Новости

Химический состав семян

27.03.2014

Химический состав семян обусловлен наследственными особенностями, но возможны отклонения, вызванные условиями внешней среды — особенно климатическими и почвенными.
Могут быть выведены сорта с изменениями в химическом составе.
Белковые вещества. Белки входят в состав любого живого организма, являются основой живого вещества. Процессы роста и развития связаны с белковыми веществами. Белковыми веществами являются ферменты, гормоны и другие соединения. Белки являются сложными высокомолекулярными соединениями, синтез которых происходит при участии нуклеиновых кислот.
Молекула белка построена из полипептидных цепочек, состоящих из различного количества остатка аминокислот. Свойства белковых молекул зависят от размеров самих молекул, от способа соединения полипептидных цепочек друг с другом и от аминокислотного состава полипептидов.
Белки бывают простые (протеины) и сложные (протеиды). Простые белки при гидролизе распадаются на аминокислоты.
По способности растворяться в различных растворителях простые белки, имеющиеся в семенах делятся на группы:
1. Альбумины - растворяются в дистилированной воде.
2. Глобулины - растворяются в солевых растворах.
3. Проламины - растворяются в спирте (60-80% этиловый спирт)
4. Глютелины - растворяются в слабых кислотах и щелочах.
К альбуминам относятся лейкозин (пшеница), альбумин (рожь), рицин (клещевина), легумелин (горох и др.).
К глобулинам относятся легумин (горох), глобулин (пшеница, рожь), сицилин и арахин (масличные культуры)
К проламинам относятся глиадин (пшеница, рожь), гордеин (ячмень), зеин (кукуруза), авенин (овес), кафирин (сорго).
Глютелины — глютенин (пшеница, рожь), оризенин (рис), глютелин (кукуруза).
В злаковых культурах больше бывают белки из группы проламинов и глютелинов (~ 80%), а альбуминов и глобулинов меньше (20%).
У бобовых культур белки представлены в основном альбуминами и глобулинами.
Все белковые вещества представляют собой коллоиды. Альбумины и глобулины образуют коллоидные растворы. Проламины и глютелины впитывают воду и образуют клейковину, где кроме белковых веществ содержатся крахмал, жиры, клетчатки. Благодаря образованию клейковины возможна выпечка хлеба и приготовление макаронных изделий.
Все простые белки построены из аминокислот, их больше 40, но постоянными компонентами являются 23 аминокислоты. В белках семян встречаются следующие аминокислоты: гликокол, норлейцин, аланин, серин, цистин, тирозин, аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота, аргинин, цистеин, пролин, оксипролин, гистидин. Незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, метионин, лизин, триптофан. Из незаменимых аминокислот наиболее дефицитными в кормах являются: лизин, триптофан, метионин.
Аминокислоты служат не только для синтеза белков, но и как, энергетический материал в сложных реакциях превращений веществ. Аминокислоты в процессе метаболизма превращаются в различные органические кислоты с выделением аммиака. Из аминокислот получаются амиды.

Химический состав семян

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.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: