Пилипюк В. Технология хранения зерна и семян - файл n1.rtf

приобрести
Пилипюк В. Технология хранения зерна и семян
скачать (23503 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.rtf23503kb.07.07.2012 03:32скачать

n1.rtf

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Вадим Леонидович Пилипюк

Технология хранения зерна и семян
Вадим Леонидович Пилипюк

Технология хранения зерна и семян
Введение
Технология хранения зерна и семян– наука, изучающая свойства зерновой массы с присущими ей характерными биохимическими, физическими и биологическими особенностями, а также способы ее хранения. Ставит целью избежать потери продукции, обеспечить планомерную работу зерноперерабатывающих предприятий страны, животноводство – фуражом, производителей зерна – семенным материалом.

Вся история развития земледелия неразрывно связана с целенаправленной деятельностью человека по производству и хранению самой разнообразной пищи животного и растительного происхождения. О хранении зерна в историческом прошлом можно найти упоминание в Библии: зерно египтяне хранили в течение семи урожайных лет, за которыми, по преданию, следовали семь неурожайных лет. В условиях сухого климата египетские зернохранилища представляли собой вырытые в земле ямы, выстланные по дну соломой.

С возникновением земледелия создаются запасы продовольствия, прежде всего зерна, накапливается опыт по хранению выращенной продукции.

С целью получения достаточно высокого урожая изучаются и умело используются биологические факторы развития культурных растений, совершенствуется агротехника, однако выращенную продукцию необходимо с не меньшим искусством подготовить к хранению и обеспечить ей надежную сохранность.

Хранение продукции растениеводства в наши дни приобретает все большое значение и остроту, т. к. доля возделываемой земли в мире на душу населения постоянно снижается. По прогнозам ученых, к 2050 г. из за роста населения на Земле она составит 0,06 – 0,07 га.

Дефицит продуктов питания в мире превышает 60 млн т, в то время как население нашей планеты в среднем увеличивается каждую неделю на 1 млн 200 тыс. человек, и в 2007 г. оно превысило 7 млрд человек. Поэтому сохранить и довести всю выращенную зерновую продукцию до стола потребителя – приоритетная задача специалистов технологов и всех работников агропромышленного комплекса.

Проблема обеспечения населения Земли продуктами питания за счет развития агротехники, селекции, создания трансгенных растений не сможет быть полностью решена без научно обоснованной технологии хранения всей выращенной продукции.

Зерновые культуры в РФ занимают 7,4 % всех мировых посевов, но производство зерна чрезвычайно не стабильно и в XX столетии оно колебалось в пределах 50 127 млн. тонн в год. А ресурсы зерна и продуктов его переработки имеют стратегическое значение в обеспечении продовольственной безопасности Российской Федерации, служат одним из главных источников роста национального богатства страны.

К сожалению, производители зерна из за сложившейся ситуации в области рыночных отношений порой вынуждены сокращать посевные площади зерновых, организовывать хранение зерна до его реализации на токах, площадках и в других малоприспособленных для этой цели местах. Отсутствие приоритетности зерна и семян для рыночной сферы на предприятиях хлебопродуктов ведет, как правило, к неоправданным потерям продукции, дополнительным инвестициям, в конечном счете, к снижению продовольственной безопасности России.

Следует особое внимание уделять производству и хранению зерна пшеницы, т. к. пшеничный хлеб, макаронные изделия из пшеничной муки – основные продукты питания практически всех слоев населения России.

Потери зерна пшеницы, снижение ее качества при хранении никак нельзя допустить. По данным Минэкономразвития РФ, цены на пшеницу за последние 5 лет увеличились в 1,5–2 раза. Следовательно, к хранению такого дорогостоящего зерна необходимо относиться с должным вниманием.

За последние годы страна получает достаточно высокие валовые сборы зерна, однако заметно сократились его государственные закупки, снизилась роль заготовительных элеваторов. Зерно нередко хранится непосредственно в хозяйствах у производителя в ожидании сезонного повышения цен. Из за слабой оснащенности технической базы хозяйств, а порой, незнания технологий хранения имеют место нерациональное формирование партий зерна, снижение его качества и потери зерна при хранении.

По данным Минсельхоза России, из года в год сокращаются объемы строительства зернохранилищ, их расширения и реконструкции. В 2002 г. в России было введено в эксплуатацию зернохранилищ на 98 тыс. т единовременного хранения, что составило 28,9 % к 2001 г.

Научные исследования эффективных методов хранения зерновых масс позволили создать фундаментальную теоретическую базу, появилась реальная возможность обосновывать явления, протекающие в хранящихся партиях зерна, прогнозировать возникновение в них негативных явлений, таких как, например, самосогревание зерна, и в равной мере обеспечить условия для сохранности выращенной продукции.

Основополагающий фактор хранения зерна и семян – своевременное и качественное проведение послеуборочной подработки урожая, доведения показателей качества до норм, предусмотренных стандартами.

Применение в производстве научно обоснованных методов хранения, модернизация существующих зернохранилищ, оборудования и комплексов для работы с зерновыми массами, повышение уровня квалификации специалистов технологов и обслуживающего персонала создают вполне объективные предпосылки к сохранению всего выращенного урожая.

Эффективное, надежное хранение зерновых масс требует от специалистов глубокого и всестороннего знания протекающих в них физиологических процессов, сопровождающихся коренными изменениями биохимического состава с выделением в окружающую среду продуктов гидролиза запасных питательных веществ зерна.

Зерно – объект питания не только человека, но и вредителей хлебных запасов, нередко при хранении в зерновых массах наблюдается их интенсивное развитие. Использование эффективных и рациональных методов предупреждения и истребления амбарных вредителей – обязательное условие хранения зерна без значительных потерь.

Ежегодно часть урожая зерновых вследствие сезонного характера земледелия засыпается на семенные цели. Сохранить семенной материал без потери физических и биологических показателей качества, а нередко и повысить всхожесть семян за счет завершения процессов послеуборочного дозревания – сложная технологическая и в целом государственная задача.

Агробиологическая наука далеко раздвинула горизонты познаний в области многих научных дисциплин, нашла объяснение разнообразным биологическим и физиологическим процессам, протекающим как в начальные периоды онтогенетического развития растительных организмов, так и на завершающих стадиях. Завершив формирование и созревание на материнском растении, плоды зерновых и семена масличных культур завершают сложные биохимические процессы послеуборочного дозревания. Эти процессы в обязательном порядке идут в партиях свежеубранного зерна и семян различного назначения, поступивших после предварительной подработки на хранение в фермерские или государственные зернохранилища.

Однако, своевременная и высококачественная подработка партий зерна и семян масличных продовольственного, фуражного и семенного назначения связана со значительными денежными затратами на энергоносители и на амортизационные отчисления от стоимости основных средств на оборудование для проведения этих работ в сжатые сроки.

Не вызывает сомнения, что рациональное использование имеющихся сельскохозяйственных зернохранилищ, элеваторно складских емкостей, квалифицированное проведение наблюдений за хранящейся продукцией – ответственная и сложная задача для специалистов, принимающих и хранящих зерно и семена.

Учитывая широкий набор различных видов, сортов и гибридов сельскохозяйственных растений злаковых, бобовых, крупяных и масличных культур, различий анатомических и морфологических особенностей зерна, различий в состоянии по качеству, специалисты агропромышленного комплекса, привлеченные к хранению зерна и семян, решают сложные задачи по сохранению этого вида сельскохозяйственной продукции.

В учебном пособии автор делает попытку привести основные положения по обоснованию рациональной стратегии и тактике хранения зерна и семян, опираясь на научные достижения и передовой опыт хранения продовольственных запасов и семенного материала.
Раздел 1

Научные основы хранения зерна и семян
Глава 1. Зерно и семена как объекты хранения
1.1. Процессы формирования и созревания плодов зерновых культур и семян подсолнечника
Анализируя причины потерь сельскохозяйственных продуктов, происходящих при хранении, академик А. И. Опарин писал, что они являются непосредственным свидетельством нашего невежества, нашего незнания физиологических и биологических процессов, происходящих в клетках и тканях зерна.

Организация рационального хранения зерновых масс и сведение потерь продукции до минимума становятся возможными лишь на основе знания биологических и биохимических процессов, протекающих в период созревания зерна, его послеуборочного дозревания, а также в период хранения урожая без потерь в количестве и качестве.

Большое разнообразие возделываемых в России сельскохозяйственных культур различных родов, видов, подвидов, разновидностей и семейств позволяет получить зерно, различающееся анатомическим строением, биохимическим составом и т. д.

Ученые детально изучили процессы цветения и оплодотворения цветковых растений, ведущие к развитию завязи в плод, внутри которого образуется одно или несколько семян, проследили за формированием и наливом зерна.

У зерновых злаковых культур выделены пять фаз зрелости зерна: молочная (включает водянистую, предмолочную, молочную и тестообразную), восковая, твердая, послеуборочная и полная техническая (физиологическая) (рис. 1).


Рис. 1. Периоды и фазы развития зерна пшеницы с момента его образования

Фаза роста зерна предшествует фазам спелости. Она наблюдается с момента оплодотворения и характеризуется образованием составных элементов зерновки: зародыша, эндосперма и оболочки. Зерно содержит 82–80 % воды, содержимое – жидкая молочная масса. В этот период зерно завершает свой рост в длину.

Фаза молочной,или зеленой, спелости наступает, когда зерно заканчивает свое формирование, влажность его снижается до 70–50 %, продолжается интенсивный приток к зерну сухих веществ.

Наиболее интенсивно накопление сухого вещества у пшеницы происходит в зерновках вторых цветков среднего колоска, меньше – первых и наименьшее – третьих.

Фаза тестообразной спелостихарактеризуется интенсивным накоплением сухих веществ и снижением влажности до 50–42 %.

Фаза восковой,или желтой, спелости наблюдается с окончанием из притока растения к зерну сухих веществ, зерно имеет как бы восковую консистенцию, приобретает желтый цвет (вдоль бороздки сохраняется зеленый), влажность достигает 22–30 %. При такой влажности проводят уборку урожая зерновых. При раздельной уборке зерно в валках дополнительно теряет влагу, что позволяет проводить обмолот при влажности от 20–12 %, при которой наблюдается наименьшая повреждаемость зерна при обмолоте.

Твердая фазахарактеризуется дальнейшей потерей влаги зерном, вследствие этого оно снижает интенсивность дыхания, становится более пригодно для хранения.

Послеуборочная фазапротекает на току и в зернохранилищах. Продолжаются процессы перехода простых органических веществ в более сложные, снижается до минимума интенсивность дыхания, семена становятся биологически спелыми с высоким показателям всхожести.

Фаза полной,или технической, спелости – зерно содержит до 10–15 % влаги, имеет твердую консистенцию, высокую всхожесть, пригодно для хранения.

Несколько иную классификацию фаз созревания дает академик Н. И. Кулешов, основываясь на изменении влажности зерна по фазам развития и созревания зерновых (рис. 2).


Рис. 2. Динамика влажности зерна по фазам развития и созревания

В этом случае выделяются следующие этапы: формирование, налив, созревание, дозревание и фаза полной спелости.

Формирование – процесс от оплодотворения до достижения зерном максимальной длины. В это время наблюдается интенсивный рост зерновки в длину, но замедленное накопление сухих веществ. Вследствие начавшегося процесса отложения крахмальных зерен консистенция зерна изменяется от мутноводянистой до жидкомолочной. В зависимости от температурных условий продолжительность фазы определяется в 12–14 дней.

Налив – процесс, длящийся с наступления молочной спелости до тестообразного состояния. За счет интенсивного накопления органических веществ зерновка продолжает расти в ширину (латеральный диаметр) и толщину (дорзивентральный диаметр). Постепенно окраска зерновки от интенсивно зеленого в начале фазы изменяется до телесного цвета. Продолжительность фазы составляет 20–30 дней.

Созревание наступает с началом восковой спелости, резко падает поступление сухих веществ из растения, завершается процесс отчленения зерновки от материнского организма, идет синтез высокомолекулярных нерастворимых в воде запасных веществ (белков, углеводов, жиров). Постепенно падает активность ферментов, что очень важно для хранения, изменяется углеводный комплекс зерна (табл. 1).

Таблица 1

Изменение углеводного комплекса зерна ржи при созревании (в % сухой массы)


Дозревание – процесс с момента уборки урожая до наступления полной спелости. На этой стадии снижается влажность зерна, активность ферментов, замедляются процессы дыхания, продолжается синтез высокомолекулярных веществ (рис. 3).

Полная спелость – процесс с момента окончания синтеза высокомолекулярных веществ до приобретения высокой всхожести. В этот момент зерно полностью пригодно для длительного хранения.

Свежеубранное зерно и в полной технической спелости имеет в своем составе некоторое количество простых органических соединений, не завершило своего окончательного развития, в нем продолжают идти биохимические процессы по завершению синтеза сложных органических соединений. Это явление получило название послеуборочного дозревания и будет рассмотрено в разделе «Физиологические процессы, протекающие в зерновых массах при хранении».

С фазами спелости зерна тесно связаны технологические свойства зерна. Как правило, к периоду окончания восковой спелости зерна показатели качества достигают оптимальных значений. Зерно пшеницы, убранной в полную фазу спелости, дает муку с высокими хлебопекарными свойствами. Однако для ячменя крупяные качества – выход крупы, коэффициент развариваемости, общая оценка каши – несколько хуже у зерна последней фазы спелости. По целому комплексу свойств у пивоваренного ячменя лучшие технологические качества выявлены при небольшом перестое (5–7 дней) зерна в поле.


Рис. 3. Химический состав, активность ферментов и интенсивность дыхания зерна пшеницы в различных фазах созревания (по Соседову Л. И., Вакару А. Б. и Швецовой В. А.)

У гречихи образование и созревание плодов, как и у злаков, происходит в три этапа: формирование, налив и созревание. Процесс формирования плодов начинается после оплодотворения с появления на 3 5 й день зачатка трехгранного плода, а на 10 12 й день, оставаясь легковесным, он достигает полной величины. В процессе налива за 10–12 дней происходит полное заполнение оболочек плодов. Наступление полной спелости происходит за 5 10 дней и при влажности 35 % поступление пластических веществ в плоды гречихи прекращается. Фаза полной спелости наступает на 25 30 й день после опыления. Вследствие растянутого периода цветения плоды гречихи созревают крайне неравномерно за 20–35 дней.

У зерновых бобовых культур образование семян после оплодотворения и появления заметных плодов бобов на 3 5 й день происходит в две фазы. В первой фазе все пластические вещества откладываются в паренхимной ткани створок бобов, а во второй фазе происходит налив семян в основном за счет поступления пластических веществ из створок бобов.

По динамике накопления сухого вещества в семенах, признакам боба и влажности семян в разные фазы их развития можно проследить всю схему образования семян гороха.

Этап формирования семян и увеличение их размеров начинается в конце периода роста бобов и заканчивается с появлением морщинистости створок. Этот период длится 7–9 дней, влажность семян составляет 70–85 %.

Этап налива семянначинается с зеленой фазы развития, характеризуется желто зеленой окраской створок бобов. В это время наблюдается интенсивный прирост массы семян, завершающийся в конце желто зеленой фазы при влажности 35 %. Продолжительность налива семян в среднем 10 дней.

Этап созревания семян характеризуется достижением семенами максимальной массы и типичной для данного сорта окраски. Наступает уборочная фаза развития семян. В полной фазе спелости влажность семян снижается до 15–19 %. Продолжительность созревания семян бобовых культур 6–8 дней.

Из за неравномерности созревания семян зернобобовых культур, способности созревших плодов раскрываться, свойства многих культур полегать к уборке и высокой чувствительности семян к механическим повреждениям проведение уборки зернобобовых культур требует определенных навыков и применения специальной зерноуборочной техники.

У подсолнечника процессы развития семян протекают в четыре стадии: 1) эмбриональную, 2) растяжения тканей, 3) накопления запасных веществ, 4) фазу созревания.

Эмбриональная фаза –период интенсивного деления тканей семян.

Фаза растяжения –характеризуется интенсивным ростом тканей семян.

Фаза накопления запасных веществ –синтез запасных веществ и их отложение в семени.

Фаза созревания –достижение семенами уборочной спелости, снижение их влажности.

В семенах подсолнечника липиды, белки и крахмал синтезируются из углеводов. В начале процесса фотосинтеза образуется фосфорилированный моносахарид – фруктоза 6 фосфат, немедленно переходящий в дисахарид сахарозу. В семена подсолнечника углеводы поступают в виде сахарозы и затем полимеризуются в ассимиляционный крахмал.

На процессы созревания зерновок и семянок подсолнечника и в дальнейшем при их хранении огромное влияние оказывают ферменты. В начальные фазы развития семени или зерновки ферменты, поступающие из листьев и стеблей растения, обладают исключительно гидролизными свойствами, но по мере созревания зерна их действие ослабевает, возрастает их синтезирующая функция. Ферменты, с понижением влажности зерновки, при ее созревании адсорбируются на поверхности тех или иных веществ и катализируют синтез сложных органических соединений.

В созревающих семенах и зерновках накапливаются крахмал, белки, липиды, снижается активность ферментов, они переходят в покоящееся состояние, столь необходимое для успешного хранения зерновых масс.

Однако нормальный ход процесса зернообразования в южных и юго восточных районах России под влиянием высокой температуры и недостатка влаги может нарушаться, происходит «захват» или «запал» зерна. В результате зерно формируется щуплое. Наиболее неблагоприятным для налива и созревания зерновок оказывается сочетание почвенной и воздушной засухи.

Характерной особенностью растений всех зерновых культур является то, что в пределах одного соцветия зерна в период налива находятся в разных фазах развития и созревания, что обуславливает явление так называемой матрикальной разнокачественности. Причиной разнокачественности зерновок может быть следствие соединения наследственно неравнозначных гамет родительских форм и множественности оплодотворения, влияние условий окружающей внешней среды на развивающееся семя. Нагляднее проявляет себя матрикальная разнокачественность из за различий в местонахождении семени на материнском растении.

У зерновых колосовых культур цветение и созревание отдельных зерен в пределах одного колоса протекает не одновременно. Первыми у пшеницы и ржи зацветают колоски средней части колоса, и образующиеся в этой части колоса зерна раньше заканчивают свое развитие и созревание. У кукурузы цветение начинается с нижней части початка, и здесь впоследствии формируются наиболее крупные зерна. У гороха созревание бобов начинается с нижних ярусов растений. Неравномерность созревания бобов у гороха вызывает высокую разнокачественность зерна и по влажности.

У проса соцветие метелки. Созревание зерна в метелке происходит неодновременно, с верхней ее части, и когда зерно в верхней части созрело и начинает осыпаться на землю, нижняя часть остается зеленой. Созревание отдельных метелок, в пределах одного и того же растения, также идет неравномерно: на основных стеблях метелки созревают раньше, на побочных – позднее. Как следствие этого при запоздании с уборкой проса наблюдаются большие потери урожая, а при преждевременной в зерновой массе будет содержаться много недозрелых, нестойких в хранении зерен. К уборке проса приступают, когда в зернах, находящихся в средней части метелки, наступает восковая спелость, а зерна в верхней части метелки приближаются к полному созреванию, но не начали осыпаться. Однако и в этот период в нижней части метелки все же находятся зеленые и щуплые зерна влажностью на 5–6 % выше влажности зерен с верхней части метелки.

У овса соцветие также метелка, и ее созревание идет не одновременно, вначале созревают зерна в верхней ее части, затем в нижней. Зерна в период уборки в нижней части метелки овса, как правило, бывают недозрелыми, с повышенной влажностью, высокой интенсивностью дыхания. Зерновой ворох свежеубранного зерна овса крайне неоднороден по составу основного зерна, плохо хранится и требует немедленной подработки его на токах для предотвращения явления самосогревания.

Крайне неравномерно созревает и гречиха, вследствие этого в ее зерновой массе встречаются недозревшие семена с вогнутыми гранями, называемые рудякалом (из за их красного цвета).

У гороха разнокачественность семян связана с биологическими особенностями этой культуры, с большой неравномерностью развития семян в различных ярусах растения. Значительно раньше процессы образования, развития и созревания семян протекают в нижних ярусах растений гороха. Свежеубранная насыпь гороха всегда содержит много недозрелых семян, находящихся в разных промежуточных фазах спелости.

Взятые с одной корзинки семена подсолнечника, а их в момент созревания содержится до 8 тыс., имеют различную форму спелости, выполненность, влажность и количество сухих веществ. Это вызвано особенностями строения корзинки подсолнечника, разновозрастностью трубчатых цветков, из которых семена развиваются. В корзинке различают краевую, срединную и центральную зоны (рис. 4).



Рис. 4. Зоны корзинки

подсолнечника

Цветение трубчатых цветков происходит постепенно от периферии к центру. Процесс цветения длится 8 12 сут., следовательно, и формирование семян также растянуто по времени. Последними формируются семена в центре корзинки. К этому месту подходят мелкие сосуды, по ним поступает недостаточное количество питательных веществ, и семена в центре корзинки образуются мелкие, слаборазвитые. Напротив, в краевой зоне корзинки, куда центральные сосуды доставляют основное количество пластических веществ, необходимых для развития семян, образуются наиболее крупные и хорошо выполненные семена. Масса 1000 семян этой зоны корзинки подсолнечника к началу уборки урожая увеличивается в 4–5 раз. Формирование семянок различных зон корзинки прослежено А. А. Прокофьевым и В. П. Холодовой (табл. 2).

Таблица 2

Закономерность формирования семянок различных зон корзинки подсолнечника, сорта ВНИИМК 8883


Семена подсолнечника в начальной стадии созревания во всех зонах корзинки имеют высокую влажность, причем в ядре семянок влаги больше, чем в оболочке. К уборочной спелости, из за накопления в ядре гидрофобного масла, влажность лузги становится выше.

Как видим, свежеубранная семенная масса подсолнечника характеризуется наличием в ней незрелых семян, и при поздних сроках уборки урожая этой культуры, совпадающих нередко с сезоном затяжных осенних дождей, при обмолоте получают крайне разнокачественную, с повышенной влажностью массу семян, совершенно не пригодную к хранению.

В зерне, образовавшемся в результате оплодотворения пыльцевой завязи цветка, в период формирования и созревания происходят биохимические процессы построения сложных углеводов – крахмала, гемицеллюлозы и клетчатки из простейших сахаров; запасных белковых веществ эндосперма из растворимых белков и небелковых азотистых соединений, жиров из глицерина и жирных кислот.

С учетом всей динамики созревания зерна происходит оценка пригодности посевов зерновых к уборке урожая. При ранней уборке зерновых на ток попадает зерновая масса с высокой влажностью и повышенной физиологической активностью жизнедеятельности зерновок, что прежде всего проявляется в интенсивном дыхании. Подготовить такую зерновую массу к хранению представляет определенные трудности, да и зерно может иметь пониженные технологические свойства, быть щуплым и т. д. Запоздание с уборкой ведет к потерям урожая зерна в поле, и нередко перестоявшие посевы попадают под осенние дожди, что затрудняет уборку и снижает качество урожая. Оптимальные сроки уборки урожая зерновых с учетом фаз развития и созревания зерна – гарант получения высококачественной зерновой продукции, пригодной для переработки и хранения.
1.2. Морфологические и анатомические особенности строения зерновок различных культур
У хлебных злаков зерновка – плод с тонкими кожистыми околоплодниками, сросшимися с семенными оболочками, которые, в свою очередь, срастаются с зародышем и эндоспермом семени. Зерновка может быть заключена в цветковые чешуи (пленки), и в таких случаях ее называют пленчатой.

Зерновка злаков состоит из оболочек, эндосперма и зародыша. Определенный интерес в хранении представляют оболочки зерновок, которые защищают эндосперм и зародыш от механических повреждений, высыхания, проникновения влаги и микроорганизмов, вызывающих порчу зерна. Они содержат практически неусвояемые для организма человека вещества, причем в плодовой оболочке содержится больше клетчатки и гемицеллюлоз, в семенной оболочке – пентазанов. Под семенной оболочкой зерновки пшеницы находится алейроновый слой, составляющий 9 % массы зерновки. Он состоит из толстостенных клеток, содержащих белки, липиды, биологически активные вещества (витамины, ферменты). Алейроновый слой также выполняет защитную роль по отношению к эндосперму. Доля эндосперма, состоящего из крупных клеток разной формы, наполненных крахмальными зернами и белками, без алейронового слоя составляет 80 %. Именно ради эндосперма, с концентрированными в нем запасными веществами, выращивают и хранят зерновки злаков до переработки в продукты питания. Сохранение питательных веществ эндосперма, без излишних потерь сухих веществ на дыхание и тем более изменения биохимического состава, повреждения микрофлорой и т. д., и входит в основную задачу хранения.

В жизнедеятельности зерновки активную роль играет зародыш. Он занимает у пшеницы в среднем 2 % массы зерновки (рис. 5).


Рис. 5. Соотношение анатомических частей зерна пшеницы

Масса зародыша находится в прямой коррелятивной зависимости от массы зерновки. Например, у кукурузы при массе зерна 200 мг зародыш имел массу 20 мг, а у зерна массой 495 мг он имел массу уже 59 мг. Зародыш состоит из 2 частей, выполняющих различные функции: щитка зародыша – органа накопления питательных веществ и второй части зародыша – зародышевой оси, состоящей из зачатков, корешка и ростка. Зародыш содержит белки, липиды с высокой степенью ненасыщенности, сахара и биологически активные вещества. Щиток зародыша, как и зародыш, характеризуется повышенным содержанием питательных веществ, прежде всего жира. В нем синтезируются ферменты (каталаза, амилаза, липаза, протеиназа), физиологически активные вещества (гетероуксин и др.), а также витамины (В1, В2, В6, РР, Е, Н и др.).

Зародыш при высоком уровне развития и достаточно высокой физиологической активности за счет наличия физиологически активных веществ, однако, несет в себе и вещества, подавляющую эту активность, – ингибиторы. Таким ингибитором, например, является триптофан, обнаруженный в щитке зародыша кукурузы.

Отличительные особенности зародыша зерновки – низкая механическая прочность, особенно у зерна твердой пшеницы, что должно учитываться при перемещении и очистке зерновых масс; высокая интенсивность физиологических процессов; легкость окисления находящихся в нем жиров и, как следствие, неустойчивость в хранении. С этими особенностями приходится считаться при очистке, сушке и хранении семян зерновых культур.

Рассмотрим строения зерновок различных зерновых культур, обратив внимание на строение оболочек.

Пшеницаимеет плод зерновку, состоящую из трех основных частей: зародыша, эндосперма и двух оболочек – плодовой и семенной (рис. 6). Плодовая оболочка (перикарпий) образуется из стенок завязи. Состоит из продольного слоя (эпикарпия), имеет несколько рядов удлиненных клеток, расположенных вдоль зерна, верхний ряд которого называется эпидермисом; поперечного слоя (мезокарпия), состоящего из тонкостенных удлиненных клеток, лежащих поперек зерна; трубчатого слоя (эндокарпия), состоящего из удлиненных трубчатых клеток, расположенных вдоль зерна (рис. 7).



Рис. 6. Продольный разрез зерновки пшеницы: а – хохолок (бородка); б, в, г – плодовая и семенная оболочки; д – алейроновый слой; е – эндосперм; ж – щиток; и – почечка; к – зародыш; л – зачаточный корешок

Рис. 7. Строение зерновки пшеницы: 1–5 – покровы семени: эпикарпий, мезокарпий, эндокарпий, пигментный слой, гиалиновый слой; 6 – элейроновый слой; 7 – мучнистое ядро эндосперма; 8 – щиток; 9 – зачаточная почка; 10 – корешок

Семенная оболочка (перисперм) образуется из оболочек семяпочки и состоит из трех слоев. Первый и второй слои плотно срастаются и образованы удлиненными клетками с тонкими стенками. Первый слой прозрачный, содержит пигменты и поэтому называется пигментным. Третий слой называется набухающим, или гиалиновым.

К семенной оболочке прилегает алейроновый слой, состоящий из одного слоя клеток с сильно утолщенными стенками. Алейроновый слой содержит алейроновые зерна – особые белковые образования, представленные у некоторых видов и сортов пшеницы в виде кристаллов с вкрапленными между ними мельчайшими капельками жира. Толщина плодовой и семенной оболочек составляет 0,03 0,07 мм. Толщина алейронового слоя, состоящего всего из одного ряда клеток, приближается к толщине оболочек – 0,03 0,06 мм.

Так как оболочки зерновки образованы из плотных одревесневших клеточных стенок, то они надежно защищают зародыш и эндосперм от внешних механических и химических воздействий.

В структурном составе зерновки пшеницы плодовая и семенная оболочки занимают 4,5–6,5 %, алейроновый слой 6,5–9,5 %, зародыш 1,5–3,0 % и эндосперм 83,0 85,0 %.

Исследования толщины оболочек зерновок мягкой и твердой пшеницы, проведенные Гальтером еще в 1877 г., показали, что у твердой она тоньше (0,0467 мм), у мягкой толще (0,0550 мм).

В процессе обмолота валков в поле и при послеуборочной обработке на зерноочистительных машинах оболочки зерновки пшеницы и сам эндосперм получают различные механические повреждения, нередко с нарушением целостности зерна. Как правило, механические повреждения представляют собой:

трещины или срывы оболочек – на спинке в области зародыша или бороздки, на зародыше со стороны бороздки;

повреждение эндосперма – расколот или оторвана его часть;

повреждение зародыша.

Такие повреждения оболочек или всей зерновки негативно сказываются на семенных свойствах, увеличивают интенсивность дыхания семян, влияют на сохранность и служат очагами развития микроорганизмов в процессе хранения.

Зерновка ржи по внешнему виду и строению несколько сходна с зерновкой пшеницы. Но у ржи зерновка более удлиненной формы, чем у пшеницы, и если у пшеницы отношение длины к ширине составляет 2: 1, то у ржи 3,0 – 3,5: 1. В зависимости от сорта и условий произрастания зерно ржи по линейным размерам сильно варьирует. С учетом формы и размеров различают зерна: узкие длинные; узкие короткие; широкие длинные; широкие короткие (рис. 8). По длине зерновки можно выделить следующие категории: длинное зерно – от 8 мм и выше, среднее – 7,0–7,9 мм, короткое – меньше 7,0 мм.


