală a bobului, granulele de amidon sunt ca cele de la celulele
prismatice.
31
Cerealele
În endospermul amidonos pot apare zone distincte sticloase şi făinoase. În
zona sticloasă apar granule de amidon rotunde şi separate de o cantitate
considerabilă de material proteic, în zona făinoasă ele sunt strâns legate pe
multe laturi, astfel că lasă un spaţiu mai mic pentru materialul proteic, iar
din cauza aceasta rămân şi spaţii libere. Pereţii celulelor endospermului
sticlos sunt mai groşi decât la grânele moi. S-a constatat că în cazul grâului
moale, la limita de separare dintre granulele de amidon şi proteine, se
găseşte o fracţiune proteică denumită friabilină care reduce adezivitatea
dintre cele două componente chimice. În cazul grâului dur această fracţiune
proteică nu există.
• Embrionul
Este alcătuit este alcătuit din muguraş – situat la partea superioară,
radicelă – aşezat la partea inferioară în continuarea hipocotilului şi
scutellum – situat în partea dinspre endosperm.
Muguraşul (plumula)
Constă dintr-o tulpină apex şi mai multe frunze embrionare. Aceste frunze
sunt îmbrăcate de coleptil, un înveliş sub formă de teacă. El este acoperit
de o cuticulă foarte fină, cu excepţia vârfului, în dreptul căruia există un
mic por, prin care frunzele ies afară în timpul germinării. Pe tulpina apex
există noduri şi internoduri. Internodurile sunt extrem de scurte, din ele apar
frunzele.
Hipocotilul
Leagă muguraşul din partea superioară cu radicela din partea inferioară şi
cu scutellumul dinspre interior.
Radicela (rădăciniţa)
Constă dintr-o rădăciniţă principală şi 2-4 secundare. Vârful rădăciniţei este
alcătuit din celule merismatice, protejate de celule mari, parenchimatice,
care formează coleoriza.
Scutellumul (scuteluţul)
Are formă de scut sau de disc şi constă din celule parenchimatice rotunjite,
fiind înconjurat de un strat de celule cilindrice – epiteliul, la un cap mai
rotunjite, iar la celălalt mai ascuţite, care pătrund în parenchimul
endospermului.
32
Tehnologia prelucrării cerealelor
Porumbul are aceleaşi componente anatomice ca şi bobul de grâu.
La pericarp, la marginea dintelui şi deasupra germenului, se găseşte
regiunea de ataşare a mătăsii, care apare ca o protumberanţă a
pericarpului. Ea conţine baza firului de mătase. În partea de jos a bobului
se găseşte zona de ataşare a bobului la ştiulete (vârful bobului, pedicel).
Tegumentul seminal acoperă în întregime germenul şi endospermul, cu
excepţia porţiunii de la baza bobului. În zona de la baza bobului se
continuă cu stratul hyalin. Acesta este format din două rânduri de celule,
este împărţit în hyalinul superior şi hyalinul inferior, cu un spaţiu larg cu aer
între ele. La ruperea vârfului partea inferioară a stratului hyalin se
detaşează.
Stratul aleuronic este un strat superficial, format dintr-un rând de celule
mari care în apropierea germenului se micşorează treptat dar nu dispare
complet. Acest strat poate fi puternic colorat în roşu sau albastru, sau poate
fi incolor.
În cazul porumbului se deosebesc două tipuri de endosperm (figura 1.3.):
endospermul cornos – textură tare, translucid, zona cornoasă se
găseşte plasată pe părţile laterale şi la baza bobului,
endospermul făinos – textură moale, relativ opacă, zona făinoasă
ocupă partea centrală a bobului.
33
1
2
3
4
5
6
7
Figura 1.3. Secţiune longitudinală prin
bobul de porumb
1-înveliş pericarpic, 2-înveliş seminal,
3-strat aleuronic, 4-endosperm cornos,
5-endosperm făinos,
6-embrion, 7-vărful bobului
Cerealele
În funcţie de varietatea de porumb cele două tipuri de endosperm se
găsesc în anumite proporţii. În general porumbul amidonos are puţin
endosperm cornos sau deloc, porumbul everta, pe de altă parte, conţine o
cantitate mare de endosperm cornos, care formează o coajă groasă în jurul
unui mic sâmbure central al endospermului făinos. Porumbul indentata
(raport 2:1) şi indurata ocupă locuri intermediare între porumbul amidonos
şi everta.
Textura cornoasă are cu 1,5-2% mai multă proteină decât textura făinoasă.
În toate celulele din endosperm se găsesc granule de amidon, cu excepţia
zonei dintre stratul hyalin şi baza scutellumului, celulele de aici conţin un
material fibros.
Secara are aceeaşi structură anatomică ca şi grâul. Se remarcă faptul că
membranele cu pereţi îngroşaţi, culoarea densă, cafenie a tegumentului
seminal şi culoarea bobului în ansamblu fac ca sticlozitatea bobului să fie
însă greu vizibilă de la suprafaţa acestuia. Sectoarele cu sticlozitate mai
evidentă ale bobului de secară sunt distribuite fie uniform în tot
endospermul, fie sub formă de inel la periferie, endospermul făinos
existând în acest caz numai în partea centrală a bobului.
Ovăzul are fructul îmbrăcat în palee: paleea inferioară acoperă cam ¾ din
fruct, iar cea superioară restul. Plevele sunt diferit colorate (albicios-gălbui-
brun-cenuşiu-negricios) şi nu sunt concrescute cu bobul decât la partea
inferioară.
Se deosebesc 5 tipuri de boabe, a căror formă rămâne neschimbată,
indiferentă de condiţiile de vegetaţie (tipul suedez, german, sovietic,
alungit, aciform).
Bobul decojit este de 5-11 mm lungime, fusiform, cu şanţ pe partea
inferioară. El este acoperit pe toată suprafaţa de perişori fini şi scurţi.
Învelişul florar (pleve) este format din epidermă, hypodermă, parenchimul
spongios, epiderma internă.
Endospermul conţine granule de amidon simple, colţuroase 2-12 µ m,
multiple, rotunjite sau eliptice 15-20 µ m, care conţin granule mici de 5-7
µ m.
34
Tehnologia prelucrării cerealelor
Orezul are fructul de formă elipsoidală, învelit în palee, concrescute cu
bobul.
Paleele sunt eliminate prin decorticare, sunt formate din: fire de perişori ce
apar atât la stratul de epidermă superior cât şi la cel interior, epiderma
exterioară, hypoderma, epiderma interioară.
Învelişul fructului nu apare concrescut cu învelişul floral decât în anumite
puncte, ceea ce ajută la eliberarea boabelor din pleve.
Învelişul seminal se separă foarte greu de pericarp, constituie o membrană
de protecţie pentru corpul amidonos.
Perispermul este format din celule colorate care conţin un pigment specific.
Endospermul amidonos este format din granule de amidon în reţea
proteică. La majoritatea soiurilor în interiorul bobului se află o zonă
făinoasă aproape opacă denumită “pancia bianca”, zonă mai săracă în
amidon, însă cu multă dextrină şi maltoză decât restul endospermului.
Prezenţa acestei pete albe este considerată ca un defect şi se caută a se
obţine soiuri la care această pată să fie mai mică sau chiar să fie lipsă.
1.7.Compoziţia chimică şi biochimică a cerealelor
Compoziţia chimică a boabelor de cereale depinde de tipul cerealei dar şi
de soi, varietate, forma şi mărimea boabelor. Clima, compoziţia solului,
fertilizatorii folosiţi, practicile agrotehnice influenţează, de asemenea,
depunerea constituenţilor chimici în interiorul boabelor de cereale.
Componentele chimice ale cerealelor se găsesc distribuite neuniform în
diversele componente ale structurii anatomice ale boabelor.
Datorită acestui fapt făina, obţinută prin măcinarea industrială a grâului şi a
secarei, are o compoziţie ce depinde de gradul de extracţie (tabelul 1.12.).
Substanţele proteice
În structura proteinelor intră: albumina, globulina, prolamina, glutelina.
Fiecare din aceste structuri pot fi formate din 1-4 componente distincte,
separate prin diferite procedee, componente caracterizate de indicatori
fizici.
35
Cerealele
Tabelul 1.12. Compoziţia chimică a făinii de grâu şi a făinii de secară de diferite
grade de extracţie
COMPONENT
, G/100G
PRODUS
CU U=15%
SECARĂ GRÂU MANITOBA
100 85 75 60 100 85 75 42
Proteine 7,98 7,3 6,67 5,64 13,64 13,57 13,1 11,8Lipide 1,98 1,64 1,33 1,01 2,49 1,7 1,32 0,86Amidon 69 73 75 78 63 67,2 69,5 71,2Fibre 1,56 0,84 0,48 0,22 2,15 0,33 0,1 urmeTiamină, u.i./g 1,45 0,98 0,8 - 1,18 0,92 0,29 0,09Riboflavină,
μg/g2,9 2,0 1,4 0,85 1,7 1,0 0,7 0,5
Cenuşă 1,72 1,04 0,72 0,51 1,53 0,75 0,44 0,34Potasiu 412 203 172 140 312 146 87 71Calciu 31,5 26,1 19,5 15,3 27,6 18,5 13,1 11,1Magneziu 92 45 26 16 141 61,8 30,4 21,5Fier 2,7 1,97 1,72 1,32 3,81 - - -Fosfor 359 193 129 78 350 188 109 82
• Albuminele au caracter slab acid, solubile în apă şi în soluţii diluate
de electroliţi. Cu apa formează soluţii coloidale, din care albuminele
precipită sub acţiunea unor soluţii concentrate de sulfat de amoniu, clorură
de sodiu, sulfat de magneziu, precum şi sub acţiunea căldurii.
În grâu şi secară albuminele se găsesc sub formă liberă în stratul aleuronic
şi în învelişul boabelor, şi sub formă de nucleat de albumină în embrion. În
boabele de ovăz se găseşte în cantitate extrem de mică.
• Globulinele sunt insolubile în apă dar se dizolvă cu uşurinţă în soluţii
apoase de electroliţi (NaCl, Na2SO4) şi în baze diluate.
Din soluţiile saline, globulinele precipită atunci când se adaugă cantităţi
mari de apă sau când se măreşte concentraţia soluţiei respective. O dată
cu fierberea soluţiilor globulinele coagulează, însă mai greu decât
albuminele.
Globulinele se găsesc în grâu şi secară sub formă de nucleat de globulină
în germene, iar sub formă liberă şi în celelalte părţi anatomice ale bobului.
În ovăz acest tip de proteină se găseşte în cantitatea cea mai mare, faţă de
36
Tehnologia prelucrării cerealelor
celelalte holoproteine, în special în stratul aleuronic, învelişul seminal şi
embrion.
• Prolaminele sunt substanţe insolubile în apă, greu solubile în soluţii
de săruri şi solubile în alcool de diferite concentraţii. Toate prolaminele sunt
solubile în alcool etilic 50-80%, cu excepţia prolaminei din porumb, care
este solubilă în alcool 96%. Sunt de asemenea solubile în alcool metilic,
propilic, benzilic.
