Дыхание зерна и семян

Каждый живой организм, а зерно является живым организмом, нуждается в систематическом притоке энергии для поддержания процессов обмена веществ, происходящих в каждой его клетке. В хранящихся зернах и семенах эта энергия появляется в результате распада и преобразования органических веществ, главным образом, сахаров. Расходуемые при этом сахара пополняются в результате гидролиза или окисления более сложных запасных веществ. Так, в зернах, богатых крахмалом, он расщепляется при участии ферментов до сахаров. В семенах масличных культур происходит окисление жира (входящих в него жирных кислот) до сахаров, которые и расходуются на дыхание.

Процесс диссимиляции (разложения) сложных органических веществ до простых с целью высвобождения аккумулированной в них энергии носит название Дыхания.

Дыхание в зерне может осуществляться с участием кислорода воздуха – аэробно, то есть окислением, по схеме:

С6Н12О6 + 6О2 = 6С02 + 6Н20 + энергия.

При полном окислении одной грамм-молекулы (180 г) глюкозы выделяется 2763,4 кДж энергии. При этом образуются исходные продукты фотосинтеза – диоксид углерода и вода.

В случае отсутствия в окружающей среде кислорода зерно переходит на анаэробный (бескислородный) тип дыхания, который осуществляется по схеме спиртового брожения:

С6Н12О6 = 2СО2 + 2С2Н5ОН + энергия

При этом выделяется только 114,8 кДж энергии, так как происходит неполное расщепление молекулы глюкозы с образованием такого мало окисленного органического продукта, как этиловый спирт.

Первый (аэробный) тип дыхания считается основным. Он осуществляется при нормальном хранении зерновых масс, достаточном доступе к ним воздуха. Второй (анаэробный) тип дыхания является приспособительным к возникающим в процессе хранения зерна неблагоприятным условиям окружающей среды, заключающимся в недостатке или полном отсутствии кислорода в межзерновых пространствах.

Для принятия решения о выборе способа хранения конкретной зерновой массы необходимо знать, к каким последствиям приводит тот или иной вид дыхания зерна.

Аэробное Дыхание сопровождается потерями сухих веществ зерна (убылью массы), увеличением в нем количества гигроскопической влаги (повышением влажности), изменением состава воздуха межзерновых пространств и образованием большого количества тепла в зерновой массе. Нужно обратить внимание на то, что образующийся в результате дыхания диоксид углерода (СО2) постепенно вытесняет из зерновой массы воздух, содержащий кислород, и вынуждает клетки зерна перейти с аэробного на анаэробное дыхание.

Анаэробное дыхание приводит к образованию этилового спирта, который в начале процесса, при небольших концентрациях, угнетает жизненные функции клеток, а затем, при дальнейшем повышении его концентрации, убивает их, делая семена невсхожими, то есть непригодными для сева. Таким образом, совершенно очевидно, что в партиях семенного зерна должно происходить только аэробное дыхание, а владелец семян должен заботиться о том, чтобы в зерновой массе не накопилось избыточное количество диоксида углерода.

При хранении товарного зерна, предназначенного для переработки, наибольшее значение имеет не вид дыхания, а его интенсивность. Чем она больше, тем ощутимее потери и тем труднее уберечь зерновую массу от порчи.

Интенсивность дыхания зерна и семян всех культур при хранении зависит от многих факторов, но решающее значение для стойкого хранения всех партий зерна имеют, прежде всего, его влажность, температура и степень аэрации зерновой массы.

Чем больше влажность зерна, тем интенсивнее оно дышит. У очень сухого зерна хлебных злаков (влажностью до 11-12 %) дыхание замедленно и потерь в массе практически нет. Зерно средней сухости дышит в 2-4 раза, влажное в 6-8 раз, а сырое в 20-30 раз интенсивнее сухого. Очень сырое зерно (влажностью 25-30 % и более), находящееся в неохлажденном состоянии при свободном доступе воздуха, теряет за сутки 0,05-0,2 % массы сухого вещества.

Кроме потерь в массе зерно при активном дыхании выделяет много тепла, что может привести к его самосогреванию, которое, как правило, заканчивается частичной или даже полной потерей его потребительских свойств. Поэтому на хранение нужно закладывать зерно с влажностью ниже Критической, то есть такого ее уровня, при котором в зерне и семенах появляется свободная вода. Интенсивность дыхания резко возрастает при достижении и превышении критической влажности. Уровень критической влажности зерна у злаковых культур равен 14,5-15,5 %, у бобовых 15,5-16,5 %, у масличных – всего 7-8 %.

Вторым фактором, определяющим интенсивность дыхания зерна, является температура. С повышением температуры интенсивность дыхания зерна при хранении увеличивается. При повышении температуры на каждые 10 °С интенсивность дыхания возрастает в 2-3 раза и достигает максимума при 45 °С. В условиях пониженных температур интенсивность дыхания резко падает. При 0° и 10 °С даже при влажности зерна выше критической интенсивность дыхания ничтожна. Следовательно, температурный фактор значительно влияет на стойкость зерна при хранении. Своевременное понижение температуры зерновой массы – один из важнейших приемов снижения интенсивности ее дыхания, широко используемых в практике хранения.

Доступ атмосферного воздуха к зерновой массе (степень аэрации) также влияет на характер и интенсивность дыхания при хранении. В условиях длительного хранения зерновых масс без перемещения и продувания в межзерновых пространствах накапливается диоксид углерода, а содержание кислорода снижается. При повышенной концентрации СО2 и недостатке О2 интенсивность дыхания зерна уменьшается. Однако не следует забывать, что в таких условиях семена с влажностью выше критической могут быстро потерять всхожесть.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод, что семена различных сельскохозяйственных культур нужно хранить с доступом воздуха. Осуществить это можно или с помощью активного вентилирования зерновых масс, или при помощи перекидок зерна с места на место, в результате чего воздух межзерновых пространств обогащается кислородом.

Товарное зерно можно хранить в производственных условиях с доступом и без доступа воздуха. Последний вариант даже выгоднее, так как зерна, которые практически не дышат, будут храниться устойчивее, без потерь в массе и качестве. Контакт с воздухом влажного и сырого зерна продовольственного и кормового назначения целесообразен лишь в случаях, когда в результате активного воздействия воздуха будет снижена влажность или температура зерновой массы.

 

Метки: , ,