Рис. 8. Форма зерна ржи: а – широкое длинное; б – узкое длинное; в – широкое короткое; г – узкое короткое
Соотношение анатомических частей зерна ржи также сильно варьируется и в среднем составляет: эндосперм – 73–77 %, зародыш – 3,5–3,7 %, алейроновый слой – 11–12 %, семенные оболочки – 1,9–6,0 %, плодовые – 5–7 % массы всего зерна.

Цвет зерновки вызван сочетанием зелено синей окраски алейронового слоя с коричневой окраской семенных оболочек и соломенно желтой – плодовой. По цвету рожь можно разбить на пять групп: зеленая, желтая, коричневая, красная, фиолетовая. Цвет зерна и его размеры находятся в коррелятивной связи. Наиболее крупные, хорошо выполненные зерна имеют зеленый цвет. Зерно ржи более гигроскопично, чем зерно пшеницы.

В России основные площади посевов ржи заняты селекционными сортами озимой ржи, уборка урожая, как правило, проходит в сухую, ясную погоду, и принципы хранения зерна этой культуры практически ничем не отличаются от принципов хранения зерна пшеницы.

Ячменьвыращивается двух подвидов: много– и двухрядный. Основное место в посевах занимает четырехгранный, или неправильный шестирядный ячмень, у которого средние два колоска в колосе развиты более сильно и теснят боковые, плотно к ним прилегающие (рис. 9, 10). В сечении колос имеет вид четырехгранника.



Рис. 9. Форма зерен ячменя:

а – удлиненное; б – ромбическое; г – эллиптическое

Рис. 10. Зерна многорядного ячменя: а – симметричное; б – несимметричное

Двухрядный ячмень образует на каждом уступе колосового стержня по одному плодовому колоску с нормально развитым зерном. По форме различают зерновки удлиненные, ромбические и эллиптические. На форму зерна оказывает влияние характер расположения колосков на колосе. У двухрядного ячменя зерна свободно развиваются и имеют правильную симметричную форму. У четырехгранного ячменя сильное развитие средних колосков вызывает искривление плотно прижатых к ним развивающихся зерен боковых колосков, вследствие этого они имеют несимметричную форму и высокую пленчатость. В строении зерновки ячмень от других хлебных злаков отличается тем, что алейроновый слой у него состоит из 3–4 слоев клеток (рис. 11).



Цветочные пленки, состоящие из крупных толстостенных одревесневших клеток, плотно облегают зерновку, обычно сращиваются с ней, поэтому ячмень – пленчатая культура. По показателю пленчатости ячмень обычно разбивают на четыре группы: низкая пленчатость – до 10 %; средняя пленчатость – до 11 %; выше средней – до 12 %; высокая – выше 12 %.

У цветочной пленки ячменя различают большую спинную оболочку, имеющую у верхнего конца гладкую или зазубренную длинную ость и у основания своего рода площадку, с помощью которой зерно крепится на колосовом стержне. Меньшая брюшинная оболочка более тонкая и морщинистая. У основания зерновки ячменя находится небольшой стерженек, называемый щетинкой.

Плодовые и семенные оболочки относительно тонкие и составляют не более 6 % массы зерновки. Плодовые оболочки полупрозрачные, семенные содержат пигменты светло желтого или сине зеленого цвета. Алейроновый слой у ячменя многослойный (от 3 до 4 рядов), на его долю приходится 12–14 % массы зерновки. Зерна ячменя неоднородны по крупности, длине, ширине. Если длина зерна превышает 10 мм, то оно считается длинным, коротким – менее 7 мм, широким – боле 3 мм, узким – менее 2 мм, толстым – более 3 мм и тонким – менее 2 мм. Эти размеры учитываются при проведении очистки партий зерна ячменя. Эндосперм у ячменя занимает 63–69 % массы зерна.



Просо. Зерновка проса, плотно окруженная цветочными пленками, имеет округлую или овальную форму.



Рис. 12. Зерно проса: а – выполненное; б – щуплое

Форма зерновки обусловлена сортовой принадлежностью и условиями про израстания. В неблагоприятных условиях выращивания образуется зерно менее выполненное, следовательно, и более удлиненной формы.

Цветковые пленки у зерновки проса облегают ядро, но срастаются с ним не по всей поверхности, а только у рубчика, расположенного у зародыша. Состоят цветковые пленки из 3–4 слоев клеток, представлены в основном клетчаткой, пентозанами и минеральными веществами. Пленчатость изменяется в широких пределах от 10 до 20 %.

Пленки проса под действием ударов и перепада температур сравнительно легко растрескиваются, ядро оголяется, частично раскалывается и дробится. Свежеобмолоченная насыпь проса содержит от 5 до 16 % шелушенного зерна.

Отмечено, что белое, кремовое и красное зерно проса легче шелушится, чем желтое, серое, коричневое и черное.

Отсутствие цветочных пленок у проса резко снижает его стойкость при хранении. Такое зерно быстрее подвергается плесневению, быстро прогоркает жир, пшено, выработанное из такого проса, получается низкого качества.

В результате неодновременного созревания зерен в метелке у проса всегда имеет место образование щуплого зерна – остряка, продолговатой формы с заостренными концами и пленчатостью до 65 % (рис. 12). Остряк в больших количествах образуется в неблагоприятные для вегетации проса годы и при очистке уходит в отходы.

Покрывающие ядро проса плодовые и семенные оболочки бесцветные, тонкие и составляют примерно 3 % массы зерна. Тонкий, состоящий из одного ряда клеток алейроновый слой занимает около 6 % массы ядра (рис. 13, 14).

Отличительная особенность анатомического строения зерновки– сильное развитие зародыша, он занимает около 8 % массы зерна (без пленок).

От других хлебных злаков просо отличается и химическим составом, в нем много жира (3,8–4,2 %), при хранении он легко прогоркает.

Такие негативные для партий зерна проса факторы, как высокие различия в степени зрелости, наличие обрушенных и поврежденных зерен, способность находящегося в зерновках жира прогоркать, отрицательно влияют на стойкость хранящихся партий проса и требуют повышенного внимания к их состоянию в процессе хранения.



Рис. 13. Поперечный разрез зерновки проса: а – цветочные пленки; б – плодовая и семенная оболочка; в – алейроновый слой; г – эндосперм

Кукуруза –раздельнополое растение, женское соцветие – початок длиной от 10 до 45 см. В каждом початке формируется от 300 до 1000 зерновок с неодинаковыми формой и размерами в разных частях початка. Масса 1000 зерен колеблется от 50 до 1100 г.

В зависимости от формы внешнего строения зерна, пленчатости у кукурузы выделяют 8 ботанических подвидов, но производственное значение имеет только зубовидная, кремнистая, крахмалистая, сахарная и лопающая кукуруза (рис. 15).

Различия в размерах и форме зерновки вызывают необходимость проводить в послеуборочный период калибрование зерна, предназначенного как для переработки в пищевой промышленности, так и используемого в качестве посевного материала. Как правило, семена кукурузы калибруют на шесть фракций (табл. 3).

Особенностями анатомического строения зерновки кукурузы является то, что у нее мощно развиты плодовые оболочки, состоящие из 12–14 рядов пленок, и имеется крупный зародыш, глубоко вдающийся внутрь зерна, составляющий от 8 до 14 % массы всей зерновки и содержащий до 36 % жира.

Анатомическое строение зародыша кукурузы и его биохимический состав определяют высокую гигроскопичность зерна.

У кукурузы по всей длине зародыша отсутствует алейроновый слой, затрудняющий испарение воды. Место алейронового слоя занимает находящаяся непосредственно под плодовой и семенной оболочками прослойка ткани, состоящая из рыхлых клеток. Эти клетки обладают высокой гигроскопичностью и при повышенной влажности воздуха интенсивно поглощают влагу.

Овес имеет соцветие метелку, на ветвях которой расположены двух– или многоцветковые колоски.

Местоположение зерна в колоске оказывает значительное влияние на крупность. У двухцветкового колоса верхнее зерно значительно мельче нижнего, что ведет к невыровненности зерновой массы по размерам. Зерновки овса различаются по форме и их разделяют на четыре типа: 1 – толстоплодная; 2 – переходная от толстоплодной к среднеплодной; 3 – среднеплодная; 4 – тонкоплодная (игольчатая) (рис. 16).



Рис. 14. Поперечный разрез ядра проса: а – оболочки; б – алейроновый слой; в – зародыш; г – корневой чехлик; д – эндосперм; е – первичный корешок

Цветочные пленки овса плотно облегают зерновку, но не прирастают к ней и не удаляются при обмолоте. Этих пленок две – наружная и внутренняя (рис. 17). Наружная цветочная пленка выпуклая, длиннее внутренней, может нести ость, выходящую из середины пленки. Наличие ости и вытянутых концов пленок препятствует плотной укладке зерна в насыпи, зерновой ворох овса образуется рыхлый, с высокой скважистостью. Существуют способы удаления концов пленок и остей, что повышает натуру, но отрицательно сказывается на стойкости овса при хранении, т. к. при этом на пленках образуются трещины, через которые может попадать влага воздуха и проникать микроорганизмы.

Из за высокой пленчатости у овса на долю эндосперма приходится 61 % (рис. 18).

У зерновки гигроскопичность выше, чем у пленок, на 0,8–1 %. Разность влажности, даже в тех случаях, когда вся зерновка находится в гигроскопическом равновесии с окружающей средой – воздухом, создает предпосылки для обмена влагой между сухими пленками и более влажным ядром. У зерновки овса в капиллярных полостях между пленками и ядром создается атмосфера с повышенной влажностью, со своим «микроклиматом». Вследствие этого у овса наблюдается повышенная, по сравнению с другими культурами, интенсивность дыхания, он скорее поражается плесенями хранения.

Таблица 3

Фракционный состав семян кукурузы





Рис. 16. Типы зерновок овса по форме: а – толстоплодная; б – переходная от толстоплодной к среднеплодной; в – среднеплодная; г – тонкоплодная (игольчатая)



Рис. 17. Поперечный разрез овса:

а – цветочная пленка; б – плодовая оболочка; в – семенная оболочка; г – алейроновый слой; д – эндосперм



Рис. 18. Соотношение анатомических частей зерна овса

Семена бобовых культур. Строение семян бобовых культур в отличие от злаковых характеризуется отсутствием эндосперма. Запасные питательные вещества, необходимые для прорастания, отложены в зародыше и семядолях, содержащих крахмал, белки, жир, который в виде тонкой эмульсии прочно соединен с алейроновыми зернами.





