В состав зерна пшеницы входят вода, органические и зольные вещества.
По литературным данным, в зерне озимой пшеницы содержится в среднем (в %): воды 13,0, белка 16 (с колебаниями от 9,6 до 25,2), безазотистых экстрактивных веществ 63,8, жиров 2,2, клетчатки 2,4 и золы 2,0.
Важнейшая составная часть зерна — азотистые вещества, состоящие главным образом из белков. От количества и качества их зависит питательная ценность пшеницы. Белки служат основным материалом при построении тканей организма человека и животных. Они являются высококалорийным продуктом питания человека, превосходя крахмал, сахар и уступая лишь растительным жирам. При сжигании различных продуктов и веществ выделяется следующее количество теплоты (на 1 г вещества в калориях): льняного масла 9223, белка 5567, крахмала 4123, сахара (глюкозы) 3692 (Иванов, 1934; Костычев, 1937).
Содержанию белка при оценке качества зерна, муки и изготовляемых из них продуктов придается большое значение. Чем больше его в зерне и муке, тем выше питательность хлебобулочных и других изделий. Для изготовления макарон и вермишели используют сорта твердой пшеницы с содержанием белка не меньше 14%, хлебобулочных изделий — 13—14, кондитерских изделий — меньше 12,5%. Большую ценность для мукомольной и хлебопекарной промышленности, а также для экспорта представляют сильные и твердые пшеницы. Сильные пшеницы характеризуются повышенным содержанием в зерне белка, клейковины и других денных веществ. Белка в них должно быть не менее 14%, сырой клейковины в муке первого сорта не менее 32%; стекловидность зерна не менее 70% у краснозерных и не менее 60%. У белозерных сортов, объемный выход хлеба из 100 г муки 550 см3 и хлебопекарная сила муки не менее 280 джоулей. При добавлении муки из зерна сильной пшеницы к муке слабой пшеницы значительно улучшается качество хлеба (вкус, пористость, объем и т. д.).
Зерно сильной пшеницы оплачивается выше, чем обычной: при содержании клейковины (I группа) 32% и выше на 50%, при содержании клейковины 28—31% на 30%. При содержании клейковины не менее 25% и не ниже II группы зерно оплачивается на 10% выше. Зерно твердой пшеницы оплачивается выше, чем зерно мягкой пшеницы: I класса — на 65%, II класса — на 40% и III класса — на 20%; не отвечающее требованиям III класса — на 10%. Содержание клейковины должно быть в зерне I класса не менее 28%, II класса — не меньше 25% и III класса — не ниже 22%.
Пищевая ценность пшеницы зависит не только от содержания в ней белка, но и от его качества. По свойствам и способности растворяться в воде и различных растворах белки делятся на четыре группы:
- альбумины, способные растворяться в воде
- глобулины, растворимые в растворах нейтральных солей
- глиадины, растворимые в 70%-ном этиловом (винном) спирте
- глютенины, растворимые в слабых растворах кислот и щелочей
По данным Б. П. Плешкова (1965), в зерне пшеницы содержится в среднем: альбумина (лейкозина) 4—7% общего количества белков, глобулина 20, глиадина 20—40 и глютенина 25%. Наибольшую ценность представляют глиадины и глютенины. От содержания их зависит качество клейковины. Чем больше в муке клейковины, тем выше качество хлебобулочных изделий. От содержания и качества клейковины зависят объем, пористость и другие достоинства хлеба. Хорошая клейковина обладает большей способностью растягиваться в длину и, не разрываясь, оказывать при этом сопротивление растяжению.
Качество белков определяется также аминокислотным составом. Чем больше аминокислот содержится в белках, тем выше пищевые свойства пшеницы. Наибольшую ценность имеют так называемые незаменимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы организмом человека, а должны быть получены с пищей. К ним относятся, в частности: валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, гистидин, лизин, триптофан и фенилаланин. Содержание аминокислот в белках неодинаково. Например, в альбумине зерна мягкой пшеницы их содержится примерно 1,5—11,34%, глобулине — 1,18—6,84%, глиадине — 0,13—6,32% от общего азота. В зерне твердой пшеницы количество лизина, гистидина и некоторых других аминокислот несколько больше, чем в мягкой пшенице.
Суточная потребность человека в незаменимых аминокислотах составляет (в г): валила 3,8, пзолейцина 3,3, лейцина 9, треонина 3,5, метионина 3, гистидина 2, лизина 5,2, триптофана 1,1 и фенилаланина 4,4. Систематическое отсутствие в пище человека каких-либо незаменимых аминокислот может привести к нарушению обмена веществ и тяжелым заболеваниям.
Поэтому при выведении сортов необходимо обращать внимание на повышенное содержание аминокислот в зерне озимой пшеницы.
По исследованиям М. М. Самсонова и Е. Н. Жаровой (1960, 1965), количество сырой клейковины в 70%-ной муке озимой пшеницы колеблется от 16 (Новгородская область) до 56,8% (Чечено-Ингушская АССР).
