Биохимия растений
.pdfобразуют сплошной слой запасного белка, заполняющего про˝- странство между крахмальными зернами.
Основная часть белков альбуминоглобулинового типа, содержащихся в зерне, локализована в зародыше, щитке зародыша и˝
алейроновом слое. Ткани зародыша и щитка зародыша богаты альбуминами (до 40 % сухой массы), которые в этих тканях не об˝- разуют упорядоченных структур. В клетках алейронового сл˝оя
преимущественно откладываются белки глобулинового типа˝ в виде алейроновых зерен размерами 0,1—25 мкм, представляющих˝ собой структуры, окруженные липопротеиновой мембраной. К˝роме белков в них содержится небольшое количество углеводо˝в и липидов, которые образуют комплексы с белками. Из белков алейроновых зерен в процессе прорастания зерна образуют˝ся ферменты, участвующие в гидролизе запасных веществ эндоспер˝ма.
Содержание белковых фракций в зерновках злаковых культу˝р заметно изменяется в зависимости от вида растений, а такж˝е усло-
вий их выращивания. Средние показатели фракционного сост˝ава белков зерна важнейших злаковых культур представлены в т˝абли-
öå 14.1.
14.1. Фракционный состав белков зерна злаковых культур, % обще˝го количества белков
Kультура |
Альбумины |
Глобулины |
Проламины |
Глютелины |
|
|
|
|
|
Пшеница |
10 |
15 |
30 |
35 |
Ðîæü |
25 |
20 |
20 |
25 |
Ячмень |
12 |
13 |
35 |
30 |
Îâåñ |
14 |
19 |
25 |
32 |
Кукуруза |
14 |
15 |
38 |
23 |
Просо |
12 |
10 |
55 |
13 |
Ðèñ |
13 |
10 |
7 |
60 |
Содержание альбуминов у большинства злаковых культур обычно составляет 5—15 % общего количества белков, а у ржи мо˝- жет достигать 30 %. У пшеницы, кукурузы, ячменя, риса и проса в˝ зерновках содержится 7—15 % глобулинов, а в зерне ржи и овса ˝—
15—25 %. Значительную долю составляют проламины, %: у ржи —
15—25, овса — 20—30, пшеницы — 25—35, ячменя — 30—40, кукурузы и проса — 35—55 %. Однако в зерновках риса этих белков на˝-
капливается значительно меньше — 5—10 %, тогда как на долю
глютелинов (называемых оризенинами) приходится 60—70 %. В зерне пшеницы, ячменя и овса накапливается 30—40 % глютелинов, риса и овса — 20—30, проса — 10—15 %. Количество неэкстрагируемых белков обычно изменяется в пределах 8—12 %.
591
В зерновках злаковых растений кроме белков содержатся в небольшом количестве и другие азотистые соединения: свобод˝ные аминокислоты и их амиды, пептиды, азотистые основания и ну˝к- леотиды, нуклеиновые кислоты и др. На их долю приходится 5—
10 % общего количества азотистых веществ зерна. Наибольшее˝ количество сосредоточено в зародыше и алейроновом слое.
Белковые фракции зерна различаются по аминокислотному с˝о- ставу, в том числе по содержанию незаменимых аминокислот,˝ от
которых зависит биологическая ценность белков. Наиболее˝ высо-
кую биологическую ценность имеют водорастворимые белки˝ —
альбумины, в их составе все незаменимые аминокислоты соде˝р-
жатся почти в оптимальных соотношениях, отмечается лишь н˝е- который дефицит по содержанию метионина. Солерастворимы˝е
белки зерна — глобулины — также характеризуются довол˝ьно хо-
рошо сбалансированным аминокислотным составом, хотя сод˝ер-
жание некоторых незаменимых аминокислот (метионин, трипт˝о-
фан, лейцин) у них ниже, чем в альбуминах. Щелочерастворимые белки — глютелины у ряда злаковых куль-
тур (рис, овес, ячмень, сорго) по содержанию незаменимых ами˝-
нокислот близки к глобулинам, а у других (пшеница, рожь, кук˝у-
руза, просо) характеризуются довольно сильным дефицитом ˝лизи-
на, триптофана и метионина. Самую низкую биологическую це˝н- ность имеют спирторастворимые белки — проламины, котор˝ые
накапливаются только в семенах злаковых растений. Они отл˝ича-
ются очень низким содержанием таких незаменимых аминоки˝с-
лот, как лизин, триптофан, метионин, и высокой концентрацие˝й
глутаминовой кислоты и пролина, на долю которых в расчете˝ на массу этих белков приходится от 20—35 % (рис, просо, кукуруза) до 40—55 % (пшеница, рожь, ячмень, сорго, овес).
При переходе злаковых растений к репродуктивной стадии р˝азвития в формирующемся зерне инициируется синтез фитогор˝монов — ауксинов, гиббереллинов, цитокининов, являющихся р˝егуляторами физиолого-биохимических процессов, в результат˝е чего
резко усиливается аттрагирующая способность зерновок, о˝ни ста-
новятся центрами притяжения ассимилятов, образующихся в˝ листьях, в том числе и низкомолекулярных азотистых веществ, и˝з которых в зерновках синтезируются компоненты белоксинтез˝ирующей системы и весь набор белковых веществ (каталитические, ре-
гуляторные, структурные, запасные белки).
Синтез полипептидов запасных белков начинается в конце фазы формирования зерна с участием крупных полирибосом, с˝вязанных с мембранами гранулярного эндоплазматического р˝етику-
лума (ГЭР). В связи с этим начало синтеза запасных белков мо˝жно
определить по появлению в клетках эндосперма мембран ГЭР˝ и
увеличению числа 80S-рибосом, которые, взаимодействуя с мРНК˝
592
запасных белков, образуют комплексы мембраносвязанных п˝олирибосом.
Наибольшее число мембраносвязанных полирибосом в клетк˝ах эндосперма отмечается в фазу молочной спелости зерна, в э˝то же
время наблюдаются максимальное содержание ДНК и РНК и са-˝ мая высокая скорость синтеза запасных белков. В фазу моло˝чно-
восковой спелости зерна синтез запасных белков замедляе˝тся и из вновь образуемой мРНК только 50 % включается в состав полир˝и-
босом, а остальная часть связывается в виде информосом (транс-
портная и запасная формы мРНК) и таким образом не участвуе˝т в
синтезе белков.
В фазе восковой спелости зерна только часть вновь образуемой мРНК (10—15 %) включается в полирибосомы и, следовательно,
участвует в синтезе белков, тогда как ее бó льшая часть находится в
составе информосом. Вместе с тем в фазе восковой спелости˝ зерна
инициируется синтез некоторых фракций запасных белков. В˝ыяс-
нено, что мРНК запасных белков на 3′-конце имеет участок, включающий 150—160 повторяющихся нуклеотидов адениловой
кислоты (поли-А), степень полиаденилирования которого уве˝ли-
чивается в процессе созревания зерна.
У кукурузы и пшеницы при синтезе запасных белков вначале
образуется специфическая аминокислотная последователь˝ность из 30—40 остатков гидрофобных аминокислот (так называемый
сигнальный пептид), которая проталкивается рибосомой чер˝ез
мембрану ГЭР, после чего сигнальный пептид отщепляется пр˝о-
теазой, а остальная часть белковой молекулы в дальнейшем оста-
ется без изменения и откладывается в запас. В крахмалистом эндосперме запасные белки накапливаются в межмембранном п˝ространстве (цистернах) ГЭР и постепенно заполняют весь объ˝ем
клетки. В алейроновых клетках запасные белки откладывают˝ся в вакуолях.
Синтез и накопление белков в зерновках злаковых культур происходят в основном за счет оттока азотистых веществ (г˝лавным
образом аминокислот) из вегетативных органов, так как пог˝лоще-
ние минерального азота корнями и использование его в биос˝интетических процессах после цветения сокращается (особенно˝ у яровых культур). Наибольшее количество азотистых веществ по˝ступает в формирующиеся зерновки из листьев, особенно верхнего˝ яру-
са, меньше — из колосковых чешуй и стеблей. После цветения в˝
листьях, стеблях и колосковых чешуях активизируются проц˝ессы гидролиза высокомолекулярных веществ (полисахаридов, бе˝лков, липидов, нуклеиновых кислот) и усиливается отток образую˝щихся
низкомолекулярных продуктов в зерно.
В наших опытах с использованием меченного 15N азота показа-
но, что на первых этапах формирования зерна в нем содержит˝ся
593
Содержаниеазота, % сухой массы |
3 |
3 |
|
||
2 |
2 |
|
|
||
1 |
1 |
|
|
||
|
ФЗ МС МВС ПС Фазы формирования |
|
|
|
|
|
|
зерна |
Рис. 14.1. Динамика азотистых веществ в созревающем зерне пшеницы, % сухой массы:
ÔÇ — фаза формирования зерна; ÌÑ — молочная спелость; ÌÂÑ — молочновосковая спелость; ÏÑ — полная спелость; 1 — небелковый азот; 2 — белковый азот при низком уровне азотного питания; 3 — белковый азот при высо-
ком уровне азотного питания
много низкомолекулярных азотистых соединений, представ˝лен-
ных в основном аминокислотами, а также легкорастворимых б˝ел-
ков — альбуминов и глобулинов (рис. 14.1, 14.2). В дальнейшем в ходе созревания зерновок концентрация небелковых азоти˝стых
веществ и белков альбуминоглобулинового типа постепенн˝о сни-
жается, но увеличивается накопление запасных белков — п˝рола-
минов и глютелинов, при этом общее количество белков в зер˝не
также увеличивается.
При определенных условиях выращивания зерновых культур˝
может наблюдаться снижение концентрации белков в фазе мо˝лоч-
ной спелости зерна. Это обычно происходит при затягивании˝ со-
зревания, когда интенсивный отток азотистых веществ из ли˝стьев
в формирующиеся зерновки смещается на более поздние фазы˝ развития, или вследствие недостаточного азотного питани˝я расте-
ний. При высоком уровне азотного питания у большинства зл˝ако-
вых культур снижения концентрации белковых веществ при с˝о-
зревании зерна обычно не происходит.
В связи с тем что в процессе созревания зерна относительн˝ое
содержание альбуминов и глобулинов уменьшается, а количе˝ство проламинов и глютелинов увеличивается, в суммарном белке˝ зерна наблюдаются соответствующие изменения содержания ам˝ино-
Поступление азота некорневой подкормки в белковые фракции зерна, %
|
|
3 |
|
|
30 |
|
4 |
|
|
20 |
|
|
|
|
10 |
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Ôàçû |
|
ÔÇ ÌÑ ÌÂÑ ÏÑ |
|
||
|
формирования |
|||
зерна
Рис. 14.2. Интенсивность синтеза различных групп белков в созревающем зерне пшеницы (поступление ме- ченного 15N азота некорневой подкормки в белковые фракции зерна, %):
ÔÇ — фаза формирования зерна; ÌÑ — молочная спелость; ÌÂÑ — молочно-вос- ковая спелость; ÏÑ — полная спелость; 1 — альбумины; 2 — глобулины; 3 — глиадины; 4 — глютенины
594
кислот. Поскольку при созревании в зерновках увеличивает˝ся доля запасных белков с низким содержанием лизина, триптоф˝ана
èметионина, то и в общем суммарном белке зерна также усили˝ва-
ется дефицит этих незаменимых аминокислот. Поэтому биоло˝ги- ческая ценность суммарного белка в процессе созревания з˝ерна снижается.
Такая закономерность в изменении аминокислотного соста˝ва
суммарного белка особенно заметно проявляется в процесс˝е созревания зерна пшеницы, кукурузы, ячменя, проса, сорго, у ко˝то-
рых на долю проламинов приходится 30—50 % общего количества
белка в зерне.
Óпшеницы по мере накопления запасных белков происходит
формирование клейковинного комплекса зерна, в процессе с˝озре-
вания зерновок содержание клейковины повышается, улучша˝ется ее качество. В фазу молочной спелости зерна клейковина им˝еет
низкую гидратационную способность и плохую связность, а к˝
фазе полной спелости зерновок она приобретает характерн˝ые для нее реологические свойства. В ходе созревания зерна проис˝ходит
постепенное уменьшение числа сульфгидрильных групп (—SН)˝ в
клейковине и увеличение количества дисульфидных связей˝ вследствие снижения концентрации фермента протеиндисул˝ь-
фидредуктазы, катализирующего восстановление дисульфид˝ных
связей.
Накопление углеводов. Основной запасной углевод зерновки
злаков — крахмал, который представлен двумя полисахари˝дами —
амилозой и амилопектином. Соотношение между ними в зернов˝- ках может изменяться в зависимости от условий выращивани˝я.
Содержание амилозы в расчете на общее количество крахмал˝а в зерне обычно варьирует в пределах 15—25 %, а амилопектина — 75—85 %.
Запасной крахмал откладывается в мучнистой части эндосп˝ерма в виде крахмальных зерен величиной 5—50 мкм. Размеры и строение крахмальных зерен у разных видов и даже сортов з˝лаковых растений имеют свою специфику и могут использоваться˝ для характеристики генотипа. Вначале крахмал накапливается˝ в пластидах (амилопластах), затем их мембранная структура разру˝шается
èони превращаются в крахмальные зерна. Содержание крахма˝ла в зерне риса, кукурузы, сорго составляет 50—70 %, пшеницы, ржи и проса –50—60, ячменя — 45—50, овса — 35—40 %.
Кроме крахмала в зерновках злаков накапливаются и другие˝ уг-
леводы, но в меньших количествах, % массы зерна: сахара — 2—˝5,
клетчатка — 2—3 у голозерных и до 4—11 у пленчатых форм, гемицеллюлозы, слизи, пектиновые вещества, полифруктозиды сум˝-
марно — до 18 %.
595
Сахара в зерне наполовину представлены сахарозой, а также˝ моносахаридами, мальтозой и рафинозой, они преимуществен˝но локализованы в зародыше (около 15 %) и периферийных частях мучнистого эндосперма. Клетчатка, гемицеллюлозы, пектино˝вые
вещества входят в состав клеточных стенок, их также много˝ в пленках и семенных оболочках. Полифруктозиды образуются˝ в
зерне на ранних стадиях созревания, в дальнейшем происход˝ит их распад и превращение в другие углеводы.
Âоболочках семян злаковых растений содержится довольно˝
много слизей — полисахаридов, в основном построенных из˝ пен-
тоз, особенно много слизей образуется в зерновках ржи (2—3 ˝%).
Установлено, что слизи, содержащиеся в зерне ржи, улучшают˝ хлебопекарные свойства ржаной муки, укрепляют тесто, заме˝для-
ют в нем гидролитические процессы и оно не расплывается п˝ри
выпечке хлеба, сохраняя его форму.
Полисахариды клеточной стенки (клетчатка, гемицеллюлозы˝,
пектиновые вещества), а также слизистые вещества зерна си˝нтезируются в клетках с участием ферментов, образуемых в ГЭР, и в˝
мембранных структурах аппарата Гольджи, с помощью которы˝х
осуществляется перенос углеводных компонентов к плазма˝лемме
èклеточной стенке. Синтез других углеводов происходит в ˝плас-
тидах и межмембранном пространстве гладкого эндоплазма˝тического ретикулума.
Запасные полисахариды зерна синтезируются из углеводны˝х
продуктов, поступающих из вегетативных органов — листь˝ев,
стеблей, колосковых чешуй. В репродуктивный период развит˝ия
злаков наиболее высокой фотосинтетической активностью ˝обладают листья верхнего яруса и колосья, тогда как в стеблях и˝ листьях нижнего яруса усиливаются процессы распада веществ и п˝ро-
исходит отток образующихся при распаде продуктов в форми˝рующиеся зерновки. В ряде опытов показано, что в процессе расп˝ада полисахаридов в вегетативных органах растений наряду с м˝оносахаридами образуется много сахарозы — транспортной форм˝ы уг-
леводов.
Âсоставе углеводистых веществ, поступающих в зерно, соде˝р- жится довольно много водорастворимых фруктозидов, включ˝ающих от 2 до 10 остатков фруктозы. Это объясняется тем, что в ли˝с- тьях злаковых растений не образуется фотосинтетический˝ крах-
мал, у них продукты фотосинтеза превращаются в полифрукто˝зи-
ды, содержание которых в тканях листьев может достигать 8—˝10 % их сухой массы.
Из поступающих в зерновку моносахаридов, сахарозы и фрук-˝
тозидов синтезируются структурные и запасные углеводы. С˝интез
крахмала начинается в фазу начала формирования зерна и до˝сти-
гает максимума в период молочно-восковой спелости, а зате˝м ин-
596
Рис. 14.3. Изменение содержания углеводов в созревающем зерне ржи:
ÔÇ — фаза формирования зерна; ÌÑ — молочная спелость; ÌÂÑ — молочно-восковая спелость; ÏÑ — полная спелость; 1 — фруктозиды; 2 — сахара; 3 — гемицеллюлозы; 4 — крахмал
Содержание углеводов, % сухой массы |
40 |
4 |
|
|
|
||
30 |
|
|
|
20 |
3 |
|
|
|
|
||
10 |
2 |
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
ÔÇ ÌÑ ÌÂÑ |
Ôàçû |
|
|
ÏÑ |
||
|
|
формирования |
|
|
|
|
зерна |
тенсивность синтеза крахмала постепенно снижается всле˝дствие
уменьшающегося притока углеводов из отмирающей вегетат˝ивной
массы. Наряду с крахмалом происходит также синтез и накоп˝ле-
ние гемицеллюлоз, пектиновых веществ, слизей.
Характер превращения углеводов в созревающих зерновках˝
злаковых растений показан на примере ржи (рис. 14.3). По дан-
ным А. Р. Кизеля и В. Л. Кретовича на первых этапах формиро˝ва-
ния зерновок ржи в них содержится много моносахаридов и с˝аха-
розы (до 12 % сухого вещества), а также фруктозидов (свыше 30 %) и очень мало крахмала (около 9 %). К фазе молочной спелости
зерновок происходит интенсивное превращение сахаров и ф˝рук-
тозидов в крахмал и гемицеллюлозы, концентрация которых з˝на-
чительно возрастает.
В дальнейшем темпы превращения углеводов в созревающем зерне ржи замедляются, однако направление превращений ос˝тает-
ся прежним. В полностью созревшем зерне содержание сахаро˝в
составляет около 5 %, а фруктозидов остается очень мало, так˝ как
они почти полностью превращаются в запасные и структурны˝е полисахариды зерна. Синтез клетчатки проходил равномерн˝о, и только к концу созревания ее содержание в зерне несколько˝ повысилось.
Аналогичные результаты получены и в опытах с другими куль˝-
турами. При затягивании созревания, что очень часто бывае˝т при влажной погоде или избыточном азотном питании, может набл˝ю- даться снижение в зерне концентрации углеводов, и прежде ˝всего крахмала, вследствие потерь на дыхание.
Липиды и витамины. Важными компонентами зерна, определя-
ющими его качество, являются также липиды и витамины, кото˝- рые синтезируются непосредственно в созревающих семена˝х или
поступают из вегетативных органов.
На первых этапах формирования зерна образуются главным о˝б- разом структурные липиды — стеролы, фосфолипиды, гликол˝ипи-
ды, а на более поздних происходит накопление их запасных
форм — ацилглицеринов (жиров), свободных фосфатидных ки˝с-
597
лот, фитина, фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов˝. Запасные липиды накапливаются преимущественно в зароды˝ше и алейроновом слое, в эндосперме их содержится значительно˝ меньше. Общее содержание структурных липидов в зрелом зер˝не
злаковых растений составляет 0,5—0,9 %, запасных — 1,5—3, а в зерновках овса, кукурузы, проса и сорго — 4—8 %.
Липиды зерновых культур содержат довольно много ненасыщенных жирных кислот, в том числе линолевой, относящейся к˝
незаменимым кислотам, которые не могут синтезироваться в орга-
низме человека и животных. Фитин, содержащийся в зерне, пре˝д-
ставляет собой важный источник органического фосфора. По˝чти
все запасные липиды, взаимодействуя с белками и углеводам˝и в процессе образования теста, улучшают его хлебопекарные с˝вой-
ñòâà.
Зерно и зерновые продукты — источники витаминов. Их соде˝р-
жание в зерне колеблется от 0,1 до 10 мг%: В1 — 0,4—0,8, Â2 —
0,1—0,3, Â6 — 0,3—0,6, ÐÐ — 5—9, Â5 — 0,5—1,5, Е — 1—6, фолиевой кислоты — 0,02—0,05, биотина — 0,5—5.
Витамины группы В, никотиновая и пантотеновая кислоты от-˝
кладываются в основном в тканях щитка зародыша, в самом заро-
дыше и клетках алейронового слоя, тогда как их содержание˝ в
мучнистой части эндосперма в несколько раз ниже. Токоферо˝л преимущественно накапливается в зародыше. В процессе соз˝рева-
ния зерна содержание витаминов, как правило, увеличиваетс˝я в
1,5—2 ðàçà.
Пигменты зерна. В семенной оболочке зерна содержатся крася-
щие вещества флавоноидной природы (флавоны и антоцианы), а˝ в эндосперме — каротиноиды (каротин, лютеин, зеаксантин, к˝риптоксантин). От количества пигментов зависит окраска зерн˝а и по-
лучаемых из него продуктов. Кремовый цвет хорошей пшеничн˝ой муки, желтый и кремовый цвет макарон и различных круп, продуктов из кукурузного зерна обусловлен наличием в них кар˝отиноидов. В зерне пшеницы и ржи содержание каротиноидов со-
ставляет 0,02—0,06 мг%, в зерне кукурузы — 2—6 мг%.
При периодическом увлажнении и подсыхании зерна во время˝ созревания, уборки и послеуборочной обработки, а также по˝д воздействием солнечных лучей происходит его обесцвечивани˝е вследствие окисления пигментов. В результате обесцвечив˝ания
ухудшаются товарный вид зерна и его технологические свой˝ства,
ослабляется стойкость зерна при хранении, усиливается по˝ражение его плесневыми грибами.
Минеральные вещества. Зерно злаковых культур служит важ-
ным источником минеральных веществ для человека и сельск˝охо-
зяйственных животных. Эти вещества выделяют из зерновок п˝у-
тем озоления, в ходе которого зольные элементы превращают˝ся в
598
оксиды. Массовую долю золы, образующейся при озолении зерна, называют показателем зольности зерна. Для пшеницы, ржи и к˝у-
курузы этот показатель составляет 1,1—1,8 %, а для пленчатых зл˝а-
ковых (ячмень, овес, просо, сорго, рис) — 2,2—3,9 %. Минеральные вещества в большем количестве накапливаютс˝я в
оболочках, алейроновом слое и зародыше (до 6—10 %), значитель˝-
но меньше зольных элементов содержится в эндосперме (0,3—
0,5 %). Особенно много зольных веществ у пленчатых злаков, у которых они концентрируются в пленках в количестве 10—20 %. В˝
составе золы злаковых значительную долю составляет оксид фос-
фора: у голозерных форм — 40—50 %, пленчатых — 20—35 %. Содержание оксида калия в золе голозерных злаков составляе˝т 28—
35 %, у пленчатых — 10—20 %. Довольно много в составе золы ок-
сидов магния (8—15 %) и кальция (1—6 %), меньшую долю составляют оксиды натрия (1,3—4,1 %), серы (0,3—3 %), железа
(0,3—1,2 %).
В золе пленчатых злаков очень много диоксида кремния (29— 52 %), тогда как у голозерных его во много раз меньше (1—2 %
массы золы). Бó льшая часть кремния в зерновках пленчатых зла-
ков сосредоточена в составе пленок. Кроме указанных химич˝еских элементов в составе золы выявлено более 30 других элементо˝в в
концентрациях, составляющих сотые и тысячные доли процен˝та.