Рис. 19. Строение семенной оболочки зерна гороха: а – кутикула; б – палисадные клетки; в, г, д – слои семенной оболочки; е, ж – ткань семядоли; з – алейроновые зерна;

и – зерна крахмала

Характерная особенность семян бобовых культур, играющая немаловажную роль при хране нии, – наличие плотной кожуры (семенной оболочки), снаружи покрытой кутикулой – сплошной тонкой пленкой, состоящей из кутина, не пропускающей ни воду, ни газы (рис. 19). В незрелом семени бобовых культур между кожурой и семядолями находится тонкий слой эндосперма. Под кожурой находится зародыш семени, состоящий из двух семядолей (первые листья), прикрепленных к укороченному стеблю. Верхняя часть стебля переходит в почечку, состоящую из зачаточных листьев, а нижняя заканчивается зачаточным корнем (рис. 20).



Рис. 20. Схема строения семени бобовых растений: а – семя в оболочке; б – семя без оболочки; в – одна семядоля; 1 – семенной рубчик; 2 – рубчиковый след; 3 – микропиле; 4 – халаза; 5 – очертания корешка; 6 – семядоли; 7 – корешок; 8 – почечка

У семян посевного гороха преобладающей формой является шаровидная с сгладкой поверхностью, но семена порой обнаруживают значительную изменчивость в форме и размерах (рис. 21). Окраска семян гороха зависит от цвета семядолей, просвечивающих через бесцветную семенную оболочку. Цвет семян может быть белым, желтым, зеленым, коричневым, бурым.

Диаметр семян колеблется от 3,5 до 10,5 мм, эти вариации можно уложить в три группы: мелкие семена – от 3,5 до 5 мм; средние семена – от 5 до 7 мм; крупные семена – от 7 мм.

Соотношение основных частей семени гороха, чечевицы и фасоли, %: семенная оболочка, или кожура, – 8,4 (6,4 11,0); семядоли – 90,0 (87,2 92,5); корень, стебель и почечка – 1,6 (1,1–2,8).

На сохранность гороха большое влияние оказывает травмирование семян при уборке урожая и послеуборочной подработке. Наиболее характерны следующие повреждения: выбита часть зародыша; трещина оболочки семени в области зародыша; отбита часть оболочки; отбита часть семени и оболочки; сеть трещин на оболочке; зародыш выбит полностью; раздавлено семя (треснута оболочка, зародыш не поврежден); раздавлено семя (треснута оболочка, зародыш поврежден).

Травмирование зерна гороха негативно сказывается на посевных качествах семян, снижает урожай. Семя гороха (без семенной оболочки) представляет собой зародыш, состоящий из развитых семядолей, зародышевого корешка и почечки, и любая травма, причиненная семени, фактически является травмой зародыша и отрицательно сказывается на всхожести семян и урожае зерна (табл. 4).

Наиболее опасны для семян гороха травмы с одновременным повреждением зародыша и семядоли. Травмы же оболочки семени хотя и ведут к снижению всхожести и урожая, но в меньшей степени.

Высокая степень травмирования наблюдается у семян гороха после многократного пропуска через норию, и их поврежденность после пятикратного пропуска через норию достигает 3,5 %.

Другая бобовая культура – чечевица – имеет характерные плоские, дискообразные, двояковыпуклые семена (рис. 22).

Крупносемянную (тарелочную) чечевицу с диаметром семян 6–9 мм используют в пищу, а мелкосемянная с диаметром семян 3–6 мм идет на корм скоту.



Рис. 21. Типы семян гороха: а – округлые гладкие; б – округлые угловатые;

в – округлые с мелкой ячеистостью; г – округлые с мелкими вдавлениями;

д – переходные; е – мозговой

Таблица 4

Влияние травмирования семян гороха на всхожесть и урожай








Рис. 22. Семена тарелочной (1) и мелкосеменной (2) чечевицы

У чечевицы наблюдается значительная изменчивость в окраске семенной оболочки: розовая, светло красная, зеленая, серо зеленая, серая, красновато коричневая, темно коричневая и черная.

Лучшими считаются семена чечевицы зеленой окраски. Первоначальная окраска семян при хранении может изменяться, и зеленые семена постепенно из за разрушения хлорофилла семенной оболочки становятся темно бурыми.

Чтобы не понизить товарные качества чечевицы вследствие изменения ее окраски, сушку необходимо проводить при «мягких» режимах, не допуская на поверхности зерен морщин и потемнения. При хранении насыпи чечевицы на токах следует укрывать ее от света брезентом. В зернохранилищах чечевицу содержат в защищенных от света закромах, занавешивая окна и не открывая без необходимости двери и ворота.

У чечевицы семенная оболочка тоньше, чем у гороха, и составляет 5 10 % массы зерна.

Ценной бобовой культурой, в семенах которой содержится до 50 % белка и до 25 % жира, является соя. Семена у нее весьма разнообразны по форме, размерам и окраске. Форма бывает шарообразной и овальной, цвет – желтым, зеленым, коричневым, черным. Семена могут иметь гладкую или слегка морщинистую поверхность. Длина семян колеблется от 5 до 13 мм, ширина от 4,0 до 8,8 мм. На долю семенной оболочки у сои приходится около 8 % массы всего семени, она тонкая и плотно прилегает к семядолям.

Из за высокого содержания белка семена сои обладают способностью быстро и в значительных количествах поглощать влагу из окружающего воздуха, т. е. они очень гигроскопичны. Поврежденные механически семена интенсивно поражаются плесневыми грибами, поэтому сою характеризуют как малоустойчивую культуру при хранении.

Из за наличия тонкой, легко повреждаемой оболочки, а также высокого количества жира семена сои при хранении быстро теряют всхожесть.

Гречихаотносится к семейству гречишные. Обладая исключительно высокой потенциальной урожайностью, эта культура дает нестабильные по годам урожаи. Опыление гречихи перекрестное, и урожаи зависят от погодных условий в период цветения: каждый цветок раскрыт в течение одного дня, при плохой погоде и отсутствии насекомых, опыляющих гречиху пчел плодоносят только 10–12 % общего количества цветков.

Зерно гречихи представляет собой ядро, заключенное в кожистые оболочки (пленки), которые, свободно охватывая все ядро, срастаются с ними в одной точке. Поэтому между ядром гречихи и плодовой оболочкой имеется воздушная прослойка. При надавливании на зерно плодовая оболочка распадается на 3 пластинки треугольной формы.

У гречихи плод – орешек трехгранной формы (рис. 23). Сверху он покрыт не цветковой пленкой, как у злаков, а плодовой оболочкой, плотно облегающей семя, но не сросшейся с ним (рис. 24). При неправильном режиме работы молотильного аппарата комбайна плодовая оболочка довольно легко удаляется. Соотношение анатомических частей гречихи: плодовая оболочка – 22–27 %, семенная – 2 %, алейроновый слой – 3–5 %, зародыш, расположенный внутри эндосперма – 15–16 %, на долю эндосперма приходится всего лишь 60–65 %.



Рис. 23. Плод гречихи: а – верхушка; б – грань; в – ребро; г – основание

Рис. 24. Поперечный разрез зерна гречихи: а – эндосперм; б – семенная оболочка; в – плодовая оболочка; г – зародыш

Гречиха имеет высокую пленчатость, колеблющуюся от 20 до 46 %. По показателю пленчатости у нее установлены следующие градации:

высокопленчатая – от 22 % и выше;

среднепленчатая – от 20 до 22 %;

низкопленчатая – ниже 20 %.

На содержание плодовых оболочек заметное влияние оказывает величина зерна. Крупные фракции имеют несколько большую пленчатость.

Размеры зерна у гречихи колеблются в довольно широких пределах: длина от 5 до 7,6 мм, ширина от 2,8 до 4 мм, толщина от 2,9 до 5,2 мм. Ее размеры в практике работы с зерном принято выражать сходом с сита с круглыми отверстиями: крупной ш 3,9–4,2 мм, средней ш 3,6–3,7 мм и мелкой ш 2,2 мм.



Рис. 25. Разновидность гречихи: а – крылатая; б – бескрылая

Повышенную пленчатость имеет так называемая «крылатая гречиха» с удлиненными гранями плодовых оболочек (рис. 25). Эти пленки предохраняют ядро от воздействия микроорганизмов, но они достаточно хрупки, способны к растрескиванию по месту соединения (граням). При нарушении целостности пленок создаются предпосылки как для механического повреждения ядра, имеющего мучнистый эндосперм и рыхлое строение клеток, так и для микробиологической порчи. Поэтому гречиха, особенно свежеубранная, нестойка при хранении.

Невызревшие и имеющие повышенную влажность зерна гречихи обладают низкими товарно технологическими показателями. В свежеубранной партии зерна гречихи количество таких зерен обычно составляет 20–25 %. При подработке зернового вороха неполноценные зерна проходом через сито с отверстиями ш 3,0–3,4 мм уходят в отходы.

В процессе обмолота и послеуборочной подработки жесткая плодовая оболочка гречихи, неплотно прилегающая к ядру, легко отделяется. Ядра без плодовой оболочки плохо хранятся, их удаляют в процессе послеуборочной подработки гречихи.

Наиболее часто встречающиеся виды механических повреждений семян гречихи:

повреждение плодовой оболочки;

раскрытие «замка» – расхождение до 0,5 мм лепестков оболочки по граням в верхней части зерна;

шелушенное зерно – ядро без плодовой оболочки;

трещины в оболочке – трещины на лепестках оболочки;

срывы оболочек – частичная утрата лепестков оболочек;

повреждение ядра;

битое ядро;

частично расколотое ядро – кусочки ядра не менее 1/2 и не более 2/3 ядра;

трещины в ядре – форма ядра сохраняется, но видны неглубокие трещины в эндосперме.

По данным В. Б. Лебедева, от общего количества повреждений до 75 % приходится на плодовые оболочки в основном от раскрытия «замка», а также на образование трещин в плодовой оболочке и ее срыв. Обнаженное частично или полностью ядро в процессе хранения подвергается воздействию микрофлоры и вредителей.

