Співвідношення анатомічних частин зернівки злаків має важливе технологічне значення. Чим більше оболонок, тим менше поживних речовин містить зерно і менше відповідно вихід продуктів при переробці. У голозерних злаків зміст коливається (у %): ендосперма - від 70 до 85, алейронового шару - від 4 до 12, плодової і насінної оболонки - від 5 до 9, зародка - 1,5 - 7 (у кукурудзи до 15) маси зернівки.
Квіткова оболонка плівчастих культур складає (у %): у ячменю - 9 - 13, просо - 16 - 18, рису - 18 - 22, вівса - 25 - 30 маси зернівки.
1.2 Родина гречкових
Родина гречкові (клас дводольних рослин) в зерновому господарстві представлено єдиною культурою - гречкою (Fagorpyrum Mill). Це ярова однорічна рослина, що має стрижньовий корінь, трав'янисте гіллясте стебло, стрілоподібне листя. Квітки правильні, з п'ятипелюстковим віночком від блідо-рожевого до червоного забарвлення. Квітки зібрані в суцвіття - щиток. Гречка є перехреснозапилюючою рослиною, хорошим медоносом. Проте квітки розкриваються лише на один день і не одночасно на всій кисті, тому урожай сильно коливається залежно від погодних умов в період цвітіння і кількості комах - обпилювачів на полях. Дозрівання плодів також відбувається не одночасно.
Плід гречки - горішок, як і у злаків, складається з трьох частин - зародка, ендосперма і оболонок. Зародок дуже великий у вигляді стрічки, схожої на латинську букву S, пронизує весь ендосперм, частково проходячи у поверхні ядра. Ендосперм рихлий, борошнистий, такий, що легко дробиться при переробці. Ядро (ендосперм із зародком) покрите тонкою ніжною насінною оболонкою рожевого або кремового кольору, у недостиглих ядер вона може бути зеленуватою.
Зовні горішок покритий жорсткою шкірястою плодовою оболонкою, що зростається з ядром лише в одній точці - місці прикріплення до рослини. Забарвлення плодової оболонки від сріблясто сірого до темно-коричневого і залежить як від сорту, так і від ступеня зрілості плоду.
Співвідношення частин плоду гречки (у %): ендосперма - 55 - 65, алейронового шару - 4 - 5, зародка - 10 - 15, насінної оболонки - 1,5 - 2,0, плодової оболонки (плівчаста) - 17 - 25.
Бобові культури належать до сімейства метеликових або бобових (Leguminosae), класу дводольних рослин. У нашій країні для харчування використовують однорічні трав'янисті рослини - горох, квасолю, сою, чечевицю, чину, нут, боби.
Коріння бобових культур стрижньове, добре розвинене, з характерною особливістю: на них поселяються два види бактерій – азотобактерії і клубенькові, фіксують азот з повітря і збагачують грунт азотистими речовинами. Стебло трав'янисте, в'юнке або прямостояче, але легко лежаче, що утрудняє механізацію вирощування і прибирання. Квітки з несиметричною, таким, що нагадує метелика, що летить, оцвітиною, яскравого забарвлення - від білого до темно-фіолетового. Вони зібрані в суцвіття - кисті. Цвітіння і дозрівання доволі сильно розтягнуті в часі, що знижує врожайність і робить зерно неоднорідним по величині і ступеню дозрівання.
Плід - боб різної форми, що складається з двох стулок - могутньо розвинених плодових оболонок, між якими знаходяться до десяти насіння округлої ниркоподібної, іноді сплюснутої форми. Сім'я бобів є зародком, що сильно розрісся, складається з двох перших видозмінених листків - семядолей, в яких знаходиться запас поживних речовин для майбутньої рослини, і паростка - зародкового корінця, стеблинки і почерки. Забарвлення сім'ядолей є видовою і сортовою ознаками насіння бобових культур і може бути білим, зеленим, жовтим різних відтінків і ін. Зовні сім'я покрите щільною шкіркою - насінною оболонкою. Місце, яким сім'я прикріплялося до стулки боба, має потовщення на оболонці - рубчик. Оболонка боба може бути напівпрозорою, і тоді колір сім'я залежить від забарвлення сім'ядолей (гороху, чину, нуту), непрозорим - білою, однотонним або строкато забарвленим. Як правило, темнозабарвлене насіння (за винятком квасолі) має кормове призначення. Співвідношення частин насіння (у %): сім'ядолі - 87 - 93, паросток - 1 - 2,5, насінна оболонка - 6 - 11.
Харчова цінність зерна і продуктів його переробки визначаються хімічним складом, засвоюваністю речовин, створюючих їх, і залежить від багатьох чинників. Зернові культури, що відносяться до різних сімейств, відрізняються не тільки співвідношенням поживних речовин, але і їх складом і властивостями.
Зерно злаків не має різких відмінностей по кількості речовин, що містяться, але характеризується певними особливостями. Ядро плівчастих культур після видалення квіткової плівки за вмістом основних речовин наближається до хімічного складу голозерних злаків. Білки - найважливіші речовини, що входять до складу будь-якої живої клітини. Їх вміст в зерні, склад і властивості визначають технологічні і харчові переваги продуктів переробки зерна.
2.1 Формування харчової цінності зерна при вирощуванні
Накопичення поживних речовин починається з моменту запилення зав'язі зерна і закінчується при його обмолоті. Весь період дозрівання зерна умовно підрозділяють на три фази.
