البنية التشريحية لحبة القمح

إن معرفة البنية التشريحية لحبة القمح ذات أهمية بالغة في فهم بعض الخواص التصنيعية للقمح وخاصة عملية طحنها وبالتالي كيفية تأثير البنية التشريحية على خواص جودة المنتج النهائي . وقد وضع في أحد الد ارسات الحديثة نموذج يربط الصفات الشكلية لحبة القمح لتوقع مردود الطحن،  ويرتكز النموذج على خمس دلائل وهي :

طول الحبة - الثخانة -  العرض - عمق الشق  - متغير يصف مظهر الشق.

يتدرج لون حبة القمح بين الأبيض والأحمر  ويتراوح طولها بين 4 - 8 مم وعرضها 1.5 - 4 مم .يوجد على حبة القمح ثلم طولي( crease)، يعد هو السبب في صعوبة فصل الاندوسبيروم عن الغلاف أثناء عملية الطحن كما يشكل مكان تجمع للأحياء الدقيقة والغبار.

كما يوجد الجنين( germ) في أحد طرفي الحبة، وفي الطرف الآخر توجد شعيرات طولها 0.5  - 1 مم وقطرها يتراوح بين10 - 15 ميكروميتر (Beard or Brush)، ويختلف حجم الشعيرات باختلاف نوع وصنف القمح، وتفصل هذه الشعيرات أثناء عملية تنظيف القمح قبل طحنها كي لا تنتقل إلى الدقيق إذ تسيء لنوعية الدقيق المنتج. 

تتكون حبة القمح من قسمين أساسيين هما غلاف الثمرة (Pericarp)  و البذرة (Seed) والتي تتشكل بدورها من غلاف البذرة (Seed coat) والجنين والاندوسبيرم ، ويمكن مشاهدة الطبقات التالية في التركيب التشريحي لحبة القمح:

1. غطاء  الحبة (Pericarp ) 
2.  البشرة  الخارجية (Epidermis )
3. البشرة  الداخلية (Hypodermis )
4.  خلايا الجدر الرفيعة (Remnants of thin walled cells )
5. الخلايا الوسطى ( Intermediate cells) 
6. الخلايا العرضية ( Cross cells) 
7. الخلايا الأنبوبية ( Tube cells)  
8.  البذرة ( Seed) 
9. غطاء  البذرة Seed coat (testa)
10.  طبقة  الخلايا الصبغية (pigment strand )
11. طبقة  النيوسلار أو الهيالين  (Nucellar layer (Hyaline layer) )
12.  الاندوسبيرم ( Endosperm )  ويشمل :
    • طبقة الأليرون (Aleurone layere ) 
    • الاندوسبيرم النشوي (Starchy endosperm)  
13. الجنين أو الرشيم ( Germ or embryo) ويتضمن :
    • الفلقة (Scutellum  )
    • المحور الجنيني (Embryonic)

تقسم هذه الطبقات أثناء عملية الطحن إلى ثلاثة أجزاء أساسية وهي النخالة والاندوسبيرم النشوي والجنين.

النخالة Bran

يشكل غلاف الحبة  وغلاف البذرة وجزء كبير من طبقة الأليرون بما يعرف تجارياً بالنخالة. يقوم غلاف الحبة بحماية الحبة من الوسط الخارجي ويشكل 5% من وزن الحبة، ويتكون من 6% بروتين و 2% رماد و20% سيللوز و0.5% دهون وما تبقى بنتوازت. يحتوي غلاف البذرة وطبقة الخلايا الصبغية على المواد الصبغية (Pigment) التي تحدد اللون الخارجي لحبة القمح.

تشكل طبقة الأليرون نحو 7% من وزن الحبة وتتكون من 20% دهن و 20% رماد و 20% بروتين و10% سكريات على أساس المادة الجافة. وهي غنية بالرماد والبروتين والفوسفور الكلي وفيتيك الفوسفور والدهون والنياسين، بالإضافة إلى ذلك فإن طبقة الاليرون تتميز عن باقي طبقات الغلاف باحتوائها المرتفع للتيامين والريبوفلافين.

تشكل النخالة حوالي 15-20 % من كامل حبة القمح،  وتشمل: البشرة 3.9%، طبقات الخلايا العرضية 0.9%، طبقة التيستا 0.6%، وطبقة الهايلين والأليرون9%. محتوى النخالة من الرماد حوالي 20  - 10 ضعف من محتوى الرماد في الاندوسبيرم .

يحاول الطحان في عملية الطحن التقليدية فصل الاندوسبيرم عن النخالة بتطبيق أقل احتكاك أو تضرر لطبقات النخالة حيث يهدف إلى الحفاظ على النخالة كاملة قدر الإمكان بثخانتها العادية، بحيث لا تضعف وتتشقق أثناء عملية الطحن.

الاندوسبيرم النشوي Starchy endosperm
تتركب خلايا الاندوسبيرم من النشاء والبروتين، يكون النشاء على شكل حبيبات عدسية أوكروية مت ا رصة وملتصقة مع بعضها بشدة، حيث يملأ البروتين المسافات ما بينها ويمكن تصورالبروتين كطور شبكي مستمر والنشاء مغمور به. وفقاً لطبيعة وقوة ترا بط حبيبات النشاء والبروتين يتغير لون الاندوسبيرم من اللون العنبري الشفاف إلى اللون الأبيض النشوي. و تزداد نسبة المواد المعدنية وكمية البروتين في الاندوسبيرم من الطبقات الداخلية باتجاه الطبقات الخارجية.
تعتمد كمية الدقيق التي يمكن أن تُستخرج من حبة القمح بشكل كبير على النسبة المئوية للاندوسبيرم، و الحبات الأثقل ذات محتوى اندوسبيرم أكبر، و تحتوي على كمية أكبر من النشاء والبروتين وهي ذات إمكانية لإعطاء مردود دقيق أكبر.
الجنين Germ

 يشكل الجنين 2.5 % - 3.5 % من وزن حبة القمح وهو منفصل بنيوياً عن حبة القمح لذلك فإن فصل الجنين عن الاندوسبيرم لا يتطلب تحطيم الاندوسبيرم، و يتشكل من البروتين 25 % والسكريات 18 % والدهو ن 22 % والرماد 5 %، ويعد مصدراً أساسياً لفيتامين B1 وفيتامين E . يبدأ الإنبات بتفعيل إنزيمات الجنين بواسطة الحرا رة والرطوبة، ويوجد نوعان رئيسيان من هذه الإنزيمات: المحللة للبروتين (proteolytic) وأميلولاتية (amylolytic)المحللة للنشاء. نتيجة عمل الإنزيمات الأميلولاتية يتحول بعض النشاء في المكان المجاور للجنين إلى سكرويستخدم في تغذية الجنين ويسمح بنموه.