Рисимеет пленчатую зерновку, не имеющую бороздки. Зерновка ребристая, часто покрыта волосками, сжатая с боков, реже округлая в разрезе, охватывается цветочными пленками, не удаляемыми при обмолоте. Цветочные пленки могут иметь разную окраску: желтую разных оттенков, буро фиолетовую или буро красную. Ребра и грани зерновки также могут иметь разную окраску. Полностью охватывая ядро, цветочная пленка риса срастается с ним только в некоторых участках. Как и у всех пленчатых культур, плодовая и семенная оболочки тонкие. Алейроновый слой состоит из одного ряда клеток (рис. 26).



Рис. 26. Зерновка риса (продольный разрез): а – алейроновый слой; б – эндосперм; в – плодовая оболочка; г– семенная оболочка; д – зародыш

Длина зерновки колеблется от 4,4 до 10 мм, шир ина от 1,3 до 3,5 мм. Форма зерновки различна и является одним из признаков товарной классификации риса: 1 й тип – зерно продолговатое широкое; 2 й тип – зерно продолговатое тонкое, узкое; 3 й тип – зерно округлое.

С учетом длины и ширины зерновки различают рис индийской ветви – с узкими зерновками, длина превышает ширину в 3 раза и более и китайско японскую ветвь, с отношением длины к ширине 1,4: 2,9.

У риса на долю цветковых пленок приходится 17–25 % массы зерновки, на долю оболочек 4–5 %, алейронового слоя 12–14 %, зародыша 2–3 %, эндосперма 65–67 %. По пленчатости сорта риса можно разделить на три группы: низкая пленчатость – 16–17 %, средняя – 18–19 %, высокая – 20 % и более. При обмолоте в зерновую массу попадают недозревшие (зеленые и меловые) зерна, что является следствием неравномерного развития и созревания зерна в различных частях метелки.

Культура риса – типичный гидрофит, дает урожаи зерна на периодически затопляемых полях, к моменту уборки его зерновая масса всегда имеет высокую влажность. В процессе послеуборочной подработки и хранения отдельные зерновки риса, вследствие меланоидинообразования желтеют, снижаются товарные достоинства вырабатываемой из такого зерна крупы.

Из за высокого содержания крахмала (58–80 %) эндосперм у риса непрочный, хрупкий, а из за неравномерного распределения влаги в зерновке в ядре возникают трещины. Они появляются вследствие того, что центральная часть эндосперма, по сравнению с внешними слоями, имеет повышенное содержание влаги. При сушке зерна эти более сухие слои зерновки сжимаются, происходит их усадка, что вызывает появление на поверхности зерновки трещин. Микроповреждение зерновок риса происходит в период вегетации растений, а затем влага, адсорбированная микротрещинами и проникшая в эндосперм под действием капиллярного давления, завершает процесс образования повреждений. Зерновка риса легко повреждается и при обмолоте. Чаще в зерновке риса образуются поперечные трещины, расположенные перпендикулярно к продольной оси зерновки.

Отмеченные особенности зерновок риса свидетельствуют о его нестойкости в хранении и необходимости проведения тщательных, разносторонних технологических мероприятий по подготовке к хранению, доведению показателей качества до базисных кондиций.

Подсолнечник имеет плод семянку, состоящую из околоплодника (плодовой оболочки, кожуры, лузги) и заключенного в нем семени (ядра) (рис. 27).



Рис. 27. Строение семянки подсолнечника: А – общий вид семянки сбоку и сверху; Б – продольный разрез: а – плодовая оболочка; б – ядро; в – место прикрепления семени;

В – поперечный разрез: а – плодовая оболочка; б – семенная оболочка; в – семядоли

Околоплодник состоит из эпидермиса (кожицы), пробковой ткани и нескольких слоев одревесневших клеток склеренхимы. В верхних клетках склеренхимы может содержаться вещество черного цвета – фитомелан. Состоя на 76 % из углерода, фитомелан образует между пробковым слоем и склеренхимой панцирный слой, предохраняющий семянки от опасного для подсолнечника вредителя – подсолнечной моли (рис. 28). Семенная оболочка представлена тонкой пленкой, состоящей из внешней (бахромчатой) и внутренней (эпидермиса) тканей.

Семядоли подсолнечника толстые, мясистые, в них сконцентрированы все запасные липиды и белки.

Лузжистость семянок масленичного подсолнечника колеблется в пределах 35–45 %.

Из за повышенного содержания в семянках жира (27 % и более) подсолнечник не стоек в хранении и требует к себе особого внимания.



Рис. 28. Разрез плодовой оболочки семянки подсолнечника (слева – беспанцирного, справа – панцирного): а – эпидермис; б – пробковая ткань; в – панцирный слой; г – склеренхима
1.3. Физико механические свойства единичных зерен и семян
Геометрическая форма и линейные размеры – длина (наибольший размер), ширина (наибольший поперечный размер), толщина (наименьший поперечный размер) – это физико механические свойства единичных семян и зерен.

Совокупность линейных размеров получила название крупности зерна. Крупное зерно в технологическом отношении является наиболее ценным, т. к. у него более высокое содержание эндосперма, следовательно, и повышенный выход муки и крупы.

Зерно, однородное по крупности, получило название выравненного. Крупность и выравненность зерна определяются путем просеивания навесок на ситах с отверстиями различного сечения. При этом, если основная масса зерна остается на каком либо одном сите или на двух смежных ситах, то такая партия зерна считается выравненной. Для выравненного зерна при его очистке на зерноочистительных машинах легче подобрать сита, отрегулировать воздушный поток, и в отходах меньше попадет зерна основной культуры.

Форма зерна определяется как соотношением размеров (длины, ширины, толщины), так и выполненностью, т. е. объемом и очертаниями. Форма зерен и семян весьма разнообразна, присуща данной культуре, виду, разновидности и сорту. Даже у одних и тех же культур форма семян весьма разнообразна. Например, семена фасоли могут быть овальными, почкообразными, цилиндрическими, яйцевидными. Разные виды пшеницы также различаются по форме. У вида мягкой пшеницы зерна округло удлиненные, у твердой – более удлиненные. Выполненные зерна пшеницы более овальные, а щуплые более удлиненные.

Форма зерна может быть удлиненно овальной (у пшеницы), удлиненной (у ржи, овса), яйцевидной (у пшеницы, фасоли), шарообразной (у гороха, горчицы, рапса), округлой (у проса, сорго), чечевицеобразной (у чечевицы), эллипсоида вращения (у фасоли, сои, бобов), треугольной (у гречихи).

Для характеристики формы зерна введены понятия «коэффициент формы» и «показатель сферичности».

Коэффициент формы – это отношение площади поверхности зерновки несферической формы к поверхности эквивалентного шара, объем которого равен объему зерновки.

Показатель сферичности – это отношение площади поверхности равновеликого по объему шара к площади внешней поверхности зерновки несферической формы. Для шарообразных зерен эти характеристики равны 1, для зерна иной формы они всегда больше 1, а показатель сферичности меньше 1.

Форма зерна тесно связана с содержанием пленок и оболочек. У зерен, по форме близких к шару, при прочих равных условиях обычно ниже пленчатость и содержание оболочек. Форма зерна влияет и на свойства зерновой массы. Зерновая масса, состоящая из зерен шаровидной формы, имеет большую сыпучесть, но меньшую скважистость по сравнению с зерновой массой, состоящей из зерен иной формы.

Форма и размер зерна и семян положены в основу очистки зерна от примесей и выделения крупных фракций, имеющих повышенные посевные и технологические показатели качества. Размеры семян и зерна варьируются довольно широко (табл. 5).

Таблица 5

Размеры зерен и семян различных культур, мм



Влажные зерна всегда крупнее, чем сухие, по ширине и толщине, но практически не отличаются от сухих по длине.
1.4. Покой и долговечность зерна и семян
Для хранящихся масс зерновых и масличных культур состояние покоя – непременное условие стабилизации всех процессов жизнедеятельности, связанных как с проявлением дыхания, так и полным отсутствием прорастания семян.

Зерно, достигшее полной спелости и высушенное до влажности ниже критической, находится в состоянии покоя, который может быть обозначен и как анабиоз, т. е. состояние организма, при котором отсутствуют видимые проявления жизни, обнаруживающиеся однако при благоприятных условиях влажности и температуры. Явление анабиоза имеет большое значение для практики сельского хозяйства и хранения, т. к. именно в состоянии анабиоза зерно и семена хранятся в течение длительного срока. Некоторые ученые считают, что по отношению к зерну и семенам масличных культур следует применять термин «хозяйственный анабиоз», т. е. неполный анабиоз, в состоянии которого семена сохраняют свои биологические свойства как посевной материал и как сырье для переработки.

Семена, обладая необычным свойством, длительное время находятся в состоянии покоя, однако сохраняют свою жизнеспособность. При этом они могут находиться в состоянии вынужденного или органического покоя. Вынужденный покой обуславливают различные факторы внешней среды, такие как неблагоприятная температура для прорастания или недостаток влаги.

Посевной материал, находящийся в хранилищах в течение зимы, пребывает в вынужденном покое, для его прорастания нет необходимых условий. Но если в хранилищах создать благоприятные факторы (влажность и температуру), семена быстро прорастут.

Разнообразны причины, вызывающие у семян явление покоя. Впервые довольно полную классификацию типов покоя семян предложил в 1916 г. американский ученый В. Крокер. В ее основу были положены известные в то время причины, вызывающие покой:

1) недозрелость зародыша;

2) непроницаемость кожуры для воды;

3) механическое сопротивление покровов росту зародыша;

4) низкая газопроницаемость покровов;

5) покой, связанный с существованием метаболического блока;

6) комбинирование упомянутых причин;

7) вторичный покой.

Через 50 лет М. Г. Никалаева дала новую классификацию типов органического покоя семян, основанную на связи между причинами, обусловливающими покой, и условиями его преодоления. Ею были выделены три группы типов покоя семян: эндогенный, экзогенный и комбинированный. Причинами экзогенного покоя являются физические, механические, химические факторы; эндогенного – морфологические, физиологические и морфофизиологические факторы.

