Овес ― химический состав и морфологическое строение

Зерновка овса собирается вместе с околоцветником. По внешнему виду она похожа на зерно пшеницы или ржи, но ее поверхность покрыта трихомами (похожими на волоски выступами). У зерна овса наружные пленки охватывают ядро, но не срослись с ним. Из всех зерновых культур содержание пленок у зерна овса наиболее высокое – 22-30 % [28]. Зародыш занимает около трети длины всего зерна, по сравнению с зародышем пшеницы он длиннее и уже. Зерно овса состоит из околоплодника, семенной оболочки, алейронового слоя, зародыша и эндосперма. Алейроновый слой – внешний слой эндосперма. Крахмальный эндосперм овса содержит больше белка и липидов, чем эндосперм других зерновых культур [61, 168].

Овес является хорошим источником белка, богат комплексом витаминов группы В: тиамином, фолатом, пантотеновой кислотой; минеральными веществами, железом, магнием, медью, цинком; а также содержит линолевую кислоту – одну из основных жирных кислот. К тому же овес известен высоким содержанием клетчатки [61, 95, 112, 165].

Множество исследований подтвердили способность овса снижать уровень холестерина в крови по следующим причинам:

- растворимая клетчатка, содержащаяся в овсе уменьшает гипергликемию после еды и связанное с этим повышение инсулина, что может уменьшить синтез холестерина;

- овес содержит также α-токотринол – форма витамина Е, который снижает уровень холестерина;

- пропионат и ацетат – две жирные кислоты с короткими цепями, вырабатываемые в ободочной кишке из растворимой клетчатки, считаются ответственными за некоторые гипохолестеринемические способности овса, эти продукты адсорбируются в кровь и попадают в печень, где происходит синтез холестерина. В печени они задерживают образование холестерина;

- β-глюкан – находящаяся в эндосперме крупы (смола)– уменьшает уровень холестерина в крови.

- два сапонина, находящиеся в крупе (авенакозиды А и В), также считались причастными к способности овсяной крупы снижать уровень холестерина. В лабораторных условиях было доказано, что эти сапонины связывают холестерин. Количество авенакозидов уменьшается с обработкой продукта, так что лучше всего употреблять овсяную крупу в пищу в как можно менее обрабатываемом виде [41, 95, 112, 113, 176, 177, 194, 197, 201].

При рассмотрении общего химического состава зерна следует учесть, что он колеблется в широких пределах в зависимости от внешних (климат, погодные условия, агротехника, обработка почвы, предшественники, удобрения, борьба с сорняками, вредителями и болезнями) и внутренних (генотип, степень зрелости, всхожесть, энергия прорастания, дозревание, репродукция, состояние: свежесть, прорастание, самосогревание) факторов [58, 165, 168]. Химический состав зерна овса представлен в таблице 1.

Показатели по содержанию белка и аминокислотного скора у овса самые высокие среди зерновых культур [58, 168, 182]. Содержание белка в зерне овса колеблется от 9,0 % до 19,5 % [58].

Таблица 1– Химический состав зерна овса

По фракционному составу белков зерно овса значительно отличается от белков зерна пшеницы, ржи и ячменя. По данным Казакова Е.Д., преобладающая фракция у зерна овса - глютелины (36 %), затем проламины (28 %) и глобулины (21 %). Белок зерна овса, растворимый в спирте, называют авенином (18-19 %) и в солевом растворе – авеналином.

Другие авторы отмечают иное соотношение во фракционном составе белков. Преобладающими являются глобулины (около 55 %), а содержание глютелинов составляет около 20-25 %. Спирторастворимые проламины в зернах овса составляют лишь 10-15 % от общего содержания белка [61, 168].

Количество отдельных аминокислот, входящих в состав зерна овса, колеблется в больших пределах. Аминокислотный состав зерна овса представлен в таблице 2. По содержанию отдельных аминокислот белки зерна овса значительно отличаются от белков зерна пшеницы. Для белков зерна овса по сравнению с белками зерна пшеницы характерно повышенное содержание аргинина и резко сниженное – глютаминовой кислоты. В белках зерна овса отмечено также высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина – почти в 2 раза больше, чем в пшенице.

Аминокислотный состав белка зерна овса не ухудшается с повышением содержания белка в зерне. Содержание лизина в овсе с содержанием белка 17,0 % составляет 4,0 %, в овсе с 21,7 % белка – 4,1 %, в овсе с 25,1 % белка – 3 %, содержание лейцина 7,8 %, 7,9 %, 7,8 % соответственно, фенилаланина – 5,5 %, 5,9 % и 5,7 %. Содержание белка в зерне овса можно повысить до весьма значительного уровня. В мировой коллекции найдены образцы зерна овса с содержанием белка свыше 24 % [58].

Таблица 2 – Аминокислотный состав белков зерна овса

По содержанию отдельных аминокислот белки овса заметно отличаются от белков пшеницы и ячменя. Для белков овса заметно повышенное содержание аргинина и резко сниженное (в 3,0-3,5 раза) глютаминовой кислоты. В белках овса отмечено также высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина – почти в 2 раза больше, чем в белках пшеницы [25].

