Семенная оболочка. Строение зерна

Технология производства зерновых продуктов, муки, круп.

Производство зернового сырья, а также продуктов его переработки: крупы, муки, сухих завтраков, пищеконцентратов первых и вторых блюд на основе крупяных продуктов и комбикормов занимает одно из ведущих мест в пищеаграрном комплексе.

Развитие пищевой промышленности Украины характеризуется интенсификацией технологических процессов всех перерабатывающих отраслей. Этот процесс сопровождается концентрацией и специализацией производства на базе более совершенной технологии, оснащением предприятий современным оборудованием.

Применение для пищевых производств различных машин и аппаратов связывает технические дисциплины с технологией производства пищевых продуктов. Поэтому специалистам, занятым конструированием или эксплуатацией оборудования пищеперерабатывающих предприятий, необходимо знать основы технологии пищевых производств.

Строение зерна

Зерно всех злаковых культур имеет примерно оди­наковое строение, которое можно рассмотреть на примере зерна пшеницы. Форма его овальная. Выпуклая сторона его называется спинкой, противоположная - брюшком. Вдоль брюшка проходит выемка (борозд­ка). На остром конце зерна имеется опущение (бо­родка), а на тупом - зародыш.

Продольный разрез зерна пшеницы:1 – хохолок, 2-4 - плодовые и семенные оболочки; 5 - алейроновый слой; 6- эндосперм; 7- щиток; 8 - зародыш.

Плодовая оболочка защищает зерно и покрывает его снаружи. Плодовые оболочки содержат много клетчатки, минеральных солей. Организмом плодовые оболочки не усваиваются.

Семенная оболочка составляет 6-8% массы зерна. Она более богата минеральными, азотистыми веществами, сахарами, и в них меньше клетчатки. Пигмен­тный слой семенной оболочки придает зерну соответ­ствующую окраску.

Оболочки плодовые и семенные ухудшают то­варный вид муки и крупы, пищевую ценность, кон­систенцию, поэтому при получении муки и крупы их отделяют.

Внутренняя часть зерна - эндосперм , или мучнистое ядро, составляет 80-82% массы зерна, является самой ценной его частью для получения муки и крупы.

Состоит в основном из крахмала и белков, содержит небольшое количество сахара, жира, витаминов и очень мало минеральных веществ.

Зародыш составляет в среднем 3% массы зерна. Содержит много белков, жиров, сахаров, витаминов, ферментов.

Внешний (алейроновый) слой , примыкающий к семенной оболочке - составляет до 13,5% от массы зерна, содержит большое количество белков, жиров, сахаров, минеральных веществ, витаминов, но эти ценные вещества почти не усваиваются, так как клетки, в которых они нах­одятся, покрыты толстыми оболочками из клетчатки. При шлифовке зерна алейроновый слой отделяют вместе с оболочками.

Семена бобовых растений состоят из зародыша и двух семядолей, практически не имеют эндосперма. Семя защищено плотной семенной оболочкой.

Семена подсолнечника и сои состоят в основном из зародыша с одним рядом клеток эндосперма, защищены семенной оболочкой.

Химический состав зерна

Состав отдельных частей зерна зависит от:

Ботанических признаков (вида, разновидности, селекционного сорта),

Условий произрастания (климатических условий, состава почвы, удобрений, полива),

Степени созревания и др.

Средний химический состав зерна различных видов может различаться по содержанию белка, углеводов, жиров, минеральных веществ, витаминов.

Вода в сухом зерне составляет 12-14% и находится в связанном состоянии. Она не активизирует биохимические процессы, и зерно является стойким при хранении.

Углеводов в злаковом зерне содержится до 70%, в зерне бобовых - до 55% (в сое до 26%), в подсолнечнике - 16%.

В состав углеводов входят: крахмал (до 40-55% массы зерна), сахар, клетчатка, гемицеллюлоза.

Усвояемые углеводы - крахмал и простые саха­ра - основные источники энергии для организма человека. Неусвояемые углеводы или балласт­ные вещества - клетчатка и гемицеллюлоза - улучшают пе­ристальтику и нормализуют кишечную микрофлору.