Органический покой характеризуется невозможностью прорастания, вызван свойствами зародыша или окружающих его тканей, а именно эндосперма и семенной кожуры, а также околоплодника или его частей.

Не прошедшие период послеуборочного дозревания семена находятся в так называемом первичном покое. В этом состоянии хорошо сформировавшиеся, жизнеспособные семена не способны прорастать. Такое «нежелание» семян прорастать при благоприятных для этого условиях – наличия влаги, тепла и кислорода атмосферного воздуха – вполне объяснимо с точки зрения этапов онтогенетического развития растений. Для семян яровых культур состояние покоя в зимний период – необходимый фактор для сохранения их в неблагоприятных условиях. Вызревшие сухие семена легко переносят низкие температуры. При замораживании в них не образуются кристаллы льда, разрушающие структуру клеток. Состояние покоя, как естественная стадия развития семян, является основополагающим фактором сохранения семян любой сельскохозяйственной культуры.

Свежеубранные сухие семена многих злаковых и других культур находятся в неглубоком физиологическом покое, который во времени обычно совпадает с периодом послеуборочного дозревания. При таком покое содержание влаги в семенах должно быть не выше критической величины (для хлебных злаков не более 15,5 %), которая характеризует в тканях только количество связанной влаги. При повышении влажности семян выше критической в структурах семян появляется свободная влага, гидролитические ферменты активизируются и начинается разрушение, происходит гидролиз запасных веществ семян.

Состояние покоя, его длительность у пшеницы М. И. Княгиничева связывает с пигментацией семян, накоплением флавоновых глюкозидов, которые тормозят прорастание. Впервые предположение о том, что белозерные сорта пшеницы имеют менее глубокий период покоя высказал еще в 1914 г. Нильсон Элле. У этих сортов пшеницы короче и период послеуборочного дозревания.

Установлено, что продолжительность периода покоя, когда завершаются процессы послеуборочного дозревания, колеблется в зависимости от географических и метеорологических условий.

У озимой пшеницы в Ленинградской области он, например, длится до 60 дней, а в южных районах России от 5 до 20 дней. Из за дождливой холодной погоды у пшеницы VI и XII этапы органогенеза обычно затягиваются, снижаются синтетические процессы, не образуются при этом некоторые, особенно физиологически активные, продукты синтеза. В такие годы семена характеризуются пониженной энергией прорастания и имеют длительный период дозревания и покоя.

Интенсивные осадки в период налива зерновок пшеницы приостанавливают синтетические процессы, происходит гидролиз крахмала зерна, оно становится щуплым, происходит вымывание дождевой водой из эндосперма растворимых углеводов.

Это явление, получившее название «стекание» зерна, приводит к снижению урожая пшеницы и резкому ухудшению семенных качеств. Такие зерна являются физиологически недозрелыми. В зернах пшеницы, не завершивших нормально XII этап органогенеза, длительное время идут процессы послеуборочного дозревания, затягивается вступление в состояние покоя.

Выявлено, что семена обычно переходят в состоянии покоя в период созревания на материнском растении, это так называемый первичный покой. Он обусловлен приспособлением растений к регулярно повторяющимся в определенные времена года неблагоприятным условиям. Растения реагируют на них задержкой развития и переходом в состояние покоя. Из внешних условий, влияющих на наступление покоя, можно выделить высокую температуру во время развития и созревания семян. Она ослабляет физиологическую деятельность созревающих семян.

Противоположным образом влияют низкие температуры, в результате чего в ранних фазах созревания семена, порой, не впадают в состояние покоя. Хранение таких семян сопряжено с определенными трудностями.

Покой семян пшеницы связывают с накоплением ряда веществ, тормозящих возможность прорастания зародыша зерновки в колосе вегетирующего растения. В процессе дозревания вещества, тормозящие рост, разрушаются, и у семян пшеницы появляется способность к прорастанию.

На длительность послеуборочного дозревания пшеницы оказывает влияние доступ воды и кислорода к зародышу, что в значительной мере связано со строением оболочек. Поступление воды к зародышу семян, как установила А. А. Алавдина еще в 1939 г., зависит от строения перикарпия зерновок. Кутикула, отделяющая перикарпий от семенной оболочки, непроницаема для воды. При снятии плодовой и семенной оболочек создается доступ кислорода к зародышу семени, и семена выходят из состояния покоя.

Ученые считают, что непроницаемость семенной кожуры оказывает влияние на изменение процесса дыхания, в результате чего образуются вещества – ингибиторы роста, тормозящие развитие семени. В качестве ингибиторов выступают образующиеся в семенной кожуре, эндосперме или околоплоднике различные химические соединения: фенолы, альдегиды, органические кислоты и т. д. Действие ингибиторов основано на блокировании систем ферментов и повышении энергии активации реакций, катализируемых этими ферментами, а также на инактивации ростовых веществ и на изменении структуры протоплазмы.

В процессе хранения большинство ингибиторов сами собой подвергаются распаду, и семена выходят из состояния покоя, всхожесть их повышается. Условия хранения семян зерновых культур оказывают непосредственное влияние на длительность их покоя, которая у зерновых резко сокращается в условиях хранения при температуре 38–40 °C и продлевается у семян, охлажденных до 2–3 °C.

Для большинства семян злаков главным фактором, регулирующим покой, является доступ кислорода воздуха к зародышу. Основная масса поступающего внутрь семени кислорода используется на дыхание, из за чего повышение интенсивности неферментативных окислительных реакций происходит постепенно. Это и обуславливает продолжительность состояния покоя. У зерновок злаковых культур семенные оболочки и алейроновый слой задерживают доступ кислорода к зародышу, создают дефицит кислорода внутри семени, вызывают состояние покоя. Но и в состоянии покоя жизненные процессы в семенах полностью не прекращаются. Идет очень слабый газообмен, осуществляется медленный обмен веществ, расходуются запасные вещества, необратимо нарушаются структуры биомембран клеток, и при длительном хранении семена гибнут.

В технологии хранения в состоянии покоя считаются те семена, которые вследствие послеуборочной подработки и в результате дозревания в благоприятных для этого условиях установили минимальный уровень обмена веществ.

Покоящиеся сухие семена, с сильно ослабленными метаболическими процессами способны долго храниться и прорастать через длительный период времени. По способности сохранять жизнеспособность в оптимальных условиях хранения семена подразделяют на семена, способные сохранять жизнедеятельность в течение нескольких лет, и семена, сохраняющие жизнедеятельность в течение нескольких десятков лет.

В литературе, однако, встречаются противоречивые данные о невероятном долголетии отдельных видов семян. Так, К. Е. Овчаров описывает случаи, когда семена лотоса пролежали в земле около 3000 лет и дали всходы, или же семена арктического лютика пролежали в иле реки Миллер Крик (Канада) несколько веков и не потеряли жизнеспособности.

Долговечность семян зависит от многих причин: газонепроницаемости покровных тканей, химического состава, степени обводненности семян к уборке урожая и содержания влаги в хранящихся семенах, начального уровня обмена веществ, уровня зараженности и состава микрофлоры семян, условий хранения.

Жизнеспособность семян масличных культур, находящихся в состоянии влажности ниже критической, выше жизнеспособности семян, содержащих крахмал и белки, вследствие более высоких энергетических запасов и более совершенной теплоизоляции. В оптимальных условиях жизнеспособность семян, засыпанных на хранение, сохраняется длительное время. Однако в них постоянно идут необратимые процессы, вызывающие старение семян.

Старение свойственно всем живым организмам, и согласно общебиологическим законам, процесс этот является следствием наложения ошибок в системе хранения и реализации генетической информации, происходит постепенное нарушение структуры и функции клеток ткани и органов, которые увеличивают вероятность глубоких аномалий, приводящих к гибели организмов.

По У. Ф. Харрингтону, причинами старения семян являются различные разнохарактерные процессы: потеря дыхательной активности, разрушение хромосом, увеличение проницаемости мембран, образование токсичных продуктов, разрушение гормонов, необходимых для прорастания, денатурация белков и самоокисление жиров, сопровождаемое образованием свободных радикалов.

По мнению У. Ф. Харрингтона, основной причиной старения семян является распад хромосом. При старении семян происходит и распад кодирующегося механизма ДНК РНК, принимающего участие в синтезе белков и ферментов.

В хранящихся семенах протекают катаболические процессы, приводящие к истощению запасов пластических веществ, изменению активности ферментов, повышению кислотности жиров, проницаемости мембран и т. д.

Детальную классификацию причин гибели семян дает Е. Н. Робертс. Ими, по его мнению, могут служить внешние и внутренние факторы (рис. 29). К внешним факторам относят действие ионизирующего излучения и влияние различных токсических веществ, которые выделяются микроорганизмами, находящимися в контакте с семенами.

Рассмотрим влияние отдельных этих факторов на старение семян.

Как показали исследования, ионизирующее излучение ускоряет потерю жизнеспособности семян при повышенных дозах радиации, а при обычных условиях фоновый уровень радиации не оказывает существенного влияния на долголетие семян.

Так же и микроорганизмы, и в первую очередь грибы, способны ослабить жизнеспособность семян, что нередко наблюдается при хранении семенного материала с повышенной влажностью. Сухие семена устойчивы к микрофлоре, находящейся на поверхности семени.

Следовательно, внешние факторы при соблюдении режима хранения семян не оказывают негативного воздействия на потери жизнеспособности.

Изучение влияния внутренних факторов старения семян показало, что в хранящихся семенах накапливаются различные классы соединений, которые могут обладать токсическим эффектом. Однако до настоящего времени четко не выявлено, являются ли они следствием старения семян или их причиной.

Денатурация макромолекул наблюдается в хранящихся семенах в белках, липопротеидных мембранах и нуклеиновых кислотах. В стареющих семенах изменяется количественный и качественный состав свободных аминокислот.

Как показали исследования А. Г. Малышевой, в период хранения семян подсолнечника происходит расщепление липидов до свободных жирных кислот, которые, в свою очередь, подвергаются окислению. Эти явления, возможно, и оказывают непосредственное влияние на снижение всхожести семян.

Образующиеся при окислении ненасыщенных жирных кислот свободные радикалы вызывают деструктивные изменения в клеточных липопротеиновых мембранах и снижение всхожести семян.