• Glutelinele ca şi prolaminele au caracter acid. Sunt proteine insolubile
în apă, alcool şi soluţii de săruri, care însă se dizolvă în soluţii diluate de
alcalii, din care pot fi precipitate printr-o slabă acidulare. Se găseşte
repartizată neuniform în endosperm, conţinutul ei crescând de la centru
către periferia endospermului.
Prolaminele şi glutelinele participă la formarea glutenului în cazul grâului.
Glutenul reprezintă masa proteică, cu proprietăţi vâsco-elastice, obţinută
prin spălarea cu apă a aluatului din făina de grâu. 2/3 din gluten reprezintă
apă iar 1/3 substanţă uscată - glutenină, gliadină, substanţe minerale,
amidon, albumine, globuline, lipide, glucide solubile. Amidonul şi lipidele se
leagă prin legături destul de rezistente de proteinele din gluten şi conferă
anumite caracteristici fizico-chimice acestuia. Glutenina şi gliadina se
găsesc în raport de 3:1 şi prin determinări cantitative se constată că
aminoacizii care predomină în proteinele glutenului sunt acidul glutamic şi
prolamina.
Gliadina şi glutenina din secară nu formează gluten.
Astfel, dacă se aplică şi la secară metoda de spălare a aluatului ca la făina
de grâu, nu se obţine gluten.
Explicaţia acestui fenomen este atribuită:
• proporţiei oarecum diferită, în care se găsesc aminoacizii în
compoziţia acestor două proteine, în comparaţie cu grâul,
• proporţiei gluteninei şi a gliadinei în masa endospermului, diferită de
cea din grâu,
• prezenţei pentozanilor în proporţie mare, care împiedică formarea
glutenului,
37
Cerealele
• deosebirii pH-ului izoelectric a celor două proteine, şi influenţei pH-
ului celorlalte combinaţii,
• solubilităţii gliadinei şi gluteninei, datorită existenţei în aceste proteine
a unui număr mai mare de grupări hidrofile, ceea ce dovedeşte
uşoara lor solubilitate.
Pe lângă incapacitatea formării glutenului, proteinele secarei nu au nici
capacitatea de a absorbi şi menţine apa în aluat.
În aluatul de secară este prezentă o reţea elastică discontinuă şi apa este
legată, în principal, de pentozani. Capacitatea relativă de absorbţie a apei
de către pentozani este mai mare ca cea a proteinelor grâului. În aluatul de
secară este o concurenţă între absorbţia apei de către amidon şi cea de
pentozani. Ambele formează geluri foarte concentrate. Structura finală a
miezului pâinii de secară nu este bazată pe reţeaua proteică, ci pe un gel
de polizaharide solidificat.
Principala fracţiune proteică a bobului de porumb este prolamina sa –
zeina. Raportul conţinutului de substanţe proteice din zona cornoasă, faţă
de cele din zona făinoasă este 1,13.
Conţinutul de proteine din principalele cereale este prezentat în tabelul
1.13.
Tabelul 1.13. Conţinutul de proteine din principalele cereale(% faţă de total)
CEREATOTAL
PROTEIN
E
ALBUMINEGLOBULIN
EPROLAMINE GLUTELINE
Grâu 10-153-5
leucozină
6-10
edestină
40-50
gliadină
30-40
glutenină
Secară 9-14 5-10 5-1030-50
gliadină
30-50
glutenină
Porumb 7-13 0 5-650-55
zeină
30-45
glutenină
Ovăz 8-14 180-85
avenalină
10-15
avenină8-10
Orez 8-10 urme 2-8 1-580-90
orizenină
38
Tehnologia prelucrării cerealelor
Proteinele sunt distribuite neuniform în părţile anatomice ale boabelor de
cereale (tabelul 1.14.)
În tabelul 1.15. este prezentată compoziţia în aminoacizi şi valoarea
energetică a cerealelor.
Tabelul 1.14. Variaţia conţinutului de substanţe proteice în părţile anatomice ale
grâului, porumbului şi secarei
PĂRŢI
ANATOMICE
GRÂU PORUMB% substanţe
proteice
% din total
proteină
% substanţe
proteice
% din total
proteinăÎnvelişul pericarpic 5,9 1,97
3,7 2,0Învelişul seminal 17,8 1,48Strat aleuronic 31,7 19,95
9,4 74,8Endosperm 11,02 68,93Scutellum 13,3 4,04
11,8 22,4Ax embrionar 39,9 3,63Pedicel - - 9,2 0,8
Tabelul 1.15. Compoziţia în aminoacizi şi valoarea energetică a cerealelor
(sursa Cordain, 1999)
GRÂU PORUM
B
OREZ ORZ SORG OVĂZ SECAR
Ă
MEI
Aminoacizi esenţiali, mg/100 g cerealeTriptofan 160
(64%)*
67
(27%)
101
(40%)
208
(83%)
124
(50%)
234
(94%)
154
(62%)
119
(48%)Treonină 366
(81%)
354
(79%)
291
(65%)
424
(94%)
345
(77%)
575
(128%)
532
(118%)
354
(79%)Izoleucină 458
(71%)
337
(52%)
336
(52%)
456
(70%)
433
(67%)
694
(107%)
550
(85%)
465
(72%)Leucină 854
(90%)
1.155
(122%)
657
(69%)
848
(89%)
1.491
(157%)
1.284
(135%)
980
(103%)
1.400
(147%)Lizină 335
(42%)
265
(33%)
303
(38%)
465
(58%)
229
(29%)
701
(88%)
605
(76%)
212
(26%)Metionină 201
(47%)
198
(46%)
179
(42%)
240
(56%)
169
(40%)
312
(73%)
248
(58%)
221
(52%)Cisteină 322
(76%)
170
(40%)
96
(23%)
276
(65%)
127
(30%)
408
(96%)
329
(77%)
212
(50%)Fenilalanină 593
(125%)
463
(97%)
410
(86%)
700
(147%)
546
(115%)
894
(188%)
673
(142%)
580
(122%)Tirozină 387
(81%)
383
(81%)
298
(63%)
358
(75%)
321
(68%)
573
(121%)
339
(71%)
340
(72%)Valină 556
(85%)
477
(73%)
466
(72%)
612
(94%)
561
(86%)
937
(144%)
747
(115%)
578
(89%)Histidină 285 287 202 281 246 405 367 236
39
Cerealele
GRÂU PORUM
B
OREZ ORZ SORG OVĂZ SECAR
Ă
MEI
(52%) (52%) (37%) (51%) (45%) (74%) (67%) (43%)Valoare energetică Kcal/100 g
cereale
327 365 370 354 339 389 335 378
Proteine,
% din total
calorii
12,6 9,4 7,9 12,5 11,3 16,9 14,7 11,0
Glucide,
% din total
calorii
71,3 74,1 77,2 73,3 74,4 66,0 69,8 73,0
Lipide,
% din total
calorii
1,5 4,7 2,9 2,3 3,3 6,9 2,5 4,2
* % din necesarul zilnic
Glucidele reprezintă principalele componente chimice ale boabelor de
cereale.
În structura glucidelor întâlnim atât glucide simple cât şi poliglucide (tabelul
1.16.). În structura poliglucidelor intră: glucofructanii, pentozanii, celuloza şi
amidonul.
• Glucidele simple
Se găsesc în cantităţi foarte mici, dar importante pentru declanşarea
proceselor fermentative (tabelul 1.17.).
Tabelul 1.16. Conţinutul mediu de glucide la principalele cereale (% s.u.)
CEREAL
A
GLUCIDE
SIMPLE,
% S.U.
AMIDON,
% S.U.
CELULOZĂ,
% S.U.
PENTOZANI,
% S.U.
Grâu 0,22 64,20 2,90 8,20Secară 3,90 66,80 2,16 10,50Porumb 2,03 70,64 2,34 7,10Ovăz 1,95 62,31 9,97 16,00Orez - 74,10 4,00 -
Tabelul 1.17. Distribuţia glucidelor simple în părţile anatomice
ale bobului de grâu
COMPONENTE
ANATOMICEGLUCIDE SIMPLE, % FAŢĂ DE TOTAL GLUCIDE
40
Tehnologia prelucrării cerealelor
Bobul întreg 3,4Endosperm 1,5Învelişuri 7,6Germene 36,4
• Glucofructanii
Sunt poliglucide neomogene, nereducătoare, solubile în apă, care conţin
fructoză. După natura legăturilor care predomină aceştia pot fi de tip inulină
(legături 1-2 glicozidice), sau de tip fleinic (legături 2-6 glicozidice).
Fructanii de tip fleinic si inulinic se găsesc in spicele necoapte de grau, orz,
secara. Fleinele din spicele necoapte de secara se numesc secaline, cele
din grâu - pirozine.
Conţinutul de fructani depinde de anul de cultură – la secară 4,8-6,5%
(făină de secară 3,1-4,5%, tărâţe de secară 6,6%). În urma procesului de
panificaţie conţinutul de fructani se reduce – în pâine 2,5-2,8%.
• Pentozanii
Sunt polizaharide neamidonoase care intră în constituţia pereţilor celulari ai
cerealelor.
Fracţiunile de produse obţinute prin măcinarea cerealelor (grâu, secară) au
un conţinut în pentozani proporţional cu cantitatea de pereţi celulari
prezenţi în fiecare ţesut. Astfel tărâţele (tegumentul) sunt mai bogate în
pentozani decât făinurile (endospermul amidonos), conţinutul lor fiind de
20-30%, respectiv 1,5-3%. Bobul de ovăz are circa 14% pentozani,
arabani, xilani. Concentraţia cea mai mare se găseşte în învelişuri, ceea ce
fac din acestea o materie importantă pentru fabricarea furfurolului.
Din punct de vedere al solubilităţii lor în apă araboxilanii se împart în
araboxilani solubili în apă (1,5-3% în secară, 0,4-0,8% în grâu) şi
araboxilani insolubili în apă (7-8% în secară, 1,1-1,9% în grâu). Araboxilanii
insolubili în apă pot fi extraşi cu alcalii sau enzime, după extracţie
araboxilanii devenind solubili în apă.
Araboxilanii conţin lanţuri de β -D-xilanopiranozil legate 1-4, în care xiloza
este substituită în poziţiile 2, 3 sau 2 şi 3 cu α -L-arabinofuranozil. Funcţia
de alcool primar a arabinozei poate fi esterificată cu acizi fenolici; acidul
fenolic dominant în secară şi grâu este acidul ferulic, alături de acesta
41
Cerealele
putând fi găsiţi: acidul izoferulic, acidul cumaric, siringic, cafeic dar şi acidul
p-hidroxibenzoic.
Prezenţa araboxilanilor solubili în apă în aluatul de secară este foarte
important, astfel ei determină creşterea vâscozităţii aluatului, retenţiei
gazelor, volumului pâinii, menţinerii prospeţimii şi îmbunătăţirea structurii
miezului, culorii şi gustului.
Efectul araboxilanilor şi al endoxilanazelor aupra prosesului de panificaţie
este sistematizat în figura 1.4.