Перша фаза формування харчової цінності зерна характеризується високою вологістю (85 - 65 %), переважанням в зернівці розчинних з'єднань, що поступають з основних фотосинтезуючих органів - листя, де з неорганічних з'єднань (вуглекислого газу, води, мінеральних солей) утворюється цукор, амінокислоти, жирні кислоти та ін. У цій фазі формується довжина зернівки, тому дуже важлива наявність в грунті достатньої кількості вологи і розчинних мінеральних солей. Розчинні органічні речовини, що поступають в зерно, під дією ферментів поступово полімеризуються з утворенням крохмалю, білків, жирів, проте вміст зернівки в цій фазі рідкий, схоже на «молочко», звідси інше її назва - молочна стадія стиглості.
Друга фаза формування харчової цінності зерна - фаза наливання. Завершує формування розмірів зерна - його ширину і товщину. На початку фази в колос активно поступають поживні речовини, до кінця цей процес сповільнюється. Активність ферментів до середини цього періоду досягає максимуму, потім починає поступово знижуватися, так само змінюється і швидкість перетворення розчинних речовин в нерозчинні; вологість знижується приблизно до 35 %. Оболонки втрачають хлорофіл і набувають жовтуватого забарвлення. Ендосперм з рідкого поступово стає в'язким, щільним, воскоподобним, тому другу фазу часто називають восковою стадією стиглості.
Третя фаза формування харчової цінності зерна - фаза дозрівання. Завершує формування урожаю. До її початку надходження поживних речовин в зерно сповільнюється, а потім і припиняється. Проте синтез високомолекулярних з'єднань із затухаючою швидкістю продовжується і після збирання врожаю. У цей період остаточно формується типове забарвлення зерна, його вологість знижується до 15 - 18% і залежить від погодніх умов, консистенція стає твердою. Об'єм зерна може декілька зменшуватися, що приводить до його обсипання і втрати частини урожаю при перестої. Встановлено, що якнайкраща якість муки виходить при скошуванні рослин в кінці воскової стадії стиглості, коли нижня частина стебел ще зелена, і при обмолоті валів через 4 - 6 днів після скошування. За ці дні частина поживних речовин із стебел додатково переходить в зерно, сприятливо позначаючись на кількості і якості урожаю. Харчова цінність продуктів, що виробляються із зерна, не залишається постійною, а знаходиться залежно від початкової сировини.
Якість урожаю визначається співвідношенням і сукупністю дії внутрішніх і зовнішніх чинників. До внутрішніх чинників відносять природні особливості рослин, їх біологічну суть, спадкові ознаки. Зовнішніми чинниками є кліматичні умови, склад грунту і сукупність агротехнічних заходів.
Селекція і її теоретична основа - генетика в даний час забезпечують широкі можливості створення сортів інтенсивного напряму, врожайність яких в 2 - 3 рази перевищує відомі сорти. Наприклад, озимі сорти пшениці Аврора і Кавказ дають до 70 - 80 ц/га при середній врожайності пшениці в світі 22,5 ц/га. Американські учені Нельсон і Мертц вперше вказали на те, як можна управляти кількістю і якістю білка в кукурудзі, впливаючи на її генний апарат. Відкриті ними мутації генів Опейк-2 і Флаурі-2 дозволили отримати гібриди кукурудзи, що містить до 1,7 - 18 % білка, а лізину і тріптофану в 2 -3 разу більше, ніж зазвичай. До теперішнього часу селекціонери різних країн вивели висококолізінові сорти сорго, рису, ячменю. Ведеться робота по виведенню урожайних сортів високобілкової і висококлейковинної пшениці; створюються високоолійні сорти кукурудза, з якої одночасно з крупою можна отримувати велику кількість рослинного масла; є позитивні результати по виведенню високовітамінних сортів зерна пшениці.
На харчову цінність зерна впливає зовнішнє середовище. Вперше вплив географічного чинника на хімічний склад пшениці довів Ляськовській в 1865 р. Він встановив, що найбільш багата білком пшениця, вирощена в середньому і Нижньому Поволжі, на Україні, Північному Казахстані, Західному Сибіру. Надалі було показано, що накопичення великої кількості білка в зерні залежить від складу грунту, наявність в ній необхідної, але не надмірної кількості вологи, достатньої освітленості і тепла -оптимально 20 - 30'С). Накопиченню поживних речовин заважають дощі в перший період наливання зерна, коли поживні речовини, що поступають в нього, знаходяться в низькомолекулярному, розчинному стані. Розчинні вуглеводи і білки як би вимиваються із зерна, «стікають», і воно залишається щуплим, таким, що погано налилося. Тому райони, де часті дощі в цей час, дають урожай з меншим змістом білка. Відзначено, що зернові культури характеризуються різною опірністю до несприятливих умов вирощування. Найбільш стійким є озиме жито, потім яровий ячмінь, озима і ярова пшениця.
Склад грунтів і застосування мінеральних добрив є найбільш істотними чинниками, що забезпечують отримання високих урожаїв зерна. В даний час родючості навіть наймогутніших чорноземів недостатньо для забезпечення високих урожаїв за інтенсивними технологіями вирощування зернових культур, тому застосування органічних і мінеральних добрив необхідне. За даними інституту агрохімічного обслуговування сільського господарства, надбавка врожаю зерна в результаті застосування макродобрив (солей азоту, фосфору і калія) склала (у ц/га): озимому житу - 7,0; озимой пшениці - 6,7; яровій пшениці - 4,4; кукурудзі - 11,6; яровому ячменю - 6,8; вівсу - 7,1; гречці і просу - по 4. Додаткове застосування мікродобрив (марганцю і бору) збільшувало, за даними академіка П. А. Власюка, урожай озимої пшениці ще на 3 ц/га.