2.4.4. Прорастание зерна и семян

Зерна злаковых, бобовых и семена масличных культур, пройдя сложный путь онтогенетического развития, находятся в состоянии покоя. При благоприятных условиях жизнеспособные семена начинают прорастать, т. е. осуществляется выход их из состояния анабиоза и перехода зародыша семени к дальнейшему развитию.

Как указывал крупнейший русский физиолог К. А. Тимирязев, для прорастания необходимы 3 фактора «…вода, тепло, воздух – вот три основных условия, которые пробуждают семя к жизни…» (К. А. Тимирязев. Избр. соч. – Т. 3. – М.: Сельхозизд, 1949. – С. 90).

Во время прорастания в семенах происходит ряд физических, биологических и физиологических процессов: поглощение воды, активация и синтез ферментов, повышение интенсивности дыхания, распад запасных веществ, начало деления и растяжения клеток, начало дифференциации клеток на разные ткани и органы. В процессе прорастания различают 3 последовательных фазы: физическую – поглощение воды семенами и набухание; биохимическую – превращение нерастворимых запасных веществ в растворимые; морфологическую – начало роста зародыша.

Необходимым условием прорастания семян, находящихся в воздушно‑сухом состоянии, является наличие в непосредственном их окружении воды. Температурный фактор при прорастании не является главным, а только выступает как вспомогательный, т. к. воду семена начинают поглощать и при температуре 0 °C.

Поглощение воды семенами осуществляется в два этапа. На первом этапе происходит с огромной силой, доходящая до нескольких сот атмосфер диффузия воды. Поглощение воды набухающими коллоидами семени осуществляется независимо от жизнеспособности семян и носит характер физико‑химического процесса.

Быстрее всего набухают семена бобовых, затем зерновых злаков, медленнее семянки подсолнечника.

Когда на первом этапе сила всасывания ослабевает, вода поглощается семенами путем осмоса и благодаря энергии метаболического происхождения. Такое поглощение воды свойственно только живым семенам.

Химический состав и биологические особенности семян разных культур обусловливают разную потребность в количестве поглощенной воды, необходимой для прорастания.

При набухании крахмал поглощает до 35 % воды, а белки до 25 %, поэтому семенам с высоким содержанием белка требуется для прорастания больше воды, чем семенам, у которых содержание белка низкое. Для роста зародыша семян злаковых культур необходимо 20…40 % воды, а семян бобовых культур 50 – 60 %.

Наименее требовательно к влаге просо, оно прорастает при влажности около 40 %, более влаголюбивы семена хлебных злаков, они прорастают при влажности около 60 %.

У зерновок пшеницы наиболее сильно поглощают воду части алейронового слоя и эндосперма, расположенные в призародышевой зоне зерновок. Различные части эндосперма по‑разному обводняются. Быстрее всего вода поступает в спинную призародышевую, медленнее в брюшную призародышевую и медленнее всего в хохолковую часть эндосперма пшеницы.

При прорастании семян все же большую роль играют температурные условия. Так, семена кукурузы при благоприятной температуре начинали прорастать, когда впитывали примерно половину необходимой для этого процесса влаги, а при недостатке тепла они прорастали только после полного набухания.

Семена многих культур (пшеницы, ржи, ячменя, овса) нетребовательны к температурному фактору и способны прорастать при температуре 1…2 ^о С, а семена кукурузы и проса более теплолюбивы и начинают прорастать при 8…10 ^о С.

Некоторые сорта пшеницы (Нарымская и др.), как установили Ф. Э. Реймерс и И. Э. Илли, начинают прорастать и при ‑2 ^о С. Но путем охлаждения хранящихся влажных семян все же можно приостановить их прорастание.

Несмотря на то, что семена и способны сорбировать водяные пары из воздуха и увлажняться, но для начала прорастания совершенно недостаточно даже максимально воздушной равновесной влажности. Семена, засыпанные на хранение в сухом состоянии и не имеющие непосредственно контакта с водой, не способны прорастать даже при высокой относительной влажности воздуха.

Прорастание семян возможно только при увлажнении их капельно‑жидкой влагой, появляющейся вследствие плохой гидроизоляции хранилищ и конденсации водяных паров в межзерновых пространствах зерновой массы, а также из‑за явления термовлагопроводности.

Для прорастающих семян необходим кислород воздуха. Он нужен не только для дыхания, но и для новообразования белков, сахаров и других соединений. В состав растительной клетки, как известно, входит 42 % кислорода.

К кислороду требовательны не прошедшие послеуборочного дозревания семена ячменя, овса и пшеницы. Однако, при хранении семена практически не испытывают недостатка в кислороде, и этот фактор не может быть лимитирующим. Исключением может, конечно, служить способ хранения в регулируемой газовой среде, но пока на практике он малоприменим.

В процессе прорастания семян под влиянием, – амилазы крахмал разлагается до сахара, используемого как в процессе дыхания, так и для синтеза новых соединений. Распад запасных белков осуществляют протеазы, активность которых возрастает по мере прорастания семян.

Вследствие этого происходит деполимеризация и гидролиз высокомолекулярных соединений и, в частности, белков зерна. В зерне снижается содержание белков, увеличивается количество небелковых азотистых соединений и свободных аминокислот. Снижается содержание клейковины, ухудшается ее качество.

Проросшее зерно дает муку с низкими хлебопекарными качествами. Выпеченный из такой муки хлеб имеет глинистую консистенцию, неэластичный мякиш и сладковатый привкус.

Итак, прорастание зерна и семян ведет к интенсификации физиологических процессов в зерновых массах и потере сухих веществ, выделению энергии и возникновению опасности самосогревания зерна и, наконец, к потере посевных и товарных достоинств партий зерна. Проросшее зерно не пригодно для длительного хранения. На проросшем зерне наблюдается бурное развитие микрофлоры, а плесени хранения делают зерновые массы не пригодными для использования.

Наиболее часто с прорастанием в практике хранения зерна сталкиваются при временном хранении партий зерна в бунтах, расположенных на профилях токов при ненастной погоде. Для предупреждения прорастания зерна следует своевременно засыпать зерно в стационарные хранилища на хранение, а те партии, что остаются под открытым небом, накрывать в дождливую погоду брезентом.

Хранить зерно и семена необходимо в условиях, предупреждающих попадания на них капельно‑жидкой влаги, проводить систематический контроль за состоянием зерна.