Сравнительно давно известно, что в пшенице содержится трисахарид рафиноза, дисахарид сахароза (и иногда мальтоза) и небольшое количество моносахаридов, глюкозы и фруктозы. Присутствие левозина, водорастворимого углевода пшеницы и других злаков впервые было отмечено в 1891 г.. Колен и Бельваль установили присутствие в пшеничном зерне на ранних этапах его развития значительных количеств этого углевода, представляющего смесь легко гидролизуемых глюкофруктанов различного молекулярного веса.
Вплоть до недавнего времени сахара пшеницы учитывали исключительно путем определения восстанавливающей способности до и после гидролиза с разбавленной кислотой. Применение в последнее время методов количественной хроматографии позволило получить новые данные относительно природы и количественного содержания Сахаров в продуктах переработки пшеницы.
Мак-Леод и Прис, пользуясь хроматографическим методом, провели исследование простых Сахаров и олигосахаридов у ряда злаков. Данные, полученные ими для пшеницы, представлены наряду с более поздними данными других авторов для немецкой пшеницы, американских твердозерных красных яровых пшениц и пшениц дурум. Авторы этих работ ограничили свои исследования определением некоторых классов Сахаров. Содержание глюкозы в пшенице янтарный дурум оказалось ниже, а фруктозы, мальтозы и рафинозы заметно выше, чем у твердозерной красной яровой пшеницы, выращенной в тех же условиях. Кроме перечисленных Сахаров, Менгер наблюдала на хроматограмме два довольно четких пятна, принадлежащих неизвестным сахарам, которые при гидролизе распадались на глюкозу и фруктозу. Отсюда следует, что эти сахара являются глюкофруктанами. Данные по содержанию рафинозы могут получаться завышенными, так как пятно с величиной Rit соответствующей этому сахару, может давать смесь рафинозы с другим олигосахаридом.
Влияние увлажнения и прорастания пшеницы на содержание олигосахаридов
Тойфель с сотр. исследовал суточные изменения содержания олигосахаридов в пшенице, а также и в другом зерне под влиянием увлажнения и прорастания. В зерне, увлажнявшемся в течение 2 дней, а затем прораставшем в течение 5 дней, содержание сахарозы увеличивалось вдвое, мальтозы — в 6 раз, глюкодифруктозы — в 4, а рафинозы — в 3 раза.
В спелом неповрежденном зерне бета-амилаза присутствует в свободном и связанном состояниях, а содержание альфа-амилазы чрезвычайно низко. При прорастании происходит переход неактивной, связанной бета-амилазы в свободное, активное состояние. Активность альфа-амилазы также становится очень заметной. Комбинированным действием этих двух ферментов объясняется быстрое образование их крахмала
Ранние работы, касающиеся химических превращений, которые имеют место во время налива пшеничного зерна, показали, что сахара перемещаются в зерно из цветочных пленок, листьев и стеблей до тех пор, пока влажность зерна не упадет до 40%, когда это передвижение прекращается. Сахара в основном превращаются в крахмал, причем подсушивание зерна способствует этой реакции. Недавно Менгер предприняла хроматографическое исследование соотношения известных Сахаров в зерне пшеницы дурум на различных стадиях ее созревания при выращивании в вегетационном домике. В течение исследованного периода развития зерна сумма восстанавливающих Сахаров уменьшалась на 92%, а сумма невосстанавливающих — на 53%. Вследствие этого отношение восстанавливающих Сахаров к невосстанавливающим увеличивалось от 1 : 1,07 (на 14-ый день после цветения) до 1 : 5,7 в зрелом зерне. На всем протяжении развития зерна содержание рафинозы оставалось довольно постоянным. Содержание дисахаридов, сахарозы и мальтозы по мере созревания очень заметно уменьшалось. Содержание моносахаридов, глюкозы и фруктозы в спелом зерне падало до очень низких величин. Убыль сахарозы с 14-го дня до полной спелости составляла 68%, а для суммы восстанавливающих Сахаров за тот же период убыль в пересчете на мальтозу составляла 92%. В соответствии с данными Линча и сотр. суммарные количества отдельно определенных восстанавливающих и невосстанавливающих Сахаров, выраженных соответственно в мальтозе и сахарозе, оказались значительно ниже, чем процентное содержание этих двух групп Сахаров, определенное ферроцианидным методом. Расхождения между найденными количествами восстанавливающих Сахаров объясняются гидролизом невосстанавливающих Сахаров в результате экстрагирования кислотой (этот метод применяется для определения суммы восстанавливающих Сахаров). Дополнительная и, возможно, большая ошибка получается, если содержание восстанавливающих Сахаров выражают в мальтозе, поскольку наряду с последней присутствуют также и моносахариды. Значительно большая величина суммы невосстанавливающих Сахаров, полученная с помощью стандартного метода, до некоторой степени объясняется гидролизом ряда олигосахаридов, присутствующих наряду с сахарозой и рафинозой, но с трудом отделяющихся и не определенных в данной работе.
