Химический состав семян и зеленой массы

Исследования второго периода начинаются с конца 60-х годов текущего столетия, когда была установлена принадлежность амарантовых к группе растений с С4 типом фотосинтеза (Laetsch, 1968; 1969; Downton et al., 1969; Down- ton, 1970). В работах этого периода основное внимание сосредоточено на изучении специфических физиологобиохимических особенностей амаранта, обеспечивающих ему большую экологическую пластичность, значительный адаптивный потенциал, высокую продуктивность при дефиците влаги, повышенной инсоляции и температуре, а также устойчивость к повреждению вредителями и болезнями (Saunders, Becker, 1984; Teutonico, Knorr, 1985; Makus, 1986; 1989; 1990; Bressani, 1990; Lehmann, 1990; Wilson, 1990).

Специфический обмен веществ амаранта (Магомедов, 1988; Тищенко, Магомедов, 1988) обеспечивает ему большое своеобразие химического состава, причем особый интерес вызывает способность интенсивно синтезировать и накапливать много белка в семенах (до 19%) и, особенно, в листьях (до 58%), что было установлено многими исследователями (Saunders, Becker, 1984; Konishi, 1985, 1989; Лазаньи и др., 1988; Lehmann, 1990; 1991; Bressani, 1990; Дуйяр, 1991). Анатомические исследования (Betschart et al, 1981; Irving et al, 1981) позволили идентифицировать распределение белка в семенах амаранта. В основном белки сосредоточены в зародыше, частично в оболочке семени (65%) и меньшее количество локализовано в эндосперме (35%), тогда как у большинства зерновых злаков доля белков зародыша оказывается наименьшей (Bressani, 1990).

Установлены особенности аминокислотного состава белков семян амаранта (Downton, 1973; Betschart et al, 1981; Saunders, Becker, 1984; Teutonico, Knorr, 1985; Bressani, 1989; Чернов, 1995), причем существенных отличий между видами не обнаружено. Характерная особенность набора состоит в высоком содержании лизина, триптофана и серосодержащих аминокислот (дефицитных для злаков) и несколько пониженном- лейцина, изолейцина и валина. Баланс незаменимых аминокислот у амаранта значительно лучше, чем у других растительных белков, чем и обусловлено лучшее его усвоение организмом животных (Табл. 1 по Ruttle, 1976).

Таблица 1

Содержание незаменимых аминокислот в различных белках (г/100 г белка)

Фракционный состав белков амаранта изучен слабо, а результаты ранних исследований часто не совпадают, вероятно из-за различий в используемых методах анализа. В последнее время, однако, разными авторами опубликованы достаточно согласующиеся количественные и качественные характеристики фракций, позволяющие согласиться с тем, что преобладают альбумины и глобулины (60-80%), а проламины и глютелины (основные белки клейковины злаков) представлены мало (20-30%).

Высокая растворимость альбуминов и глобулинов, большое содержание незаменимых аминокислот и, особенно, лизина, делают актуальной проблему технологической экстракции белков амаранта (Paredez-Lopez et al., 1988; Schaeber, 1990; Soriano-Santos et al., 1991; Tena-Flores, 1991; Mendosa-Gusman etal., 1991; Olguin-Martinez, Segura- Nieto, 1991).

Содержание сырого жира в семенах в зависимости от вида амаранта и условий возделывания колеблется от 6 до 17% (Opute, 1979; Saunders, Becker, 1984; Лазаньи и др., 1988; Вгеепе, 1990; Джекобсен, 1990). В его состав входят линолевая (37-62%), олеиновая (19-35%), пальмитиновая (12-25%), стеариновая (2-5%) и следовые количества линоленовой и других жирных кислот (Вгеепе, 1990). Следовательно, амарантовое масло примерно на 75% составляют ненасыщенные жирные кислоты, что и определяет его высокую пищевую ценность.

По данным Опута (Opute, 1979) масло амаранта на 90% состоит из неполярных липидов (в том числе более 90% триглицеридов), стеро- лов и эстерифицированных стеролов. Гликолипиды, преимущественно моногалактозил- и дигалактозилглицериды, составляют 6.0% от общих липидов, а доля фосфолипидов достигает 3.5%.

Сопутствуют этой фракции сквапен, токоферолы, токотриенолы (Aynilian, 1950; Becker, 1989; Lehmann, 1990; Soriano-Santos et al., 1991) и некоторые пигменты, э основном (80%) сосредоточенные в семенной оболочке (Betschart et al., 1981; Fernando, Bean, 1984; Prakashet et al., 1991).

Ряд исследователей считает, что липидный комплекс, экстрагированный из семян амаранта, обладает полифункциональными лечебными свойствами, в частности предлагают использовать амарантовое масло, как антиканцерогенный препарат (Schaeffer, 1990).

Углеводы являются преобладающими веществами семени амаранта (Carls- son 1980; Becker et al., 1981; Saunders, Becker, 1984). При этом содержание свободных сахаров ничтожно мало, а в основном это сахароза (1.6-1.8%), рафиноза (0.8%), стахиоза (0.06%) и мальтоза (0.25%).

В наибольшем количестве представлен крахмал (48-72%), состоящий из очень мелких зерен амилопектина (Irving et al., 1981). На долю цементирующих их молекул амилозы приходится от 4 до 10%. Глюкоамилаза почти в пять раз быстрее разрушает крахмал амаранта, по сравнению с крахмалом злаков. По своему строению зерна амарантового крахмала представляют мелкие многогранники (1-3 микрометра), физико-химические показатели которых четко описаны авторами ряда публикаций (Okino, Sakaguc-hi, 1984; Paredes-Lopez et al, 1989).

Использование крахмала амаранта может быть не только пищевым, но и техническим, например, в качестве биодеградабельного пластификатора (Slnghal et al., 1991; Lehmann, 1988; Cat-taneo, 1992).

Общее содержание минеральных веществ в семенах амаранта составляет 3.6%, т.е. превышает таковое у зерновых злаков. Минеральные вещества в основном локализуются в оболочке семени и в зародыше, это, главным образом, железо, кальций, калий и магний (Devadas et al., 1971; 1980; Olifolaji-Andenike, Tayo, 1980; Saumders, Becker, 1984; Bressani, 1990).

Необходимо специально рассмотреть химический состав листьев амаранта, так как он весьма изменчив из-за видовых особенностей, экологических условий, фазы развития и агротехники. Рассматривая усредненные показатели и используя данные других исследователей Саундерс и Беккер (Saunders, Becker, 1989) показали, что листья амаранта содержат больше сухого вещества и сырого протеина, чем другие листовые овощные растения (шпинат, мангольд и др.). Карлсон

(Carlson, 1977), Хилл и Рэвейт (Hill, Rawate, 1982) экстрагировали листовой белковый концентрат с высоким содержанием белка (60-80%) и показали, что из 24 видов исследованных растений его количество у амаранта было наибольшим.

Белки листьев амаранта хорошо сбалансированы по набору незаменимых аминокислот и имеют высокий уровень содержания лизина (Fafunso, Bassir, 1976; Saunders, Becker, 1984), благодаря чему можно считать молодые листья ценным продуктом питания и прекрасным кормом для животных.

По данным Элиаса (Elias, 1977) листья амаранта особенно богаты кальцием, железом и калием, витаминами А и С.

Установлено, что листья, но в еще большей степени стебли и ветви амаранта, могут накапливать нитраты и оксалаты в количествах, создающих опасность для здоровья человека и животных (Marshall et al., 1967; Maynard et al., 1976; Lorenz, 1978). Специально проведенные исследования (Der Marderosian et al., 1980; Alvarado-Rodrigez et al., 1991) показали, однако, что накопление нитратов имеет преимущественно сезонную зависимость. Эти же авторы отметили, что кулинарная обработка листьев способствует значительному их освобождению от нитратов и оксалатов. Принято считать, что использование в пищу 300 г свежих листьев амаранта в сутки не представляет опасности здоровью людей (Труды IМКА, 1991).

Ряд авторов сообщает о незначительном содержании в надземных частях растений амаранта алкалоидов, сапонинов и таннинов (Aynilian et al., 1971; Marten, Andersen, 1975; Dogra et al., 1977; Vargas- Zopezetal. 1990,1991).

Представляется целесообразным рассмотрение химического состава семян и листьев амаранта завершить сведениями об их использовании. Наличие в них различных ценных компонентов объясняет эмпирическое использование амаранта с глубокой древности до наших дней. Во многих странах Латинской Америки, Африки и Азии население широко использует как семена ("зерно"), так и зелень.

Мука из семян амаранта является хорошей минорной добавкой к хлебобулочным, макаронным, кондитерским и диэтическим изделиям для повышения их питательных достоинств, в основном за счет обогащения их легкоусваивающимся высоколизиновым белком (Betschart et al., 1981; Lorenz, 1981; Okuno, Sakaguchi, 1981; 1982; Saunders, Becker, 1984; Bressani et al., 1987; Rekha, 1991; Shufen, 1991; Pacheco- Delahye, Alvarado, 1991; Пачеко Делайе, Альварадо, 1993; Матвеева идр., 1991).

Цельные семена, взорванные по специальной технологии, являются основой для изготовления различных кондитерских изделий типа "аллегрия", а также хлопьев и круп для варки каши.

Кроме того, смолотые семена находят все большее применение как белковая добавка к концентрированным кормам для сельскохозяйственных животных. В условиях эксперимента на крысах (Betschart et al., 1981) перевариваемость белка составляла 76%, а сухого вещества семян - 72%. Коэффициент белковой эффективности (КБЭ) был равен 1,51, тогда как для казеина он составлял 2.50. Тепловая обработка и тонкий помол увеличивали КБЭ до 1.73 и 1.83, соответственно. Еще больше эти обработки увеличивали перевариваемость сухого вещества, по-видимому, за счет изменений состояния крахмала.

В других опытах также на крысах (Cheeke, Bronson, 1980; Harrold et al., 1980; Sachez-Marroquin et al., 1980; Afolabi et al., 1981) КБЭ был более низким, а животные теряли в весе.

Предположение о возможной токсичности семян снимается данными по определению активности термолабильного ингибитора трипсина (Becker, Saunders, 1981). Мука из цельных семян амаранта содержала 0.094 ед./мг (1.3 ед. на мг азота), а пшеничная мука — 0,54 ед./мг (27.9 ед. на мг азота) и, следовательно, амарантовая мука не может обладать токсичностью.

Во многих странах широко практикуется использование листьев амаранта в свежем, вареном и тушеном виде. При введении амарантовой добавки в рацион младших школьников в Индии у них были устранены симптомы дефицита витаминов и минеральных солей (Devadas et al., 1971; 1980). Было установлено, что организм детей усваивал до 73% — каротина и при этом в течение двух месяцев улучшалась формула крови. Такие же изменения, но за 15 дней наступали у детей ясельного и дошкольного возраста (Lala, Reddy, 1970; Krischnamurthy et al., 1976).

В опытах с телятами (Odwongo, Mugerwa, 1980) сравнивался эффект от использования амаранта и люцерны при соблюдении изоазот- ности и изокалорийности. Нарушений не наблюдалось при введении в рацион до 40% листьев как люцерны, так и амаранта, при одинаковых привесах. При сопоставлении с овсом амарант оказался более усвояем и содержал больше белка лучшего качества (Marten, Andersen, 1975).

По данным Караева и Тменова (1991), а также Эстевэс и др. (Esteves et al., 1992) привесы поросят-отьемышей при откорме с добавкой амаранта были в два раза выше, чем при добавке того же количества люцерны.

Широкое применение получили амарантовые добавки в рационе птицы (Waldrup et al., 1985; Laovoravit et al., 1986; Tillman, Waldrup, 1986, 1987; Vohra et al., 1989; Cervellini et al., 1992).

В последнее время установлено, что зеленая масса амарантовых может быть успешно подвергнута силосованию, особенно в смеси с кукурузой, сорго или соломой злаковых.

Таким образом, умеренное употребление семян и зелени амарантовых в пищу и на корм не только не создает угрозу здоровью, но, напротив, во многих случаях может быть полезным. Как исторический опыт народов, так и современные исследования подтверждают, что амарантовые способны произрастать в различных условиях, они обладают высокой продуктивностью и в экономическом отношении могут составить серьезную конкуренцию традиционным сельскохозяйственным культурам (Amaranth.MPAC-1984; Вгееп, 1990).