Figura 1.4. Rolul araboxilanilor şi endoxilanazelor în procesul de panificaţie
(după Courtin şi Delcour, 2002)
a - situaţia fără adaos de endoxilanază: araboxilanii solubili în apă au un efect
pozitiv prin formarea filmului de lichid de la suprafaţa celulelor gazoase,
araboxilanii insolubili în apă au efect negativ,
b - situaţia cu adaos de endoxilanază având selectivitate pentru araboxilanii
insolubili în apă: creşte cantitatea de araboxilani solubili în apă/araboxilani deveniţi
solubili în apă după extracţie enzimatică,
c - situaţia cu adaos de endoxilanază cu selectivitate pentru araboxilanii solubili în
apă: are loc solubilizarea araboxilanilor solubili în apă, scade stabilitatea şi multe
celule gazoase fuzionând, efectul negativ al araboxilanilor insolubili în apă rămâne.
Araboxilanii solubili în apă cresc stabilitatea filmului de lichid care
înconjoară bulele de gaz, în consecinţă, şi stabilitatea, rezitenţa la presiune
a bulelor de gaz în cuptor, prevenind asocierea acestora (Courtin şi
Delcour, 2002). Importante în această stabilizare sunt şi legăturile între
42
Tehnologia prelucrării cerealelor
acidul ferulic şi acidul ferulic şi alte molecule de araboxilani sau
proteine/gluten.
Araboxilanii insolubili în apă destabilizează în schimb structura aluatului.
Aceştia pot forma bariere pentru reţeaua glutenică în timpul dezvoltării
aluatului, şi pot forma incluziuni în bulele de gaz. De asemenea, ei absorb
cantităţi mari de apă, care în consecinţă nu mai devin disponibile dezvoltării
glutenului şi formării filmului de la suprafaţa bulelor de gaz.
Endoxilanaza cu specificitate pentru araboxilanii insolubili în apă contribuie
la creşterea stabilităţii aluatului, datorită catalizării conversiei araboxilanilor
insolubili în apă în araboxilani solubili în apă după extracţie (b). Se
înregistrează o îmbunătăţire a volumului pâinii, a prospeţimii şi elasticităţii
miezului. Are loc de asemenea creşterea stabilităţii la fermentare a
aluatului, a rezistenţei la stresul mecanic a bulelor de gaz şi creşterea
volumului bucăţii de aluat în cuptor. Dezavantajul acestei endoxilanaze
constă în faptul că acţionând asupra araboxilanilor insolubili în apă
determină scăderea capacităţii de legare a apei în aluat. La concentraţii
reduse de enzimă se înregistrează creşterea vâscozităţii aluatului datorită
araboxilanilor deveniţi solubili în apă după extracţie enzimatică, în timp ce
la concentraţii mari de enzimă se înregistrează creşeterea înmuierii şi
lipiciozităţii aluatului.
Endoxilanaza cu specificitate pentru araboxilanii solubili în apă, şi pentru
cei deveniţi solubili în apă după extracţie enzimatică, are un efect negativ
asupra volumului bucăţii de aluat şi asupra structurii miezului datorită
formării de produşi cu masă moleculară mică.
• β -glucanii Ca şi pentozanii, sunt concentraţi în straturile exterioare ale bobului,
aproximativ 70% din fracţiunea totală fiind în aceste straturi.
• Celuloza
Este un poliglucid omogen, format din resturi de D-glucopiranoză legate
1,4-glucozidic. Cea mai mare cantitate se găseşte în înveliş şi embrion.
Este repartizată neuniform în diferite părţi anatomice ale bobului, proporţii
mai mari fiind în învelişuri, strat aleuronic, embrion.
• Amidonul
43
Cerealele
Reprezintă partea glucidică cea mai importantă a gramineelor. El este
format din două structuri – amiloza şi amilopectina, care în funcţie de
natura cerealei se găsesc în proporţii diferite (tabelul 1.18.).
Tabelul 1.18. Conţinutul de amiloză şi amilopectină în amidonul
principalelor cereale
CEREALACONŢINUT, %
amiloză amilopectinăGrâu 17-27 73-83Secară 24 76Porumb 20-36 64-80Porumb cerat 0 100Ovăz 23-24 76-77Orez 16-17 83-84
În boabele de cereale amidonul se află sub formă de granule de diferite
dimensiuni şi forme.
Granula de amidon în majoritatea cazurilor este aproape sferică sau
ovoidală, cu dimensiuni de la 2-170 µ m, având o caracteristică de
structură. Fiecare cultură are caracteristicile sale de formă şi mărime
(tabelul 1.19.).
Lipidele sunt concentrate în germene, stratul aleuronic şi endosperm. La
nivelul gemenelui - scutellumul conţine cea mai mare cantitate de lipide,
ajungând uneori până la 40-45%.
Tegumentul şi stratul aleuronic conţin 2,4-3,6% lipide. Dintre lipide
predomină trigliceridele, dar mai există şi acizi graşi liberi, steroli,
digliceride, monogliceride, esteri stearici ai glucidelor, fosfolipide şi
glicolipide. Conţinutul total de lipide, dar şi de lipide libere şi legate, din
principalele cereale sunt prezentate în tabelul 1.20.
Tabelul 1.19. Caracteristicile de formă şi mărime ale granulelor de amidon
TIPUL
DE
AMIDO
CARACTERISTICA
GENERALĂ
MĂRIMEA
GRANULEI, µ M
NUCLE
UL ŞI
HILUL
STRATIFIC
AREA
FORMA
mari mijlocii mici
44
Tehnologia prelucrării cerealelor
N GRANU
LEI
Grâu
Granule mari de formă
lenticulară. Granule
mici sferice. Forme
derivate: poliedrice,
alungite, divizate
45 30-40 2-3
Nucleul
central,
hilul mai
rar nu
prea
adânc
Straturi
concentrice
rare
Secară
Granule mai mari,
neregulate, de formă
lenticulară. Forme
derivate; groase de
forma fasolei, cu
suprafaţa cu riduri.
Conglomerate mari şi
mici.
45-
6025-35 3-10
Nucleul
central,
hilul
adânc
sub
formă de
stea
Straturi
concentrice
Porumb
Granulele din zona
cornoasă sunt cu
muchiile ascuţite în
contur poligonal.
30 15-25 10 Nucleul
central,
hilul
adânc,
uneori
sub
formă de
stea
Nu sunt
vizibile
Granulele din zona
făinoasă, drepte sau
neregulate, ovale,
elipsoidale, alungite cu
proeminenţe: apar
conglomerate de 2,3 şi
mai multe granule
35 10-30 2
Ovăz
Granulele din
conglomerate ovale,
rotunde sau lunguieţe,
sunt divizate, cu
muchii ascuţite sau
drepte. Forme
derivate: de lămâiei
sau măciucă.
28 5-15 2-5
Nu sunt
vizibile
Nu sunt
vizibile
12 5-8 -
Orez
Granulele din
conglomerate (chiar
cu 100 granule) au
contur colţuros, parţial
cristalizate, amidonul
de umplutură cu
muchii ascuţite,
granule rotunde mari,
rare.
10 4-6 2
Hilul
puţin
vizibil
Nu sunt
vizibile
Tabelul 1.20. Conţinutul de lipide în principalele cereale
CEREALACONŢINUT DE LIPIDE, %
libere legate totale
45
Cerealele
Grâu 1,85 0,84 2,69Secară 1,68 0,88 2,56Porumb 4,78 0,64 5,42Ovăz 5,70 0,74 6,44Orez 2,34 0,49 2,83
Acizii graşi care se regăsesc cel mai frecvent în structura boabelor de
cereale sunt: acidul palmitic, stearic, oleic, linoleic, linolenic (tabelul 1.21.).
Tabelul 1.21. Conţinutul de acizi graşi din cereale, g acid gras/100 g cereale
(sursa Cordain, 1999)
ACID
GRASGRÂU
PORUM
BOREZ ORZ SORG OVĂZ
SECAR
ĂMEI
Acizi graşi saturaţimiristic
(14:0)- 0,00 0,03 0,01 0,01 0,02 - 0,00
palmitic
(16:0)0,36 0,40 0,54 0,45 0,44 1,21 0,25 0,68
stearic
(18.0)0,01 0,06 0,04 0,02 0,03 0,10 0,02 0,16
arahic
(20:0)- 0,01 0,01 0,00 0,00 0,04 0,00 0,02
Acizi mononesaturaţipalmitoleic
(16:1)0,01 0,01 0,01 0,01 0,04 0,02 0,01 0,02
oleic
(18:1)0,25 0,91 0,54 0,24 1,15 2,60 0,22 0,83
Acizi polinesaturaţilinoleic
(18:2n-6)1,20 2,12 0,78 1,14 1,46 2,87 0,95 1,69
linolenic
(18:3n-3)0,10 0,03 0,03 0,13 0,09 0,16 0,12 0,13
Raport
n-6/n-312,0 70,7 26,0 8,7 16,2 17,9 7,9 13,0
Lipide, %
din total
calorii
2,7 4,1 2,3 2,8 3,3 7,4 2,2 4,1
Dintre componentele nesaponificabile ale lipidelor s-au identificat tocoferolii
şi sterolii.
În compoziţia chimică a boabelor de grâu şi secară sunt prezente şi alte
substanţe organice, cum ar fi fosfatidele. Dintre acestea mai importantă
este lecitina, care are o valoare nutritivă foarte ridicată şi un rol important în
46
Tehnologia prelucrării cerealelor
cadrul matabolismului. Conţinutul în lecitină din bobul de secară ajunge la
0,57%, iar în embrion valoarea acestuia creşte foarte mult, până la 3%.
Vitaminele sunt compuşi biologic activi, de natură organică, cu structură
variabilă şi complexă, care sunt necesari în cantităţi foarte mici pentru
desfăşurarea a multor procese metabolice.
Principalele vitamine prezente în boabele de cereale sunt: B1, B2, B6, PP,
biotina, acidul pantotenic, A, E (tabelul 1.22.). Au fost efectuate cercetări
pentru studiul conţinutului de vitamine B1, B6 în boabe cu diferite grade de
sticlozitate. Conţinutul de vitamine este maxim în cazul grânelor cu
sticlozitate ridicată.
Tabelul 1.22. Conţinutul de vitamine din cereale, mg/100 g cereale
(sursa Cordain, 1999)
VITAMIN
E
GRÂU PORUM
B
OREZ ORZ SORG OVĂZ SECAR
Ă
MEI
B1 0,38
(35%)
0,39
(35%)
0,40
(36%)
0,65
(59%)
0,24
(22%)
0,76
(69%)
0,32
(29%)
0,42
(38%)B2 0,12
(9%)
0,20
(15%)
0,09
(7%)
0,29
(22%)
0,14
(11%)
0,14
(11%)
0,25
(19%)
0,29
(22%)B3 5,47
(36%)
3,63
(24%)
5,09
(34%)
4,60
(31%)
2,92
(20%)
0,96
(6%)
4,27
(28%)
4,72
(31%)B6 0,30
(21%)
0,62
(39%)
0,51
(32%)
0,32
(20%)
- 0,12
(7%)
0,29
(18%)
0,38
(24%)Folat 38,2
(21%)
19,0
(11%)
19,5
(11%)
19,0
(11%)
- 56,0
(31%)
59,9
(33%)
85,0
(47%)Acid
pantotenic
0,95
(17%)
0,42
(8%)
1,49
(27%)
0,28
(5%)
- 1,35
(24%)
1,46
(26%)
0,85
(15%)E - 0,49
(6%)
0,68
(9%)
0,57
(7%)
- 1,09
(14%)
1,28
(16%)
0,05
(1%)* % din necesarul zilnic
Distribuţia vitaminelor în boabele de cereale este neuniformă, ceea ce face
ca şi făinurile cu grade diferite de extracţie să aibă conţinut diferit de
vitamine (figura 1.5.). Vitaminele se găsesc îndeosebi în embrion şi în
stratul aleuronic.
