ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНОВЫХ- КУЛЬТУР Группировка

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНОВЫХ- КУЛЬТУР

Группировка зерновых культур • Зерно является главным источником производства продуктов питания для человека, кормов сельскохозяйственных животных, служит сырьём для промышленности, поэтому зерновые культуры занимают основное место в структуре посевных площадей. Вследствие наличия многочисленных видов, форм и сортов зерновых культур, выращивание их возможно при разных почвенных и климатических условиях. • Основными видами зерновых культур на мировом рынке являются пшеница, ячмень, овес, кукуруза, рис, гречиха и горох. • В настоящее время мировой рынок зерна контролируют пять основных экспортеров: США, Канада, Австралия, Аргентина, ЕС.

Морфологические и биологические особенности зерновых культур • Морфологические особенности. Зерновые хлеба первой группы относятся к семейству Злаковые (Gramineac), или Мятликовые (Роасеае). Строение важнейших органов у всех хлебов очень сходно. • По морфологическим особенностям и характеру возделывания зерновые культуры делятся на • зерновые хлеба первой группы (пшеница озимая и яровая, рожь озимая и яровая, ячмень озимый и яровой, овес), • зерновые хлеба второй группы (кукуруза, просо, сорго, рис и гречиха — последняя из семейства Гречишные (Polygonaccae) • и зерновые бобовые (горох, кормовые бобы, чечевица, чина, нут, фасоль, соя, люпин), относящиеся к семейству Бобовые (Legumiosae, или Fabaceae).

Корневая система • Корневая система у зерновых хлебов мочковатая. При прорастании зерна сначала образуются зародышевые, или первичные, корни. Число их у разных хлебов • неодинаково: у озимой пшеницы их чаще бывает 3, у яровой — 5, у овса — 3— 4, у ячменя — 5— 8, у проса, кукурузы, сорго и риса— 1. • Из подземных стеблевых узлов образуются придаточные, или узловые, корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, однако первичные корни при этом не отмирают. • Как первичные, так и вторичные, или придаточные, корни имеют большое значение для растений.

Проростки семян злаков (зародышевые корешки): 1 — пшеницы; 2 — овса; 3 —ржи; 4 — ячменя; 5 —проса; 6 — кукурузы

Стебель • Стебель у хлебных злаков — соломина, состоящая из 5— 7 междоузлий и разделенная стеблевыми узлами. У длинностебельных сортов кукурузы может быть до 25 междоузлий. Число их соответствует количеству листьев. У большинства хлебных злаков соломина полая, у кукурузы и сорго она заполнена паренхимой. • Стебель растет всеми своими междоузлиями. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем средние и верхние. Каждое новое междоузлие обгоняет в росте предыдущее. Верхнее междоузлие во много раз длиннее нижнего и достигает наибольшей величины во время цветения. • Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую — в верхней. Прочность стебля зависит от состава механической ткани. Стебель обладает способностью образовывать боковые побеги из подземных стеблевых узлов.

Лист • Лист состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная пленка, называемая язычком (ligula). Язычок плотно прилегает к стеблю и препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки (auricula), охватывающие стебель.

• Язычки и ушки (рожки): • 1 –овес 2 рожь 3 пшеница 4 ячмень

Соцветие • Соцветие у зерновых хлебов — колос (рожь, пшеница, ячмень, тритикале) или метелка (овес, просо, сорго, рис); у кукурузы на одном растении образуются два соцветия — метелка с мужскими цветками и початок с женскими цветками

Колосок • Колосок состоит из нескольких цветков и двух колосковых чешуи. • Каждый цветок имеет две цветковые чешуи — наружную и внутреннюю. Между цветковыми чешуями расположены завязь с одной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и три тычинки.

• Колосок пшеницы 1 — колосковая чешуя, 2 — наружная цветковая чешуя 3 — внутренняя цветковая чешуя , 4 — тычинки 5 — рыльце

Строение и химический состав зерна • Плод зерновых хлебов, называемый обычно зерном, представляет собой зерновку, в которой единственное семя покрыто не только семенной оболочкой, развившейся из двух оболочек семяпочки, но и плодовой, образовавшейся из тканей завязи. • У пленчатых хлебов зерновка, кроме того, покрыта цветковыми чешуями. У голозерной пшеницы и ржи зерно легко отделяется от чешуи; у проса, чумизы, риса цветковые чешуи плотно облегают зерновку; у пленчатого ячменя они даже срастаются с зерновкой. • Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными питательными веществами. Наружный слой эндосперма, непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен алейроновыми зернами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зернами. • Зародыш расположен у основания зерновки, на выпуклой стороне. Он состоит из щитка, соединяющего с эндоспермом, почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка. • Зародыш по сравнению с эндоспермом невелик и составляет у пшеницы, ржи и ячменя 1, 5— 2, 5% массы зерновки, у овса — 2— 3, 5, у кукурузы— 10— 14%.

Строение зерновки пшеницы • Строение зерновки пшеницы: 1 и 2 ~ плодовые оболочки; 3 и 4 — семенные оболочки 5 — алейроновый слой эндосперма; б — щиток 7 —почечка, 8~ зародыш, 9 — зачаточные корешки, 10 — эндосперм; 11 — хохолок.

Химический состав зерна. • В зависимости от сорта, агротехники и условий произрастания химический состав зерна изменяется. Различия в содержании белка, жира, углеводов и других веществ показаны в таблице.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕРНА ХЛЕБНЫХ КУЛЬТУР (в %) Культура Белк Углево Жир Зола Клетча и ды ы тка Пшеница мягкая 13, 9 79, 9 2, 0 1, 9 2, 3 Пшеница твердая 16, 0 77, 4 2, 1 2, 0 2, 4 Рожь 12, 8 80, 9 2, 0 2, 1 2, 4 Ячмень 12, 2 77, 2 2, 4 2, 9 5, 2 Овес 11, 7 68, 5 6, 0 3, 4 11, 5 Кукуруза 11, 6 78, 9 5, 3 1, 5 2, 6 Просо 12, 1 69, 8 4, 5 4, 3 9, 2 Гречиха 13, 1 67, 8 3, 1 2, 8 13, 1

Химический состав зерна. • Наиболее богата белками пшеница, особенно твердая. Содержание белка в зерне всех хлебов увеличивается при продвижении их посевов с севера на юг и с запада на восток. На качество зерна оказывают влияние возрастающая сухость климата и повышенное содержание азота в почве. • Повысить содержание белка в зерне можно соответствующей агротехникой. Его накоплению благоприятствует внесение органических и минеральных удобрений, размещение по лучшим предшественникам. При уборке пшеницы в фазе восковой спелости в зерне часто содержание белка выше, чем при полной спелости.

Белки • Белки — основной материал при построении тканей у человека и животных. По калорийности белки превосходят крахмал, сахар и уступают лишь растительным жирам. Они делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды: нуклеопротеиды, липопротеиды и др. ), отличающиеся более сложным химическим составом. • Простые белки в основном включают следующие фракции: альбумины (водорастворимые белки), глобулины (белки, растворимые в слабых растворах нейтральных солей), глиадины (белки, растворимые в 70— 80%-ном этиловом спирте), глютенины (белки, растворимые в слабых растворах кислот и щелочей). Наибольшую ценность представляют глиадины и глютенины. Для хлебопечения лучшее отношение их примерно 1: 1.

