МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАСЛИЧНЫХ  ПЛОДОВ И СЕМЯН

Масличные растения принадлежат к группе семенных цветковых растений, которые в настоящее время являются господствующими в растительном мире Земли. Важнейшей причиной этого явилось характерное для цветковых растений размножение с помощью семян, которое оказалось очень эффективным приспособлением для сохранения и распространения вида. Переходя после созревания в состояние покоя, семена способны легко переносить, не повреждаясь, неблагоприятные внешние условия (зимние холода, засуху и др.), гибельные для целых растений. Специфические физические и химические свойства семян и их покровных тканей позволяют семенам распространяться с помощью ветра, воды и различных животных на большие расстояния, сохраняя жизнеспособность. Наконец, размножение с помощью семян и относительно короткий жизненный цикл травянистых растений, к которым относится большинство масличных растений, позволяют им быстро эволюционировать, вырабатывая свойства, наиболее отвечающие внешним условиям.

ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О  СЕМЕНАХ, ПЛОДАХ И  СОЦВЕТИЯХ

Особенностью генеративного размножения цветковых растений является образование цветка - специализированного органа, приспособленного для размножения (рис. 1). Главную часть цветка составляют находящиеся в его центре пестик (или пестики) и тычинки, расположенные вокруг пестика. Пестик в нижней части расширен - это завязь. Кверху он утончается и образует столбик, верхняя часть которого называется рыльцем и служит для улавливания пыльцы.

Внутри завязи заключена семяпочка. Семяпочка состоит из нуцеллуса (ядра), окруженного однородной тканью - интегументом, из которого впоследствии образуется семенная оболочка. Процесс оплодотворения происходит после того, как пыльцевые зерна (пыльца) попадают на рыльце пестика и прорастают, образуя пыльцевые трубки. В эти трубки переходит все содержимое пыльцевого зерна. Пыльцевая трубка попадает в полость завязи, продолжая расти за счет ткани, в которую она внедряется по направлению к микропилярному отверстию в семяпочке. Из большого числа пыльцевых трубок, которые прорастают на рыльце, в зародышевый мешок может войти только несколько, чаще - одна.

Рис. 1. Строение цветка и схема развития семянки подсолнечника: а - схема продольного разреза пестика: 1 - рыльце пестика и на нем прорастающие пыльцевые зерна, 2- столбик, 3 - стенки завязи, 4 - семяножка, 5 - семяносец, 6 - ха-лаза, 7- покровы семяпочки, 8- ядро семяпочки, 9 - зародышевый мешок, 10- пыльцевая трубка;

б - строение трубчатого цветка подсолнечника: 1 - рыльце, 2 - столбик с рыльцем (пестик), 3- сросшиеся пыльники тычинок, 4- венчик, 5 - нектароносное кольцо, ь - прицветник, 7 - чашелистики, 8 - завязь, 9- пыльцевые зерна; в - схема развития цветка: /- 1-й день цветения, 2 - 2-й день, 3, 4, 5 - 3-й день (опыление), 6' - через 2 ч после опыления, 7 - через 4 ч после опыления, 8 - через 8 ч после опыления, 9 - через 24 ч после опыления, 10 - неопыленный цветок; г - схема развития семянки подсолнечника: / - конец цветения, // - незрелые плоды, /// - зрелые плоды; / - стенки завязи, 2 и // - эндосперм, 3 - зародыш, 4 - семяпочки, 5 - ядро семяпочки, 6 - полость, 7 - остатки семяпочки, 8 - семядоли зародыша. 9 - остатки эндосперма, 10 и 15 - околоплодник (лузга), 12 - почечка зародыша, 13 и 18 - корешок зародыша; 14 - семенная оболочка; 16 - семядоли, 17 - почечка.

Пыльцевая трубка с двумя мужскими клетками (спермиями) проникает внутрь семяпочки через микропилярное отверстие (пыльцевход), где один спермий сливается с ядром яйцеклетки, а другой - с ядром центральной клетки зародышевого мешка. При слиянии двух первых клеток образуется зародыш, в зрелом семени представляющий готовое к росту будущее растение, двух вторых - эндосперм, запасная ткань, необходимая для развития зародыша. Происходит так называемое двойное оплодотворение, свойственное всем покрытосемянным растениям. Оплодотворенная завязь разрастается в плод, внутри которого образуется одно или несколько семян, состоящих из зародыша, эндосперма и семенной оболочки. Стенки завязи превращаются в стенки плода, называемые околоплодником.

В зародыше и эндосперме в процессе развития семян протекают сложные физиологические и биохимические изменения. Уже на ранних фазах развития зародыша идет интенсивный синтез белков, липидов, нуклеиновых кислот и аминокислот. Особенно много в зародыше ферментов и физиологически активных веществ, витаминов.