При порче пшеницы и другого зерна в процессе хранения имеют место многочисленные биохимические превращения, в том числе убыль невосста-навливающих Сахаров и общего количества Сахаров. В условиях естественного хранения эти изменения связаны с развитием плесени. Потребность во влаге для роста у различных видов плесени колеблется в широких пределах, однако для большинства видов, обитающих на пшенице, необходимая для роста минимальная относительная влажность равна 75%, что соответствует содержанию воды в зерне 14,5%. Однако при более длительном хранении некоторые виды могут расти в условиях более низкой относительной влажности. Так, в 1955 г. Кристенсенс сотр. показали, что пшеница и ячмень, хранившиеся в течение 16 месяцев при влажности зерна ниже 13,5%, поражались плесенью Aspergillus restrictus, ранее не обнаруживаемой на зерне. Поскольку порча зерна в основном объясняется развитием плесени, ряд исследователей считают, что ухудшение качества влажного зерна можно предотвратить, если его хранить в углекислом газе или азоте для предотвращения роста грибков. Совсем недавно Гласе и сотр. предприняли лабораторное исследование по влиянию аэробных и анаэробных условий хранения на качество пшеницы. Результаты, представленные в таблице 64, показывают, что заметные изменения в содержании невосстанавливающих и восстанавливающих Сахаров имели место даже в атмосфере азота, когда рост плесени полностью исключен. Убыль невосстанавливающих Сахаров почти полностью компенсировалась приростом восстанавливающих Сахаров. При хранении влажной пшеницы на воздухе наблюдался интенсивный рост плесени, а увеличение количества восстанавливающих Сахаров составило только ¼ убыли невосстанавливающих Сахаров, что объясняется использованием первых плесенью.
Выражение количества невосстанавливающих и восстанавливающих Сахаров соответственно в сахарозе и мальтозе чисто произвольно; однако недавно были проведены некоторые хроматографические исследования, показавшие количественные изменения в отдельных компонентах. Гласе и Джеддес выделили из моносахаридной фракции образца пшеницы, хранившегося в течение 24 недель в атмосфере азота при влажности зерна 18% и температуре 30°, галактозу, миоинозит и глицерин. Кроме того, в хроматографически чистом виде получены глюкоза и фруктоза. В контрольном образце пшеницы обнаруживались глюкоза и фруктоза наряду со следами галактозы и миоинозита. Линч с сотр. использовали метод количественной хроматографии при исследовании изменений в содержании моно — и дисахаридов во влажной пшенице при хранении ее в течение 8 недель в атмосфере различного состава.
В образце, хранившемся на воздухе, количество восстанавливающих Сахаров при хранении оставалось неизменным или слегка снижалось; содержание сахарозы уменьшалось. С помощью феррицианидного метода установлено, что эта убыль сахарозы невелика; однако при этом методе определялись также рафиноза и глюкофруктаны. В пшенице, хранившейся в анаэробных условиях, содержание мальтозы оставалось без изменения, в то время как количество фруктозы и глюкозы увеличивалось в 3 раза, а галактозы — в 4—5 раз. Прирост галактозы показывает, что сахароза и глюкофруктаны не являются единственными невосстанавливаю — щими сахарами, подвергающимися гидролизу при хранении. Галактоза может образовываться из рафинозы под действием альфа-галактозидазы, причем одновременно образуется сахароза. В образцах, хранившихся на воздухе, происходило активное использование восстанавливающих сахаров.
Тойфель с сотр. исследовали изменения в содержании ди — и трисахаридов при хранении пшеницы в хороших и плохих условиях. При хороших условиях хранения концентрация различных сахаров оставалась по сути дела постоянной. Исключение представляла сахароза, содержание которой слегка убывало. При хранении пшеницы в условиях высокой влажности и температуры снижалось содержание сахарозы, глюкодифруктозы и рафинозы. Содержание мальтозы существенно увеличивалось только в образцах с влажностью 35,4%.