Белки, нерастворимые в воде, называются клейковинными, или клейковиной. • Клейковина представляет собой сгусток белковых веществ, остающихся после отмывки теста от крахмала и других составных частей. • От количества и качества клейковины зависят вкусовые и хлебопекарные свойства муки. Содержание сырой клейковины колеблется у пшеницы от 16 до 50%, у ржи от 3, 1 до 9, 5% и у ячменя от 2 до 19%. • На выход и качество клейковины большое влияние оказывают внешние условия. Если налив зерна происходит в условиях жаркой сухой погоды, содержание клейковины повышается. Повреждение зерна вредной черепашкой значительно снижает его качество. • Хорошая клейковина растягивается в длину и, не разрываясь, оказывает сопротивление растяжению. • Клейковина пшеницы обладает наиболее ценными свойствами, благодаря чему пшеничный хлеб отличается высокой пористостью и переваримостью. Клейковина ржи по качеству значительно уступает клейковине пшеницы: она менее эластична и растяжима, поэтому ржаной хлеб имеет меньшую пористость и объем.

Безазотистые экстрактивные вещества • Безазотистые экстрактивные вещества представлены в основном углеводами, среди которых преобладает крахмал, который содержится в эндосперме и составляет около 80% всех углеводов. • Остальная часть приходится на тростниковый сахар, находящийся по преимуществу в зародыше (около 1, 5% массы зерна). Углеводов больше в центральной части зерновки, чем по периферии. • В зависимости от характера расположения крахмальных зерен в клетках эндосперма зерно хлебных злаков может быть мучнистым или стекловидным. • В зерне с мучнистым эндоспермом промежутки между крупными крахмальными зернами заполнены большим количеством мелких крахмальных зерен и прослойки белка тонкие. • В стекловидном зерне мелких крахмальных зерен почти нет, а белковые прослойки более толстые и заполняют все промежутки между крупными зернами крахмала. • Содержание крахмала в зерне увеличивается по мере продвижения посевов на запад и к северу, то есть изменяется в обратном порядке по сравнению с изменением количества белка.

Содержание жира • Содержание жира в зерне хлебных культур 2— 6%. Распределение его в зерновке крайне неравномерно. Наибольшее его количество у всех хлебов находится в клетках зародыша: у пшеницы около 14%, у ржи и ячменя 13, 4, у овса до 26, у проса до 20, у кукурузы до 40%. Наличие в муке значительного количества жира вызывает ее прогоркание. • Для улучшения качества муки у кукурузы перед помолом удаляют зародыш, из которого получают пищевое и лечебное масло

Зольные вещества • Зола у пленчатых хлебов находится преимущественно в пленках, а у голозерных — в плодовой оболочке. При сложном помоле преобладающая часть золы отходит в отруби, поэтому чем лучше мука отделена от отрубей, тем меньше в ней золы. • Зола хлебов (например, пшеницы) богата фосфорной кислотой (около 50% массы золы) и бедна кальцием (2, 8%), магния в ней несколько больше (12%), окиси калия около 30% массы золы.

клетчатка • Клетчатка составляет основу клеточных стенок и оболочек зерна, поэтому ее больше у пленчатых хлебов. В мелких зернах клетчатки больше, чем в крупных.

Вода • Вода, регулирующая жизненные физиологические процессы, находится в зерне в следующих видах: • 1) химически связанная, входящая в состав молекул веществ в строго определенных соотношениях (эта вода постоянна и инертна); • 2) физико-химически связанная, входящая в состав зерна в различных соотношениях; к этой форме связи относится адсорбционно связанная, осмотически поглощенная и структурная вода; • 3) механически связанная, или свободная, количество которой может изменяться очень сильно; эта вода легко удаляется при высушивании. • Семена зерновых хлебов закладывают на хранение с влажностью не выше 14— 15% (воздушно-сухое состояние).

Помимо белков, углеводов, жиров, зольных элементов, в зерне содержатся ферменты и витамины • Ферменты играют важную роль в превращении запасных веществ семян в усвояемую для прорастающего семени форму. • Основные ферменты: диастаза, амилаза — расщепляющие углеводы (крахмал и сахар); липаза, расщепляющая жиры; группа протеолитических ферментов, изменяющих белки; окислительные ферменты — пероксидаза. • Витамины (соединения сложного и разнообразного химического состава) имеют большое значение для растений, человека и животных. В зерне хлебных злаков содержится комплекс витаминов (Вь В 2 В 6 РР, Е, А и др. ).