Белки составляют от 10 до 14% в зерне злаков и 20-35% в зерне бобовых.

По аминокислотному составу белки ржи богаче, чем пшеницы, многими незаменимыми аминокислотами, осо­бенно лизином, и имеют большую питательную ценность. В белке гороха недостает при­мерно трети метионина и цистина.

Белки пшеничной муки хорошо поглощают воду и набухают, образуя тесто. Основную часть теста со­ставляет клейковина.

Клейковиной называют упругий, эластичный и связанный студень, остающийся после отмывания в воде куска теста от крахмала и частиц оболочек зер­на. Клейковина состоит в основном из белков - глиадина и глютенина.

Клейковина соединяет в упругую массу тесто и характеризуется упругостью, эластичностью, растяжимостью, связанностью.

Клейковина хорошего качества имеет белый цвет иногда с желтоватым или сероватым оттенком. После деформации быстро восстанавливает свою форму, не лип­нет к рукам.

Липиды в зерне злаков и бобовых составляют от 2 до 6,2%, в сое - 17%.

В состав жиров входят большей частью ненасыщенные жирные кислоты, а также фосфолипиды (лецитины, кефалины), необходимые человеку для обновления клеток и внутриклеточных структур. Однако ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, что ведет к прогорканиго муки и крупы при хранении.

Водорастворимые витамины группы В концентрируются в оболочке зерна, поэтому в муке высоких сортов этих витаминов мало. Много витаминов группы В в бобовых.

Ферменты выполняют роль регуляторов биохимических процессов, обладают способностью ускорять течение различных биохимических реакций обмена веществ. Из содержащихся в зерне очень важны –

Протеолитические (протеиназы), они действуют на белковые вещества,

Амилазы – α, β-амилазы расщепляющие крахмал,

Липазы – гидролизующие жир.

Минеральные вещества составляют 2-5% сухого ве­щества зерна и образуют золу после сжигания пробы зерна.

В состав зерна входят:

Макроэлементы с содержа­нием от нескольких до сотых долей процента : Р, Mg, К, Na, Fe, S, Al, Si, Ca;

Микроэлементы с содержанием от тысячных до стотысячных долей процента : Мn, В, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Mo, Co;

- ультрамикроэлементы с содержанием до миллионных долей процента: Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Минеральные вещества сконцен­трированы в оболочке зерна и при обычном помоле большей частью удаляются.

Пигменты составляют группу красящих веществ.

Желтую окраску эндосперму зерна придают каротиноиды, ненасыщенные углеводороды или их кислотные производные .

Окраска оболочек обусловлена флавоноидами - желтыми веществами фенольной природы (например, гликозидами).

Семена масличных растений представляют собой сложные многоклеточные образования, построенные из нескольких типов тканей. Ткань - это совокупность клеток, выполняющих в организме растения определенную функцию и сходных по строению. Ткани семян по физиолого-биохимическим свойствам, характеру процессов обмена и химическому составу дифференцированы. Одноименные ткани различных растений обычно имеют большое сходство и выполняют аналогичные функции. Как правило, ткани не изолированы друг от друга и составляют взаимодействующие системы.

ЗАПАСАЮЩИЕ ТКАНИ

У семян наиболее развиты основные, или запасающие, ткани: ткани зародыша и эндосперма. В этих тканях происходит накопление и хранение питательных веществ.

К масличным растениям, в семенах которых практически все запасные вещества сосредоточены в зародыше, точнее в его семядолях, относятся подсолнечник, горчица и соя. Так, у подсолнечника эндосперм представлен в виде тонкой однорядной ткани, сросшейся с семенной оболочкой.

К растениям, семена которых имеют хорошо развитый эндосперм, относятся клещевина, мак и кунжут. В зародыше таких семян, как правило, почти нет запасных питательных веществ, а семядоли развиты слабо.

У некоторых культур запасные вещества в семенах распределены относительно равномерно - и в семядолях, и в эндосперме. Обе ткани развиты достаточно хорошо. К таким растениям относится лен (табл.).

