2.4.2. Послеуборочное дозревание зерна и семян

Начатый в колосе на материнском растении процесс созревания зерна и переход низкомолекулярных органических веществ в высокомолекулярные органические вещества – белки, углеводы, жиры – завершаются после уборки урожая.

Необходимость создания высокополимерных соединений, как предполагают ученые, вызвана тем, что низкомолекулярные метаболиты при отложении непосредственно в цитоплазме могли бы преждевременно использоваться в семенах, еще не достигших полной зрелости. Образование же высокополимерных запасных веществ означает перевод их в метаболически инертную форму, способную в наибольшей степени обеспечить сохранность этих веществ в клетках запасающих органов. Установлено, что повышение инертности достигается не только полимеризацией исходных продуктов, но и от более плотной упаковки за счет электростатических и водородных связей. Это можно видеть в четвертичной структуре запасных белков, а также в дополнительной стабилизации амилозных цепей в молекуле крахмала посредством водородных связей.

Созревание зерна в колосе заканчивается фазой технической спелости, когда оно становится пригодным к уборке и заготовке. Такое зерно уже почти полностью завершило процессы синтеза крахмала, белков и некоторых других органических соединений.

Однако зерно пшеницы, ячменя, ржи и других культур ко времени достижения полной, так называемой технической спелости, не достигает полной физиологической спелости семян. Процесс получения семенами в ходе прохождения в них сложных биохимических явлений наивысшей всхожести и хороших технологических качеств, за определенный период времени, получил название послеуборочного дозревания семян. В стандарте на «Состояние и свойство семян» (ГОСТ 20290‑74) указывается, что под послеуборочным дозреванием семян следует понимать «биохимические процессы, происходящие в свежеубранных семенах некоторых видов и сортов растений, приводящие к нарушению покоя». Сложный комплекс биохимических явлений при послеуборочном дозревании направлен на продолжение биохимических процессов биосинтеза, начатых в колосе. Он характеризуется переходом низкомолекулярных органических веществ, накопленных в ходе фотосинтеза растения и налива зерна, в высокомолекулярные: полисахариды, белки и жиры.

В процессе послеуборочного дозревания ослабевает активность ферментов, снижается активность окислительно‑восстановительных реакций.

Наряду с превращением низкомолекулярных легкорастворимых веществ в более сложные малорастворимые, при послеуборочном дозревании, как установили В.Л. Кретович и Т. И. Акимочкина, снижается активность таких ферментов, как каталаза, полифенолоксидаза, а также физиологически активных веществ в зародыше и эндосперме.

Длительность послеуборочного дозревания зависит от ряда факторов: вида культуры, сортовых особенностей, температуры и доступа кислорода воздуха к семенам.

В благоприятных условиях период послеуборочного дозревания заканчивается в разные сроки: у пшеницы за 1,0–1,5 месяца; у ржи за 10–15 дней; у овса за 20 дней, а у ячменя может закончиться через 6–8 месяцев. Практически не проходят периода послеуборочного дозревания семена кукурузы, после доведения их до базисной влажности они сразу же показывают высокую всхожесть, т. к. являются физиологически спелыми.

Короткий период послеуборочного дозревания у ржи, безусловно, является положительным явлением для хранения, но при ее уборке в ненастную осеннюю погоду, когда сроки уборки затягиваются, вышедшие из стояния покоя зерна ржи могут прорастать в скошенных валках. Это затрудняет подбор их комбайном, частично или полностью проросшее зерно плохо хранится, имеет низкие технологические качества.

Свежеубранные семена подсолнечника характеризуются, как правило, высокой влажностью и активностью ферментной системы, нередко наблюдается их порча. Такие семена не пригодны для хранения и только в процессе послеуборочной подработки (очистке от примесей и сушке) семена завершают процессы послеуборочного дозревания, становятся пригодными как для переработки, так и для длительного хранения. В определенных условиях в этот период масличность семян подсолнечника может увеличиваться. Это явление многие исследователи объясняют продолжающимся синтезом триацилглицеролов за счет находящихся в тканях ядра подвижных углеводов.

На продолжительность периода послеуборочного дозревания зерна влияет вид культуры, а также их сортовые различия. По данным Н. И. Козьминой, у озимых сортов пшеницы дозревание завершается за 1–2 месяца, а у сортов яровой пшеницы физиологическая зрелость наступает спустя 7–7,5 месяцев.

Свежеубранная зерновая масса нередко имеет высокую влажность. Снижая влажность, мы тем самым создаем условия для ускоренного дозревания зерна. Ускоряет прохождение послеуборочного дозревания своевременная сушка влажного зерна, она останавливает гидролитические процессы, замедляет дыхание.

На процессы завершения послеуборочного дозревания большое влияние оказывает температура. При раннем наступлении холодов в осеннее время процесс послеуборочного дозревания замедляется, зерно на хранение засыпают невызревшее, и этот факт необходимо учитывать. Исследования показали, что при дождливой холодной погоде у пшеницы замедляется прохождение XI и XII этапов органогенеза фаз налива и созревания зерновки, снижаются синтетические процессы, в зерновках не образуются конечные продукты синтеза. Семена такой пшеницы характеризуются пониженной энергией прорастания, являются физиологически недозрелыми, и в них длительное время идут процессы дозревания.

При температуре 15–25 є С послеуборочное дозревание завершается в оптимальные сроки. Отрицательное влияние на ход дозревания оказывает проведение активного вентилирования невызревших зерновых масс холодным воздухом. Для выведения семян из состояния покоя, завершения послеуборочного дозревания и повышения всхожести в семеноводстве успешно используют технологический прием – воздушно‑тепловой обогрев семян перед посевом.

Послеуборочное дозревание быстрее завершается при достаточном доступе кислорода воздуха к зерну и семенам, т. е. при аэробном типе дыхания.

С этой точки зрения, наибольшая аэрация зерна и семян происходит в результате дозревания семян в валках при раздельной уборке и при временном хранении на токах в бунтах. Для этой цели эффективно систематически вентилировать свежеубранные семена теплым воздухом. Засыпать свежеубранные семена в герметичные силосы без вентиляции нежелательно, т. к. в них могут создаваться анаэробные условия. В таких силосах нет необходимых условий для завершения процесса послеуборочного дозревания – кислорода воздуха, отвода СО₂ и водяных паров, а также выделяемого в процессе дыхания тепла.

На продолжительность дозревания семян подсолнечника, как считают В. Г. Щербаков и В. Г. Лобанов, помимо скорости обезвоживания, температуры и степени аэрации существенно влияют сортовые особенности семян. Дозревание скоро– и среднеспелых сортов подсолнечника проходит значительно быстрее, чем позднеспелых с большим вегетационным периодом. Высокомасличные сорта подсолнечника имеют более короткий период дозревания.

В дозревающих семенах подсолнечника уменьшается активность ингибиторов прорастания, растет воздухо– и водопроницаемость семенных и плодовых оболочек, резко снижается интенсивность обмена веществ, и такие дозревшие семена при оптимальных условиях могут сохраняться длительное время.

Следовательно, семена и зерно, завершившие процессы послеуборочного дозревания, имеют минимальный обмен веществ, низкую влажность, высокие технологические свойства и могут длительно храниться без потерь в количестве и качестве.