Глицин (402 мг %) участвует в образовании нуклеиновых и желчных кислот, гемма, необходим для обезвреживания в печени токсических продуктов. Аланин (517 мг %) используется в различных процессах обмена углеводов и энергии. Серин (520 мг %) входит в состав различных ферментов, обнаружен в составе липопротеидов и других белков. Треонин (332 мг %) участвует в биосинтезе белка, являясь незаменимой аминокислотой. Значение цистеина (260 мг %) определяется наличием в его молекуле сульфгидрильной (-SH) группы, которая придает ему способность легко окисляться и защищать организм от веществ с высокой окислительной способностью (при лучевом поражении, отраслении фосфором). Метионин (156 мг %) характеризуется наличием легко подвижной метильной группы, которая используется для синтеза важных соединений (колина, адреналина и др.). Валин (606 мг %), лейцин (722 мг %) и изолейцин (414 мг %) активно участвуют в обмене веществ и не синтезируются в организме. Аспарагиновая (804 мг %) и глутаминовая кислоты (1738 мг %) имеют большое значение для организма. Они участвуют в биосинтезе белка, образовании важнейших соединений, энергетическом обмене и т.д. Лизин (384 мг %) необходим для синтеза белков, в том числе гистонов, входящих в состав нуклеопротеидов, обнаружен в структуре некоторых ферментов. Аргинин (646 мг %) участвует в синтезе мочевины (основной путь обезвреживания аммиака), входит в состав мышц и участвует в обмене энергии. Фенилаланин (562 мг %) служит основным источником синтеза тирозина, являющегося предшественником ряда биологически важных веществ: гормонов, некоторых пигментов и др. Триптофан (152 мг %), помимо участия в синтезе белка, служит источником никотиновой кислоты, ряда пигментов и т.д. Гистидин (231 мг %) необходим для синтеза белков, является предшественником гистамина, влияющего на кровяное давление и секрецию желудочного сока [22.].

На долю углеводов в составе зерна приходится среди других веществ наибольшая часть. В зерне овса находятся разнообразные углеводы: моносахара (пентозы, гексозы), дисахариды, крахмал, гемицеллюлозы, клетчатка и др. В крахмальном эндосперме основными сахарами являются сахароза и раффиноза.

Представителями полисахаридов являются крахмал (36,5 %), клетчатка (10,7 %), гемицеллюлозы (10,0 %). Клетчатка и гемицеллюлозы в организме человека участвует в активации моторики желудка и кишечника, стимулируют выделение пищеварительных соков и т.д. [68, 212, 223].

Крахмал овса состоит из крупных гранул, состоящих из множества отдельных мелких, которые имеют форму многогранников размером 3-10 нм и температурой клейстеризации 53-59 ºС [61, 155]. Сложносоставные гранулы крахмала овса большие и круглые.

Гемицеллюлоза овса на 70-87 % состоит из β-глюкана, и с недавних пор он стал вызывать к себе повышенный интерес, поскольку способен снижать уровень холестерина в крови. У овса содержание гемицеллюлозы выше, чем у других зерновых культур – содержание β-глюкана составляет около 4-6 % [61, 165, 194, 203, 222, 224].

У овса содержание липидов обычно выше, чем у других зерновых культур, но при этом оно варьирует в широком диапазоне. Имеются данные о том, что эта величина может составлять как 3 %, так и 12 %. Большинство видов овса сдержат 5-9 % липидов. Овес уникален еще тем, что 80 % его липидов содержатся в эндосперме зерна, а не в зародыше и отрубях [61].

Овес относится к культуре с относительно низким содержанием связанных форм липидов (10,2 %). Свободные липиды – это в основном – запасные, связанные – структурные. Основная фракция свободных липидов – триацилглицериды (70,3 %) [58, 165].

Липиды овса содержат больше олеиновой кислоты, чем большинство других зерновых культур. Также особое внимание стоит уделить линолевой (2,37 %) и линоленовой (0,13 %) кислотам. Эти кислоты в организме человека не синтезируются, поэтому они относятся к незаменимым факторам питания. Насыщенные жирные кислоты в зерне овса представлены в основном пальмитиновой (0,96 %) и стеариновой (0,04 %) кислотами.

Содержание токоферола у овса составляет около 2,3 мг/100 г зерна, что несколько ниже, чем в пшенице. Хорошо известны антиокислительные свойства овса, которые обеспечиваются присутствующими в его составе некоторыми фенольными соединениями – в основном, сложными эфирами 1-алаканолов кофейной и феруловой кислот [61, 168].

Липиды овса весьма нестойки при хранении. Поэтому с целью инактивации липолитических ферментов, ответственных за порчу жира, и соответственно, продуктов переработки, при их производстве обязательна гидротермическая обработка [27, 195].

Зерно овса является важным источником таких витаминов как тиамин (6-8 мкг/г), ниацин (15,6-17,2 мкг/г), рибофлавин (1,7-2,0 мкг/г), пиридоксин (0,9-3,1 мкг/г), биотин (20,0 мкг/г), пантотеновая кислота [58, 61, 74]. Витамины играют существенную роль в реакциях окисления во всех тканях человека, а также регулируют обмен белков, углеводов и жиров.

Зерно овса выгодно отличается от остальных зерновых культур высоким содержанием необходимых человеку минеральных веществ – фосфор, калий, кальций, магний, железо, медь, марганец. Большая часть минеральных веществ (61 %) содержится в алейроновом слое [61, 218]. Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, но без них жизнь человека невозможна. Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессах жизнедеятельности человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают такие элементы, как фосфор и кальций. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма – водно-солевом, кислотно-щелочном. Многие ферментные процессы в организме невозможны без их участия.

Известно, что продукты переработки зерна овса являются эффективными природными энтеросорбентами. Они способствуют выведению из организма человека различных токсикантов, в частности маталло- и хлорорганических соединений, а также неорганических солей металлов [60, 72, 104, 143, 196, 218].