Глава III

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ЗЕРНЕ И СЕМЕНАХ

§ 1. Общая характеристика физиологических процессов

Зерновая масса сложная биологическая система, представляет собой биоценоз, т.е. совокупность живых организмов с более или менее одинаковыми условиями жизни. Процессы, происходящие в зерновой массе в результате жизнедеятельности входящих в нее живых компо­нентов (зерно, семена, семена сорняков, микроорганизмы, насекомые и клещи), называют физиологическими. Жизнедеятельность' зерновой массы при хранении проявляется в виде дыхания, послеуборочного доз­ревания, прорастания. Эти процессы имеют большое практическое зна­чение, так как умение регулировать их ход позволяет сохранить зерно и сократить потери сухих веществ при хранении.

Период, в течение которого зерно, семена сохраняют свои потреби­тельские свойства (семенные, технологические и продовольственные), называют долговечностью. Различают долговечность биологическую, хозяйственную и технологическую.

Биологическую долговечность определяет тот промежуток времени, в течение которого сохраняют способность к прорастанию хотя бы еди­ничные семена, а хозяйственную — тот период хранения, в течение кото­рого семена остаются кондиционными по всхожести и отвечают требова- 18 ниям государственных стандартов на посевные качества семян. Техно­логическая долговечность — это срок хранения зерновой массы, обеспе­чивающий ее полноценные свойства для использования на пищевые, кормовые или технологические цели. Технологические свойства зерна сохраняются дольше, чем семенные.

По биологической долговечности семена всех растений деляг на три группы: микробиотики, мезобиотики и макробиотики. Первые сохра­няют всхожесть от нескольких дней до 3 лет, вторые — от 3 до 15 лет, третьи — от 15 до 100 лет. Большинство семян сельскохозяйственных растений относят к группе мезобиотиков, которые сохраняют всхожесть при благоприятных условиях в течение 5... 10 лет. Наиболее долго­вечны семена бобовых (фасоль, кормовые травы и др.), овса, сорго, пшеницы, менее долговечны семена ячменя, кукурузы и наименьшая долговечность у семян ржи, проса, тимофеевки.

Наиболее вероятна причина снижения жизнеспособности семян при длительном хранении — это постепенная дегенерация хроматина в кле­точном ядре, приводящая к нарушению процессов деления клеток. Однако исследования природы гибели семян при хранении и причин их различной долговечности продолжаются.

Сохранение мукомольно-хлебопекарных свойств зерна при длитель­ном хранении зависит от его исходных свойств и признаков. Резкие тем­пературные и маханические воздействия вызывают более значительные изменения качества зерна при хранении. Мукомольные и хлебопекар­ные свойства ржи и пшеницы после хранения 7...10 лет аналогичны по­казателям, полученным при переработке зерна с малыми сроками хра­нения.

§2. Дыхание

Дыхание — это важный физиологический процесс, лежащий в основе обмена веществ живых организмов. При дыхании происходит процесс преобразования и распада органических веществ, и прежде всего Сахаров. В результате этого выделяется энергия, необходимая организму для под­держания жизненных реакций. При свободном доступе кислорода к зерну процесс дыхания совершается в соответствии с суммарным урав­нением аэробного дыхания

С_бН₁₂0₆₊60₂-6С0₂ +60₂ + 674-4,19 10³ Дж

В условиях полного отсутствия кислорода в воздухе зерновая масса переходит на анаэробное дыхание, которое суммарно выражается уравнением

С₆Н₁₂0₆ -> 2С0₂ + 2С₂Н₅ОН + 28,2 • 4,19» 10³ Дж

Характер процесса дыхания зерна можно оценить дыхательным коэффициентом С0₂/0₂. Если процесс аэробного дыхания зерна проис­ходит в точном соответствии с уравнением аэробного дыхания, то отно­шение объемов выделяемого и поглощаемого диоксида углерода (дыха­тельный коэффициент) равно единице. Часто дыхательный коэффициент не равен единице. Если дыхание осуществляется за счет веществ, бедных кислородом (жирных кислот), и при этом идет превращение жира в сахар (у семян масличных культур) , то количество потребляемого кис­лорода в процессе дыхания превышает объем выделяемого диоксида углерода и С0₂/0₂ меньше единицы. Величина дыхательного коэффи­циента будет больше единицы, если на дыхание расходуется вещества, более богатые кислородом, чем сахар, например органические кислоты — щавелевая, винная и др.

Анализ приведенных выше уравнений показывает, что дыхание зер­новой массы сопровождается потерей массы зерна вследствие расходо­вания гексоз, увеличением влажности зерна, относительной влажности воздуха межзернового пространства, изменением состава воздуха меж­зернового пространства и образованием теплоты в хранящейся зерновой массе.

Уменьшение массы зерна при хранении в результате дыхания может достигать больших величин. Хранящееся зерно не может восполнить веществ, затраченных на дыхание, как оно восполняет, находясь в ко­лосе зеленого растения, фотосинтезом. Эти потери составляют основу естественной убыли зерна при хранении.

Интенсивное дыхание зерновой массы сопровождается увлажнением, так как выделяемая в результате окисления гексозы вода сорбируется зернами, что, в свою очередь, приводит к увеличению относительной влажности воздуха межзернового пространства и к дальнейшему усиле­нию интенсивности дыхания зерновой массы.

На окисление гексоз при дыхании зерновой массы потребляется кислород из межзернового пространства и выделяется диоксид угле­рода. В элеваторах и складах, где хранят зерно, увеличивается содержа­ние диоксида углерода и снижается количество кислорода, т.е. изме­няются условия хранения. Если насыпь зерна не проветривается, то в отдельных ее слоях накапливается диоксид углерода и создаются ана­эробные условия хранения, что не всегда допустимо при хранении. ЭтиЛовый спирт, выделяемый при анаэробном дыхании, угнетает жиз­недеятельность зерна и приводит к потере его всхожести.

В результате дыхания зерновой (зерно, семена, микроорганизмы, вредители) массы выделяется довольно значительное количество теп­лоты. Часть образовавшейся в зерне энергии используется для внутри­клеточных превращений, а другая (большая ее часть) освобождается и поступает в окружающее пространство. По данным С.П. Костычева, в покоящихся семенах почти вся теплота, выделенная при дыхании, посту­пает в окружающую среду, и вследствие плохой тепло- и температуро­проводности зерновой массы эта теплота может задерживаться и быть причиной самосогревания. Таким образом, обеспечить лучшую сохран­ность можно, если зерновая масса в период хранения находится в сос­тоянии анабиоза, т.е. в состоянии пониженной жизнедеятельности (с по­ниженной интенсивностью дыхания).

Интенсивность дыхания определяют на основе количественного учета потерь массы сухого вещества зерна, выделения теплоты, поглог щения кислорода и выделения диоксида углерода зерновой массой при определенных значениях влажности, температуры и доступа воздуха. Интенсивность процесса дыхания выражают в единицах массы, теплоты в миллиграммах или кубических сантиметрах газа (0₂, С0₂) и относят к 100 г сухого вещества зерна.