Предуборочное прорастание зерна: условия и факторы

Большой проблемой для сельхозтоваропроизводителей в последние годы является предуборочное прорастание зерна. Учитывая прогнозы изменения климата, связанные с повышением температуры и несвоевременным выпадением осадков по всему миру, ожидается, что риск прорастания станет более серьезной проблемой в районах производства пшеницы в ближайшем будущем (Shorinola и другие, 2016).

Прорастание начинается после завершения покоя семян. Покой семян – это физиологическое состояние, при котором у семян временно отсутствует способность к прорастанию независимо от внешних условий. Покой является адаптивным признаком, позволяющим семенам пережить длительные периоды неблагоприятных условий. Регуляция покоя и прорастания семян зависит от гормонов АБК (абсцизовой кислоты) и гиберрелина (ГК).Переход семян в состояние покоя сопровождается значительным увеличением содержания АБК, а выход из покоя, наоборот, связан со снижением содержания АБК.

Период риска для прорастания на корню и синтеза амилазы начинается только после обезвоживания зерновки и наступления ее физиологической зрелости. Поэтому интенсивные дожди до наступления этого состояния могут и не иметь серьезных последствий для прорастания на корню. Существуют два основных фактора окружающей среды: температура и влажность, которые влияют на предуборочное прорастание пшеницы,

особенно на стадии поздней спелости (Gao и другие, 2006). Низкая температура, высокая влажность, росы, туманы способны разрушить период покоя.

При прорастании зерна повышается активность альфа-амилазы, амилолитического фермента, который расщепляет сложные углеводы до простых доступных сахаров, таким образом обеспечивается питание проростка. Показателем активности фермента альфа-амилазы в пшенице, ржи, тритикале, ячмене и продуктах их переработки (муке) является число падения. Этот фермент активизируется исключительно при контакте с водой.

Сущность метода числа падения заключается в определении времени свободного падения шток-мешалки в клейстеризованной водно-мучной суспензии. Число падения устанавливается, как полное время в секундах, от погружения вискозиметрической пробирки с образцом в водяную баню прибора до тех пор, пока мешалка не опустилась на заданную глубину через желатинизированную суспензию. Время перемешивания образца, таким образом, включается в результат определения. Среднее арифметическое значение между результатами параллельного определения двух навесок принимают за окончательный результат.

На число падения при проведении анализа могут влиять различные факторы, которые создают определенные погрешности при измерении результата. Причины погрешности: образец и размер образца- два заметно проросших зерна в 200 гр. здоровой пшеницы- ЧП уменьшается на 100 секунд; минимальный размер образца: 250 гр. (чем меньше вес, тем больше погрешность); объем воды: 25.0 ± 0.2 мл; вес образца: низкая погрешность при использовании 7 гр.; метод встряхивания: разница между лаборантами.

Интерпретация полученных данных: значение числа падения ниже 150 с сообщает о высокой активности альфа-амилазы, зерно начинает прорастать, мякиш хлеба может получиться липким, число падения 220 с -нижний предел активности альфа-амилазы. Оптимальная активность фермента, характеризующая зерно пшеницы хорошего качества, находится в пределах 200-300 с и более.

Хлеб из муки с высокой амилолитической активностью и низким числом падения получается с низким объемом и яркой красной или коричневой коркой, что объясняется наличием свободных сахаров в муке и их карамелизацией при выпечке. Внутренние признаки качества хлеба могут характеризоваться крупной пористостью и заминающимся, липким мякишем.

Ряд морфологических признаков злаков может создавать эффект зонтика и, таким образом, может быть использован для ограничения предуборочного прорастания (King и другие, 1989). Для этого проводят оценку устойчивости к предуборочному прорастанию учитывая архитектонику колоса: остистость, плотность колоса, степень раскрытия чешуй колоса, степень закрытия зерна цветковыми чешуями, толщина цветковой чешуи, цвет и проницаемость семенной оболочки зерна, восковой налет колосковых чешуй, отталкивающий влагу, цвет зерна, а также амилолитическую активность ферментов, всхожесть.

(По материалам лаборатории биохимии и технологической оценки качества сельскохозяйственных культур НПЦЗХ им. А.И. Бараева)