Содержание белка в различных частях зерна озимой пшеницы неодинаковое. Например, в мучнистом ядре эндосперма больше всего белка в спинной части зерна, прилегающей к алейроновому слою и периферической зоне; меньше его в эндосперме, прилегающем к бороздке; наименьшее количество белка в центральной части. Во внешних частях зерна, которые при переработке на муку дают отруби (алейроновый слой и оболочки), белка больше в спинной части, чем в других. В бородковой части и зародыше зерна содержание белка выше, чем в центральной части.
Чем больше белка в зерне пшеницы, тем, как правило, выше содержание в нем клейковины. Последней в зерне больше, чем белка, примерно в 1,5—2 раза, в зависимости от почвенно-климатических условий и агротехники.
Представляют интерес данные о высоком содержании протеина в зерне и клейковины в 70%-ной муке озимой пшеницы в некоторых областях СССР. Они свидетельствуют о возможности получения высокой белковости зерна сортов озимой пшеницы в отдельных почвенно-географических зонах страны. Максимальное содержание протеина (20%) и клейковины (46%) оказалось в пшенице Безостая 1 Целинского сортоучастка Ростовской области, несколько меньше — в сорте Аврора Терского сортоучастка Кабардино-Балкарской АССР и Октябрьского сортоучастка Крымской области: соответственно 19,3; 44,8 и 19,2; 44,6%. В других республиках и областях максимальное содержание протеина было не ниже 16,1% и клейковины не меньше 34,9%.
Приведенные данные согласуются с выводами Н. Н. Иванова (1928—1929), К. А. Фляксбергера (1938), М. И. Княгнничева (1951), П. Е. Суднова (1965). М. М. Самсонова (1967), что содержание белка в зерне пшеницы в северных и западных районах СССР ниже, чем в южных и восточных. Это объясняется повышенной влажностью климата северных и западных областей, бедностью почвы питательными веществами (недостаток гумуса), отсутствием высокобелковых сортов для этих районов и другими факторами. Многолетние исследования М. И. Княгнничева и других ученых показали, что роль климатических факторов в накоплении белка хотя и значительна, но не решающая.
Более сильный фактор, способствующий повышению белковости пшеницы, — плодородие почвы. По данным опытной станции (Пушкин) Всесоюзного научно-исследовательского института растениеводства (ВИР), в зерне пшеницы, высевающейся в севообороте без трав, белка содержалось 11,2%, в севообороте с бобами —13,33, а в севообороте с люцерной — 15,06%. Количество белка в зерне озимой пшеницы зависит также от сортовых особенностей.
В последние годы качество зерна в некоторых районах ухудшилось.
Если до 1914—1918 гг. среднее содержание белка в донских пшеницах находилось в пределах 18%, в 1953—1957 гг., когда в полевых севооборотах были многолетние травы и пары, — 17,39%, то в 1970—1972 гг. снизилось до 13,36—13,61%. В южных районах Ростовской области, где природные условия наиболее благоприятны для возделывания сильных пшениц, содержание белка в зерне заготовляемой пшеницы достиг в 1968 г. самого низкого показателя — 12,69% (Кашненко, Чорба, 1972).
Снижение качества зерна озимой пшеницы связано с ухудшением агротехники (резкое сокращение площади чистых паров, размещение озимой пшеницы после кукурузы, однолетних злаковых трав и др.). По данным 11-летних опытов (1959—1969) Зерноградской селекционной станции, содержание белка в зерне пшеницы Безостая 1, выращенной на чистых парах, колебалось от 14,49 до 17,04%, что соответствовало требованиям стандарта на сильные пшеницы.
Важный прием, способствующий повышению качества зерна, — применение удобрений. По данным географической сети опытов Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведення (ВИУЛ), проведенных в 1965—1968 гг. в районах Северного Кавказа, центрально-черноземной зоны и Поволжья, внесение полного минерального удобрения повышало содержание клейковины в зерне сортов пшеницы Безостая 1 и Мироновская 808 на 2—7%.
Особенно эффективно действует на повышение качества зерна дробное внесение туков в виде основного удобрения (NPK), припосевного (в рядки) и подкормок (азотом).
Очень эффективна некорневая подкормка посевов пшеницы жидкими азотными удобрениями в период колошения, которая, по данным научно-исследовательских учреждений, увеличивает содержание в зерне белка на 0,7—2,1% и клейковины на 4,7—6,5% и больше.
С ростом продуктивности сортов качество зерна обычно ухудшается. Так, по данным Мироновского научно-исследовательского института селекции и семеноводства пшеницы, в среднем за 11 лет урожайность старого сорта Украинка составила 37,8 ц с 1 га с содержанием в зерне 15,4% сырого протеина, а пшеницы интенсивного типа Мироновская 808 соответственно 52,5 ц с 1 га и 13,78%. Чтобы получать высокие урожаи и высококачественное зерно пшеницы, необходимо совершенствовать технологию ее возделывания: размещать по хорошим предшественникам (чистым и занятым парам), тщательно обрабатывать почву, применять удобрения и др.