Новости
27.03.2024 27.03.2024 26.03.2024 |
Химический состав семян27.03.2014
Химический состав семян обусловлен наследственными особенностями, но возможны отклонения, вызванные условиями внешней среды — особенно климатическими и почвенными. При оценке зерна неоходимо знать не только общее количество, но и аминокислотный состав белка. В следующей таблице представлено содержание незаменимых аминокислот в зерне разных зерновых культур. Сложные белки - сосредоточены в основном в зародыше. (Протеиды — глюкопротеиды, липопротеиды, хромопротеиды, нуклеопротеиды). Очень важны нуклеопротеиды, состоящие из протеина и нуклеиновой кислоты. Нуклеопротеиды участвуют в биосинтезе белков, тесно связаны с жизнедеятельностью клеток и участвуют в процессе размножения. Нуклеиновые кислоты состоят из азотистых соединений, сахара и фосфорной кислоты. Основными в клетках растений являются ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота, находится в ядре, и РНК — рибонуклеиновая кислота, находится в цитоплазме и ядре клетки. Углеводы — наиболее распространенная группа веществ в составе семян. Они образуются при окислении многоатомных спиртов. Углеводы делятся на три группы: 1. Моносахариды - альдегиды многоосновных спиртов. В эту группу входят триозы — С3Н6О3, тетразы - С4Н8О4, пентозы — С5Н10О5, гексозы — C6H12O6. В растениях чаще всего встречаются пентозы: арабиноза, кселоза, рибоза, дезоксирибоза и гексозы: глюкозы, фруктозы и др. 2. Олигосахариды — сложные сахара (ди-, три-, и тетрасахариды). Наиболее важный — дисахарид (сахароза, мальтоза, целлабиоза), встречается во всех частях семени: овса - 12%, пшеницы - 2-3%, ржи - 6-7%. Дисахариды образуются из двух молекул моносахаридов с выделением одной молекулы воды (сахарозы). Мальтоза образуется при гидролизе крахмала под действием фермента амилазы. Широко распространена в растениях как составная часть сложных углеводов Трисахариды — рафиноза (в семенах хлопчатника). Тетрасахариды - стахиоза в сое, люпине, чечевице. 3. Полисахариды - углеводы, состоящие из большого числа остатка простых сахаров. Они имеют большой удельный вес и представляют собой коллоидные вещества — это крахмал, клетчатка, гемицеллюлоза, инулин. Крахмал — менее подвижное вещество, чем простые углеводы. Он содержится в больших количествах в эндосперме злаков (до 85% его веса). В состав крахмала входят два полисахарида (амилаза и амилопектин), фосфорная кислота и другие вещества. Формула крахмала - С6Н10О5. Инулин - заменяет в некоторых растениях крахмал. Клетчатка (целлюлоза) - основная часть проводящих и механических тканей растения и оболочек клеток. В зерне пленчатых культур - 5-12%, у голозерных — 2,5-3,0% клетчатки. Гемицеллюлозы - откладываются в утолщенной оболочке клеток эндосперма или семядолей. По мере созревания зерна увеличивается содержание крахмала. Жиры и жироподобные вещества - это воски, стериды, фосфатиды, растворяются в бензине, эфире. Являются энергетическим веществом для прорастания семян, учавствуют в сложных адсорбционных процессах. Жиры - это сложные эфиры глицерина и жирных кислот. Консистенция и свойства жиров зависят от кислот, входящих в состав жиров: а) насыщенные кислоты - пальмитиновая - С16Н32О2, стеариновая - С18Н36О2; б) ненасыщенные кислоты - олеиновая - С18Н34О2, линолевая - С18Н32О2, линоленовая - С18Н30О2. Жиры - это наиболее калорийные вещества: 1 г. жира выделяет 9,5 тыс. калорий, 1 г. углеводов — 4,0 тыс калорий, белка - 5,5 тыс. калорий. Жиры — это вторичные запасные вещества. В семенах встречаются и свободные жирные кислоты. Они под влиянием кислорода воздуха окисляются и приобретают неприятный запах и вкус (прогоркают). Для характеристики качества жира используют йодное и кислотное числа. Йодное число — это количество йода в граммах, которое связывает 100 г. жира. Кислотное число — это количество КОН (едкого калия) в мг, расходуемое на нейтрализацию свободных жирных кислот в 1 г. жира. Жиры с непредельными кислотами, которые типичны для полевых культур, имеют жидкую консистенцию, способны к реакции окисления и высыхают. Чем больше непредельных кислот, тем больше йодное число. Жиры с насыщенными кислотами твердые и встречаются в растениях тропической флоры (какао, кокосы и др.) Кислотное число жира нормального зерна бывает в пределах 15-20 мг. едкого калия на 1 г. жира. При самосогревании или прорастании зерна оно повышается в несколько раз. Растительные масла имеют большое значение как ценный пищевой продукт. Воски - жироподобные твердые вещества, которые являются сложными эфирами, образованными жирными кислотами, с большим числом атомов углерода (24-36) и высокомолекулярными многоатомными спиртами жирного или ароматического ряда. Воск имеет защитную роль, покрывают плоды, семена, защищают от высыхания, смачивания водой и проникновения микроорганизмов. В оболочке семян воска содержится: 0,2% - подсолнечник, 0,03% - лён, 0,01% - соя. Фосфатиды (липоиды) - глицериды, отличающиеся от жиров содержанием фосфорной кислоты и азотистых соединений (холин, коломии). Фосфатиды соединяются с белками (липопротеиды) и участвуют в обмене веществ. Фосфатид лецитин является главным, принимает участие в жизнедеятельности протоплазмы. Лецитин распадается на глицерин, жирные кислоты, холин и фосфорную кислоту. Количество лецитина в зерне - 0,3-0,7%, много его в масле подсолнечном. Вместе с белками фосфатиды создают основу тела органоидов — ядра, пластид, метахондрий, рибосом. Стериды - сложные эфиры жирных кислот и высокомолекулярных спиртов — стеролов. Представители стеридов - эргостерол в пшенице и ситостерол при облучении ультрофиолетовыми лучами превращаются в витамины группы Д. Стеролов в пшенице — 0,03-0,07%, в кукурузе — 1,0-1,3%. Пигменты жирорастворимые — хлорофилл и карогиноиды. Хлорофилл содержится в семенах на ранних этапах формирования и в проростках. Хлорофилл необходим для процесса фотосинтеза. Каротиноиды — играют большую роль в процессе фотосинтеза, дыхания и роста растений. Они являются переносчиками активного кислорода, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Наибольшее значение из них имеет каротин, из которого образуется витамин А. Ферменты — это биологические катализаторы, представляют собой белковые вещества. Все химические реакции и биохимические процессы в растениях и семенах протекают при участии ферментов. Благодаря ферментам эти реакции протекают безпрерывно, быстро и экономно. Сейчас известно более 850 ферментов. Для участия ферментов в определенной реакции требуются определенные температурные условия и определенная кислотность среды. Для каждого фермента эти условия различные. Основные ферменты следующие: 1. Ферменты гидролиза - ферменты, расщепляющие сложные вещества на более простые. A) карбогидразы — расщепляют углеводы на более простые формы. Мальтоза — гидролиз и синтез мальтозы. Мальтоза глюкоза + глюкоза. Сахароза — гидролиз сахарозы: Сахароза глюкоза + фруктоза. Амилазы — гидролиз крахмала: крахмал декстрины мальтоза. Б) Эстеразы — ферменты расщепления и синтеза сложных эфиров. Это — липазы, сульфотазы и фосфоротазы. При хранении влажных семян и повышенной температуре липазы вызывают расщепление глицеридов с выделением свободных жирных кислот, это увеличивает кислотность и семена прогоркают. B) Протеазы — ферменты расщепления и синтеза белков и полипептидов. Протеазы делятся на пектидазы и протеиназы. 2. Ферменты расщепления - это ферменты, отщепляющие от органических соединений: воду, углекислый газ и аммиак. Из них наиболее важны: а) каталаза — разлагает перекись водорода на воду и моллекулярный кислород. Каталаза участвует в процессе дыхания, участвует в процессе обмена веществ в живых организмах; б) карбоксилаза — отщепляет углекислый газ от пировиноградной кислоты — образуется уксусный альдегид - происходит дыхание семян и растений; в) декарбоксилаза — вызывает разложение веществ с выделением СО2. Это имеет значение в дыхании растений. 3. Ферменты окисления - восстановления; а) дегидрогеназы - отнимают водород от данного органического вещества и передают акцепторам. В состав анаэробных дегидрогеназ входят витамин РР и белок, а в состав аэробных дегидрогеназ входят витамин В2 ((рибофлавин) и белок; б) оксидазы — передают водород от окисляемого вещества кислороду воздуха; в) полифенолоксидаза — окисляет полифенолы и другие соединения; г) аскорбиноксидаза — окисляет аскорбиновую кислоту; д) пероксидаза — окисляет органические соединения с помощью перекиси водорода, принимает активное участие в процессе кислородного дыхания. 4. Ферменты переноса — феразы - переносят атомные группы от одного соединения к другому. Эти процессы очень важны для обмена веществ Активность большинства ферментов зависит от содержания в среде различных веществ. Вещества, повышающие каталитическую активность ферментов, называются активаторами: ионы металлов — Na+, К+, Rb+, Mg2+, Са2+, Zn2+,Cu2+, Mn2+, Fe2+. Существуют и ингибиторы ферментов — вещества, которые подавляют их действия. Ингибиторы — это соли тяжелых металлов: свинца, серебра, ртути, вольфрама, трихлоруксусная кислота. Ингибиторы используются для протравливания семян и в борьбе с вредителями сельхозкультур. Ферменты ускоряют все химические превращения в семенах. В начале развития семени ферменты имеют больше гидролизные свойства, по мере созревания семян, усиливаются синтезирующая роль ферментов. Белки и углеводы становятся стабильными, твердыми. После окончания покоя при прорастании семян ферменты катализируют обратный процесс (сложные вещества превращают в простые). Витамины — в растениях, кроме ферментов, находятся и другие органические катализаторы — витамины, без которых невозможно прохождение биохимических процессов. Они имеют низкую молекулярную массу. Витамины связаны с ферментами, участвуют в процессах метаболизма, в регулировании процесса роста проростков и растения в целом. В семенах полевых культур встречаются следующие витамины: А) Воднорастворимые - В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (пантотеновая кислота), В6 (пиридоксин), В15, РР (никотиновая кислота), холин, фолиевая кислота. Б) Жирорастворимые — А, Е, К. Наличие витаминов, как и других химических веществ, зависит от наследственности растения и от окружающих условий. Агротехнические мероприятия (применение инсектицидов, гербицидов, микроэлементов и т.д.) могут резко изменить количество и качество витаминов. Это нужно учитывать в семеноводстве, так как биологические качества семян зависят от состава витаминов и обеспеченности ими растений.
|