Энергия дыхания и воздухообмен зерна

Доступ воздуха к зерну (степень аэрации зерновой массы) при хранении. Преобладание аэробного или анаэробного процесса дыхания в клетках зерна зависит от доступа кислорода воздуха к последнему.

Семена в хранилищах проявляют значительно большую чувствительность к содержанию кислорода и углекислого газа в окружающем их воздухе, чем зеленые растения.

Процесс анаэробного дыхания (брожения) у всех организмов характеризуется неполным расщеплением органического вещества и значительно меньшим выделением энергий, поэтому недостаток энергии организм стремится пополнить ускорением процессов обмена. Высшие растения не обладают способностью покрыть дефицит в энергии за счет интенсификации дыхания. Более высокая по сравнению с растениями концентрация веществ в клетках хранящегося зерна не дает возможности клеткам зерна восстановить энергетический баланс, и тем самым зерно, хранящееся в анаэробных условиях, вынуждено будет постепенно совсем прекратить свою жизнедеятельность.

Содержание семян в бескислородных средах (инертные газы, водород, безвоздушное пространство) приводит к постепенному отмиранию клеток зерна. Отсутствие кислорода в атмосфере оказывает большое влияние на всхожесть семян с повышенной влажностью. Действие газа может оказать влияние на жизнедеятельности семян лишь в результате проникновения этого газа через их оболочку. Проницаемость оболочки семени в значительной мере зависит от влажности – проницаемость уменьшается с понижением влажности семян.

Усиленный доступ воздуха к зерну при хранений активизирует процессы дыхания и приводит к большим потерям сухих веществ зерна. Активное общение зерна с воздухом необходимо только для сохранения жизнеспособности зерна в партиях, предназначенных к использованию в качестве посевного материала. Активное общение зерна с воздухом целесообразно лишь при условии, если это будет способствовать снижению влажности или температуры зерна.

Состояние спелости зерна. Выполненность, крупнота и целостность зерна

Состояние спелости зерна. Установлено, что недозрелые зерна обладают значительно большей энергией дыхания,чем находящиеся в более поздней стадии спелости.

Зерна, не закончившие на растении процесса дозревания, имеют повышенную энергию дыхания по сравнению с нормально дозревшими. Зерно, захваченное на корню морозом («морозобойное»), дышит более энергично, максимальная энергия дыхания и в наиболее поврежденных зернах или захваченных морозом в более ранних стадиях развития.

Подмоченные и впоследствии высушенные зерна, при хранении обладают большей энергией дыхания по сравнению с зернами такой же влажности, но не подвергавшимися подмочке. Зерна, прошедшие стадию прорастания, а затем высушенные, также обладают повышенной энергией дыхания.

Выполненность и крупнота зерна. Всякая зерновая масса состоит из зерен различной величины и различной степени выполненности.

Зерна щуплые и мелкие дышат значительно интенсивнее, чем зерна выполненные и крупные. Повышенная энергия дыхания щуплых зерен объясняется наличием у них большей активной поверхности на единицу объема, чем у зерен выполненных. Кроме того, щуплые зерна в связи с их большей гигроскопичностью будут иметь влажность, превышающую величину средней влажности зерновой массы.

Целость зерен. Нарушение целости зерен – повреждение их оболочек, раздробление на части и т.п. – приводит к увеличению энергии дыхания зерновой массы. Дробленые зерна и зерна с поврежденными оболочками дышат значительно интенсивнее по сравнению с целыми зернами.

Послеуборочное дозревание зерна

Период, в течение которого идет процесс физиологического дозревания семян, получил название «период послеуборочного дозревания». В процессе послеуборочного дозревания увеличивается процент всхожести семян и улучшается энергия их прорастания, улучшаются технологические качества семян.

Свежеубранное зерно, имеющее даже невысокую влажность (14 ¸ 15%, а иногда и менее), сложенное в хранилища, может увлажниться. Зерна на поверхности покрываются влагой – отпотевают. Причина «отпотевания» кроется в усиленном дыхании свежеубранного зерна и других биологических компонентов зерновой массы.