În urma cercetărilor întreprinse s-a semnalat prezenţa unor antivitamine,
compuşi care determină o inhibare parţială sau totală a activităţii
vitaminelor prin descompunerea, inactivarea, interferenţa sau împiedicarea
47
Cerealele
asimilării acestora. S-a semnalat că la porumb acidul nicotinic se găseşte
în stare legată, neasimilabilă, sub forma compuşilor de niacitină şi
niacinogen, astfel că se creează o avitaminoză la consumul excesiv şi
unilateral de porumb. Există de asemeni o tiaminază care împiedică
utilizarea tiaminei prezentă în microflora intestinală la unele populaţii
asiatice, astfel încât acestea nu asimilează tiamina din boabele de orez.
Figura 1.5. Variaţia conţinutului de vitamine în funcţie de extracţie
Enzimele sunt distribuite neuniform în boabele cerealelor. Cele mai
importante sunt: α , β -amilaza, proteazele, lipaza, fitaza, celulaza,
lipoxigenaza, tirozionaza.
• α -Amilaza ( α -1,4-glucan-4-glucohidrolaza) Este o endoenzimă care hidrolizează legăturile α -(1,4) glucozidice din
lanţul moleculei de amidon, fără a ataca legăturile terminale.
• β -Amilaza (β -1,4-glucan-maltohidrolaza)
48
conţinut vitamine, %
riboflavina
100
90 80 70 60extracţie, %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
050 40
acid folic
acid nicotinicbiotinavitamina B
1
vitamina
acid pantotenic
B6
vitamina E
Tehnologia prelucrării cerealelor
Este o enzimă acidorezistentă comparativ cu α -amilaza şi mai puţin
stabilă la temperatură comparativ cu α -amilaza.
β -amilaza este o exoenzimă care eliberează din amiloză maltoza,
moleculă cu moleculă. Acelaşi lucru se întâmplă şi în cazul amilopectinei,
dar numai până când enzima ajunge la o ramificaţie. β -amilaza nu poate
trece peste aceste ramificaţii şi ca urmare acţiunea ei încetează. În aceste
condiţii se formează maltoza în cantităţi mai mari şi dextrine limită.
În făinuri provenite din boabe de grâu normale se găseşte în stare liberă
activă numai β -amilază (în cantitate suficientă), α -amilaza este numai
sub formă de urme (grâul sticlos sau grâul recoltat în veri secetoase poate
să nu conţină α -amilază).
În făinurile provenite din grâne încolţite, atacate de ploşniţa grâului sau
încinse la conservare se înregistrează o intensificare a activităţii celor două
enzime: activitatea α -amilazei creşte de circa 10000 ori şi activitatea β -
amilazei de 3-4 ori.
Cele două enzime amilolitice au localizare diferită în bobul de grâu: α -
amilaza este localizată mai mult în stratul aleuronic şi în învelişul seminal
(făinurile de extracţie mare au mai multă α -amilază). β -Amilaza este
localizată în endosperm şi mai puţin în stratul aleuronic şi învelişul seminal
(făinurile de extracţie mică au mai multă β -amilază).
• Enzimele proteolitice
Grâul şi făina obţinută din acesta, conţin un complex de enzime proteolitice,
din care a mică parte (10-25%) sunt extractibile (în mediul apos la pH-ul din
aluat de 5,8) şi cedate aluatului. Această parte extractibilă a enzimelor
proteolitice este formată din endopeptidaze care acţionează asupra
glutenului prin hidroliza legăturilor peptidice din interiorul macromoleculei,
cu formare de peptide, şi exopeptidaze care hidrolizează macromolecula
de gluten atacând numai legăturile peptidice terminale cu formare de
aminoacizi.
Activitatea proteolitică a grâului depinde de starea lui fiziologică, de soi şi
de condiţiile de cultură. Grâul matur şi sănătos are activitate proteolitică
redusă. Prin atacul ploşniţei asupra grâului se introduce în bob un complex
proteolitic, cu o activitate enzimatică pronunţată.
49
Cerealele
Enzimele proteolitice se găsesc distribuite neuniform în bob. Cantitatea cea
mai mare se găseşte în pericarp, învelişul seminal, stratul aleuronic şi
embrion, în timp ce în endosperm se găseşte în cantitatea cea mai mică.
Din această cauză activitatea proteolitică a făinurilor este influenţată de
gradul de extracţie: făinurile de extracţie mare au activitate proteolitică mai
mare, făinurile de extracţie slabă au activitate proteolitică mai slabă. În
realizarea însuşirilor reologice specifice ale aluatului, enzimele proteolitice
pot interveni în sens pozitiv sau pot avea urmări nefaste asupra calităţii
produselor, funcţie de cantitatea de şi activitatea enzimei şi de rezistenţa
proteinelor la atacul enzimei.
• Lipazele
Este enzima care hidrolizează esterii glicerinei cu acizi graşi cu catenă
lungă. Sunt concentrate în scutellum, germene, stratul aleuronic şi în
cantităţi mici în endosperm. Învelişurile conţin aproximativ 50% din lipaza
totală, iar embrionul aproximativ 20%.
Acţionează în timpul depozitării grâului şi făinii, eliberând acizi graşi liberi
(pH optim = 7,4, t = 38ºC, inactivare la t>40ºC).
• Fitaza
Hidrolizează fitaţii şi acidul fitic la mezo-inozitol, acid fosforic. Activitatea
optimă este la pH = 5-5,5 / 50-55ºC până la 70ºC.
Se găseşte în bob alături de fitaţi. Activitatea fitazică la grâu şi secară este
mai mare decât la ovăz, deşi conţinutul în fitaţi este aproximativ acelaşi.
Prin germinarea grâului activitatea fitazei creşte de 6,5 ori.
• Lipoxigenaza
Catalizează peroxidarea acizilor graşi polinesaturaţi cu duble legături
conjugate cis-cis 1,4-pentadienice (acizii linoleic şi linolenic).
Grâul conţine cantităţi mici de de lipozigenază, conţinutul variind cu soiul,
condiţiile de cultură şi gradul de maturitate al bobului.
Este localizată în special în scutellum şi embrion şi foarte puţin în
endosperm. soiurile tari, roşii, sunt mai bogate în lipoxigenază decât cele
moi, albe.
• Tirozinaza
50
Tehnologia prelucrării cerealelor
Este concentrată în stratul aleuronic. Oxidează monofenolii la chinone.
Determină închiderea culorii aluatului şi a pâinii de grâu, datorită
aminoacizilor tirozina în prezenţa oxigenului.
Substanţele minerale
Cantitatea de substanţe minerale variază în funcţie de natura cerealei, de
condiţiile de climă, de sol, precum şi de metodele de cultură, fertilizare, de
folosire a erbicidelor, irigaţii.
Substanţele minerale sunt repartizate neuniform în părţile anatomice ale
boabelor de cereale, motiv pentru care şi produsele de măciniş au
un conţinutul variabil de substanţe minerale (figura 1.6.).
Figura 1.6. Variaţia conţinutului de substanţe minerale în funcţie de extracţie
În tabelul 1.23. este prezentată variaţia conţinutului de substanţe minerale
în părţile anatomice ale principalelor cereale. Se constată existenţa unei
cantităţi mari de substanţe minerale în embrion, strat aleuronic şi învelişuri.
51
conţinut mineral, %
Na
CaPK
FeMg
100 90 80 70 60
extracţie, %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Cerealele
Endospermul secarei are un conţinut mai mare de substanţe minerale
decât cel al grâului. Distribuţie neuniformă a substanţelor minerale există şi
în cadrul endospermului.
În compoziţia cenuşii intră o serie de elemente, care se pot clasifica astfel:
Grupa I: C, O, H, N, S, P – care se găsesc în proporţie de 95-
98,5%,
Grupa II: care se găsesc în proporţie de 1,5-5%, şi care pot fi
grupate astfel:
macroelemente: K, Mg, Na, Fe, Al, Si, Ca – ce se găsesc în
proporţie de 0,1-0,01,
microelemente: Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co – în
proporţie de 0,001-0,00001,
ultramicroelemente: Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra – în proporţie
mai mică 0,000001.
Tabelul 1.23. Conţinutul de substanţe minerale din părţile anatomice ale
principalelor cereale
COMPONENTA
ANATOMICĂ
CONŢINUTUL MINERAL MEDIU, %S .U.Grâu Secară Porumb
Bobul întreg 1,98 1,86 1,62Învelişul pericarp 2,78 3,55
1,78Învelişul seminal 9,82 3,28Stratul aleuronic 15,98 7,06 0,30, din care 0,85 în partea cornoasă
şi 0,39 în partea făinoasăEndosperm 0,43 0,54Embrion 5,82 6,32 9,24Pedicul - - 3,22
Conţinutul de substanţe minerale din cereale este prezentat în tabelul 1.24.
Tabelul 1.24. Conţinutul de elemente minerale din cereale, mg/100 g cereale
(sursa Cordain, 1999)
ELEMEN
TE
MINERA
LE
GRÂUPORUM
BOREZ ORZ SORG OVĂZ
SECAR
ĂMEI
52
Tehnologia prelucrării cerealelor
K363
(18%)
287
(14%)
223
(11%)
452
(23%)
350
(17%)
429
(21%)
264
(13%)
195
(10%)
Na2
(0%)
35
(1%)
7
(0%)
12
(1%)
6
(0%)
2
(0%)
6
(0%)
5
(0%)
Ca29
(4%)
7
(1%)
23
(3%)
33
(4%)
28
(4%)
53,9
(7%)
33
(4%)
8
(1%)
P288
(36%)
210
(26%)
333
(42%)
264
(33%)
287
(36%)
523
(65%)
374
(47%)
285
(36%)
Mg126
(45%)
127
(45%)
143
(51%)
133
(48%)-
177
(63%)
121
(43%)
114
(41%)
Fe3,19
(21%)
2,71
(18%)
1,47
(10%)
3,60
(24%)
4,40
(29%)
4,72
(31%)
2,67
(18%)
3,01
(20%)
Zn2,65
(22%)
2,21
(18%)
2,02
(17%)
2,77
(23%)-
3,97
(33%)
3,73
(31%)
1,68
(14%)
Cu0,43
(19%)
0,31
(14%)
0,27
(12%)
0,50
(22%)-
0,63
(28%)
0,45
(20%)
0,75
(33%)
Mn3,98
(114%)
0,46
(14%)
3,75
(107%)
1,95
(56%)-
4,92
(140%)
2,68
(77%)
1,63
(47%)
Se0,043
(78%)
0,004
(8%)-
0,066
(120%)- - - -
Un component mineral important din cereale este fitina, care se găseşte
sub formă de fitaţi, acidul fitic şi esterul pentafosfat al mezo-inozitolului.
Acidul fitic se găseşte în cantitate mai mare în stratul aleuronic al bobului
de secară sub formă de granule de fitină, de săruri mixte de K şi Mg ale
mioinozitolului hexafosfat (tabelul 1.25.).