Они выполняют важные функции при формировании зерновок как микроэлементы.
Фосфор в зерновках злаков находится преимущественно в со˝-
ставе органических соединений: в форме фитина, фосфолипид˝ов, и белков, нуклеиновых кислот и нуклеотидов, фосфорнокислы˝х
эфиров моносахаридов и других соединений и лишь небольша˝я его часть содержится в минеральной форме (10—15 %). Сера входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, гомоцистеин˝, метионин) и белков, содержащих серу гетероциклических и тио˝ловых производных; S-гликозидов; сульфогликолипидов, и лишь небольшая ее часть содержится в зерновках в форме сульфат˝ов. Другие химические элементы представлены в зерне в ионной˝ форме или в составе ферментных и других белков.
Вследствие загрязнения природной среды тяжелыми металл˝а- ми и другими токсическими элементами они могут накаплива˝ться в растительных продуктах, в том числе и в зерне. Поэтому для˝ токсических элементов, содержащихся в продовольственном зе˝рне,
установлены предельно допустимые концентрации. В нашей с˝тра-
не осуществляется гигиенический контроль зерна и зернов˝ых про-
дуктов по содержанию 15 токсичных элементов — ртути, кадм˝ия, свинца, мышьяка, меди, олова, цинка, железа, сурьмы, никеля,
селена, хрома, алюминия, фтора и иода.
599
Влияние внешних условий. В созревающих зерновках злаковых культур происходят два взаимозависимых процесса — синт˝езы углеводов и азотистых веществ, каждый из которых характериз˝уется своим оптимумом внешних условий. При изменении условий вы˝-
ращивания могут наблюдаться значительные сдвиги в ходе э˝тих биосинтетических процессов, в результате чего будут меня˝ться хи-
мический состав зерна и его качественные показатели. Так,˝ например, известно, что синтез белков — многоэтапный и энер˝гоем-
кий процесс, требующий для своего осуществления высокой о˝бес-
печенности растений солнечной энергией.
Âто же время для образования углеводов требуется больше
воды, чем для синтеза белков, вследствие чего при дефиците˝ воды биохимические процессы в зерне смещаются в сторону накоп˝ле-
ния белковых веществ. Однако дефицит воды обычно наблюда-˝
ется при солнечной погоде и, следовательно, повышенной те˝м-
пературе.
Таким образом, качество зерна чаще всего зависит от трех в˝заимосвязанных внешних факторов — света, тепла, влаги. В дож˝дли-
вую и прохладную погоду снижается обеспеченность растен˝ий
световой энергией, в результате замедляется синтез белко˝в и в зер-
новках накапливается больше крахмала. И наоборот, при сол˝неч-
ной погоде повышается температура и усиливается испарен˝ие воды, вследствие чего понижается обеспеченность растени˝й вла-
гой, поэтому изменение биохимических процессов в созрева˝ющем
зерне происходит в сторону большего накопления азотисты˝х ве-
ществ, т. е. запасных белков.
Аналогичные явления наблюдаются и под влиянием климати- ческих факторов. В северо-западных регионах нашей страны ˝более влажный климат с умеренными летними температурами не˝
обеспечивает оптимальных условий для накопления белков˝, что затрудняет получение высококачественного зерна. При про˝движении на юг и юго-восток интенсивность световой энергии и ср˝еднесуточные температуры возрастают, усиливается дефицит˝ влаги
и, таким образом, складываются наиболее благоприятные усл˝овия
для накопления в зерне белков.
Âгеографических опытах с разными зерновыми культурами, проведенных по единой методике, было установлено, что в за˝висимости от действия климатических факторов и разных пого˝д-
ных условий содержание белков в зерне может изменяться в ˝1,5—
2 ðàçà.
На синтез и накопление в зерновках злаковых растений запа˝с- ных веществ оказывает влияние не только интенсивность св˝ето-
вой энергии, но и качество света. В опытах установлено, что ˝при
увеличении доли коротковолнового света в составе общей с˝олнеч-
ной радиации из продуктов фотосинтеза образуется больше˝ азоти-
600