Место отложения запасных веществ в масличных семенах

Семейство, род, вид растений	Тип плодов	Место отложения запасных веществ	Части растений, перерабатываемые на маслодобывающих заводах
Бобовые
	Многосемянный боб	Семядоли зародыша и эндосперм
		Семядоли зародыша	Семена и плоды
Астровые
Подсолнечник, сафлор
Сельдерейные
Кориандр	Двусемянка	Эндосперм
Капустные
Рапс, горчица, сурепица, рыжик,	Стручок (стручочек)	Семядоли зародыша
Мальвовые
Хлопчатник	Коробочка	Семядоли зародыша и эндосперм
Коноплевые
		Семядоли зародыша
Леновые
	Коробочка	Семядоли зародыша и эндосперм
Губоцветные
Перилла, ляллеманция		Семядоли зародыша
Молочайные
Клещевина	Коробочка	Эндосперм	Семена, части плодов (третинки)
Кунжутные
Маковые

В зависимости от степени развития эндосперма семена делят на три группы - без эндосперма, с эндоспермом и с равномерно развитым зародышем и эндоспермом

Такое деление семян условно, и его можно проследить только в семенах, в которых процесс созревания полностью закончился.

ПОКРОВНЫЕ ТКАНИ -ПЛОДОВЫЕ И СЕМЕННЫЕ ОБОЛОЧКИ

Покровные ткани защищают зародыш и эндосперм семян от неблагоприятных внешних воздействий - механических повреждений, высыхания, перегревания, переохлаждения, лучистой энергии, проникновения чужеродных организмов, а также излишнего увлажнения. Выполнение защитной функции накладывает специфический отпечаток на строение покровных тканей, прежде всего внешних оболочек семян - плодовой и семенной. Эти оболочки у большинства растений состоят из мощной и твердой волокнистой ткани, сложенной из вытянутых толстостенных клеток, как правило, мертвых, лишенных внутриклеточного содержимого. Из-за характерного расположения клеток и их формы ткань иногда называют палисадной.

Покровные ткани обеспечивают прорастание семян при условиях, наиболее благоприятных для развития проростка. Эта функция покровных тканей обусловлена спецификой химического состава, который обеспечивает их непроницаемость для воды и кислорода воздуха. Непроницаемость тканей для воды объясняется тем, что в их составе липиды (в основном воски и воскоподобные соединения). Многие масличные плоды и семена покрыты тонкой пленкой (налетом) из воскоподобных соединений. Покровные ткани многих плодов и семян образуют волоски, усиливающие защитные функции ткани или способствующие распространению семян. У семян хлопчатника, например, эпидермальные волоски (хлопковое волокно) достигают 70 мм. Иногда в покровных тканях образуется грубая защитная ткань - пробковая. Клетки этой прочной и упругой ткани отмирают и состоят только из толстых стенок, которые окружают полости, заполненные воздухом или смолистыми веществами.

В семенной оболочке и в стенках плода обнаружены ингибиторы прорастания, поэтому удаление этих тканей способствует прорастанию семян. Присутствие в покровных тканях соединений типа фенолов, возможно, также усиливает непроницаемость. В семенной оболочке отдельных растений, например льна, накапливаются слизи. При контакте с водой слизи оболочки набухают и семена становятся клейкими, что способствует удержанию семян на почве и исключает их смывание и унос дождем или ветром. Набухший слой слизи непроницаем для кислорода, и осенью в условиях избыточной влажности препятствует поступлению кислорода к зародышу, задерживая прорастание до наступления более благоприятных условий.

Если у зрелых семян плодовая оболочка не разрушается при созревании и уборке, то семенная оболочка имеет строение, подобное строению основной ткани - зародыша или эндосперма. Например, у подсолнечника семенная оболочка представляет собой тонкую пленку, состоящую из внешней (бахромчатой) ткани и внутренней (эпидермиса). Если у семян после созревания плодовые оболочки не сохраняются, то семенная оболочка у них, как правило, прочная, а строение тканей, составляющих ее, аналогично тканям плодовой оболочки. В отдельных случаях семенная оболочка может срастаться с маслосодержащими тканями ядра (например, у льна), и даже при разрушении семян эта связь сохраняется. Чаще семенная оболочка только соприкасается с ядром (у сои, горчицы, хлопчатника, клещевины).

Большинство перерабатываемых масличных семян имеет сухую семенную оболочку. Семена с сочными покровами чаще встречаются у более эволюционно древних растений.

ЗАРОДЫШ

Зародыш семени состоит из находящихся в зачаточном состоянии корешка, стебелька (подсемядольного колена), почечки и первых листьев, называемых семядолями. Часто корешок, подсемядольное колено и почечку называют корешком-почечкой.

Важнейшие ткани корешка-почечки включают внешние ткани - эпидермис, запасающую ткань, сердцевину, прокамбиальные тяжи, представляющие собой проводящую и механическую ткань.

Основная ткань и сердцевина состоят из коротких цилиндрических клеток. Как правило, эти ткани зародыша более устойчивы к механическим воздействиям при измельчении семян в процессе технологической обработки.

Семядоли состоят главным образом из тканей двух видов - покровной (наружный и внутренний эпидермис) и основной (губчатая и палисадная). В толще семядоли находятся проводящие и механические ткани, из которых образуются жилки листа. Наружные ткани зародыша однорядные, их защитные функции проявляются незначительно. Основная ткань многорядная и состоит из клеток, несколько вытянутых в радиальном направлении.

Корешок-почечка расположен обычно у острого конца семени между семядолями.

У зародыша семян разных масличных культур сохраняется однотипный план строения, но по степени развития, размерам и строению составляющих частей, прежде всего семядолей, обнаруживаются различия. Так, у семян без эндосперма, например у подсолнечника, семядоли толстые, мясистые, так как все запасные липиды и белки сконцентрированы в семядолях. У хлопчатника семядоли тонкие, но зато площадь их сравнительно больше, так как они свернуты в несколько несрастающихся рядов. У семян с хорошо развитым эндоспермом, например у клещевины, семядоли состоят из двух тонких листочков, разделенных воздушной полостью.

ЭНДОСПЕРМ

Эндосперм состоит из ткани, аналогичной по строению основной ткани зародыша. У семян без эндосперма этой ткани практически нет, она представлена одним или двумя рядами клеток, частично сросшимися с семенной оболочкой.

У семян хлопчатника эндосперм представляет собой ткань, заполняющую складки свернутых семядолей, которая состоит из нескольких рядов клеток в зависимости от глубины складок и образует выравнивающий слой. У семян промежуточного типа (льна) объем эндосперма равен объему зародыша.

У семян с развитым эндоспермом (клещевины) эндосперм - это основная запасающая ткань, которая занимает почти все свободное пространство внутри семенной оболочки.

Вы сталкивались с проблемой, когда сеянцы не могли своевременно скинуть семенную оболочку? Вы наверняка заметили, что такие растения выглядели хилыми и сильно отставали от своих сородичей в развитии.

Чаще всего ситуация разрешается естественной гибелью слабых растений. При взгляде на таких дохлячков у меня просто чешутся руки помочь им побыстрее освободиться от семенных шапочек;). В статье я хотела бы обсудить с вами, стоит ли это делать? И если стоит, то как провести операцию с минимальным ущербом для крохотного сеянца?

Всходы, которые испытывают трудности в сбрасывании семенной оболочки, справедливо считаются более слабыми. А значит они такие растения менее перспективны в плане урожайности.

Мне часто приходилось наблюдать даже гибель таких сеянцев, так как остатки семени полностью блокируют их рост. Наиболее очевидная причина неприятности – плохие семена.

Но мне в голову приходит ещё несколько версий, почему всходы неспособны самостоятельно сбросить семенную оболочку:

• семена заделаны на слишком маленькую глубину;
• семена засыпаны слишком рыхлым субстратом;
• почву после сева не уплотнили;
• рано убрали плёнку, создающую оптимальный микроклимат в контейнере, и в сухом воздухе семенная оболочка сильно пересохла.

Замечу, что не стоит бить тревогу раньше времени. Дайте своим зелёным питомцам шанс самим справится с этой задачей.

Однако если дело явно застопорилось, то беднягам можно и немного подсобить.

Лучше не пытайтесь удалить семенную оболочку пальцами - семядольные листочки у перцев и томатов хрупкие и их легко повредить неосторожными манипуляциями. Капните из пипетки или шприца на листочки тёплой водой и подождите, пока шапочка немного размякнет. И уже потом попробуйте аккуратно сковырнуть её тупой стороной иглы.

А чтобы всходов с застрявшей семенной оболочкой появлялось по минимуму, придерживайтесь следующих рекомендаций:

1. Перед севом замочите семена, чтобы они напитались влагой и разбухли. Семенная оболочка станет мягкой и податливой и растение легко от нее избавиться. Исчерпывающую информацию о способах предпосевной обработки семян можно найти .
2. Сухие семена высевайте на глубину не менее 1-1,5 сантиметров, а поверхность субстрата обязательно уплотните . Таким образом, всходы сами легко скинут мешающую «одёжку», когда будут пробиваться к свету через довольно толстый слой уплотнённой почвы. Но здесь важно не переборщить и не заделать семена слишком глубоко, иначе можно остаться и вовсе без всходов. И ещё: семена таких культур, как сельдерей и многие другие пряные травки такие мелкие, что их сеют почти без присыпки землёй. Поэтому второй совет к ним не применим.

Не будем забывать, что в природе нет ничего бесполезного или лишнего, и семенная оболочка до определённого момента выполняет важную функцию. Она снабжает растеньице питательными веществами, которые нужны ему на раннем этапе роста, когда корневая система ещё развита слабо. Поэтому внимательно следите за состоянием рассады и вмешивайтесь в работу матушки-природы только в случае крайней необходимости.

Что-то в последнее время меня все чаще неприятно удивляют всходы рассады. Не знаю, по какой причине у многих ростков не спадает с листочков семенная оболочка. Явление это очень неприятное, так как если ее не снять, то сеянцы будут отставать в развитии и даже могут погибнуть. Как помочь семенам скинуть с себя оболочку?

Обычно оставшаяся семенная оболочка сигнализирует о том, что ростки слабые. Но не спешите браковать посевы, так как подобное явление возникает и при мелких посевах. Так, помидоры, перцы и баклажаны при посеве надо заглублять всего на 1 см. Глубже нежелательно, и мельче − тоже. Если посадили мельче, то много семенных оболочек не спадет после появления всходов. Таким растениям можно помочь избавиться от семенной оболочки. Для этого надо создать условия высокой влажности и усилить растения, полив их раствором Корневина.

Совет от «Хозяйства»

Вручную снимать кожуру нельзя, так как при этом неизбежно будут повреждены семядольные листья. Не говоря уже о том, что в семенной оболочке листовая пластинка не закалена и после раскрытия может пострадать от солнечных ожогов.

А вот если семена старые, то не освободившихся от оболочки семян может быть особенно много. Спасать их смысла нет, так как слабые ростки не дадут высокого урожая. Такие ростки нужно просто удалить.

Еще одна причина таких нестандартных всходов - рыхлый или сухой субстрат. Рыхлый он обычно из-за большого содержания торфа. Поэтому при составлении смеси добавляйте не менее трети огородной или дерновой земли. Она даст нужную плотность. Если же земли мало, а преобладает торф, то ростки, не встретив сопротивления, вынесут на солнышко семенную оболочку.

Новое от пользователей

В последнее время черный рак все чаще поражает кору яблонь, и несколько реже - груши. Эта болезнь способна се...

Борьба с сорняками летом и весной - самая изнурительная и неблагодарная работа. А ведь можно ее избежать, есл...

Красномясая редька - самая вкусная и полезная

У редьки много разновидностей. Но самая необычная и красивая - красная. У нас ее продавали под названием &laq...

Самое популярное на сайте

18.01.2017 / Ветеринар

БИЗНЕС-ПЛАН по разведению шиншилл от Пл...

В современных условиях экономики и рынка в целом для начинания бизнес...

01.12.2015 / Ветеринар

В последнее время черный рак все чаще поражает кору яблонь, и нескольк...

22.12.2019 / Народный репортер

Если сравнить людей, которые спят полностью раздетыми под одеялом и те...

19.11.2016 / Здоровье

Лунно-посевной календарь садовода-огоро...

11.11.2015 / Огород

Под огурцы лучше всего готовить не только лунки, но и грядку целиком....

30.04.2018 / Огород

Сибирские красавцы (карликовые ирисы дл...

Я коллекционирую только самые красивые и впечатляющие цветы: высокие б...

22.12.2019 / Цветник

На сухарях мои помидоры растут как сума...

Хочу рассказать о том, как я простым способом смогла повысить урожайно...

28.02.2017 / Народный репортер

Гербициды, заменяющие прополки на грядк...

Борьба с сорняками летом и весной - самая изнурительная и неблаг...

22.12.2019 / Народный репортер

Лебедь - символ любви и верности, его грация и красота приводят...

22.12.2019 / Ветеринар

«У нас один песок», - жалуются садоводы. А другие им...

19.12.2019 / Народный репортер

Выполнение защитной функции накладывает специфический отпечаток на строение покровных тканей, прежде всего внешних оболочек семян - плодовой и семенной. Эти ткани состоят из мощной и твердой волокнистой ткани, сложенной из вытянутых толстостенных клеток, как правило, мертвых, лишенных внутриклеточного содержимого. Из-за специфического расположения клеток и их формы ткань иногда называют палисадной (рис. 3).

Рис. 3. Строение тканей плодовых и семенных оболочек масличных семян: а - плодовая оболочка подсолнечника: 1 - эпидермис (кожица) с кутинизированным слоем, 2 - гиподерма, 3 - панцирный слой (фитомелановый), 4 - склеренхима (палисадная, или волокнистая, ткань), 5 - паренхимные ряды, 6 - тонкостенная паренхима, 7 - семенная оболочка, 8 - эндосперм, 9 - наружный эпидермис, 10 - губчатая паренхима (наши данные); б - семенная оболочка клещевины: 1 - кожица, 2 - паренхимнып слой, 3 - тонкостенный палисадный слой, 4 - толстостенный палисадный слой; в - семенная оболочка льна: 1 - кутинизированный слой, 2 - кожица, 3 - толстостенная паренхима, 4 - волокнистый слой (палисадная ткань), 5 - поперечные клетки, 6 - пигментный слой, 7 - эндосперм (по В. А. Нассонову).

Многие масличные плоды и семена покрыты тонкой пленкой (налетом) из воска или кутина, которая способствует повышению защитных и изоляционных свойств покровных тканей. Покровные ткани многих плодов и семян образуют волоски, усиливающие защитные функции ткани или способствующие лучшему распространению семян. У семян хлопчатника, например, эпидермальные волоски - хлопок - достигают в длину 70 мм. Иногда в покровных тканях образуется еще более грубая защитная ткань - пробковая. Клетки этой ткани отмирают и состоят только из толстых стенок, которые окружают полости, заполненные воздухом или смолистыми веществами. Стенки клеток пропитаны суберином, водо- и воздухонепроницаемы, ткань прочная и упругая.

Если у зрелых семян сохраняется плодовая оболочка, не разрушающаяся при уборке, то семенная оболочка может состоять из клеток, строение которых подобно строению клеток основной ткани - зародыша или эндосперма. Например, у подсолнечника семенная оболочка представляет собой тонкую пленку, состоящую из двух тканей: внешней - бахромчатой и внутренней - эндосперма.

Если у семян после созревания плодовые оболочки не сохраняются, то семенная оболочка у них, как правило, прочная, а клетки, слагающие ее, по своему строению аналогичны клеткам плодовой оболочки. В отдельных случаях семенная оболочка может срастаться с маслосодержащнми тканями ядра (например, у льна), и даже при разрушении семян эта связь полностью не нарушается. Чаще семенная оболочка только соприкасается с ядром (у сои, горчицы, хлопчатника, клещевины).