Acidul mio-inozitol hexafosfat prezent în cereale constituie un antinutrient
deoarece reduce biodisponibilitatea ionilor bivalenţi – Zn, Ca şi Fe, prin
formare de complecşi (fitaţi) cu aceste minerale.
Pe baza conţinutului de substanţe minerale Mohs K. a stabilit o clasificare a
extracţiilor de făină.
Considerând bobul ca fiind format din 100 straturi imaginare, concentrice
(stratul 0 – centrul endospermului, stratul 100 – învelişul pericarpic), s-a
stabilit pentru fiecare fracţiune de făină o caracteristică proprie, limita
inferioară şi superioară a straturilor din care provin.
Tabelul 1.25. Conţinutul de fosfor fitinic din bobul de grâu
COMPONENT CONŢINUT, % S.U.Bobul întreg 0,17-0,32Tărâţă 0,75-1,20
53
Cerealele
Germene 0,50-0,60Făină, extracţie 72% 0,02-0,05
Extracţiile de făină pot fi de trei categorii:
Extracţii simple – au limita inferioară 0, iar limita superioară variabilă
(0-30, 0-70 etc.),
Extracţii intermediare – ambele limite sunt variabile (30-40, 20-70,
30-70 etc.),
Extracţii complementare – limita superioară este fixă, iar cea
inferioară variabilă (30-100, 70-100 etc.), cu referire specială la
tărâţă.
Fiecărei extracţii simple îi corespunde un anumit conţinut de substanţe
minerale. Pornind de la acest aspect Mohs a trasat o curbă de variaţie a
cenuşii cu extracţia, admiţând că bobul de grâu are un conţinut mineral
mediu de 1,907%.
Analizând această curbă se observă că ea prezintă trei părţi distincte:
În domeniul extracţiilor 0-45, curba este paralelă cu axa
absciselor, ceea ce face ca pentru aceste extracţii variaţiile
conţinutului mineral să fie mici, caracterizarea făinurilor fiind
făcută în funcţie de variaţia raportului CaO/MgO (pe măsură ce
creşte extracţia, conţinutul de MgO creşte, iar cel de CaO
scade).
În domeniul extracţiilor 45-95, curba prezintă variaţii mari de
conţinut mineral, proporţionale cu extracţia; pe măsură ce creşte
extracţia, începe să intervină stratul aleuronic cu un aport
mineral mare.
În domeniul extracţiilor 95-100, curba prezintă o mică inflexiune,
deoarece intervin învelişurile pericarpice, cu un aport mineral
mai mic decât straturile anterioare.
Conţinutul de substanţe minerale în cazul extracţiilor intermediare poate fi
calculat folosind curba extracţiilor simple a lui Mohs, printr-o relaţie stabilită
de Simion Popescu:
aA
βaαAδ
−⋅+⋅=
în care: 54
Tehnologia prelucrării cerealelor
δ = conţinutul mineral al extracţiei intermediare,
A = limita superioară a extracţiei intermediare,
A = limita inferioară a extracţiei intermediare,
α ,β = conţinutul în cenuşă al extracţiei simple 0-A şi 0-a, %.
Curba conţinutului de cenuşă a lui Mohs datează de la sfârşitul anilor 1930
(figura 1.7.). Ea a fost privită ca o referinţă standard şi a fost utilizată ca
bază pentru reglarea proceselor din anii respectivi.
Figura 1.7. Curba lui Mohs – realizată în 1930 şi cea actuală
Curbele actuale prezintă o diferenţă evidentă: după curba lui Mohs,
randamentul de făină cu un conţinut mineral de 0,55% faţă de s.u., este de
cca 70%, pe când în prezent, dacă grâul are calităţi bune de panificare şi
este corect condiţionat, se poate obţine cu uşurinţă un randament de 77%.
În figura 1.8. sunt prezentate curbele lui Mohs pentru grâu şi secară.
55
0,30
0,40
0,50
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
10 30 50 70 80extracţie, %
conţinut cenuşă, %
0,55
Curba lui Mohs (1930)
Curba actuală
Cerealele
Figura 1.8. Curba lui Mohs pentru grâu şi secară - pentru o masă hectolitrică de 70kg/hl la secară, şi 75kg/hl la grâu
(pentru valori mai mari ale masei hectolitrice curba conţinutului mineral se va afla sub cea indicată de Mohs)
1.8. Proprietăţile funcţionale ale cerealelor
Cerealele şi produsele pe bază de cereale reprezintă o parte esenţială a
dietei zilnice. În ţările industrializate 30% din necesarul energetic zilnic este
asigurat prin consumul de astfel de produse, în timp ce în ţările în curs de
dezvoltare procentul este de aproape 60%. În prezent majoritatea
produselor pe bază de cereale sunt produse rafinate, cu un conţinut redus
de fibre alimentare complexe, vitamine, minerale (Poutanen, 2005).
Termenul de fibre alimentare complexe include fibrele alimentare şi
componentele biologic active asociate lor.
Recent AACC a redefinit fibrele alimentare, pentru a evidenţia efectele
fiziologice ale acestora: “Fibrele alimentare sunt considerate părţi
comestibile ale plantelor sau carbohidraţi analogi care sunt rezistente la
56
10 30 50 70 90extracţie, %
0,30,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,81,9
conţinut cenuşă, %
Curba lui Mohs pentru SECARĂ
Curba lui Mohs pentru GRÂU
Tehnologia prelucrării cerealelor
digestia şi absorbţia în intestinul subţire, cu fermentare completă sau
parţială în intestinul gros. Fibrele alimentare includ polizaharidele,
oligozaharidele, lignina şi alte substanţe din plante asociate lor. Ele au rol
fiziologic, incluzând efectul laxativ, şi/sau de reducere a nivelului
colesterolului, şi/sau reducerea nivelului glicemiei.”
Această definiţie include clar multe substanţe solubile, cum ar fi:
fructooligozaharide, galactooligozaharide şi polidextroze care nu sunt
incluse în valoarea fibrelor alimentare determinate prin metodele oficiale
folosite în prezent (AACC, ICC, AOAC).
Ovăzul este, aşa cum se poate observa din tabelul 1.26., cereala cu
conţinutul cel mai mare de fibre alimentare.
Tabelul 1.26. Conţinutul de amidon, de fibre alimentare şi principalele
componente ale fibrelor alimentare din cereale (% s.u.)
COMPONENT GRÂU SECARĂ ORZ OVĂZAmidon 68 65 62 46Fibre alimentare total 12 15 20 32
β-glucani 0,8 1,5 3,4 3,2xilani 6,0 7,6 7,0 8,0
celuloză 2,5 3,3 5,3 9,1lignină 0,8 1,5 2,2 8,4
Fibrele de grâu, în comparaţie cu fibrele existente în alte cereale, au efecte
mai pregnante în colon în reducerea concentraţiei de acizi biliari, a
compuşilor mutagenici şi carcinogenici, în inhibarea activităţii bacteriilor de
putrefacţie (Moraru şi Georgescu, 1999). Se consideră că celuloza şi
lignina dar şi caracteristicile structurale ale tărâţei de grâu sunt factori
responsabili pentru fermentabilitatea redusă a fibrelor din grâu şi
capacitatea lor ridicată de legare a apei, a acizilor biliari şi a substanţelor
citotoxice. Aceste caracteristici induc diferite răspunsuri fiziologice, cu
efecte benefice asupra stării de sănătate: ameliorarea funcţionării colonului
şi prevenirea constipaţiei, reducerea riscului de cancer de colon, reducerea
riscului de cancer mamar, reducerea riscului de boli cardiovasculare şi
diabet (Moraru şi Georgescu, 1999).
57
Cerealele
Conţinutul de fibre alimentare din ovăz variază între 10,2 şi 12,1%, în
funcţie de genotip. Fibrele solubile reprezintă 40% din totalul fibrelor
(tabelul 1.27.). Multe din efectele asupra sănătăţii a fibrelor sunt datorate
fibrelor solubile. Compoziţia fibrelor solubile şi insolubile din ovăz este
indicată în tabelul 1.28.
Tabelul 1.27. Conţinutul de fibre din secară,
(sursa Frolich şi Asp, 1981, şi Manthey ş.a., 1999, Cereal chem)
PRODUS FIBRE TOTALE, %FIBRE SOLUBILE,
%
FIBRE
INSOLUBILE, %Grâu 14,4 1,2 13,2Secară 16,8 2,6 14,2Ovăz 10,2-12,1 4,1-4,9 6,6-7,1
Tabelul 1.28. Compoziţia fibrelor din ovăz
(sursa Manthey ş.a., 1999, Cereal chem)
FIBRE TOTAL Β-GLUCANI ACID URONIC LIGNINĂsolubile 4,1-4,9 3,2-3,9 0,1 -insolubile 6,6-7,1 1,5-1,7 0,4-0,5 2,7-2,8
Cea mai mare importanţă fiziologică o au β-glucani. Aceste componente
biochimice au efecte benefice în tratamentul diabetului şi asupra nivelului
colesterolului seric. Cercetările au arătat că prin consum de tărâţe
comerciale indicele glicemic este diminuat uşor, datorită capacităţii β-
glucanilor de a creşte vâscozitatea soluţiilor, şi în consecinţă a duratei de
tranzit gastrointestinal. Diminuarea conţinutului de colesterol de către β-
glucani este indusă prin: creşterea gradului de excreţie a acizilor biliari,
diminuarea nivelului insulinei, intensificarea producţiei de acizi graşi cu
catenă scurtă prin fermentaţia β-glucanilor în colon, diminuarea vitezei de
adsorbţie a grăsimilor, diminuarea activităţii lipazelor.
β-glucani se găsesc în pereţii celulari ai orzului, ovăzului, grâului,
porumbului, orezului, sorgului şi meiului. În orz şi ovăz, comparativ cu
celelalte cereale, conţinutul în β-glucani este mai mare. Orzul conţine între
58
Tehnologia prelucrării cerealelor
20 şi 100 g/kg iar ovăzul între 25 şi 66 g/kg β-glucani (Lee ş.a., 1997,
Cereal chem.).
Compoziţia fibrelor alimentare din pâinea de secară (din făină integrală)
este prezentată comparativ cu cea a fibrelor alimentare din pâinea de grâu
(făină extracţie 70-80%) în tabelul 1.29.
Tabelul 1.29. Compoziţia fibrelor alimentare
din pâinea de secară şi pâinea albă de grâu (%s.u.)
(sursa Mykkänen ş.a., 1995, Whole grain and human health, VTT Symposium)
COMPOZIŢIA FIBRELOR
ALIMENTARE
PÂINE DIN FĂINĂ
INTEGRALĂ DE
SECARĂ
PÂINE DIN FĂINĂ
ALBĂ DE GRÂU
Polizaharide neamidonoaseCeluloza 1,4 0,4Polizaharide necelulozice 11,4 (4,9)* 3,3 (1,6)
- arabinoză 2,7 (1,1) 0,8 (0,4)- xiloză 4,2 (1,8) 1,1 (0,6)- manoză 0,3 (0,1) 0,3 (0,2)- galactoză 0,6 (0,3) 0,2 (0,2)- glucoză 3,0 (1,3) 0,7 (0,1)- acid uronic 0,6 (0,3) 0,1 (0,1)
Total polizaharide neamidonoase 12,8 3,7Lignină 2,2 0,3Fibre alimentare 15,0 4,0
*Valorile din paranteză indică polizaharidele neamidonoase solubile
Fibrele insolubile din orez au un efect de ameliorare a tranzitului intestinal
şi de adsorbţie a acizilor biliari similar celor din grâu. Excreţia acizilor biliari
stimulează sinteza de noi acizi biliari din colesterolul disponibil, diminuând
nivelul colesterolului din sânge (Moraru şi Georgescu, 1999). Fibrele
solubile (unele hemiceluloze) au efecte mai accentuate de legare a acizilor
biliari.
