БИОХИМИЯ ЗЕРНА

Под послеуборочным дозреванием семян понимают биохимические процессы, происходящие в свежеубранных семенах некоторых видов и сортов растений, приводящие к нарушению покоя.

Ко времени достижения фазы полной (технической) спелости зерно пшеницы, ржи и других культур, убранное с поля, обычно имеет пониженные семенные и технологические достоинства. Полная физиологическая зрелость зерна, при которой ярко выражены семенные (наивысшая всхожесть, энергия прорастания) и технологические свойства, наступает лишь через некоторое время. Это дополнительное время называют периодом послеуборочного дозревания. Ход послеуборочного дозревания (суммарно) характеризуется двумя показателями: увеличением всхожести семян и одновременным снижением интенсивности дыхания ( 50).

Накоплен большой экспериментальный материал, показывающий, что при дозревании в зерне протекает комплекс биохимических процессов. Основная направленность изменений, происходящих в зерне при послеуборочном созревании, — продолжение биохимических процессов биосинтеза, начатых в колосе, превращение низкомолекулярных органических веществ, накопленных в ходе фотосинтеза растения и налива зерна, в высокомолекулярные физиологически неподвижные.

При дозревании зерна заканчиваются процессы синтеза полисахаридов, белков и жиров. Завершается синтез белков с одновременным уменьшением небелкового азота. Белки клейковины уплотняются, ее качество улучшается. Количество жира и других липидов в зерне возрастает, содержание свободных жирных кислот снижается, кислотное число жира и кислотность титруемой спиртовой вытяжки уменьшаются. Одновременно активность ферментов, в частности амилолитического комплекса, каталазы и монофенол-моноксигеназы, ослабевает, что свидетельствует об ослаблении окислительно-восстановительных процессов в зерне в ходе послеуборочного дозревания.

Существует несколько теорий, объясняющих неспособность семян, не прошедших послеуборочного дозревания, к прорастанию. Их можно объединить в три группы теории:

1)        согласно которым главную роль в неспособности семян прорастать играет непроницаемость или малая проницаемость их оболочек для воды и растворенного в ней кислорода или кислорода воздуха;

2)        рассматривающие неспособность семян к прорастанию как результат содержания в них различных эндогенных ингибиторов, в том числе фенольной природы, которые препятст-

юо вуют прорастанию или представляют собой результат изменяющегося соотношения стимуляторов и ингибиторов роста;

3) объясняющие неспособность семян к прорастанию физиологическим состоянием самого зародыша— при переходе растения к покою происходит обособление протоплазмы клеток, что приводит к их физиологической индивидуализации, нарушающей физиологическое единство зародыша.

Вопрос о сущности послеуборочного дозревания сложен, научных материалов для его выяснения недостаточно. Требуется дополнительная исследовательская работа.

Важнейшее значение для процессов послеуборочного дозревания при хранении имеют влажность и температура зерновой массы, степень ее аэрации и состав воздуха межзерновых пространств. Значение влажности в том, что для дозревания необходимо преобладание синтетических процессов над процессами распада, что возможно только при низкой влажности зерна. Отсюда вытекает, что для скорейшего прохождения периода послеуборочного дозревания зерно должно иметь влажность ниже критической. Эти условия обеспечивают лучшую сохранность свежеубранного зерна. Семена наиболее быстро дозревают при температуре 15...30°С и более.

Свободный приток воздуха к семенам при дозревании обеспечивает подвод к ним кислорода, а также способствует отводу тепла и влаги, выделяемых при дыхании. Следовательно, наиболее интенсивно послеуборочное дозревание протекает при активном доступе воздуха к семенам. Кислород ускоряет послеуборочное дозревание, недостаток его и накопление в зерновой массе диоксида углерода замедляют дозревание. Подобное явление наблюдается при анаэробном дыхании: дозревание может полностью прекратиться, а всхожесть семян понизиться. Знания о сущности послеуборочного дозревания позволили разработать меры по созданию наиболее благоприятных условий и ускорению дозревания.

Наиболее действенные меры — снижение влажности зерна (сушка) на солнце, в сушильных установках и активным вентилированием. Сушка свежеубранного зерна пшеницы при 45 °С дает наилучшие результаты. При тепловой сушке наибольшее значение имеет скорость удаления влаги из зерна.