В эндосперме происходит отложение запасных веществ. "Белки эндосперма чаще откладываются в виде алейроновых зерен, безазотистые вещества в эндосперме представлены в виде крахмала и липидов, однако они встречаются вместе только в начальных фазах развития семени. В масличных семенах по мере созревания крахмал исчезает и клетки эндосперма заполняются липидными отложениями. Однако эндосперм нельзя считать чисто запасной тканью. В нем обнаружены витамины, ферменты, ауксины, много белков, нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов. Имеются сведения о том, что эндосперм несет в себе определенные наследственные признаки.

В начале развития семени эндосперм физиологически более активен, чем зародыш, но спустя некоторое время зародыш становится более деятельным и своим развитием начинает подавлять эндосперм, используя его запасные вещества. Процесс поглощения эндосперма у различных растений может протекать по-разному: в одном случае он используется только частично, и тогда его можно наблюдать и у зрелых семян; в других случаях он используется почти полностью, и в этом случае зрелые семена состоят из зародыша и его покровов, а эндосперм представлен однорядной тканью. В этом случае запасные питательные вещества, необходимые зародышу в первые дни прорастания и развития, синтезируются и откладываются в запас заново внутри зародыша в его семядолях.

Все права на публикацию данной информации

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Свойства отдельных семян

Форма и размеры. От формы и размеров семян зависят тип хранилища, размеры рабочих органов машин, способы хранения и переработки семян. Форма семян характерна для масличной культуры и определяется тремя измерениями - длиной, шириной и толщиной. Если все три размера семени между собой близки или равны (шаровидные семена), размеры семян характеризуются одним измерением - диаметром или двумя - диаметром и толщиной. По форме различают несколько типов семян (рис. 31).

Наиболее устойчивым признаком является длина семян (табл. 34). Влажные семена всегда крупнее, чем сухие, прежде всего по ширине, меньше по толщине и очень незначительно по длине. По форме семена подразделяют на удлиненные, шаровидные, чечевицеобразные (эллиптические).

Для некоторых семян введено понятие о коэффициенте формы, используемое в тепловых расчетах (Б. Н. Кириевский, А. Т. Кузнецов, 1967). Коэффициент формы - это отношение площади поверхности частицы несферической формы к поверхности эквивалентного шара, объем которого равен объему несферической частицы; при этом для шарообразных частиц коэффициент формы равен 1, для частиц иной формы - больше

Рис. 31. Форма масличных семян: а - типы семян по форме: / - шаровидные, // - чечевицеобразные, /// - эллиптические. IV - удлиненные, V - треугольные, а - толщина семян (наименьший размер), Ь - шири»

на, I - длина;

б - форма некоторых масличных семян: / - сафлор, 2 - кунжут, 3 - соя, 4-мак мае» личный, 5 - арахис, в - горчица белая, 7 - горчица сизая, 8 - клещевина.

1. Например, средние значения коэффициента формы высокомасличных семян подсолнечника ряда сортов колеблются в пределах 1,29-1,37.

Масса 1000 шт. Размеры семян и плодов тесно связаны с их массой; наиболее тесная связь у массы семян и их толщины.

Для характеристики массы семян введено понятие об абсолютной массе - массе 1000 семян. Масса 1000 семян оп> ределяется при фактической влажности семян и затем пересчи-тывается на нулевую влажность (на сухое вещество)

где А - абсолютная масса семян, г;

а - масса 1000 семян фактической влажности, г; в с - влажность семян, %.

Таблица 34

Средние размеры семян масличных культур (в мм) (ВНИИЖ, 1969)

В этом случае говорят об абсолютной массе семян. По величине абсолютной массы (в г) семена подразделяют на три группы - тяжелые, средние и легкие:

Относительная плотность. Этот показатель связан с химическим составом, влажностью и плотностью тканей семян. Влияние химического состава на относительную плотность семян объясняется различием в относительной плотности составляющих семена веществ. Большое значение для величины относительной плотности семян имеет воздух, содержащийся в их тканях (у семянки подсолнечника воздухоносные ткани, например, занимают от 20 до 35%).

Относительная плотность семян и плодов большинства масличных растений, особенно высокомасличных, меньше 1. Эти семена включены в первую группу. Это объясняется преимущественным содержанием в них липидов со средней относительной плотностью 0,92 и особенностями анатомического строения, связанными с микропористостью их тканей. Вторую группу составляют семена, у которых относительная плотность больше 1.

Относительная плотность семян приведена ниже.

Как правило, если относительная плотность меньше 1, она увеличивается при увлажнении семян; если больше 1, увлажнение семян сопровождается снижением их относительной плотности.

Большой практический интерес представляет выявление зависимости между отдельными физическими свойствами семян (абсолютной массой, относительной плотностью, геометрическими размерами) и их химическим составом (табл. 35).

Как следует из данных таблицы, существует обратная зависимость между крупностью и масличностью семян, однако не всегда разделение по размерам дает четкое фракционирование семян по масличности и лузжистости. Сортирование семян по относительной плотности позволяет более надежно увеличить однородность партий семян по содержанию масла и плодовой оболочки

МАСЛИЧНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА  АСТРОВЫХ

Семейство Астровых включает растения, способные накапливать жирные масла. Наиболее важное народнохозяйственное значение среди них и среди всех масличных растений нашей страны имеет подсолнечник (ботаническое название Helianthus annuus (рис. 37). Сафлор (Carthamus tinctorius) имеет значи-

Рис. 37. Подсолнечник:

а - соцветие, б- семянки, в - лузга, г - ядро.

тельно меньшее промышленное значение, хотя в ряде стран он возделывается как масличная культура достаточно широко (рис. 38).

Принадлежность подсолнечника и сафлора к одному ботаническому семейству определяет общность их ботанических особенностей и химического состава.

Подсолнечник и сафлор представляют собой однолетние растения, цветки которых собраны в соцветие типа корзинки. На общем плоском или выпуклом цветоложе плотно сидят отдельные цветки, окруженные по периметру соцветия общей оберткой из многих листочков. Плод - семянка, не раскрывающаяся при созревании. Характерной особенностью подсолнечника и

Рис. 38. Сафлор:

а - растение и соцветие, б -семянка.

сафлора является накопление в плодовой оболочке фитомелана, создающего панцирность оболочки. Много общего имеет жирнокислотный состав масла у этих растений, близок групповой состав фосфолипидов, стеринов и фенольных веществ (в составе последних обнаружено присутствие хлорогеновой кислоты).

Подсолнечник

Все разнообразие дикорастущих видов подсолнечника сосредоточено в Америке. В Северной и отчасти Южной Америке дикорастущий подсолнечник распространен в. степных засушливых районах. В 1569 г. подсолнечник был завезен в Европу, высевали его как декоративное растение в садах.

В Россию подсолнечник завезли из Голландии в начале XVIII в. и почти 100 лет использовали только как садовое и огородное растение. В полевую культуру подсолнечник был введен в России в 1841 г. крестьянином слободы Алексеевки Воронежской губернии Бокаревым. Собраз семена, он получил из них первое в мире подсолнечное масло. Односельчане Бока-рева также начали сеять подсолнечник, посевы его начали увеличиваться и скоро распространились за пределы Воронежской губернии, на Северный Кавказ, в Поволжье, на Дон и Украину.

В настоящее время подсолнечник является основной масличной культурой СССР. В последние годы высокомасличные сорта подсолнечника селекции ВНИИМКа начали возделывать в ряде зарубежных стран, в том числе и в Америке.

Подсолнечник имеет наибольшее народнохозяйственное значение среди масличных культур, возделываемых в Советском Союзе. В нашей стране он занимает более 70% посевных площадей всех масличных культур.

В лучших сортах подсолнечника содержание высококачественного пищевого масла достигает более 50% от массы семянки, содержание масла в семени (ядре) - более 70%. Обезжиренный остаток - шрот, полученный при переработке подсолнечника, представляет собой богатый пищевым белком продукт, а плодовая оболочка семян является пентозансодержащим сырьем для гидролизных заводов.

МАСЛИЧНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА  АСТРОВЫХ. Продолжение

В Советском Союзе культивируется более 50 сортов подсолнечника. Основными задачами селекционеров при выведении новых сортов подсолнечника были увеличение урожайности, повышение содержания масла в семенах и стойкости растения к полевым вредителям.

В соответствии с ГОСТ 22391-77 на семена подсолнечника как промышленное сырье предусматривается деление заготавливаемых семян в зависимости от качества на две группы - отвечающие базисным и ограничительным нормам.

К южной зоне возделывания подсолнечника в нашей стране относят Азербайджанскую ССР, Армянскую ССР, Грузинскую ССР, Молдавскую ССР, Дагестанскую АССР, Кабардино-Балкарскую АССР, Калмыцкую АССР, Северо-Осетинскую АССР и Чечено-Ингушскую АССР, Краснодарский и Ставропольский края, Волгоградскую, Ростовскую, Днепропетровскую, Донецкую, Запорожскую, Крымскую, Николаевскую, Одесскую и Херсонскую области;

к центральной зоне - Белгородскую, Воронежскую, Курскую, Куйбышевскую, Тамбовскую, Ульяновскую, Липецкую, Оренбургскую, Пензенскую, Саратовскую и остальные области УССР;

к восточной зоне - Алтайский и Красноярский края, Амурскую, Курганскую, Новосибирскую, Омскую, Челябинскую области, Башкирскую

АССР, Мордовскую АССР, Татарскую АССР, Казахскую ССР и все прочие республики, края и области, производящие подсолнечник.

К основным семенам относят целые и поврежденные семена подсолнечника, по характеру повреждений и выполненности не относящиеся к сорной или масличной примеси.

К сорной примеси относят весь проход через сито с отверстиями диаметром 3 мм, а в остатке на сите:

минеральную примесь (земля, песок, галька);

органическую примесь (плодовая оболочка, листья и т. д.);

пустые семена (без ядра);

семена всех дикорастущих и культурных растений. К масличной примеси относят семена: обрушенные полностью битые и целые ядра;

частично обрушенные, с остатками ядра менее половины (изъеденные вредителями, битые, раздавленные);

испорченные самосогреванием или сушкой, заплесневевшие, поджаренные - все с явно испорченным ядром от серо-желтого до черного цвета;

недозрелые, недоразвитые, щуплые;

проросшие, захваченные морозом - щуплые, белесого цвета, с непрочной лузгой, измененным цветом ядра.

Семена подсолнечника транспортируют, размещают и хранят в чистых, сухих, без постороннего запаха, не зараженных вредителями транспортных средствах и зернохранилищах с учетом следующих состояний семян:

по влажности: сухое - влажность до 7,0% включительно; средней сухости - свыше 7,0 до 8,0% включительно; влажное- свыше 8,0 до 10,0%; сырое - свыше 10,0%;

по засоренности:

На длительное хранение в зернохранилище без активного вентилирования могут закладываться семена подсолнечника с влажностью не более 7,0% и засоренностью не более 2,0%. На временное хранение сроком до 1 мес могут закладываться семена подсолнечника с влажностью до 8-9% и засоренностью до 3% при условии проведения активного вентилирования. Обмолоченный подсолнечник с влажностью более 7% не должен храниться на токах более суток. Партии семян подсолнечника, пораженные белой и серой гнилью, размещаются и транспортируются отдельно, в условиях, исключающих возможность смешивания с другими партиями.

Семена подсолнечника, поставляемые государственной заготовительной системой для промышленной переработки, должны отвечать следующим требованиям. Семена должны быть без признаков самосогревания, иметь запах, свойственный запаху нормальных семян, без затхлого, плесенного и других посторонних запахов. Цвет подсолнечных семян должен быть характерным для нормальных семян. Семена для промышленной перера-

ботки должны иметь влажность от 6 до 8%, содержание примесей: сорной - не более 5%, масличной - не более 7%. Не допускается присутствие семян клещевины и зараженность вредителями хлебных запасов, кроме зараженности клещом (не выше II степени). В зависимости от величины кислотного числа масла в семенах различают семена высшего класса (не более 1,3 мг КОН), I класса (не более 2,2 мг КОН) и II класса (не более 4,0 мг КОН).

Благодаря успехам советских селекционеров выведены сорта подсолнечника, обеспечивающие большие сборы масла с единицы посевной площади. Новые сорта подсолнечника, например Луч и Восход (селекции ВНИИМКа), имеют масличность семянок 51,8-52,0%, урожайность 17,6 27,1 ц/га, а сбор масла составляет 807-1263 кг/га.

С повышением масличности относительное содержание белка в семенах подсолнечника уменьшается. Аналогично этому уменьшается и содержание других компонентов нелипидной части семян - клетчатки, золы. Основным зольным элементом в семенах подсолнечника наряду с калием является фосфор, преимущественно фосфор фитина (58-71% от всего содержания фосфора). При повышении масличности содержание фосфора снижается.

Для высокомасличных сортов подсолнечника характерно высокое содержание в масле линолевой кислоты (табл. 39).

Сравнивая новые, высокомасличные сорта подсолнечника со старыми, низкомасличными, следует подчеркнуть, что содержание масла в семенах новых сортов резко возросло как за счет повышения масличности ядра, так и за счет увеличения процентного содержания ядра в семенах и уменьшения содержания плодовой оболочки (лузжистости).

В процессе селекции лузжистость семян подсолнечника снизилась на 19-20%), а масличность ядра повысилась на 5-7%. Благодаря совместному влиянию этих двух факторов масличность семян повысилась с 36-37% у старых сортов До 52-54% на сухое вещество семян у новых сортов. Товарный выход масла на маслозаводах увеличился почти в 2 раза по сравнению с товарным выходом его в 1940 г., т. е. до начала внедрения высокомасличных сортов.

МАСЛИЧНЫЕ РАСТЕНИЯ СЕМЕЙСТВА  АСТРОВЫХ. Продолжение 2

Повышенное содержание линолевой кислоты С]_8:2 в триацилглицеринах высокомасличного подсолнечника вызвало определенные трудности в использовании подсолнечного масла в пищевых производствах, связанных с термическими воздейст-

Таблица 39

Жирнокислотный состав масла подсолнечника (в %) (М. Ф. Божко, М. А. Назаренко, Б. Н. Шкаруний, 1977)