Характер дыхания зерна при хранении.

Наиболее распространенным и широко принятым в физиологии растений является определение энергии дыхания по количеству углекислого газа, выделяемого зерном в процессе дыхания.

Определение выделившегося количества углекислоты позволяет судить об энергии дыхания. Для решения вопроса, является ли дыхание аэробным или анаэробным нужно определить дыхательный коэффициент. Под дыхательным коэффициентом понимается отношение СО2/О2, где СО2 – объем углекислого газа, выделившегося при дыхании, а О2 – объем поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент может быть и больше и меньше единицы.

- Если СО2/О2 > 1, то в клетках зерна идет анаэробное дыхание, так как для образования части СО2 не потребовалось О2.

-сЕсли СО2/О2 = 1, то дыхание носит чисто аэробный характер.

-сЕсли СО2/О2 < 1, т. е. объем выделившейся СО2 меньше объема поглощенного О2, следовательно, часть поглощенного О2 израсходована на процессы, происходящие параллельно с дыханием. Так, прорастание семян, богатых маслом, сопровождается окислением жира до сахаров, на что расходуется часть поглощенного О2.

Характер дыхания меняется, в зависимости от влажности. В зернах с низкой или кондиционной влажностью не только протекает нормальное аэробное дыхание, но имеют место и анаэробные процессы. Для клеток зародыша в значительной степени характерно анаэробное дыхание.

Дыхательные коэффициенты особенно высоки в сухих зародышах. В сухом зерне, для которого характерны высокие дыхательные коэффициенты, дыхание идет главным образом за счет клеток зародышей. Регулируя доступ кислорода воздуха к зерновой массе, можно изменить характер дыхания клеток зерна. При ограничении доступа воздуха внутрь зерновой массы по мере расходования кислорода, находящегося в воздухе межзерновых пространств, в клетках будет усиливаться анаэробный характер дыхания, будет возрастать величина дыхательного коэффициента.

Рассматривая конечный результат аэробного и анаэробного дыхания зерна, можно считать, что анаэробный характер дыхания зерна несколько выгоднее для системы хранения. При анаэробном процессе дыхания выделяется значительно меньше тепла, чем при аэробном. Кроме того, интенсивность дыхания зерна в анаэробных условиях меньшая по сравнению с аэробными.

Энергия дыхания и влажность зерна

Факторы, влияющие на энергию дыхания семян делятся на две группы:

- условия, при которых хранится зерно – влажность зерна, температура зерновой массы и степень ее аэрации;

- факторы, характеризующие состояние зерна, поступающего в систему хранения – состояние спелости зерна, условия уборки урожая, выполненность и крупнота зерна, наличие дробленых и поврежденных зерен ботанические особенности и ряд других.

Влажность зерна. Чем влажнее зерно, тем интенсивнее оно дышит, так как содержание свободной влаги в клетках является необходимы условием для нормального обмена веществ. Но увеличение энергии дыхания зерна идет не пропорционально увеличению влажности зерна. Существует критическая влажность, при которой резко возрастает энергия дыхания зерна. Начиная с этой влажности, в зерне появляется достаточное количество свободной воды, которая способствует активации гидролитических процессов и процессов обмена веществ в клешах.

Влажность зерна 14,5÷15,5% является критической для всех злаковых культур, включая и пленчатые. Меньшая величина критической влажности у масличных семян по сравнению со злаковыми объясняется высоким процентом содержания жира в масличных семенах.

При влажности зерна ниже критической вся влага находится в связанном состоянии и не может способствовать развитию процессов обмена веществ в клетках. Благодаря этому в сухом зерне дыхание практически становится равным нулю. Потеря сухого вещества зерна при такой влажности составит 1% от веса за 100 лет. При хранении сырого зерна (30% и выше) при положительной температуре (порядка 18°) потери в весе сухого вещества могут составить 0,1÷ 0,2% за сутки.

Целесообразно делить зерно на четыре состояния по влажности (сухое, средней сухости, влажное и сырое) в таких узких пределах как 14 ¸ 17%.

Энергия дыхания сухого зерна ничтожна. Сухое зерно устойчиво при хранении и его можно хранить в насыпи с большой высотой. Зерно средней сухости дышит примерно в 2 ¸ 4 раза интенсивнее сухого, но все же является еще достаточно устойчивым при хранении. Влажное дышит в 4 ¸ 8 раз интенсивнее зерна средней сухости, а сырое (свыше

17%) – в 20 ¸ 30 раз энергичнее по сравнению с сухим. Дальнейшее увеличение влажности в сыром зерне лишь усиливает общую картину нарастания энергии дыхания. Таким образом, влажность зерна является одним из основных факторов, влияющих на его сохранность.

Энергия дыхания и температура зерна

Температура зерна. Интенсивность обменавеществ, протекающего в клетках организмов, зависит и от температуры. Ферменты, находящиеся в клетках, обладают свойством термолябильности, т. е. чувствительностью к температуре. Каждый фермент имеет свой температурный оптимум, при котором его участие в реакциях будет наиболее интенсивным.

С повышением температуры увеличивается энергия дыхания зерна при хранении. Но увеличение энергии дыхания зерна с повышением температуры наблюдается только до определенного предела. Повышение температуры до этого предела приводит:

- к увеличению скорости химических реакций, происходящих при дыхании;

- к повышению подвижности коллоидных мицелл в плазменном геле;

- к ускорению диффузионных процессов в массе плазменного геля и т.п.

При повышении температуры выше определенного предела происходит разрушение неустойчивых веществ, входящих в структуру клетки. В результате жизненные функции клеток и семени в целом сокращаются, а при дальнейшем повышении температуры происходит отмирание клеток и семя может превратиться в мертвую материю.

Энергия дыхания зерна при хранении растет вместе с ростом температуры по некоторой кривой, которая при температурах до 45° поднимается достаточно медленно, а затем в промежутке от 45 до 55° резко поднимается кверху с тем, чтобы после 55° начать довольно быстро снижаться. Таким образом температура 45 ¸ 55° является критической и она зависит и от влажности зерна.

Снижение энергии дыхания зерна с повышением температуры выше 55° связано с термическим воздействием на белковую плазму, приводящим к ее отмиранию.

Тепло, образующееся в зерновой массе в результате дыхания и задерживающееся в ней вследствие ее малой теплопроводности, способствует дальнейшему повышению температуры и является фактором, усиливающим дыхание зерновой массы. Следовательно, снижение температуры зерновой массы при хранении является мероприятием, понижающим энергию дыхания зерна.