Dieta bogată în secară, fibre de secară, are un efect pozitiv în reducerea
concentraţiei de LDL-colesterol şi de colesterol total. Reducerea
colesterolului apare la un consum de pâine de secară de 195-240 g/zi; în
cazul pâinii de grâu această reducere nu apare (Kujala, 1999). Studiile
efectuate pe şobolani au arătat că această reducere este probabil datorată 59
Cerealele
reducerii absorbţiei acizilor biliari şi colesterolului. Făina integrală de
secară, prin conţinutul ridicat de araboxilani solubili, poate avea efecte
similare, de reducere a nivelului colesterolului şi a riscului de apariţie a
bolilor de inimă, ca β -glucanii din ovăz.
Conform noii definiţii a acestui grup de substanţe fructanii sunt consideraţi
fibre alimentare. Conţinutul de fructani din secară depinde de anul de
cultură (tabelul 1.30.). În urma procesului de panificaţie conţinutul de
fructani se reduce (tabelul 1.31.).
Tabelul 1.30. Conţinutul de fructani din secara provenită din ani de cultură diferiţi
(sursa Karppinen ş.a., 2003, Cereal chem)
CEREALAAN DE CULTURĂ / CONŢINUT FRUCTANI,
G/100G1998 1999 2000
Secară – media 13 soiuri
cultivate în Finlanda6,5 4,8 5
Tabelul 1.31. Conţinutul de fructani din făină, tărâţă şi pâine de secară
(sursa Karppinen ş.a., 2003, Cereal chem)
PRODUSCONŢINUT DE FRUCTANI,
G/100 GTărâţă 6,6Făină neagră 4,5Făină albă 3,1Pâine preparată din:
36% făină integrală de secară şi făină de grâu
59% făină integrală de secară şi făină de grâu
70% făină integrală de secară şi făină de grâu
100% făină de secară
2,5
2,8
2,3
2,6
Acizii graşi cu lanţuri scurte, acid butiric, acid propionic, acid acetic, sunt
produşi în timpul fermentaţiei în colon, realizând reducerea pH-ului şi
influenţând compoziţia microflorei. Pe lângă acizii graşi cu lanţuri scurte se
formează H2, CO2, ca produşi gazoşi primari, şi metan, hidrogen sulfurat, ca
produşi gazoşi secundari.
60
Tehnologia prelucrării cerealelor
Acidul butiric are rol în protejarea mucoasei intestinale de transformarea
malignă (Dumitrescu ş.a., 1991), este un nutrient important pentru
colonocite. Acizii graşi cu lanţuri scurte au şi capacitatea de inhibare a
sintezei colesterolului hepatic.
Substratul din care se formează acidul butiric îl constituie carbohidraţii
nedigestibili – oligozaharide neamidonoase, amidon rezistent,
polizaharide neamidonoase. Producţia totală de butirat este influenţată
de tipul şi structura substratului, de gradul de substituire a xilozei cu unităţi
de arabinoză, de legăturile existente între polimerii pereţilor celulari, spre
exemplu între araboxilani şi lignină (Knudsen Bach ş.a., 2001, Whole grain
and human health, VTT Symposium). Cercetările “in vitro” efectuate de
Karppinen ş.a. (2001) au condus la obţinerea următoarelor raporturi molare
ale celor trei acizi - acid acetic, acid propionic, acid butiric, după 24h de
fermentare, în funcţie de substratul folosit:
• tărâţă de secară (ara:xyl=0,57) – 56:23:21, ara:xyl=1,1
• fracţiune extractibilă cu apa din tărâţa de secară (ara:xyl=0,74) –
56:22:21, ara:xyl=1,1
• fracţiunea extractibilă în alcalii din tărâţa de secară (ara:xyl=0,62) –
59:21:20, ara: xyl=1,2
• fracţiunea neextractibilă din tărâţa de secară (ara:xyl=0,52) – 61:22:18
ara:xyl=1,1.
Tărâţa de secară, compusă mai ales din fracţiuni neextractibile cu apa şi
fracţiuni extractibile cu alcalii, a fost fermentată mai lent, dar după 24h
fermentarea s-a realizat cu aceeaşi intensitate ca în cazul fracţiunile
extractibile cu apa.
Glitsot şi colab. (citaţi de Karppinen ş.a., 2001) au raportat diferenţe de
viteze de fermentare atunci când au studiat “in vivo” fermentarea în
intestinul gros al porcilor, a diferitelor fracţiuni de măciniş obţinute din
secară. Araboxilanii extractibili cu apa din endospermul secarei au fost
rapid degradaţi în cecum, pe când araboxilanii din pericarp/învelişul
seminţei, datorită gradului ridicat de substituire a lanţului de xilan, au rămas
nedegradaţi în intestinul gros. Araboxilanii din stratul aleuronic, caracterizaţi
prin prezenţa fracţiunilor extractibile cu alcalii, cu grad redus de substituire,
61
Cerealele
au fost de asemenea degradaţi, dar ceva mai lent decât araboxilanii
extractibili cu apa.
Inulina şi oligofructoza , cunoscute ca prebiotice, sunt rapid şi complet
fermenatate de bacteriile din colon. Viteza de fermentaţie a fructo-
oligozaharidelor depinde de lungimea lanţului, moleculele cu grad de
polimerizare mai mare de 10 sunt fermentate, în medie, la jumătate din
viteza celor cu grad de polimeraizare mai mic de 10.
Secara este o importantă sursă naturală de fructani care sunt rapid
fermentaţi de bacteriile din colon şi au acelaşi efect asupra sănătăţii ca şi
inulina (Karppinen ş.a., 2003).
Microflora intestinală poate fi schimbată, controlată, în beneficiul sănătăţii.
Probioticele sunt organisme vii, de origine alimentară, cu efect benefic
pentru sănătate, care îmbunătăţesc balanţa microbiană intestinală (Kujala,
1999).
Cele mai studiate componente probiotice sunt oligoglucidele, care pot
schimba microflora intestinală în favoarea bifidobacteriilor. Okazaki ş.a,
1990, citaţi de Kujala, 1999, au evidenţiat că xiloglucidele favorizează
dezvoltarea bifidobacteriilor. Capacitatea araboxilanilor din secară de a
selecta şi stimula un grup de bacterii din colon rămâne de studiat.
Fibrele complexe din secară au un efect favorabil în prevenirea diabetului
de tip II, insulinoindependent. Analiza indicelui glicemic la şase sortimente
de pâine de secară a condus la obţinerea unor valori care au variat între 66
şi 97 (Kujala, 1999). Indexul glicemic (aria curbei glicemice pentru fiecare
aliment exprimată ca procente din aria obţinută după aceeaşi cantitate de
glucide sub formă de glucoză) depinde de modul în care a fost obţinut
produsul alimentar, de tipul fibrelor conţinute. Astfel pâinea de secară
conţinând boabe întregi de secară are un index glicemic mai mic decât
pâinea de secară obţinută din făină integrală. Studiile efectuate în Finlanda
au indicat obţinerea unui răspuns insulinic semnificativ mai mic în cazul
consumului de pâine de secară faţă de consumul de pâine de grâu; în ceea
ce priveşte nivelul glucozei nu au fost constatate diferenţe (Mykkanen ş.a.,
2001, Ylonene, ş.a, 2001, Whole grain and human health, VTT
Symposium). Studii recente au indicat efectul acizilor organici în reducerea
62
Tehnologia prelucrării cerealelor
glicemiei şi insulinemiei (pâinea de secară cu aluat acid) (Ostman ş.a.,
2001). Fibrele alimentare solubile, cum ar fi β -glucanii şi araboxilanii
solubili, măresc vâscozitatea în lumenul gastric, influenţând absorbţia
glucidelor şi, ca urmare, contribuie la întârzierea răspunsului glicemic
(Kujala, 1999). Reducerea răspunsului glicemic se explică, în parte, prin
capacitatea pe care o au fibrele alimentare de a micşora viteza de
absorbţie a glucozei, prin încetinirea golirii gastrice.
Mulţi cercetători consideră că efectul inhibitor al absorbţiei mineralelor din
făina integrală de secară sau grâu, dar şi din alte cereale, este datorată
conţinutului de fibre din aceste produse, mai cu seamă prezenţei fitatului.
Acidul mio-inozitol hexafosfat prezent în cereale constituie un antinutrient
deoarece reduce biodisponibilitatea ionilor bivalenţi – Zn2+ (Bergman ş.a.,
2001, Cereal chem.), Ca2+ (Heanez, 1998, citat de Bergman, 2001) şi Fe2+
(Brune, 1992), prin formare de complecşi (fitaţi) cu aceste minerale.
Între 50 şi 85% din fosforul total se găseşte sub formă de fitină (Fredlund
ş.a., 1997, J. Cereal Sci.). Conţinutul de acid fitic este influenţat de mai
mulţi factori:
• gradul de maturizare a seminţelor,
• fertilizarea solului,
• tipul de îngrăşăminte (N/P/K),
• perioada de fertilizare,
• conţinutul de fosfor din sol.
În grâu şi secară fitina este distribuită neuniform în bob: în stratul aleuronic
se găseşte în proporţie de 85%, în germene de 13% iar în endosperm de
2%.
Una sau două grupări fosfat din molecula acidului fitic pot interacţiona, şi
deci lega, ioni de Ca, Mg, Zn, Fe (figura 1.9a.), iar la pH scăzut (figura
1.9b.) şi pH = 5-10 (figura 1.9c.) pot interacţiona, şi lega, proteine.
Datorită acestor proprietăţi acidul fitic este considerat ca fiind un
antinutrient.
În concentraţii mari el poate reduce nu numai biodisponibilitatea mineralelor
dar şi a proteinelor (Hidvegi şi Laszitity, 2002, Periodica Polytechnica Ser.
Chem. Eng). De asemenea, inhibă acţiunea unor enzime ca amilazele,
63
Cerealele
pepsina, tripsina şi fosfatazele acide, intervenind defavorabil în procesele
de digestie.
Aplicarea unor tratamente hidrotermice poate determina reducerea fitatului,
după cum urmează:
• tratamentul cu apă sau tampon acetat (pH=4,8) la 55ºC/24h, reduce
fitatul cu 46-77%, respectiv 84-99% (Fredlund ş.a., 1997), pentru grâu,
secară şi orz; pentru ovăz reducerea fitatului a fost de 8-26%, dar după
măcinare şi înmuirere reducerea a fost de 72-77%, în cazul ovăzului
decojit, şi de 88-94%, în cazul ovăzului golaş,
• tratamentul cu acid lactic (1,3-1,5%)/45-55ºC/1h (în 2 etape) şi cu apă
la 60-80ºC/1h, reduce fitatul cu 99-99,5% (Bergman ş.a., 2001).
