Товарознавство зерна, борошняних, круп’яних виробів
Оброблювані зернові культури відносять до трьох ботанічним сімействам - злакових, гречаних та бобових.
Сімейство злакових
Розрізняють дві форми злакових - ярі та озимі. Ярі рослини висівають навесні, за літні місяці вони проходять повний цикл розвитку та восени дають урожай. Озимі рослини сіють восени, до настання зими вони проростають, а навесні продовжують свій життєвий цикл і дозрівають дещо раніше, ніж ярі. Озиму та яру форми мають пшениця, жито, ячмінь та тритикале. Всі інші злаки бувають лише ярими. Озимі сорти, як правило, дають вищий урожай, проте їх можна вирощувати в районах з високим сніговим покривом і досить м'якими зимами.
До біологічних ознак, що характеризує злакові культури, відносять будову кореня, стебла, листя, квіток та ін.
Корінь злаків - мочковатий, добре, розвинений (довжина корінців досягає 3 м і більше, а кукурудзи та сорго - 8-10 м), але у пшениці, жита, ячменю та вівса основна частина кореневої системи розташована на глибині до 20-30 см, тому ці злаки особливо чутливі до посухи. Коренева система інших злакових культур йде в землю глибше, тому вони більш посухостійкі.
Стебло злаків - соломина, що складається з трьох - п'яти міжвузлів, з'єднаних стебловими вузлами. У ячменю, жита, вівса та м'якої пшениці соломина всередині порожня, що за несприятливих погодних умов призводить до вилягання рослин та великих втрат урожаю, особливо у високорослих рослин. Тому при виведенні нових сортів злаків прагнуть отримання середньо- і короткостеблових рослин. Стебло твердої пшениці та інших злаків заповнене паренхімною тканиною.
Листя злаків ланцетоподібні, з паралельним жилкуванням. У основи вони згорнуті в трубочки,прикріплені до стеблових вузлів і охоплюють частину стебла. Листя є основними фотосинтезуючими органами, тому їх кількість, розміри та стан істотно впливають на врожайність.
Квітка злаків (за винятком кукурудзи) називається колоском, який складається зі стрижня, зав'язі з двома перистими маточками і трьома тичинками. Зовні зав'язь прикривають колоскові луски (плівки), що виконують роль оцвітини. Залежно від довжини тичинкових ниток і будови маточка квітки можуть бути самозапильними і перехреснозапилюваними (жито, кукурудза).
Урожайність перехреснозапильних злаків менш стійка і залежить від погоди в період цвітіння. Колоски більшості злаків одноквіткові, а в вівса в одному колоску іноді можуть бути зібрані два-три зав'язі. Зерна, що розвиваються в багатоквіткових колосках, дрібніші та неоднорідні по крупності. Вони знижують товарні якості, ускладнюють переробку зерна.
Квітки злаків зібрані у суцвіття. У колоскових злаків (пшениці, жита, ячменю) суцвіттям є складний колос. У пшениці та жита на кожному уступі стрижня складного колоса розвивається по одному зерну, а всього їх у колосі міститься від 30 до 60. У різних сортів ячменю на кожному уступі стрижня може розвиватися як по одному зерну (дворядний), так і по два-три (Багаторядний). Багаторядний ячмінь дає неоднорідне крупністю зерно.
Волотяні злаки-овес, просо, рис, сорго мають суцвіття у вигляді волоті, у якої колоски розташовуються на подовжених квітконосах, що гілкуються. Кількість зерен у волоті буває від 50-60 (овес) до кількох сотень (чумізу). Зазвичай верхівкові колоски зацвітають трохи пізніше ніж нижні, тому в зерновій масі волотистих злаків часто зустрічаються недозрілі зернівки.
Особливе місце серед злаківзаймає кукурудза - однодомна роздільностатева рослина, жіночі квітки якої зібрані в качани, розташовані в пазухах листя по 3-5 на одному стеблі, а чоловічі - в волоті, що ростуть по одній на верхівці стебла. Початок складається з стрижня, на якому вертикальними рядами розташовуються від 300 до 1000 зерновок. Зовні качан покритий видозміненим листям-обгортками. Зерна становлять близько 60% маси качана.
Плід злаків - зернівка - розвивається із заплідненої зав'язі квітки. При обмолоті пшениці, жита та тритикале зернівки легко відокремлюються від квіткових плівок. Не має їхньої кукурудзи. Ці злаки називаються голозерними. В інших злаків квіткові плівки щільно облягають зернівку і при обмолоті не відокремлюються. Ці культури називають плівчастими (ячмінь, овес, рис, просо, сорго). Чим більша маса квіткових плівок на поверхні зернівки - ядра і чим важче вони видаляються, тим менше вихід крупи або борошна при переробці такого зерна.
За зовнішнім виглядом (морфологічними ознаками) зернівки злакових культур поділяють на справжні (пшениця, жито, ячмінь, овес) і просовидні (інші культури).
На рис. 1 показаний зовнішній вигляд зернівки пшениці та рису. Форма зернівки пшениці (рис. 1а) довгаста або довгасто-овальна, з боку спинки чітко помітний зародок, який виглядає невеликою овальною вм'ятинкою. З протилежного кінця зерна видно борідка (чубчик), утворена виростами клітин зовнішнього шару оболонок. Довжина волосків і густота борідки є родовими та видовими ознаками справжніх злаків. З боку черевця вздовж усієї зернівки проходить борозенка (жолобок), що поглиблюється всередину зернівки на '/2- 2 /з її товщини і іноді утворює там петлю, ускладнюючи відділення оболонок при виробленні сортового борошна.
Просовиднізлаки (рис. 16) можуть мати форму довгасту (рис), округлу (просо, сорго) або клиноподібно-овальну (кукурудза). Характерною особливістю цих злаків є відсутність у зерновок борозенки та борідки.
Зернівка будь-якого злаку складається з трьох основних частин - зародка, ендосперму та оболонок. На рис. 2 показано будову зернівки пшениці.
Зародок складається з корінця, стеблинки та нирки, що дають життя новій рослині. Зародок щільно прилягає до ендосперму, від якого відділений видозміненою сім'ядолею – щитком. Через щиток, багатий на ферменти, поживні речовини при проростанні з ендосперму надходять у зародок.
Ендосперм - основна частина зернівки. Являє собою борошнисте ядро, в якому зосереджені запасні поживні речовини. У центрі ендосперму клітини великі, тонкостінні, часто неправильної форми. При віддаленні від центру розмір клітин поступово зменшується, їх форма стає близькою до прямокутної призми. Усередині клітин білки утворюють як суцільну матрицю, в яку вкраплені крохмальні гранули різних розмірів. У центральній частині ендосперму поряд з дрібними та середніми знаходиться багато великих гранул крохмалю. У міру віддалення від центру до оболонок кількість та розміри крохмальних гранул зменшуються, а частка білка збільшується.
Крайовий шар ендосперму -алейроновий, прилеглий до оболонок, на вигляд різко відрізняється як від внутрішньої його частини, так і від оболонок. Він утворений товстостінними клітинами правильної, майже кубічної форми. Алейроновий шар пшениці, жита, вівсаскладається з одного ряду клітин, ячменю - із трьох - п'яти рядів. Ця особливість будови зернівки ячменю може бути використана для виявлення під мікроскопом домішки ячмінного борошна до пшеничного або житнього. Клітини алейронового шару заповнені дрібними білковими тільцями (у деяких видів та сортів пшениці у вигляді кристаликів) із вкрапленими між ними дрібними крапельками жиру.
Оболонки захищають насіння від впливу зовнішнього середовища. Голозерні злаки мають дві оболонки. Зовні зернівка покрита плодовою оболонкою (перикарпієм), яка утворюється зі стінок зав'язі і складається з трьох шарів великих товстостінних одревесневших клітин, порожніх всередині. Розташування шарів клітин у перикарпії нагадує цегляну кладку, що надає оболонці більшої міцності.Насінна оболонка утворюється зі стінок семяпочки і складається з трьох шарів клітин, але дрібних і неправильної форми. У середньому - пігментному шарі насіннєвої оболонки містяться барвники, що надають фарбування зернівці.
За сучасної технології переробки зерна оболонки та алейроновий шар прагнуть видалити. При цьому товщина оболонок і алейронового шару, що утворюють висівки, впливає на якість виробленого продукту. Дуже тонкі оболонки легко подрібнюються і переходять у муку, а надмірно товсті ускладнюють відділення ендосперму, зменшуючи вихід борошна. У пшениці товщина плодової та насіннєвих оболонок коливається від 0,03 до 0,07 мм, а алейронового шару – від 0,03 до 0,06 мм. Цікаво відзначити, що алейроновий шар пшениці, що складається всього з одного ряду клітин, товщиною наближається до оболонок. Як правило, дрібне зерно має товстіші оболонки.
Квіткова оболонка плівчастих культур становить (у %): у ячменю - 9-13, проса - 16-18, рису - 18-22, вівса - 25-30 масизернівки.