Процессы послеуборочного дозревания лучше всего протекают в зерне с невысокой влажностью при положительной температуре.

Ускорить процесс дозревания можно, подвергая зерна: осторожной сушке теплым воздухом, сушкой на солнце и водоотнимающими средствами.

Содержание зерна при относительной влажности воздуха 30% и ниже до некоторого предела является наиболее благоприятным для дозревания, а в обезвоженном воздухе процесс дозревания идет медленнее. Низкие температуры задерживают процесс дозревания или останавливают его совсем.

Состав воздуха межзерновых пространств влияет на ход процесса дозревания. При накоплении в зерновой массе СО2 дозревание замедляется.

Наилучшими условиями, обеспечивающими прохождение в первый период хранения зерна процессов послеуборочного дозревания, будут:

- невысокая влажность зерен и зерновой массы;

- положительная температура зерновой массы и окружающих ее объектов;

- содержание зерновых масс в хранилищах обеспечивающих достаточный доступ сухого воздуха к зернам.

При повышенной влажности зерновой массы процесс послеуборочного дозревания вообще не закончится. Он будет прерван в первые дни хранения, а преобладающая роли гидролитических процессов приведет к потере веса зерна, снижению товарных и семенных качеств вплоть до прорастания и порчи. В целях предохранения зерновой массы от увлажнения и «отпотевания» в результате исходящих в ней биологических процессов, производят активное или пассивное вентилирование ее сухим воздухом.

Анабиоз зерна

Семена, находящиеся во время хранения в состояний относительного покоя, т. е. анабиоза, при известных условиях могут перейти в следующую стадию своего развития – стадию прорастания.

Анабиоз – обратимое состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ, развитие и др.) настолько замедленны, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Различают два вида анабиотического состояния у семян: полный анабиоз и так называемый «хозяйственный анабиоз».

Полный анабиозу семян наблюдается лишь при доведении влажности семян до очень низких пределов (0,5 ¸3,0%), причем если семена доведены до такой влажности путем осторожного и медленного высушивания, то при последующем повышении влажности семян их газообмен и другие жизненные процессы восстанавливаются.

Под хозяйственным анабиозомпонимается состоящие семян в относительном покое. При этом состоянии процессы обмена веществ идут с небольшой, по совершенно реальной интенсивностью, легко учитываемой по газообмену. С увеличением влажности семян происходит нарастание жизненных процессов.

Прорастание семян

При прорастании семян происходят сложные биохимические и физиологические процессы, сопровождающиеся активацией всех живых клеток в точках роста семени.

Основными факторами, определяющими возможность прорастания, являются: влага, тепло и воздух.

Прорастание семян начинается с набухания.Степень набухания, а также интенсивность этого процесса зависит от химического состава зерна, проницаемости его оболочек, температуры, продолжительности во времени и т.п.

Максимум поглощения влаги зависит от химического состава семян и температуры, при которой протекает этот процесс.

Так как большинство семян хорошо прорастает в темноте, то основным фактором, тормозящим процесс прорастания семян при хранении, является более низкая их влажность, чем это требуется для прорастания. Но влажность отдельных зерен в зерновой массе может быть значительно выше ее средней влажности. Этим объясняется факт прорастания зерен в партиях зерна, имеющих среднюю влажность ниже необходимых пределов. Прорастание сопровождается усиленным дыханием зерна со значительным выделением энергии и потерей в весе сухого вещества.

При прорастании зерна наблюдаются морфологические изменения – меняется структура зерна, развиваются клетки и ткани зародыша, появляется росток.

В результате явлений, наблюдаемых при прорастании зерна, происходит изменение его технологических качеств.

В случае прорастания зерен при хранении в зерновой массе происходят следующие явления:

- уменьшение в весе сухого вещества;

- значительное выделение тепла, приводящее к повышению температуры зерновой массы и усилению в ней всех процессов жизнедеятельности;

- ухудшение качества зерна.

Следовательно, процесс прорастания зерна при хранении недопустим.