Se apreciază că adaosul de acid lactic, pe lângă reducerea fitatului, previne
dezvoltarea bacteriilor în timpul procesului hidrotermic, asigurând
produselor calităţi igienice corespunzătoare.
Reducerea fitatului prin aplicarea tratamentelor hidrotermice este posibilă
datorită acţiunii fitazei care hidrolizează acest compus la mio-inozitol şi
fosfat anorganic prin intermediul mio-inozitol fosfat (penta şi monofosfat).
Fitaza este prezentă în secară şi orz în cantităţi mai mari decât în grâu, iar
în ovăz în cantitate mai mică decât în secară, orz şi grâu. Activitatea optimă
a acestei enzime se înregistrează la 55ºC/pH=5,15, dar pentru ovăz
rezultate mai bune se obţin la 37-40ºC, decât la 55ºC (Fredlund, ş.a.,
1997).
Reducerea fitatului poate fi realizată şi prin conducerea procesului de
fermentare. Cercetările efectuate de Harland (1980, Cereal chem.) au
arătat că acest lucru este realizat prin creşterea cantităţii de drojdie din
reţeta de fabricaţie şi prelungirea timpului de fermentare.
64
Tehnologia prelucrării cerealelor
P
O
HO
O O
O
P OO
OHCa
O
- -
+ +
-OO
HO
O
P
OP
HO
-
H
H
H HH
H
-O
O
O
PO-
NH3+
CH2
proteina
O
O
PO OH
-O Ca
+ +O C CH2
O
proteina
a.
b.
c.
Figura 1.9. Interacţiile acidului fitic cu mineralele şi proteinele:
a. cu Ca2+, b. cu proteinele la pH scăzut, c. cu proteinele la pH = 5-10
(sursa Hidvegi şi Laszitity, 2002)
Drojdia conţine fosfatază care poate hidroliza fitatul la ortofosfat şi inozitol.
Conţinutul în substanţe minerale din pâinea de grâu (din făină integrală şi
făină albă) şi pâinea de secară, stabilit după 2 h de fermentare şi folosirea
a 1,6, respectiv 1,8% drojdie/s.u. a ingredientelor, este prezentat în tabelul
1.32.
Tabelul 1.32. Conţinutul de elemente minerale din pâine (sursa: Harland, 1980)
PÂINEMINERALE, MG/28 G FELIE PÂINE
Ca P Mg Cu Fe Mn ZnSecară 10,4 68,8 20,8 0,14 0,78 0,60 0,57Făină albă de grâu 12,4 31,1 6,1 0,05 0,80 0,08 0,14Făină integrală de grâu 7,6 92,4 34,7 0,12 0,95 0,86 0,72
Se înregistrează o reducere a raportului fitat/Zn, raport care serveşte drept
indicator al biodisponibilităţii zincului din dietă pentru organism, de la 39 la
10 pentru pâinea de secară şi 24 la 16 pentru pâinea din făină integrală de
grâu; pentru pâinea din făină albă de grâu a fost obţinută o reducere de la 6
la 4 a acestui raport (Harland, B.F., Harland, J., 1980).
65
Cerealele
Au fost efectuate cercetări pentru determinarea balanţei calciului,
magneziului, fierului, zincului şi fosforului, în cazul dietelor cu conţinut
ridicat şi redus de fibre din secară. Rezultatele acestor investigaţii sunt
prezentate în tabelul 1.33.
Se constată creşterea semnificativă a conţinutului de elemente minerale în
cazul dietei bogate în fibre (consum de pâine din făină integrală de secară),
reflectând astfel aportul mineral ridicat al straturilor de înveliş din secară
(creşterea este mai puţin semnificativă în cazul calciului).
Deşi eliminarea în fecale a elementelor minerale creşte în cazul dietelor
bogate în fibre, balanţa nu a fost afectată negativ, dar se ameliorează în
cazul fierului şi zincului, probabil datorită compoziţiei dietei (produse de
origine animală – carne, brânzeturi).
Substanţele biologic active, aflate în cantităţi mici dar cu efecte biologice
pronunţate, sunt formate din vitamine, antioxidanţi şi fitohormoni.
Vitamina E, acidul fitic, compuşii fenolici, flavonoidele şi sterolii sunt
antioxidanţi prezenţi în cereale. În secară substanţe biologic active sunt şi
lignanii şi alkylresorcinol-ul.
Tabelul 1.33. Balanţa minerală pentru diete cu conţinut diferit de fibre de secară
(sursa: Feldheim şi Wisker, 1995, International rye symposium: Technology and
products, VTT Symposium)
INGERARE EXCREŢIE BALANŢADietă cu un conţinut redus de fibre-calciu 1191 1039 - 7-magneziu 221 150 - 14-fosfor 1427 588 - 27-fier 7,3 6,3 1-zinc 10,1 9,5 0Dietă cu un conţinut ridicat de fibre-calciu 1259 1137 20-magneziu 434 367 - 11-fosfor 2245 1091 70-fier 17,0 13,4 3,5-zinc 15,8 14,2 1,1
66
Tehnologia prelucrării cerealelor
Vitaminele E sunt esenţiale în neutralizarea radicalilor liberi, prevenind
reacţiile de peroxidare a lipidelor din membrana celulară. Ca antioxidant
principal el protejează în primul rând faţă de bolile cardiovasculare şi
afecţiuni ale sistemului nervos şi imunitar.
Se găsesc cu precădere în germenii cerealelor. Un conţinut foarte mare se
găseşte în uleiul de germeni de grâu, orz, porumb (tabelul 1.34). Acestea
conţin tocoferoli, raportul alfa-/beta-/gama-/delta-tocoferoli pentru uleiurile
menţionate fiind 4/2/1/1 (grâu), 7/1/1/0 (orz), 1/5/6/0,2 (porumb). Uleiurile
de grâu, orez şi orz conţin şi tocotrienoli, în proporţiile faţă de totalul
vitaminelor E de 8%, 79%, respectiv 67% (Safta, 2002).
Tabelul 1.34. Conţinutul în vitamine E al cerealelor şi produselor cerealiere
(sursa Safta, 2002)
PRODUSE MG/100 G PRODUSUleiuri
Germeni de grâu 250Orz 140
Orez 100Porumb 80
Germeni de grâu 25Porumb 6Grâu 5Orez brun 3Orz 2Ovăz 2Făină de grâu 1,5
Cerealele sunt mai sărace în vitamine E decât uleiurile. Grâul conţine un
amestec de alfa- şi beta-tocoferol şi beta-tocotrienol în raportul de 1/1/3, iar
în germenii de grâu proporţia primelor două este 2/1, în orz raportul alfa-
tocoferol/alfa-tocotrienol şi beta-tocotrienol este de 1/1/1, orezul maroniu
are alfa-tocoferol, alfa-tocotrienol şi gama-tocotrienol (1/1/1). În boabele de
porumb proporţia de alfa-/gama-tocoferol plus alfa-/beta-/gama-tocotrienol
este de 1/4/0,2/0,4/0,5.
Prin măcinare şi convertire în special în făină albă, pierderile de vitamine E
pot depăşi 90% din conţinutul iniţial.
Conţinutul de acid fitic din secară este de 8,18 mg/g, în făina de secară de
3,44 mg/g, după Fretzdorff şi Weipert (1986, Cereal chem.), iar în grâu de 67
Cerealele
4,48 mg/g, după Kim ş.a. (2000). Ovăzul conţine între 5,6 şi 11,4 mg/g acid
fitic (Peterson, 2001, J. Cereal Sci.). La concentraţii mici acidul fitic poate
avea efecte benefice:
• îmbunătăţeşte capacitatea de transport a oxigenului la hemoglobină
din celulele roşii ale sângelui, în special în condiţiile deficienţei de
fosfor din organism,
• stimulează hematopoeza şi formarea ţesuturilor şi contribuie la
îmbunătăţirea tonusului sistemului nervos,
• îmbunătăţeşte intensitatea şi stabilitatea atenţiei, măreşte
capacitatea de muncă, înlătură senzaţia de oboseală şi stimulează
capacitatea de apărare a organismului,
• în combinaţie cu preparate din calciu este recomandat în rahitismul
sistemului osos şi fracturi osoase,
• în combinaţie cu fierul poate fi folosit în anemia adulţilor şi copiilor,
• în concentraţie de 1,67 mg/ml inhibă efectul citotoxic al virusului
imunodeficienţei şi reacţia antigenului specific în celulele afectate,
• are efect anticoagulant,
• prezintă acţiune chematoterapeutică şi chemopreventivă împotriva
cancerului,
• efecte pozitive în reducerea colesterolului şi trigliceridelor din ser,
• previne formarea calculilor renali şi are efect protector în cancerul
de colon şi de rect.
Cerealele constituie surse importante de steroli. Aceste componente active
contribuie la reducerea nivelului colesterolului seric şi au efecte benefice în
prevenirea cancerului de colon. Au fost efectuate numeroase studii pentru
determinarea conţinutului de steroli – steroli liberi, esteri cu acizii graşi sau
acizii fenolici, steril glicozide şi acil steril glicozide. În tabelul 1.35. este
prezentat conţinutul de steroli din grâu şi secară.
Tabelul 1.35. Conţinutul de steroli din grâu şi secară (mg/100 g)
(sursa Piironen ş.a., 2002, Cereal chem)
STEROLI GRÂU SECARĂ ORZBrassicasterol 2,5 0,5 1,3-3,5
68
Tehnologia prelucrării cerealelor
Campesterol 12,1-10,8 16,2-18,3 15-19,2Campestanol 5,9-7,1 8,4-8,2 0,7-0,90,9Stigmasterol 2,2-1,6 3,3-3,4 1,7-3,6Sitosterol 36,8-36 45,6-49,7 43,7-48,4Sitostanol 11,2-8,3 13-11,7 1,0Δ5-avenasterol 0,9 1,8-2,2 4,4-6Δ7-avenasterol 0,6 1,1-1,5 0,9-1,2Alţi steroli 0,6-0,8 2,5-3,3 0,5-1,3Total steroli 71,5-66,5 92,4-98,5 72-80,1
Conţinutul de sitosterol din secară şi grâu este de 49-50% şi ajunge până la
64% la orz. În secară şi grâu campestanolul şi sitostanolul au fost găsite în
procente de 8-9%, respectiv de 9-14%, din total steroli. Beta-sitosterolul,
Δ5 şi Δ7-avenasterol reprezintă 80-85% din totalul sterolilor din ovăz
(Peterson, 2001).
Au fost efectuate determinări de steroli şi pentru produsele de măciniş
(tabelul 1.36.). Distribuţia sterolilor s-a constatat că este similară celei
pentru cenuşă. Conţinutul de steroli a fost mai mare în germeni, 411
mg/100 g, şi mult mai mic în făină, 37-48 mg/100 g. Prin prelucrare
conţinutul de steroli din orez scade, astfel orezul Cargo are un conţinut de
72 mg/100 g în timp ce orezul polisat are un conţinut de doar 29 mg/100 g.
Conţinutul de steroli din hrişcă şi mei este similar celui din secară, grâu şi
orz (tabelul 1.37.).Tabelul 1.36. Conţinutul de steroli din făină de grâu şi secară (mg/100 g),
(sursa Piironen ş.a., 2002)
STEROLI
GRÂU SECARĂFĂINĂ,
% CENUŞĂ
TĂRÂŢĂ,
% CENUŞĂ
FĂINĂ,
% CENUŞĂ
TĂRÂŢĂ,
% CENUŞĂ0,6 1,2 4 4,5 0,7 1,0 1,8 4,5
Brassicasterol 0,6 - - - - 0,5 - 1,6Campesterol 7,6 11,1 24,3 35,4 8,4 12,6 19,0 26,6Campestanol 2,3 4,0 25,6 17,6 3,6 4,3 8,4 23,8Stigmasterol 0,5 0,9 7,4 5,9 1,6 2,5 3,6 7,0Sitosterol 26,8 36,8 70,4 93,8 25,4 36,0 51,4 74,7Sitostanol 3,6 4,8 31,5 20,9 4,6 6,0 10,7 29,9Δ5-avenasterol - 1,7 1,7 5,0 1,4 1,4 1,8 2,8Δ7-avenasterol 0,6 0,8 2,7 3,1 0,7 1,0 1,6 3,1Alţi steroli 0,6 0,7 3,8 3,0 1,6 2,2 2,8 6,4Total steroli 43,0 60,7 167,8 184,7 47,4 66,4 99,3 175,5
69
Cerealele
Tabelul 1.37. Conţinutul de steroli din alte cereale decât grâu şi secară (mg/100 g),
(sursa Piironen ş.a., 2002)
STEROLI OR
Z
OVĂZ
ROLL
ED
HRIŞC
Ă MEI
OREZ
POLIS
AT
OREZ
CARGO
FULGI
PORUMB
Brassicasterol 8,4 4,0 - 1,1 - - -Campesterol 0,6 0,7 9,3 11,2 4,5 14,6 5,8Campestanol 1 1,4 - 1,8 3,2 10,4 1,3Stigmasterol 35,2 34,8 77,5 37,1 19,5 37,5 22,4Sitosterol 1,9 0,6 2,3 - 1,7 1,7 6,0Sitostanol 3,5 3,1 4,0 8,7 - 1,3 -Δ5-avenasterol - 0,7 2,8 7,8 - 4,5 0,9cicloartenol +
Δ7stigmastenol1,1 0,8 - - - 0,7 -
Δ7-avenasterol 0,9 1,1 - - - - -Alţi steroli 2,6 7,4 - - - - -Total steroli 55,1 54,8 96,3 77 29,2 72,3 38,1
Pâinea de secară este o sursă bună de steroli, 80,3 mg/100 g (tabelul
2.38.).
Tabelul 1.38.. Conţinutul de steroli din pâine de grâu şi secară (mg/100 g)
(sursa: Piironen ş.a., 2002)
STEROLI PÂINE ALBĂ DE GRÂU PÂINE DE SECARĂBrassicasterol 0,7 -Campesterol 8,3 14,1Campestanol 2,1 7,5Stigmasterol 0,6 2,8Sitosterol 23,9 43,4Sitostanol 3,2 7,0Δ5-avenasterol 0,8 2,2cicloartenol +
Δ7stigmastenol
0,5 2,1
Δ7-avenasterol - 1,2Alţi steroli - -Total steroli 40,5 80,3
Flavonoidele sunt prezente în cereale în cantităţi mici. În făina de ovăz au
fost identificate trei flavone majore: apigenină, luteolină, tricină (Peterson,
2001).70
Tehnologia prelucrării cerealelor
Un grup important de compuşi fenolici au fost identificaţi în cereale: acid
ferulic, acid cafeic, acid p-cumaric, acid galic, acid p-hidroxibenzoic, acid
siringic, acid vanilic, avenantramide (Peterson ş.a., 2001, J. Cereal Sci.).
Conţinutul în principalii antioxidanţi fenolici din ovăz şi produse din ovăz
este prezentate în tabelul 1.39.
Numeroase studii au arătat că derivaţii cu seleniu determină efecte
benefice în artrite reumatismale, alcoolism, anxietate, boli cardiovasculare,
cancer de prostată, colon şi plămâni etc. Seleniu ca atare nu este un
antioxidant, el este metabolizat de organism sub forma unor aminoacizi cu
seleniu care intervin în constituţia unor proteine şi enzime. Seleniu este
necesar producerii glutation peroxidazei care reciclează glutationul şi
îndepărtează produşii toxici, cu structură radicalică, rezultaţi prin oxidarea
grăsimilor, cât şi pentru sinteza tioredoxin reductazei, care reciclează
vitamina C (Safta, 2002). Cerealele sunt surse importante de seleniu
(tabelul 1.40.).Tabelul 1.39. Conţinutul în compuşi fenolici din ovăz şi produse din ovăz (mg/kg)
AVENANTRAMI
DE
PETERSON Ş.A., 2001 PETERSON, 2001Fracţiune
decorticatăCrupe Crupe Coji
A 115,2 48 54 25B 97,4 22,3 36 17C 75,5 12,2 52 14
Acizi fenoliciPeterson, 2001
Crupe
acizi liberi
Crupe
esteri solubili
Crupe
insolubili
Coji
acizi liberiAcid cafeic 1,0 - 1,6 0,9
Acid p-cumaric 0,7 0,5 0,8 9,7Acid galic - - - 0,6
Acid ferulic 2,4 8,6 55,3 1,7Acid p-
hidroxibenzoic0,7 0,7 - -
Acid siringic 2,3 3,0 - -Acid vanilic 0,7 3,5 - 4,0
Tabelul 1.40. Conţinutul în seleniu al unor cereale şi produse cerealiere
(sursa Safta, 2002)
71
Cerealele
PRODUS ΜG/100 G PRODUSGermeni de grâu 80Tărâţe de grâu 10Orez brun 10Orez alb 7Făină de ovăz 8
Cercetările din ultimii ani au evidenţiat rolul lignanilor din secară asupra
cancerului de colon, prostatei, cancerului mamar.
Lignanii sunt fitoestrogeni cărora li s-a acordat o atenţie deosebită în ultimii
ani, considerându-se că dieta bogată în lignani este asociată cu incidenţa
redusă a bolilor hormonale (Mykkänen ş.a., 1995, Heinonen ş.a., 2001,
Whole grain and human health, VTT Symposium).
Se consideră că mecanismul general al patogenezei, atât în cazul
cancerului de colon cât şi în cazul cancerului mamar, îl constituie deficitul
de lignani (Adlercreutz, 1984, citat de Dumitrescu şi Segal, 1991) şi în
special a două produse: enterolactona şi enterodiolul care au proprietăţi
anticancerigene.
Ambii lignani se formează din produşi de origine vegetală sub acţiunea
microflorei intestinale şi se excretă cu urina în cantităţi proporţionale cu
aportul de fibre. Verificarea ipotezei lui Adlercreutz şi colab. privind
corelaţia dintre cancerul mamar şi consumul de fibre s-a realizat prin
compararea excreţiei enterolactonei cu urina, care a fost mai mică la
bolnavele de cancer de sân (1,04 mmoli/24h), în comparaţie cu femeile
sănătoase cu dietă obişnuită (2,30 mmoli/24h) şi cele cu dietă vegetariană
(3,18 mmoli/24h).
Iniţial în secară au fost identificaţi metaisoresinol (MAT) şi
secoisolariciresinol (SECO). Au fost găsite în boabele de secară cantităţi
relativ ridicate de SECO 18,1-16,0 µ /100g şi MAT 19,0-65,0 µ /100g.
Aceştia sunt precursori ai lignanilor mamari enterodiol (END) şi
enterolactone (ENL).
SECO este mai întâi transformat sub acţiunea microflorei intestinale în
END, care mai departe este oxidat la ENL; MAT este transformat direct,
sub acţiunea microflorei intestinale în ENL (Kujala, 1999, Heinnonen ş.a.,
2001).
72
Tehnologia prelucrării cerealelor
Recent s-a descoperit că microflora intestinală poate transforma şi alţi
lignani: pinoresinol (PIN), lariciresinol (LAR), siringaresinol (SYR),
isolariciresinol (ISO), în ENL şi END.
Cantităţile de lignani vegetali estimate a fi prezente în tărâţa de secară sunt
prezentate în tabelul 1.41.
Au fost efectuate investigaţii, Nilsson ş.a.,1995, privind conţinutul de
lignani din fracţiunile de făină obţinute la măcinarea secarei. Rezultatele
obţinute au arătat că din cele şase fracţiuni de făină F5 are conţinutul cel
mai mare de MAT şi SECO (tabelul 1.42.), în timp ce în irimic şi tărâţa s-a
concentrat cea mai mare cantitate de fibre alimentare conţinând araboxilani
(72%), celuloză (76), lignină (79%) dar şi MAT (87%) şi SECO (73%).Tabelul 1.41. Conţinutul de lignani vegetali estimaţi a fi prezenţi în tărâţa de secară
(sursa Poutanen ş.a, 2001)
LIGNANI VEGETALI NMOLI/G TĂRÂŢĂ SECARĂMetairesinol 2Secoisolariciresinol 2Isolariciresinol 5Lariciresinol 3Pinoresinol 6Siringoresinol 3Total 31
Tabelul 1.42. Conţinutul de lignani în secară şi fracţiuni de făină de secară,
(sursa Nilsson, ş.a., 1995, International rye symposium: Technology and products,
VTT Symposium)
PRODUS CONŢINUT DE LIGNANI, PPMSecară MAT 0,33-0,52; SECO 0,27-0,55Făină de secară (extracţie făină total –
6 fracţiuni 60,7%, extracţie irimic 34,1%,
extracţie tărâţă 5,2%), fracţiunea 5
MAT 0,05-0,22; SECO 0,21-0,38
Biotransformarea lignanilor vegetali în lignani mamari este în relaţie directă
cu microflora intestinală, tratamentul frecvent cu antibiotice putând distruge
această microfloră.
De altfel multe din efectele asupra sănătăţii atribuite fibrelor alimentare sunt
legate de fermentaţia microbiană a fibrelor nedigestibile, polizaharidelor, în 73
Cerealele
intestinul gros. Principalii carbohidraţi fermentaţi sunt araboxilanii, β -
glucanii şi fructanii. Polizaharidele neextractibile cu apa din pereţii celulari
ai cerealelor sunt de asemenea fermentate în intestinul gros, dar în mai
mică măsură decât polizaharidele solubile, deoarece structura complexă a
pereţilor celulari limitează accesibilitatea bacteriilor şi enzimelor care
hidrolizează aceste substrate (Karppinen ş.a., 2001, Cereal chem.).
Cercetările au arătat că doar ¼ din ISO sunt convertiţi în ENL de microflora
intestinală (Adlercreutz ş.a., 2001, Whole grain and human health, VTT
Symposium), iar studiile “in vitro” privind transformarea lignanilor vegetali
puri în ENL şi END (Poutanen ş.a., 2001) au arătat că doar ISO rămâne
neconvertit (tabelul 1.43.).
Tabelul 1.43. Conversia lignanilor puri în ENL şi END
după 24h de fermentare cu floră fecală umană (sursa Poutanen ş.a., 2001)
LIGNANI PURI CONVERSIE DUPĂ 24H, %Metairesinol 62Secoisolariciresinol 72Isolariciresinol 0Lariciresinol 100Pinoresinol 55Siringoresinol 4
74