В процессе хранения семян наблюдается, особенно интенсивно при повышенной температуре и влажности, денатурация нуклеиновых кислот, вызывающая спонтанные мутации, при этом теряются системы, ответственные за «починку и замену» органелл.

Одной из причин снижения жизнеспособности семян является истощение дыхательного субстрата, в первую очередь уменьшение содержания белка и нередуцирующих сахаров и увеличение, как считает К. Е. Овчаров, содержания свободных жирных кислот и редуцирующих сахаров.

Анализируя все приведенные причины старения семян, можно сделать вывод, что процесс гибели семени неизбежен, но продлить его жизнеспособность – это реальная задача специалистов, отвечающих за хранение семенных партий зерна.

Какова же долговечность семян полевых культур? Решением этого вопроса занимались и занимаются ученые как в России, так и за рубежом. Одним из первых исследователей, изучавших всхожесть семян различного возраста, был Карразерс, живший в начале прошлого столетия. Он испытывал в течение 9 лет семена красной белозерной пшеницы урожая 1896 г. Свежеубранные семена имели всхожесть соответственно 99 и 100 %. Через 5 лет эти показатели снизились до 80 %, а семена восьмилетнего хранения имели всхожесть 51 и 29 %, т. е. были практически полностью не пригодны для хозяйственных посевов.



Рис. 29. Возможные пути потери жизнеспособности семян

Проведенные в 1947 г. Уаймпером и Бредли исследования с высушенными семенами пшеницы до уровня влажности 4,1 % и помещенными в герметичные емкости для предотвращения сорбции влаги семенами из водяных паров воздуха показали, что при таких условиях всхожесть сохранялась до 19 лет.

Как предполагают эти исследователи, в оптимальных лабораторных условиях хранения семена могут сохранять жизнеспособность не менее 50 лет.

Таковы потенциальные возможности долговечности семян пшеницы. В производственной же практике хранить так долго зерно и семена не имеет смысла, т. к. затраты на хранение превысят их стоимость.

Снижение жизнеспособности при длительном хранении товарных партий продовольственного зерна всегда служит сигналом ухудшения их технологических свойств.

Как видим, семена обладают способностью длительное время сохранять жизнеспособность, находиться в состоянии покоя. Для практики хранения имеет большое значение создание для хранящихся семян вынужденного покоя, связанного с отсутствием необходимых условий для прорастания семян. Главным фактором, определяющим состояние покоя, является вода. Снижение количества воды в семенах определяет переход их от активного метаболизирующего состояния к состоянию вынужденного покоя, когда жизнедеятельность семян сведена к минимуму. При прочих равных условиях низкое содержание воды в семенах обеспечивает лучшую их сохранность.

Исследования, проведенные К. Н. Дановичем и другими учеными, изучавшими состояние воды в семенах, показали наличие ряда водных фракций со специфическими физико химическими параметрами и типами взаимодействия с различными структурами и биохимическими веществами семени. При этом в семенах были выделены 4 фракции воды: первая фракция – гидратная вода белка; вторая – вода, гидратирующая запасные полисахариды; третья – иммобилизованная структурными белками зародышевой части семени; четвертая – вода жидкой фракции (аналогичная свободной, чистой воде).

Изучение влияния отдельных водных фракций на сохранность семян показало, что содержание второй фракции (крахмально гидратного комплекса) воды положительно коррелирует с сохранностью семян. Семена злаков, содержащие значительное количество запасных углеводов, в основном крахмала, имеют высокую сохранность, по сравнению с семенами других видов, видимо, из за буферной роли крахмала. На сохранность семян злаковых культур, колебания влажности атмосферного воздуха оказывают меньшее влияние, по сравнению с сохранностью семян других культур. Но при избытке влаги она передается структурными белками и начинается их гидролиз, семена выходят из состояния покоя.

Третья водная фракция, сосредоточенная в основном в зародышевой части семени, устойчива к физическим воздействиям, и ее потеря семенами, видимо, имела бы катастрофическое воздействие на жизненные процессы, протекающие в зародыше. Влага зародыша, предположительно, является одной из сторон механизма защиты наиболее важной в воспроизводстве вида части семени – зародыша – от влияния неблагоприятных факторов внешней среды.

С повышением влажности семена выходят из состояния вынужденного покоя, они способны прорастать. Для обоснования теоретических основ хранения семян следует учитывать, что при сорбции воды семенами из водяных паров воздуха и повышении влажности семян на 10–15 % от исходной вся вода адсорбируется крахмало гидратом семян. При прямом же контакте семян с водой она появляется внутри семени в свободном виде. Семена, высеянные в почву, начинают прорастать при наличии в ней капельно жидкой влаги.

Избыточная влажность семян способна не только активизировать физиологические процессы и в первую очередь дыхание за счет использования на него продуктов гидролиза запасных веществ семени, но и оказывать влияние на генетические аспекты семени. Ученые (Хорошайлов Н. Г. и др.) предполагают, что высокая влажность хранящихся семян повышает уровень биохимических и физиологических процессов, которые затем на генетическом уровне влияют на анатомо морфологические изменения в семенах. Избыточная влажность семян – одна из причин получения дефектных проростков, а из них и растений, что может служить причиной снижения урожая.

Семена с глубоким физиологическим покоем не прорастают из за особых свойств зародыша или тканей, окружающих его, а именно эндосперма и семенной кожуры, а также околоплодника или его части. Такой покой называют также органическим. Находящиеся в органическом покое семена характеризуются сниженной всхожестью или полной ее отсутствием даже при благоприятных для этого условиях. Характерным покоем обладают семена из за низкой водопроницаемости семенной кожуры и наличия в ней палисадного слоя, отчего такие семена получили название твердосемянных. Твердосемянность присуща семенам большинства видов бобовых культур. Явление твердосемянности имеет в агрономии большое значение, ее причиной считают сухость воздуха во время созревания семян и их хранения. В процессе длительного хранения семена вики через 5–7 лет утрачивали свойства твердосемянности, семена же клевера способны сохранять твердосемянность несколько десятилетий.

Неглубоким физиологическим покоем обладает огромное количество видов растений и в том числе, например, семена подсолнечника. В этом случае свежеубранные семена не прорастают при благоприятных для этого условиях или имеют пониженную всхожесть.

В процессе хранения посевного материала происходит снижение всхожести семян, они становятся не пригодными для посева. Это явление получило название старения семян. Оно происходит при длительном хранении или при неблагоприятных условиях хранения. В стареющих семенах снижается содержание углеводов, они расходуются на дыхание, и, как показал В. Л. Кретович, снижается активность окислительно восстановительных систем, ослабляется дыхание, в зерне накапливается аммиак, угнетающе действующий на жизнеспособность семян. У таких семян снижается активный иммунитет, и при хранении потерявшей всхожесть пшеницы зерна интенсивно поражаются плесневыми грибами.

Как указывают Е. Д. Казаков и В. Л. Кретович, зерно с пониженной жизнеспособностью или полностью ее потерявшее поглощает парообразную и капельно жидкую влагу в меньшем количестве. Это приводит к неравномерной влажности различных участков насыпи зерна и может вызвать гнездовое самосогревание и порчу зерна и семян.

При длительном хранении зерно снижает свою стойкость в хранении и требует особого ухода за ним.

В соответствии с долговечностью семян исследователь Р. Эвартан еще в начале прошлого столетия разделил их по этому показателю на 3 биологических класса: недолговечные, или «микробиотические», семена с продолжительностью жизни не более 3 лет, «мезобиотические» семена, которые могут сохраняться от 3 до 15 лет, и «макробиотические» семена, сохраняющиеся от 15 до 100 и более лет.

Из хлебных злаков наиболее долговечными являются овес, пшеница и ячмень, быстрее всех теряет всхожесть просо.

Основная направленность старения семян противоположна созреванию: изменяется биохимический состав зерна, у белков снижается растворимость, постепенно меняется аминокислотный состав белков, снижается доля доступного лизина. Эти изменения особенно заметно протекают в первые месяцы хранения, а также при тепловой сушке зерна.

Со временем количество углеводов снижается ввиду их расходования на дыхание, но затем наблюдается постепенный рост содержания растворимых углеводов за счет ослабления процесса дыхания.

В липидном комплексе хранящегося зерна протекают ферментативные процессы – расщепляются фосфолипиды, глицериды; при этом накапливаются свободные жирные кислоты. Под действием кислорода воздуха и фермента липоксигеназы они окисляются, образуются перекиси, гидроперекиси и другие продукты окисления. Во многом долговечность зерна зависит от его исходного качества и условий хранения.
Контрольные вопросы и задания
Какие фазы зрелости зерна имеют зерновые злаковые культуры?

Какие биохимические изменения происходят в зерне при созревании?

Какие фазы развития проходят семена подсолнечника?

Какие биохимические процессы протекают при созревании семян подсолнечника?

В чем сущность матрикальной разнокачественности семян?

Укажите особенности созревания семян зерновых колосовых, гречихи и подсолнечника.

Опишите строение зерновых хлебных злаков.

Каково соотношение анатомических частей зерна злаков?

Опишите строение оболочек зерновки пшеницы.

Какие механические повреждения получают оболочки пшеницы при обмолоте и послеуборочной подработке зерна?

Опишите анатомические и морфологические особенности зерновки ржи, ячменя, проса, кукурузы, овса.

Чем отличается строение семян бобовых культур от строения злаковых?

Опишите анатомические и морфологические особенности семян гороха и чечевицы.

Каков характер травмирования семян гороха?

В чем заключаются морфологические и анатомические особенности строения семян гречихи?

Какие виды механических повреждений могут иметь семена гречихи?

Опишите морфологические и анатомические особенности строения зерновки риса.

Чем вызвано пожелтение отдельных зерновок риса?

В чем причины микроповреждений зерновок риса?

Что относится к физико механическим свойствам единичных зерен и семян?

Охарактеризуйте форму зерна, укажите ее значение при очистке зерновых масс.

Какие типы органического покоя имеют семена?

Каковы причины экзогенного покоя семян?

Как влияют внешние факторы на покой семян?

Что влияет на долговечность семян?

Каковы причины старения семян?

Каковы возможные пути потери жизнеспособности семян?

Опишите влияние водных фракций на сохранность семян.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


Вадим Леонидович Пилипюк
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации