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).
Зерно хлебных злаков состоит их цветковых пленок, покрывающих зерно снаружи, плодовой и семенной оболочек, алейронового слоя, эндосперма (мучнистого ядра) и зародыша (рис. 8.1, 8.2).
Цветковые пленки и плодовая и семенная оболочки составляют 4... 6 % массы зерна, содержат много клетчатки и минеральных солей, витаминов. При переработке зерна цветковые пленки и оболочки удаляют, так как они не усваиваются организмом человека.
Алейроновый слой составляет 5...7% массы зерна, богат жирами, белками, минеральными солями, витаминами В, В 2 , РР, но в нем много клетчатки, что снижает пищевую ценность зерна и затрудняет усвоение питательных веществ. Поэтому при переработке зерна алейроновый слой удаляют. Рис. 8.1. Продольный разрез
Рис. 8.2. Поперечный разрез
пшеницы (под микроскопом): 1 - бородка; 2...4 - плодовые и семенные оболочки; 5 - алейроновый слой; 6 - эндосперм; 7 - зародыш
участка зерна пшеницы [под микроскопом):
1 - плодовая оболочка;
2 - семенная оболочка;
3 - алейроновый слой;
4 - эндосперм
Эндосперм является основной питательной частью зерна и составляет в среднем от 51 % (у овса) до 83 % (у пшеницы) массы зерна. В нем содержатся крахмал (36...59 %), белки (7... 12 %), сахара (2... 3 %), жиры (1 %), в небольшом количестве клетчатка и минеральные соли. Поэтому усвояемость продуктов, состоящих из эндосперма (мука высшего сорта, рис и др.), высокая, однако биологическая ценность сравнительно низкая из-за малого содержания витаминов и минеральных солей.
Консистенция эндосперма может быть мучнистой, стекловидной или полустекловидной, что зависит от различного содержания белков и крахмала. Зерно, содержащее много крахмала, непрозрачное, мучнистое, а содержащее много белка - плотное, твердое, прозрачное. При переработке стекловидное зерно дает большой выход муки высших сортов с лучшими свойствами и более пригодными для производства макаронных изделий. В зародыше, который составляет 7...9% массы зерна, содержатся белки, жиры, сахар, минеральные соли, витамины, ферменты, клетчатка и совсем нет крахмала. Несмотря на высокую ценность зародыша, при переработке зерна в муку и крупу его стремятся удалить, так как содержащийся в нем жир легко окисляется и вызывает прогоркание продукта. Для пищевых целей используют лишь зародыш зерен пшеницы (для получения витамина Е) и кукурузы (для получения масла).
| КРУПА ______________________________
Крупа - один из важных продуктов питания, который после муки занимает второе место. Из года в год увеличивается производство крупы и ее ассортимент.
Химический состав и энергетическая ценность крупы. Крупа обладает высокой пищевой ценностью. Так, в ней содержатся биологически активные вещества - незаменимые аминокислоты, витамины, минеральные соли. Крупу широко используют в кулинарии для приготовления разнообразных блюд, а в пищевой промышленности - для концентратов и консервов. Пищевая ценность крупы зависит от ее химического состава.
Основной составной частью всех видов крупы является крахмал (47,4... 73,7 %). Наибольшим содержанием крахмала отличается крупа из риса, пшеницы, кукурузы. В состав крупы входят белки (7... 23 %), больше всего полноценного белка в крупе из бобовых, по содержанию незаменимых аминокислот ценной является также крупа из гречихи, риса, овса. Жира в крупе 0,5...6,9 %. В крупе, содержащей много жира (овсяной, крупе из проса, гречихи), допускается при хранении легкая горечь, так как крупяной жир нестоек при хранении. Клетчатки в крупе от 0,2 % (в манной) до 2,8 % (в овсяной); клетчатка снижает качество крупы и ее усвояемость. Кроме того, в крупе имеются витамины (B lr В 2 , В 6 , РР, каротин, фолиевая кислота, биотин, пантотеновая кислота); минеральные соли (калия, фосфора, натрия, кальция, магния, железа, цинка, марганца, меди, йода, кобальта и др.). Ценность крупы зависит также от ее цвета, внешнего вида и кулинарных свойств, которые характеризуются вкусом, консистенцией, запахом, развариваемостью и увеличением объема.
Энергетическая ценность 100 г крупы 322... 356 ккал.
Производство крупы. Для получения крупы зерно очищают от примесей. При выработке крупы из овса, гречихи, кукурузы, горохаВ зародыше, который составляет 7...9% массы зерна, содержатся белки, жиры, сахар, минеральные соли, витамины, ферменты, клетчатка и совсем нет крахмала. Несмотря на высокую ценность зародыша, при переработке зерна в муку и крупу его стремятся удалить, так как содержащийся в нем жир легко окисляется и вызывает прогоркание продукта. Для пищевых целей используют лишь зародыш зерен пшеницы (для получения витамина Е) и кукурузы (для получения масла). могут применять гидротермическую обработку (паром под давлением) и сушку. Такая обработка облегчает обрушивание зерна, повышает стойкость при хранении и сокращает срок варки (быстрораз- варивающаяся крупа).
Сортировка зерна по размеру обеспечивает лучшее обрушивание и дробление зерна. Обрушивание (шелушение) - это удаление цветковых пленок (просо, рис, ячмень, овес), оболочек плодовых (гречиха, пшеница) и семенных (горох). Сортировка после шелушения - отделение лузги (нешелушенных битых ядер) увеличивает выход крупы, улучшает ее внешний вид. Для более тщательного удаления плодовых и семенных оболочек, частично айлеронового слоя и зародыша крупу шлифуют. Такую крупу, как горох, подвергают полированию, т. е. дополнительно удаляют оболочки и алейроновый слой для придания крупе гладкой полированной поверхности.
Процессы полирования и шлифования улучшают внешний вид крупы, ее кулинарные свойства, но снижают ценность крупы, потому что вместе с клетчаткой удаляется часть белков, витаминов, минеральных веществ.
Затем крупу очищают, отвеивая мучку, отсеивая битые крупинки и сортируют, а ячменную, пшеничную, кукурузную крупу сортируют на ситах по размеру, соответствующему номеру крупы, после чего крупу упаковывают.
Ассортимент крупы. Пшено шлифованное - это ядро проса, освобожденное от цветковых пленок и частично от плодовых, семенных оболочек и зародыша. По качеству его подразделяют на высший, ф 1-й, 2-й и 3-й сорта. В зависимости от сорта цвет пшена светло- или ярко-желтый, консистенция от мучнистой до стекловидной. Пшено стекловидное с крупным ядром ярко-желтого цвета считается лучшим. Белки пшена недостаточно ценны, поэтому его лучше употреблять в сочетании с творогом, молоком, яйцами и мясом. В кулинарии пшено используют для каш, запеканок, супов, пудингов, фаршей. Варится оно 40...50 мин, увеличивается в объеме в 6...7 раз.
Крупа гречневая. Гречневая крупа подразделяется на ядрицу и продел.
Ядрица - это целые ядра непропаренной гречихи, отделенные от плодовых оболочек, кремового цвета с желтоватым или зеленоватым оттенком.
Ядрица быстроразваривающаяся вырабатывается из пропаренного зерна гречихи с удалением плодовых оболочек, цвет коричневый с оттенками. Ядрицу и ядрицу быстроразвариваюшу- юся подразделяют по качеству на 1-й, 2-й и 3-й сорта.
ГI род ел по расколотые ядра непропаренной и пропаренной грочихи (продел быстроразваривающийся). Продел iiti сорта не подразделяют.
В кулинарии гречневые крупы используют для приготовления каш, супов и фаршей. Из продела готовят вязкие каши, котлеты и биточки. Варится ядрица 40... 50 мин, а быстроразваривающаяся - 15... 20 мин, увеличиваясь в объеме в 5...6 раз.
Крупа овсяная. Из крупяного овса вырабатывают несколько видов крупы.
Крупа овсяная недробленая - продукт, прошедший пропаривание, шелушение и шлифование. Цвет крупы серовато- желтый различных оттенков. По качеству крупа бывает высшего, 1-го, 2-го сортов.
Крупа овсяная плющеная имеет рифленую поверхность и бело-серый цвет. Получают ее в результате плющения овсяной недробленой крупы, предварительно пропаренной. По качеству ее подразделяют на высший, 1-й сорт и 2-й сорта.
Из овса вырабатывают также хлопья «Геркулес», лепестковые, «Экстра».
«Геркулес» получают из недробленой пропаренной овсяной крупы высшего сорта путем дополнительного пропаривания, расплющивания на гладких вальцах и высушивания. Хлопья имеют толщину 0,5...0,7 мм, они быстро развариваются (не более 20 мин) и хорошо усваиваются. Лепестковые хлопья также готовят из овсяной крупы высшего сорта, дополнительно подвергают шлифовке, сортировке по крупности, пропариванию и плющению; эти хлопья ценят выше, чем «Геркулес», они лучше усваиваются и быстрее развариваются - за 10 мин. Хлопья «Экстра» получают из овса 1 -го класса. В зависимости от времени варки их делят на № 1 - полученные из целой овсяной крупы, № 2 - мелкие хлопья из резаной крупы, № 3 - мелкие хлопья быстроразваривающиеся, приготовленные из резаной крупы. Все хлопья имеют белый цвет с кремовым оттенком до желтого.
Толокно - это измельченные в муку крупные ядра овса, предварительно замоченного, пропаренного и высушенного. Цвет от светло-кремового до кремового, однотонный, консистенция мягкая. Используют его без тепловой обработки в сочетании с горячим или холодным молоком, с простоквашей, кефиром.
Овсяные крупы применяют для приготовления супов-пюре, вязких каш, молочных и слизистых супов, запеканок. Варятся овсяные крупы 60... 80 мин (кроме хлопьев). Каши из них получаются слизистыми, плотными.
Крупа рисовая. По способу обработки и качеству рисовая крупа подразделяется на виды и сорта.
Рис шлифованный - это обработанные в шлифовальных машинах зерна шелушенного риса, у которых полностью удалены цветковые пленки, плодовые и семенные оболочки, большая часть алейронового слоя и зародыш. Поверхность шероховатая.
Рис шлифованный вырабатывают экстра, высшего, 1, 2 и 3-го сортов.
Рис дробленый шлифованный - это дробленые ядра риса, образовавшегося в процессе выработки риса шлифованного, дополнительно обработанного на шлифовальных машинах. На сорта дробленый рис не подразделяют.
Качество, состав и потребительские достоинства рисовой крупы зависят от свойства зерна риса.
Высокими вкусовыми свойствами характеризуется рис I, II и III типов. Рис IV типа уступает по качеству. Рис V, VI и VII типов среднего качества. „
По сравнению с другими крупами в рисе меньше клетчатки, крахмальные зерна обладают хорошей влагоемкостью, поэтому блюда из риса (супы, пудинги, каши, котлеты) хорошо усваиваются организмом, их широко применяют в диетическом питании. Продолжительность варки риса 40...50 мин, при этом он увеличивается в объеме в 5... 7 раз.
Крупа манная. Получают на мельницах при сортовом ромбле пшеницы в муку.
Частицы диаметром 1... 1,5 мм представляют собой чистый эндосперм. По типу пшеницы, поступающей на помол, манную крупу подразделяют на марки М, Т и МТ.
Крупу манную маркиМ получают из мягкой пшеницы. Она непрозрачная, мучнистая, белого или кремового цвета, используют ее в детском питании для приготовления жидких и вязких каш, клецок, оладий и муссов.
Крупу манную марки Т получают из твердой пшеницы. Она полупрозрачная, ребристая, кремового или желтоватого цвета; ее применяют для варки супов и фаршей.
Крупу манную марки МТ получают из мягкой пшеницы с примесью 20 % твердой. Она непрозрачная, мучнистая, белого цвета, с наличием полупрозрачной крупки, кремово-желтого цвета; используют крупу для котлет и запеканок.
Манная крупа имеет высокую энергетическую ценность, но бедна витаминами и минеральными веществами, быстро разваривается - за 10... 15 мин.
Крупа пшеничная. По способу обработки твердой пшеницы и размеру крупинок подразделяется на номера и виды, например, «Полтавская» - четыре номера и вид под названием «Артек».
«Полтавская крупа» № 1 - целое зерно пшеницы, освобожденное от зародыша и частично от плодовых и семенных оболочек, зашлифованное, удлиненной формы, с закругленными концами; № 2 - частицы дробленого зерна, полностью освобожденные от зародыша и частично от плодовых и семенных оболочек, зашлифованное, с закругленными концами, овальной формы; № 3 и 4 - частицы дробленого зерна различной величины, полностью освобожденные от зародыша и частично от плодовых и семенных оболочек, круглой формы, зашлифованны.
Крупа «Артек» - это мелкодробленое зерно пшеницы диаметром 1... 1,5 мм.
Цвет пшеничной крупы всех видов и номеров желтый, содержание доброкачественного ядра не менее 99,2 %, вкус и запах - свойственные крупе, без посторонних привкусов и запахов. Применяют пшеничные крупы для варки супов, каш, пудингов, запеканок.
Крупа ячменная. Из крупяного ячменя получают крупу перловую путем удаления цветковых пленок, частично плодовых и семенных оболочек и зародыша с обязательным шлифованием и полированием и ячневую путем дробления и шлифования ядра ячменя различной величины.
Перловую крупу по длине крупинок подразделяют на пять номеров: № 1 (3,5...3 мм) и 2 (3...2,5 мм) - удлиненной формы и хорошо ошлифованные ядра с закругленными концами, используют их для супов; № 3 (2,5... 2 мм), 4 (2... 1,5 мм) и 5 (1,5...0,5 мм) - ядра шарообразной формы, цвет от белого до желтоватого, иногда с зеленоватым оттенком, из них готовят каши, биточки и зразы.
Ячневая крупа выпускается трех номеров № 1 (2,5...2 мм), 2 (2... 1,5 мм), 3 (1,5...0,5 мм). Это дробленные ядра ячменя многогранной неправильной формы. Крупа содержит больше клетчатки и минеральных веществ, чем перловая, хуже усваивается организмом. Используют эту крупу для приготовления каши, биточков.
Крупа кукурузная. В зависимости от размера крупинок и способа обработки выпускают следующие виды крупы: кукурузную шлифованную - пяти номеров из зерна кремнистой и полузубовидной кукурузы, цвет крупы белый или желтый с оттенками; кукурузную крупную - для производства хлопьев и воздушных зерен; кукурузную мелкую - для хрустящих палочек.
Кукурузные хлопья (корнфлекс) - в виде тонких лепестков из кукурузы, которую замачивают, дробят, отделяют зародыш. Крупнодробленую кукурузную крупу проваривают в солодовом сладком сиропе, расплющивают в виде лепестков и обжаривают. Получают продукт, готовый к употреблению.
Воздушные зерна кукурузы готовят из очищенного зерна кукурузы путем «взрыва» его в специальных герметичных аппаратах, где зерно проваривается в «собственном паре», а затем за счет резкого перепада давления происходит расширение паров и воздуха внутри зерна. Объем зерна кукурузы увеличивается в 5... 6 раз, приобретает ватообразную мягкую структуру готов к употреблению с молоком, какао и т. д.
Недостатками кукурузных круп считаются содержание неполноценных белков и низкое кулинарное достоинство - долгая варка (около часа) из них каш и быстрое старение, так как белки набухают медленно и плохо размягчаются, а клейстеризованный крахмал быстро отдает воду. Крупу используют для вгфки супов.
Крупа из бобовых. Горох шлифованный вырабатывают из продовольственного гороха, по способу обработки горох шлифованный бывает целым и колотым.
Тот и другой горох по качеству подразделяют на 1-й и 2-й сорта.
Горох целый шлифованный - это неразделенные семядоли округлой формы с гладкой поверхностью, примеси колотого гороха в нем не более 5 %, влажность 15 %, гороха другого цвета допускается не более 7 %.
Горох колотый шлифованный - это разделенные семядоли с гладкой или шероховатой поверхностью и с закругленными ребрами. Цвет всего гороха желтый или зеленый.
Используют горох для варки первых и вторых блюд, а также в качестве гарнира.
Фасоль. Продовольственную по цвету и форме фасоль подразделяют на типы - фасоль белую, овальной или удлиненной формы, цветную однотонную (зеленая,желтая, коричневая, красная разных оттенков) круглой или овальной формы и цветную пеструю (светлая и темная). Белая фасоль по качеству выше цветной.
Чечевица тарелочная. Имеет форму двояковыпуклых линз. Лучшей в кулинарии считают крупно-семенную тарелочную чечевицу следующих трех типов: темно-зеленого, светло-зеленого, неоднородного цвета.
По составу чечевица близка к гороху, но отличается большим содержанием белков и крахмала. Чечевицу используют для супов, гарниров и вторых блюд.
Срок варки чечевицы 45...60 мин, гороха - 1... 1,5 ч, фасоли - 1 ...2 ч, при этом крупы из бобовых увеличиваются в объеме в 3...4 раза.
Другие виды крупы. К ним относят «П и о н е р с кую», «3 д о р о- в ь е», «С п о р т и в н у ю» и комбинированные крупы - «Ю жну ю», «Сильную», «Флотскую». Эти крупы имеют повышенную пищевую ценность. Их изготовляют из риса, продела или овсяной дробленой крупы, измельченных в муку, с добавлением в качестве обогатителей сухого обезжиренного молока, сахара, соевой муки. Полученную смесь пропаривают, формуют в крупу, сушат и расфасовывают в картонные (бумажные) коробки. Такие крупы хорошо развариваются и удобны для приготовления различных блюд, особенно для детского и диетического питания. Гарантийный срок их хранения 10 мес.
Промышленность осваивает выработку быстроразваривающей- ся крупы: перловой №1,2, 3, пшеничной «Полтавской» № 1, 2 и 3, пшена, ядрицы риса и гороха. Эту крупу дополнительно увлажняют, пропаривают, некоторую сплющивают и подсушивают. По составу и свойству крупа не отличается от обычных, но варится быстрее - за 10...20 мин.
Саго. Это крупа, состоящая из зерен оклейстеризованного крахмала. Различают саго натуральное, которое приготовляют из крахмала, извлеченного из сердцевины стволов саговой пальмы или корнейманиоковогокустарника,и искусственное,получаемое из кукурузного или картофельного крахмала. Искусственное саго в зависимости от размера зерен делят на два вида: мелкое диаметром 1,5...2,1 мм и крупное диаметром 2,1... 3,1 мм.
В зависимости от качества саго подразделяют на высший и 1-й сорта. Используют его для приготовления каш, супов, запеканок, пудингов и фаршей.
Требования к качеству крупы. Цвет, вкус и запах крупы должны быть свойственными данному виду крупы, без посторонних запахов и привкусов.
Массовая доля влаги в крупе не более 12... 15,5 %. Основным показателем, по которому крупа делится на сорта, является содержание доброкачественного ядра. Например, рис шлифованный экстра, высшего сорта имеет доброкачественное ядро не менее 99,7 %, 1-го сорта - 99,4 %, 2-го - 99,1 %, 3-го - 99 %.
Обязательными требованиями к качеству всей крупы, обеспечивающие ее безопасность для жизни и здоровья населения, являются наличие примесей в виде минеральной - не более 0,05 % (песок, галька, частицы земли, шлака), органической примеси - не бо0,05 % (цветковые пленки, частицы стеблей), семян растений (дикорастущих, культурных), вредной примеси не более 0,05 % (головня, спорынья, софоралисохвостная, вязель разноцветный), металломаг- нитной примеси не более 3 мг на 1 кг продукта.
Не допускается зараженность крупы вредителями хлебных запасов.
Непригодной в пищу считается крупа с затхлым, плесневелым запахом и с запахом прогорклого крупяного жира.
Упаковывание и хранение круп. На предприятия общественного питания крупы поступают в тканевых мешках вместимостью 50... 60 кг или в бумажных пакетах, пачках, коробках вместимостью 0,5... 1 кг, уложенных в ящики вместимостью 15 кг.
Хранят крупы в сухих, хорошо вентилируемых складских помещениях при температуре 12... 17 °С и относительной влажности воздуха 70 % до 10 сут.
Придерживаясь классификации полевых культур П. И. Подгорного (1963), рассмотрим строение семян важнейших культур по следующим подгруппам: типичные хлеба , просовидные и прочие зерновые .
I . Типичные хлеба . К этой группе принадлежат так называемые хлеба I группы, семена которых прорастают несколькими корешками: пшеница, рожь, ячмень и овес. Характерная черта для семян этой группы – наличие бороздки.
Плод зерновых культур – зерновки , обладают значительными морфологическими отличиями. Некоторые виды имеют зерновки свободные (голые), другие – пленчатые , при этом пленки либо срастаются с зерновкой, либо свободно ее обволакивают. Большое разнообразие в морфологии имеют цветковые чешуи у пленчатых зерновых, особенно у диких и сорных растений.
У зерновок различают основание , то есть ту часть плода, где расположен зародыш, и вершину – часть, противоположную основанию (рис. 1). Вершина часто имеет волоски, которые образуют так называемый хохолок (кроме пшеницы твердой и ячменя). Та сторона, на которой расположен зародыш, называется спинкой , а противоположная ей сторона – брюшком . На брюшке имеется бороздка , которая у пленчатых хлебов бывает закрыта внутренней цветковой чешуей.
Бороздка , то есть место спайки стенок плодолистиков, лежит вдоль зерновки, посредине брюшка. Поперечное сечение ее характерно для разных сортов и в сочетании с другими признаками позволяет определять вид, а в некоторых случаях и сорт.
Рис. 1. Морфология и размерная характеристика зерновки пшеницы: А – вид со стороны зародыша; Б – вид со стороны спинки: 1 – хохолок; 2 – спинная сторона; 3 – зародыш; 4 – брюшная сторона; 5 – бороздка; а – длина зерновки; в – ширина зерновки.
В качестве типичного представителя этой группы культур рассмотрим несколько подробнее строение зерновки пшеницы . По морфологическим признакам зерновки пшеницы обычно голые, реже пленчатые (полба), не сросшиеся с цветковыми чешуями, продолговатые, поверхность зерновки гладкая, бороздка широкая, имеется хохолок (иногда слабо заметен), окраска белая, янтарно-желтая, коричнево-красная и других цветов.
Анатомия семян зерновых культур изучена наиболее полно, хотя некоторые вопросы остаются окончательно нерешенными и до настоящего времени.
На рисунке 2 показаны продольный и поперечный разрезы зерновки пшеницы, а также ткани, которые участвуют в построении зерновки и зародыша.
Зерновка пшеницы как плод имеет собственно семя и плодовую оболочку (перикарп или околоплодник), которая образовалась из стенок завязи и, вероятно, тесно срослась с наружным покровом семени, хотя это сейчас и ставится под сомнение.
Семя состоит из семенной оболочки , зародыша и эндосперма .
Плодовую оболочку образуют несколько разнородных тканей. Плод покрывает однослойный эпидермис, наружные клетки которого кутинизированы. Некоторые клетки эпидермиса на верхушке зерновки образуют одноклеточные волоски, называемые хохолком.
Рис. 2. Зерновка пшеницы: А – форма зерновки : а – удлиненная; б – яйцевидная; в – овальная; г – бочкообразная. Б – продольный разрез зерновки : а – эпидермис; б – продольный слой клеток; в – слой поперечных клеток (хлорофиллоносный); г – трубчатый слой (кутикулярный); д – гиалиновый слой; е – алейроновый слой; ж – эндосперм; з – разрушенные клетки эндосперма. Зародыш : 1 – эпителий; 2 – щиток; 3 – лигула; 4 – колеоптиле; 5 – первый лист; 6 – точка роста; 7 – проваскулярные тяжи, идущие в щиток, первый лист и в центральный корешок; 8 – эпибласт; 9 – корешки; 10 – колеориза. В – поперечный разрез зерновки (обозначения те же). Г – строение оболочек (обозначения те же): а, б, в, г – плодовая оболочка; семенная оболочка – ПС – прозрачный водонепроницаемый слой; КС – коричневый слой.
Под эпидермисом располагается паренхима, состоящая из трех-четырех слоев толстостенных, удлиненных клеток. Далее идет ясно выраженный слой поперечных клеток, стенки которых довольно толсты и пористы – это хлорофиллоносный слой. В клетках его у зеленых семян сосредоточены хлорофилловые зерна, которые по мере созревания семени разрушаются. Клетки этого слоя своеобразны по форме и по ним можно отличить пшеницу от других культур. Еще глубже, на границе с семенной оболочкой, имеется слой трубчатых клеток, расположенных вдоль зерна, но иногда они бывают несколько реформированы (сплющены), и этот слой не всегда удается заметить.
Суммарная толщина всей плодовой оболочки около 44 µ – это средняя величина для многих сортов пшеницы озимой. Плодовые оболочки в зерне пшеницы по весу составляют от 3,3 до 5,3 %.
Толщина плодовой оболочки зависит от экологических условий – во влажных и прохладных местах перикарпий развивается более мощным, чем в сухих и жарких зонах.
Около бороздки перикарпий состоит из нескольких слоев утолщенных клеток со щелевидными порами в них. Здесь же размещается сосудистый пучок и сохранена часть нуцеллярной ткани. На дне бороздки есть устьица, роль которых еще не выяснена. Несомненно, что зона бороздки имеет особое значение в процессе прорастания семян.
Происхождение семенной оболочки иное, чем плодовой: она образовалась из остатков внутреннего интегумента и эпидермиса нуцеллуса.
В семенную оболочку входят два слоя – верхний бесцветный, состоящий из сильно кутинизировэнных клеток (они образовались из внешнего слоя внутреннего интегумента), и нижний слой, построенный из клеток с бурым пигментом (в прошлом это был внутренний слой интегумента); этот слой часто называют коричневым. Характер окраски зерна определяется семенной оболочкой, в клетках которой содержатся пигменты. Второй слой иногда обнаруживается с большим трудом. Толщина семенной оболочки варьирует меньше, чем плодовой, и у сортов пшеницы озимой не превышает 4,0 µ.
Под семенной оболочкой находится довольно толстый бесструктурный блестящий слой, называемый гиалиновым , он образовался из клеток эпидермиса нуцеллуса, здесь иногда можно обнаружить остатки клеточных пустот. По происхождению этот слой является периспермом. Гиалиновый слой представляет особый интерес, так как он не пропускает воду в эндосперм и тем самым предохраняет запасные питательные вещества от преждевременной порчи при случайном увлажнении зерновки. Толщина этого слоя 4,7 µ. Хотя удельный вес перисперма в общем балансе запасных питательных веществ незначительный, но он играет важную роль. По некоторым данным, именно этот слой является той перепонкой, которая регулирует поступление растворенных солей в зерно.
Гиалиновый слой почти полностью сливается с внешними клетками алейронового слоя . Последний состоит из одного ряда толстостенных однообразных кубических клеток (только в области бороздки может быть два ряда), наполненных многочисленными алейроновыми зернами. В этих клетках содержится много витаминов (В 1 , D), жира и клетчатки. Толщина слоя около 42 µ.
Вся центральная часть зерновки занята эндоспермом , состоящим из тонкостенных многогранных клеток, наполненных крахмалом. Зерна крахмала представлены двумя формами: мелкими, круглыми (хондриосомные) и крупными (пластидными). Разные виды и даже сорта пшениц имеют разные типы крахмальных зерен и всевозможные их сочетания и поэтому могут служить диагностическим показателем для распознавания сортов. Между клетками с крахмалом в эндосперме содержится и белок. На форму крахмальных зерен, кроме наследственных факторов, сильно влияют условия возделывания. Низкие температуры способствуют образованию зерен ограненной формы.
Между консистенцией зерновок и формой крахмалистых зерен существует взаимосвязь: в стекловидных зерновках преобладают крупные зерна эллипсовидной формы, а у мучнистых – тоже крупные зерна, но округлой формы. Природа стекловидности заключается в том, что между крахмальными зернами образуются большие прослойки белка. Таким образом, анатомическое строение обусловливает консистенцию зерна.
Зародыш пшеницы с внешней стороны зерновки (это ого лицевая, или брюшная часть) прикрыт одним рядом приплюснутых клеток алейронового слоя. Зародыш пшеницы состоит из щитка с лигулой, апибласта, почечки, покрытой колеоптиле, центрального и двух пар боковых корешков (а у твердой пшеницы – одной пары).
Щиток , по мнению большинства исследователей, является видоизмененной семядолей. Паренхима щитка состоит из клеток, оболочки которых имеют поры. Посредине щитка проходит проваскулярный тяж, присоединяющийся у основания почечки к сосудистому пучку центрального зародышевого корешка. Из них позже образуются проводящие пучки. Нижняя часть щитка непосредственно соединяется с тканью колеоризы. Со стороны эндосперма щиток покрыт эпителием, то есть слоем цилиндрических клеток, выполняющих секреторную функцию: они выделяют при прорастании семени ферменты, под действием которых запасные питательные вещества превращаются в более простые соединения.
В верхней части щиток образует выступ (лигулу ), прикрывающий почечку, а с противоположной стороны зародыша имеется эпибласт. Эпибласт поглощает воду при прорастании зерновки и передает ее в сосудистую систему.
Почечка состоит из точки роста и трех эмбриональных листочков, из которых развиты бывают два, а третий представлен только в виде дуговидного валика.
Снаружи почечка покрыта колеоптиле, которое предохраняет ее в процессе прорастания от различных повреждений.
В зоне колеоптилярного узла располагаются, кроме центрального корешка, еще две пары добавочных корешков, все они имеют чехлики, образованные специальной меристемной тканью – калиптрогеном. Наружный слой центрального корешка состоит из одного слоя клеток, так называемого дерматогена, при прорастании он превращается в эпиблему. Следующая ткань – периблема – при последующем росте превращается в первичную кору, а ткань плерома дает начало центральному цилиндру.
Доля отдельных частей зерновки (в % от веса всего зерна) в среднем составляет (по П. Пельсенке): плодовая оболочка в целом 5,5 (в том числе: эпидермис 3,5, продольные клетки 0,8, поперечные клетки 0,7 и трубчатые 0,5); семенная оболочка в целом 2,5 (в том числе: коричневый слой 0,3, пигментный 0,2, гиалиновый 2,0); алейроновый слой 7,0; зародыш 2,5; эндосперм 82,5.
Весовое соотношение отдельных частей изменяется довольно значительно в зависимости как от сортов, так и от условий возделывания.
Таково анатомическое и морфологическое строение зерновки пшеницы. Для остальных культур отметим только некоторые специфические особенности.
3ерновки ржи голые, удлиненные, с заострением к основанию, поверхность мелкоморщинистая, бороздка глубокая, есть хохолок, окраска зеленая, часто желтая, коричневая или других цветов.
Строение зерновки ржи очень близко к строению зерновки пшеницы (рис. 3).
Плодовая оболочка состоит из одного слоя экзокарпия, клетки которого вытянуты параллельно длинной оси зерновки (эпидермис).
Мезокарпий очень тонкий, состоит из одного-двух слоев клеток, также удлиненных вдоль зерновки. Поперечные клетки, являющиеся внутренним слоем мезокарпия, имеют изогнутые края, что характерно только для ржи. Такое строение клеток приводит к образованию межклетников, создает рыхлость структуры и обусловливает морщинистый характер поверхности зерновки. Трубчатые клетки – эндокарпий – рано разрушаются и в зрелой зерновке наблюдаются очень редко.
Семенная оболочка образовалась из внутреннего интегумецта, она состоит из двух рядов очень тонкостенных клеток – верхнего ряда бесцветных, внутреннего, заполненного золотисто-коричневым веществом – суберином.
Перисперм довольно хорошо выражен, но представлен тонкой прослойкой гиалинового слоя.
Зародыш ржи находится у основания зерновки. Он состоит из почечки, которая окружена замкнутым конусовидным колеоптиле. Почечка имеет четыре листочка, развитых в разной степени: один достигает свода колеоптиле, второй возвышается над точкой роста почечки, третий имеет вид валика вокруг точки роста и четвертый – зачаточный.
В отличие от зародыша пшеницы, зародыш ржи не имеет эпибласта, но функции его выполняют другие органы зародыша.
В пазухе колеоптиле и первого листа есть зачаточная почечка стеблей первого порядка.
Число корешков у зародыша ржи такое же, как и у зародыша пшеницы – центральный и две пары боковых. Они имеют развитые корневые чехлики и окружены тканью колеоризы . Колеориза переходит в щиток. Гипокотиле очень укорочено.
Клетки эндосперма , прилегающие к алейроновому слою, мелки и имеют особый состав, они образуют так называемый промежуточный слой.
Рис. 3. Зерновка ржи: А – общий вид; Б – продольный разрез: 1 – щиток; 2 – колеоптиле; 3 – листочки; 4 – эпителий; 5 – точка роста; 6 – корешки; а – эпидермис; б – продольные клетки мезокарпия; в – поперечные клетки мезокарпия; г – семенная оболочка, состоящая из двух рядов; д – гиалиновый слой; е – алейроновый слой; ж – промежуточный слой; з – эндосперм.
Крахмальные зерна в клетках эндосперма более крупные, чем у пшеницы.
Зерновки ячменя пленчатые, сросшиеся с цветковыми чешуями. У голозерного ячменя семена без пленок. Форма удлиненно-эллиптическая, заостренная к обоим концам, чешуи имеют продольные жилки. Бороздка широкая, хохолка нет. Поверхность зерновки гладкая или слабо морщинистая. Окраска у голых зерновок зеленая, коричнево-фиолетовая, у пленчатых – желтая или черная.
В отличие от зерновок пшеницы и ржи, зерновка ячменя окружена цветковыми чешуями, которые прирастают к перикарпию, эта оболочка иногда называется мякиной (рис. 4). Цветковые чешуи состоят из нескольких рядов клеток с толстыми, плотными стенками.
Рис. 4. Зерновка ячменя: А – общий вид. Б – продольный разрез: а – цветковая пленка; б – плодовая оболочка; в – семенная оболочка; г – алейроновый слой; д – эндосперм; 1 – основная щетинка; 2 – основание ости; 3 – эпителий; 4 –щиток; 5–листочки; 6 – точка роста; 7 – корешки; 8 – корневой чехлик. В – строение оболочки: 1 – плодовая; 2 – семенная; 3 – гиалиновый слой; 4 – алейроновый слой; 5 – эндосперм.
Перикарпий развит слабо, в него входят только остатки клеток эпикарпия, мезокарпия и поперечных клеток.
Семенная оболочка состоит из двух слоев. Внутренний слой содержит слизистое вещество, способное сильно набухать.
Зародыш имеет такое же строение, как и зародыш пшеницы. Точка роста покрыта влагалищным листом-колеоптиле, она имеет четыре эмбриональных листочка (а иногда просматривается и бугорок пятого зачаточного листка), развивается так же, как и у ржи. В пазухе первого эмбрионального листочка заложены бугорки побега.
У зародыша есть пять эмбриональных (а иногда и шесть) корешков, из которых три хорошо развиты; все корешки охвачены корневым влагалищем (колеоризой).
Зерновки овса пленчатые, но чешуи не срастаются с зерновкой, а свободно ее обволакивают (у голозерных овсов пленок нет). Они имеют удлиненную, сильно суженную форму, а у пленчатых – веретеновидную с сильным заострением к верхушке. Поверхность чешуй гладкая, а самой зерновки – слабо опушенная, бороздка широкая, имеется хохолок. Окраска у голых семян светло-желтая, у пленчатых – белая, желтая, коричневая. Зародыш овса содержит все типичные для злаков образования: щиток, колеоптиле с конусом нарастания, колеоризу с 5–6 корешками и эпибласт (рис. 5). В пазухе колеоптиле закладывается почечка бокового побега. Конус нарастания имеет два хорошо развитых эмбриональных листка, которые упираются в свод колеоптиле, третий листок в виде бугорка, а четвертый – зачаток бугорка. Корешков пять, из них один – центральный, хорошо сформированный, два – ясно обозначаются, а два – в зачаточной форме.
Эпибласт сильно развит – верхняя часть его достигает нижней части колеоптиле, а нижняя часть – соприкасается с колеоризой.
II . Просовидные хлеба (или хлеба II группы). К этой группе относятся кукуруза, просо, рис, сорго, чумиза.
Семена этой группы культур не имеют ни бороздки, ни хохолка и прорастают всегда одним корешком.
Зерновки кукурузы голые, округлой или граненой формы, иногда вверху заостренные, окраска белая, желтая, красная, реже синяя, очень многообразных оттенков, что зависит от окраски оболочки, алейронового слоя и эндосперма.
Эндосперм кукурузы состоит из мучнистой и роговидной части. В мучнистой части преобладают рыхло расположенные крахмальные зерна с большими промежутками между ними.
Рис. 5. Зерновка овса: А – общий вид зерновки со стороны бороздки и спинки. Б – строение зародыша: 1 – щиток; 2 – лигула; 3 – колеоптиле; 4 – листочки; 5 – эпибласт; 6 – проваскулярный пучок; 7 – первичные корешки; 8 – колеориза. В – поперечный разрез зерновки. Г – строение оболочек: а – перикарп; б – остатки перисперма; в – алейроновый слой; г – слой клеток с мелкими зернами крахмала и бедна; д – эндосперм.
В роговидной части крахмальные зерна уплотнены, а промежутки между ними заполнены белком, что дает характерный излом – стекловидный. В зависимости от морфологии и анатомических особенностей эндосперма семян, кукурузу принято делить на восемь подвидов или групп разновидностей (convarietas ), из которых практическое значение имеют следующие (рис. 6):
- Кукуруза кремнистая (Zea mays indurate Sturt. ). Зерно округлое, сдавленное, однородно окрашенное, поверхность зерна гладкая, блестящая. Эндосперм роговидный, прозрачный и только в центральной части – мучнистый. В клетках имеются многогранные крахмальные зерна, а промежутки между ними заполнены протеином;
- Кукуруза зубовидная (Z. m. indentata Sturt. ). Зерновка удлиненно-призматическая, граненая. На верхушке зерновки есть характерная впадина – зубовидная ямка. Центральная часть зерновки и верхушка мучнистые, рыхлые; боковые стороны имеют роговидный эндосперм;
- Кукуруза крахмалистая, или мучнистая (Z . m . Amylacea Sturt . ). Зерновка крупная, по форме близка к кремнистой. Эндосперм полностью мучнистый (иногда бывает тонкая пленка роговидного эндосперма);
- Кукуруза сахарная (Z . m . saccharata Korn . ). Зерновка непостоянной формы, сдавленная, несколько угловатая. Верхушка зерновки и ее поверхность морщинистые. Эндосперм полностью роговидный с характерным блеском при изломе (стекловидный);
- Кукуруза лопающаяся (Z . m . everta Sturt . ). Зерновка мелкая, округлая, слабо сдавленная, иногда заостренная вверху. Верхушка зерновки округлая или клиновидно-заостренная, морщинистая. Почти весь эндосперм зерновки роговидный, полупрозрачный, состоящий из угловатых крахмальных зерен и протеина;
- Кукуруза восковидная (Z . m . ceratina Kulesh . ). Зерновка разной формы. По внешнему виду она похожа на зерновку кремнистой кукурузы, но имеет матовую поверхность. Периферическая часть эндосперма полностью непрозрачна и похожа на воск.
Н. Н. Кулешов выделил в самостоятельную группу гибридную кукурузу, которая получается при скрещивании кремнистой и зубовидной кукурузы. Эта группа полузубовидной кукурузы (Z . m . Semidentata Kulesh . ) имеет менее выраженную впадину на верхушке зерновки и большой роговидный эндосперм.
Рис. 6. Схема строения зерна различных групп кукурузы: I – крахмалистая; II – зубовидная; III – кремнистая; IV – лопающаяся; V – восковидная; VI – сахарная; 1 – перикарпий; 2 – алейроновый слой; 3 – эндосперм; 4 – зародыш. Эндосперм: а – мучнистый; б – роговидный; в – восковидный; г – сахарный.
Зародыш кукурузы довольно крупный. Он состоит из щитка, почечки и корешка (рис. 7). В отличие от зародышей других злаковых в нем нет эпибласта. К щитку прикреплены средней стеблевой частью почечка и корешок, Кроме главного корешка, у зародыша кукурузы есть еще и два боковых дополнительных корешка. Первичный корешок окружен колеоризой.
Рис. 7. Строение зерновки кукурузы: А – общий вид. Б – продольный боковой разрез: 1 – остаток рыльца; 2 – остаток нуцеллуса; 3 – эндосперм; 4 – столбчатый эпителий щитка; 5 – перикарпий; 6 – оболочки семени; 7 – щиток; 8 – халаза; 9 – сосудистый пучок; 10 – алейроновый слой; 11 – зародыш; а – первичный корешок; б – чехлик корешка; в – зачатки листьев; г – колеоптиле.
Почечка хорошо дифференцирована и состоит из конуса нарастания и свернутых до семи штук эмбриональных листков. Защищена почечка колеоптиле, который имеет довольно плотную структуру.
В эпителиальном слое щитка кукурузы (у других культур этого не наблюдается) образовались складки со стороны спинной поверхности щитка, что увеличивает его поверхность и способствует большому выделению ферментов.
Ткань эндосперма расчленяется по типам клеток на три слоя: 1) периферический слой (или алейроновый) состоит из одного ряда клеток, имеющих мелкие алейроновые зерна и не содержащих крахмальных зерен. Иногда в клетках этого слоя есть значительное количество масла в виде тончайшей эмульсии; 2) непосредственно за алейроновым слоем идет ткань другого типа: два-три ряда узких тонкостенных клеток, содержащих крахмал и алейроновые зерна, названные переходными. Следующие слои клеток уже более крупных размеров, имеют крупные крахмальные зерна; 3) центральная часть эндосперма занята третьим типом клеток – очень крупными, с крупными округлыми крахмальными зернами, а между ними располагаются тонкие прослойки белка.
У форм с роговидным эндоспермом крахмал в роговидной зоне плотно заполняет всю полость клетки.
В базальной части эндосперма клетки имеют особую форму – они узкие, длинные и в них нет крахмала. Содержимое этих клеток играет важную роль в процессах прорастания, но состав его пока еще не совсем ясен. Однако, установлено, что в его образовании участвуют материнские питательные вещества, которые поступали в семя через плаценто-халазальную зону.
Зерновка кукурузы имеет особую сплошную полупроницаемую неклеточную оболочку, которая находится между алейроновым слоем и перикарпием. Эту полупроницаемую оболочку часто называют нуцеллярной мембраной, хотя происхождение ее окончательно еще не выяснено. Некоторые исследователи считают, что она образовалась из наружной стенки клеток нуцеллярного эпидермиса , а другие – из внутреннего интегумента . Толщина этой мембраны йсего около 1 микрона.
Зерновки риса пленчатые, удлиненно-овальной формы. Чешуи матовые, продольно ребристые, соломенно-желтой или коричневой окраски. Зерновка белая, реже коричневая, ребристая, при обмолоте зерно риса выпадает целым колоском вместе с цветковыми и колосковыми чешуями. Эндосперм зерновки плотный, роговидного строения, иногда в центре имеется мучнистая часть.
Вся систематика риса построена на морфологических признаках зерна. Если имеется десяток зерновок риса с цветковыми чешуями, то всегда можно определить вид, подвид, ветвь, разновидность, сортовой класс и даже сорт.
По наиболее распространенной классификации, рис делится на 2 подвида в зависимости от длины зерновки: рис короткозерный, или мелкий (Oriza sativa ssp . Brevis Gust . ) и рис обыкновенный (O . s. Communis Gust . ).
Зерновка проса пленчатая с гладкой или глянцевой поверхностью пленок, белой, кремовой, серой, желтой, бронзовой, красной, зеленоватой или коричневой окраски. Цветковые чешуи твердые, хрупкие. Зерновка мелкая, шаровидной или овальной, иногда слабо сдавленной со спинки формы (рис. 8).
Морфологические особенности зерновки проса являются ведущими показателями при определении разновидностей (дополняется характеристикой метелки). Кроме окраски зерна, при этом важна также степень обрушиваемости, то есть прочность прикрепления цветковых чешуй к зерновке.
Рис. 8. Строение зерновки проса: А – общий вид. Б – поперечный разрез: 1 – перикарп; 2 – алейроновый слой; 3 – зародыш; 4 – корневой чехлик; 5 – эндосперм; 6 – первичный корешок (в центре видна плерома, окруженная периблемой и эпителием). В – строение оболочек: а – эпидермис; б , в – слой волокнистых клеток и губчатой паренхимы; г – алейроновый слой; д – эндосперм.
Рис. 9. Строение орешка гречихи: I – вид сбоку, II – вид сверху: 1 – верхушка; 2 – грань; 3 – ребро; 4 – основание. III – поперечный разрез: а – плодовая оболочка; б – семенная оболочка; в – семядоли; г – сосудистые пучки; д – эндосперм.
Зерновка проса состоит из зародыша, мучнистого эндосперма и оболочек. Наружная оболочка построена из клеток эпидермиса, слоя волокнистых клеток, из паренхимной ткани и внутреннего эпидермиса. В плодовую оболочку входят клетки эпидермиса , надплодника и внутриплодника . Между этими оболочками имеется тонкая воздушная прослойка. Семенная оболочка примыкает к алейроновому слою, состоящему из одного ряда мелких клеток.
Зерновки сорго голые или пленчатые, округлой или слегка яйцевидной формы, с гладкой блестящей поверхностью чешуй. Окраска чешуй белая, желтая, оранжевая, коричневая, черная; окраска зерновки белая, коричневая, кремовая, оранжевая.
III . Прочие зерновые (незлаковые) культуры. В этой группе рассмотрим особенности семян гречихи (рис. 9). Плоды ее отчетливо трехгранной формы с плоскими гладкими гранями, ребра гладкие (трехгранный орешек). Окраска зерна мраморная, серая.
Семена (орешек) гречихи имеют две оболочки: плодовую и семенную . Плодовая оболочка состоит из четырех слоев: наружного эпидермиса, склеренхимного слоя, который утолщается у ребер (шесть рядов клеток) и несколько тоньше по середине грани (три слоя клеток), коричнево-красного прозенхимного слоя и однослойного внутреннего эпидермиса.
Семенные оболочки слагаются из наружного и внутреннего эпидермиса, а между ними расположена паренхимная ткань.
Алейроновый слой очень тонкий, примыкает к эпидермису.
Эндосперм рыхлый, мучнистый. Крахмалоносные клетки располагаются радиальными рядами, тонкостенные, многослойные.
Зародыш у гречихи своеобразный, он располагается в центре плода и имеет две свернутые бледно-зеленые семядоли.
Семя состоит их трех основных частей: зародыша, эндосперма - вместилища запасных питательных веществ и семенной оболочки. Если запасные вещества необходимы для питания зародыша во время прорастания и развития проростка, а оболочка выполняет в основном функции защиты семени, то зародыш представляет собой зачаток будущего растения, (рис. 3)
Зародыш семени.
После оплодотворения яйцеклетки образуется зигота - клетка, в которой сосредоточены зачатки всех признаков и свойств взрослого организма. Зародыш, развиваясь, частично или полностью использует вещества эндосперма для питания и своего формирования. У однодольных растений образуется одна семядоля, а точка роста находится сбоку. Основная часть зерновки злаков состоит из эндосперма. У двудольных развиваются две семядоли, где и откладываются запасные питательные вещества, а зародыш заполняет все семя. Точка роста у них находится между семядолями.
Если зародыш имеет две семядоли, которые выносятся на поверхность, то проростки скорее переходят на дополнительное автотрофное питание, меньше зависят от материнского семени и лучше приспосабливаются к условиям внешней среды.
Эндосперм- питательная ткань, развивающаяся вокруг зародыша после слияния гамет при оплодотворении. Эндосперм - это не только питательная ткань, он играет более значительную роль в формировании семян и молодых растений.
Покровы семени.
Семенная кожура развивается из наружных покровов семяпочки. У семян злаковых семенная кожура тесно срастается со стенками завязи.
После оплодотворения в процессе развития семени стенки завязи претерпевают морфологические и биохимические изменения, в результате которых возникает плодовая оболочка.
Покров защищает внутренние части семени от механических повреждений, вредных воздействий внешней среды и регулирует поступление и отдачу воды, газообмен и т.д.
Основу семенной кожуры составляет клетчатка - целлюлозный скелет, пропитанный лигнином, содействующим ее одревеснению.
У плодов наружным слоем покрова является плодовая оболочка, под прикрытием которой находятся остальные части семени, в том числе и семенная кожура. При этом плодовая оболочка составляет наиболее развитую часть покровов семени, а семенная значительно редуцируется, и многие функции последней переходят к плодовой оболочке (рис. 4).
По характеру поверхности оболочка бывает блестящей, матовой, гладкой, ячеистой, шиповатой, снабженной летучками или другими выростами.
У пленчатых хлебов (овес, ячмень и др.) зерновки после молотьбы остаются заключенными в цветковые чешуи, что значительно снижает травмированность семян и улучшает их сохранность. Большое значение для сохранения жизнеспособности семян имеет целостность их покровов. По трещинам и другим повреждениям оболочек во внутреннюю часть семени проникают многие вредители и микроорганизмы, что значительно снижает потенциальную величину урожая в результате губительного действия микроорганизмов.
Оболочка, а также алейроновый слой задерживают поступление влаги внутрь семени и препятствуют его увлажнению при небольшом дожде, а при сухой погоде - пересыханию. Повреждения оболочек содействуют более быстрому намачиванию и даже выщелачиванию веществ содержимого семени, а в некоторых случаях вызывают несвоевременное прорастание семени.
У бобовых трав, люпина и некоторых других культур скорость поступления влаги в семена связана с имеющимися в их кожуре палисадным слоем. При изменении его состояния поступление влаги замедляется и даже образуются так называемые твердые семена, кожура у которых становится водонепроницаемой. Однако при нарушении целостности покровов вода сразу же начинает поступать к внутренним тканям семени. Не вся поверхность семени одинаково доступна для воды. Так, у зерновых культур влага быстрее проникает в зародышевую часть семени, а у бобовых - в зону рубчика.
Оболочки семян обладают свойством полупроницаемости в отношении тех или иных веществ, находящихся в растворе. Полупроницаемость оболочки семян имеет большое биологическое и хозяйственное значение. Она значительно влияет на поведение семян при протравливании, при соприкосновении их с удобрениями, на прорастание семян при повышенном содержании солей в почве и т.д.
Соотношение различных частей семени меняется в зависимости от сортовых особенностей, крупности, степени созревания и т.д. В среднем оно может характеризоваться следующими величинами, % массы зерна:
Пшеница Кукуруза
Оболочки 8,9 7,4
Эндосперм 87,9 82,5
Зародыш 3,2 10,1
На долю запасных питательных веществ приходится основная масса семени, и чем крупнее и тяжелее семена, тем больше содержится в них запасных питательных веществ, и тем крупнее у них зародыш. При прочных покровах из таких семян развивается более сильный и устойчивый к различным неблагоприятным условиям проросток, обеспечивающий повышенную продуктивность растений.
Периоды и фазы развития семян.
С момента оплодотворения до полной зрелости в семени наблюдается ряд сложных превращений, т.е. происходит его развитие. У пшеницы различают шесть периодов развития семян.
1. Образование - от оплодотворения до образования точки роста. Семя образовалось, т.е. при отделении от растения оно способно дать жизнеспособный росток. Масса 1000 семян 1 г. Продолжительность периода 7-9 дней.
2. Формирование - от образования до установления окончательной длины зерна. Дифференциация зародыша заканчивается, цвет зерна зеленый, начинают появляться крахмальные зерна. В зернах много свободной воды и мало сухого вещества. Масса 1000 семян 8-12 г. Главное в этот период не накопление запасных веществ, а формирование всех частей зерна. Продолжительность периода 5-8 дней.
3. Налив - от начала отложения крахмала в эндосперме до его прекращения. В этот период увеличивается ширина и толщина зерна до максимума, полностью сформировывается ткань Эндосперма. Влажность зерна снижается до 38-40%, так как накапливается сухое вещество. Продолжительность периода в среднем 20-25 дней.
4. Созревание - начинается с прекращения поступления питательных веществ. В это время преобладают процессы полимеризации и подсыхания. Влажность снижается до 18-12%. Зерно созрело и пригодно для технического использования, но развитие семени еще не закончено, в нем протекают физиологические процессы.
5. При послеуборочном созревании заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, свободные жирные кислоты превращаются в жиры, снижается деятельность ферментов, увеличиваются воздухо- и водонепроницаемость семенных оболочек. Влажность семян становится равновесной с относительной влажностью воздуха. Дыхание затухает. В начале периода всхожесть семян низкая, а в конце она становится нормальной. Продолжительность периода зависит от особенностей культуры и внешних условий.
6. Полная спелость - начинается с момента наступления полной всхожести, семена готовы начать новый цикл жизни растений, идет медленное старение коллоидов, которое сопровождается слабым дыханием. В таком состоянии они находятся до прорастания или до полной гибели вследствие старения при длительном хранении.
Периоды делят на более мелкие этапы развития семян - фазы. Период налива делят на четыре фазы, а период созревания - на две.
Фаза водянистого состояния - начало формирования клеток эндосперма. Зерно заполнено водянистой жидкостью, влажность его 80-75%, свободной воды в 5-6 раз больше, чем связанной. Сухое вещество составляет 2-3% максимального. Длительность фазы 6 дней.
Фаза предмолочная - содержимое водянистое с молочным оттенком, так как в эндосперме откладывается крахмал, оболочка зеленоватая, влажность 75-70%, сухое вещество составляет 10%. Продолжительность фазы 6-7 дней.
Фаза молочного состояния - зерно содержит молокообразную белую жидкость. Влажность его до 50%; сухого вещества накоплено 50% от массы зрелого семени. Длительность фазы от 10 до 15 дней.
Фаза тестообразного состояния - эндосперм имеет консистенцию теста. Хлорофилл разрушен и остается только в бороздке. Влажность снижается до 42%, сухого вещества накоплено 85-90%, продолжительность фазы - 4-5 дней.
Фаза восковой спелости - эндосперм восковидный, упругий, оболочки желтые, влажность снижается до 30%, прекращается прирост сухого вещества. Длительность фазы 3-6 дней.
Фаза твердой спелости - эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная, кожистая, окраска типичная, влажность 8-22%, продолжительность фазы 3-5 дней. По фазам происходят значительные изменения посевных качеств и урожайных свойств семян. Так, семена молочного состояния имеют более низкие энергию прорастания, силу роста, полевую всхожесть и уступают по продуктивности семенам в восковой и твердой спелости.
Семена часто обладают пониженными урожайными свойствами, имеют длинный послеуборочный период дозревания, плохо хранятся. Высокая температура при нормальной влажности сокращает налив и ускоряет биохимические процессы. В этом случае семена формируются высокого качества.
Отрицательное влияние на семена зерновых в начале восковой спелости оказывают весенние заморозки. Морозобойное зерно гораздо больше портится при хранении и дает высокий процент ненормальных, ослабленных ростков.
Накопление сухого вещества в зерне заканчивается в середине восковой спелости при влажности 35-40%. В это время растения можно скашивать и укладывать в валки.
Защитная оболочка семени, образовавшаяся из наружных покровов семяпочки. [ГОСТ 20290 74] Тематики семеноводство Обобщающие термины морфологические признаки семян EN seed coat DE Samenschale FR peau de semence … Справочник технического переводчика
СЕМЕННАЯ КОЖУРА - оболочка семени, образующаяся преимущественно из покровов семяпочки. Предохраняет внутренние части семени от неблагоприятных воздействий внешней среды … Словарь ботанических терминов
семенная кожура - Синонимы: спермодерма, теста оболочка семени, развивающаяся из интегумента(тов) семязачатка … Анатомия и морфология растений
семенная кожура - прочная защитная оболочка семени … Сельскохозяйственный словарь
Какао - (ботанич.). Небольшие или средней величины деревья из рода теоброма (Theobroma L., Cacao Tournef.) сем. стеркулиевых (Sterculiaceae). Листья у них по большей части цельные, реже лапчатые. Цветы небольшие и выступают чаще всего прямо из коры… …
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ - сингамия, слияние мужской половой клетки (сперматозоид, спермий) с женской (яйцо, яйцеклетка), приводящее к образованию зиготы, края даёт начало новому организму. Уживотных О. предшествует осеменение. В процессе О. осуществляются активация яйца,… … Биологический энциклопедический словарь
Семейство такковые (Taccaceae) - Семейство такковые представлено одним родом такка (Тасса), насчитывающим около 10 видов, из которых 9 обитатели тропиков Старого Света и только 1 вид такка Паркера (Т. parkeri) произрастает в тропической Южной Америке (Венесуэла, Гайана,… … Биологическая энциклопедия
Подсемейство спирейные (Spiraeoideae) - Самыми примитивными розовыми являются спирейные. Это подсемейство представлено около 20 родами и примерно 180 видами, из которых около. 100 видов принадлежат роду спирея (Spiraea), а в остальных родах насчитывается от 1 до 15 видов в… … Биологическая энциклопедия
Фитопатогенные бациллы - Bacillus mesentericus vulgatus. Возбудитель бактериоза початков кукурузы. Возбудитель относится к широко распространенной сапрофитной группе бактерий картофельной палочки, которая очень изменчива. Эти бактерии вызывают пятна на верхушках… … Биологическая энциклопедия
Кофе - или Кофей (Coffea L.) род растений из семейства мареновых (см.). Кустарники или небольшие деревья. Листья расположены попарно противоположно или по три, кожистые, многолетние или травянистые, цельные, снабженные прилистниками. Цветы в углах… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Семейство человекообразные - (Hominidae)* * Семейство человекообразных обезьян и людей (Hominidae), по последним представлениям, включает в себя 4 рода и 5 видов наиболее крупных современных приматов. Важнейшим из азиатских человекообразных обезьян является… … Жизнь животных