Очень эффективно активное вентилирование (при сухом воздухе и его температуре выше 20 °С). Продолжительность периода послеуборочного дозревания — наследственный признак культуры и сорта.

При благоприятных естественных условиях хранения процессы послеуборочного дозревания зерна пшеницы заканчиваются в течение 1,0...1,5 мес, а на севере протекают еще дольше. Умелой искусственной сушкой этот срок можно сократить до 2...3 недель. Непродолжительный период послеуборочного дозревания у ржи 10... 15 сут, овса 20 сут, а самый продолжительный период у ячменя до 6...8 мес. Семена масличных культур также имеют период послеуборочного дозревания. Семена кукурузы после удаления из них избытка влаги сразу же становятся физиологически полноценными.

Отрицательная температура хотя и не приостанавливает послеуборочного дозревания полностью, но резко его замедляет. В Сибири вследствие тормозящего действия низких температур незаконченность дозревания семян растягивается во времени до весеннего сева. Продолжительный период послеуборочного дозревания, нежелательный с точки зрения хранения и переработки зерна, в ряде случаев играет положительную роль. Например, культура и сорт с длительным периодом послеуборочного дозревания представляют хозяйственную ценность в районах с сырой осенью, так как это исключает прорастание зерна на корню в колосьях в дождливую погоду.

На продолжительность периода послеуборочного дозревания влияют также сортовые различия. В условиях Нечерноземной полосы наиболее короткий период послеуборочного дозревания показала яровая пшеница Московка (13 сут) и Акмолинка (18 сут), средней продолжительности — Тулун 70, Диамант (28 сут) и наиболее продолжительный период—Краснозерная (34 сут). Наиболее продолжительный период послеуборочного дозревания обычно наблюдается у краснозерных сортов. Сравнительно высокая температура и недостаточное количество осадков в период образования зерна и его налива обусловливают у озимой пшеницы тенденцию к сокращению продолжительности послеуборочного дозревания. В условиях низкой температуры и лучшей влагообеспеченности у семян более продолжительный период послеуборочного дозревания.

Зерно, прошедшее послеуборочное дозревание, поглощает больще воды, чем не подвергнутое послеуборочному дозреванию. Разница при замачивании зерна в течение 1 сут при температуре 25°С составляет по пшенице 12,8% и по ячменю 5%. С технологической (хлебопекарной) точки зрения наибольший интерес представляет изменение в период послеуборочного до- эревания клейковины пшеницы. По этому вопросу имеется больг шой фактический материал.

.После 30 сут хранения свежеубранного эерна пшеницы по пяти сортам из ряда опытных хозяйств Саратовской области констатировано увеличение выхода клейковины от 1,0 до 8,3% (в среднем на 3,6%). В пяти пробах качество клейковины перешло из II группы в I, в одной — из III во II, в шести — оста- лось без изменения (I группа). Из шести опытно-показательных хозяйств Юго-Востока в трех пробах черев 1 мес хранения после уборки количество клейковины осталось без изменения, а в 19 пробах увеличилось с 0,6 до 7,2%, в среднем на 3,3% (с 28,4 до 31,7%). По качеству клейковина во всех случаях сохранила I группу.

Изучали содержание и качество клейковины пшеницы с момента приема зерна на хлебоприемном предприятии и последующего хранения в складах. Содержание сырой и сухой клейковины в послеуборочный период (в южных районах — 2 мес, в восточных — 6 мес) оставалось без изменения. Качество клейковины свежеубранного зерна за этот же срок иногда несколько изменялось в зависимости от метеорологических условий созревания. При изменении клейковины наблюдалось ее небольшое укрепление или ослабление, но она оставалась в пределах исходной группы качества, за исключением тех случаев, когда клейковина находилась на грани двух групп.

Влияние продолжительности и условий послеуборочного дозревания на хлебопекарное достоинство зерна пшеницы и прежде всего на содержание и качество клейковины требует дополнительного изучения. Таким образом, на характер и глубину биохимических изменений зерна в период послеуборочного дозревания влияют многие причины, в том числе: биологические особенности культуры и сорт (т. е. особенности генома); климатическая зона; высота над уровнем моря; условия выращивания; способы и сроки уборки; метеорологические условия в предуборочный и уборочный период; условия хранения после уборки.