CC BY
78
Л ' “ 634.0.892.7.002.612
ПРОБЛЕМЫ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ, СТАРЕНИЯ, ПОКОЯ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ СЕМЯН
И.П. ВЫРОДОВ
Кубанский государственный технологический университет
В современной технологии послеуборочной обработки и хранения семян, а для злаков и в технологии переработки, существуют весьма жесткие требования сохранения их жизнеспособности. Но несмотря на то, что основные понятия о жизнеспособности семян и о сущности явления, подразумеваемого под этим термином, сформированы уже почти 100 лет, до сих пор нет строгого научного определения продолжительности жизни семян и сущности этого явления в самом общем виде. Так, известный специалист в этой области Е.Г. Робертс, ссылаясь на высказывания не менее известного ученого А.Д. Эварта, пишет: ”С того времени, как Эварт выразил свое сожаление по поводу отрывочности наших знаний о жизнеспособности семян и непонимания причин ее потери, была проделана громадная работа. Как и прежде, существуют противоречия, ошибки и различия во мнениях, и вопрос все еще изучен неполно и фрагментарно” 11]. Заметим, что речь идет не только об ограниченности наших знаний о жизнеспособности семян, но и о причинах ее потери.
В работе [2] приводятся фундаментальные эмпирические данные по выживаемости зерна различных злаков, а также средней жизнеспособности семян, зависящей от их влажности и температуры при хранении. Обобщая полученные результаты, автор интуитивно приходит к трем основным уравнениям жизнеспособности, давая читателю смутные представления о номограммах, построенных с помощью этих уравнений [3]. Чувство неудовлетворенности приводит автора в работе [1] к детальному анализу понятий семени и его жизнеспособности, из которых лишь первое кажется нам корректным: ” ... семя представляет собою эмбриональное растение, находящееся в стадии покоя, обычно, хотя и не всегда, обеспеченное запасами питательных веществ, содержащимися в семядолях ... эндосперме ... или в перисперме ...”. Выдержка приведена в сокращенном виде, поскольку объем и содержание понятия не приведены в соответствие: при минимальном объеме информативность (содержательность) должна быть максимальной. Следуя этому правилу приведем следующее определение семени: семя есть плод развития растения, способный к самовоспроизведению.
Значительно сложнее обстоит дело с понятием ’’жизнеспособность”. В работе [1] его введению предшествует введение понятия покоя: ’’Термин ’’покой” обозначает такое состояние жизнеспособного семени, при котором возможность прорастания исключена ...”. Естественно, при определении этого понятия невозможно обойтись без определе-
ния жизнеспособности семени, к анализу которого мы и переходим.
Сначала уясним мнение автора [1]: ” ... отсутствие способности к прорастанию (семян) может объясняться состоянием покоя — временным состоянием живых семян, которое нередко можно прервать искусственным путем, или потерей жизнеспособности, дегенеративным изменением, которое необратимо и обычно считается признаком гибели семени”. Переходя на более корректный язык, автор пишет: ’ ... для отнесения семени к числу жизнеспособных необходимо, чтобы оно было способно дать проросток
Если в термин ’’жизнеспособность” вложить понятие способности существовать и вместе с этим, неразрывно, развиваться, то мы придем к более корректному термину: ’’репродуктивность”. Ведь философское понятие существования очень расплывчато. Проблема, таким образом, возникла потому, что рассматриваемые понятия введены феноменологически, из опытных данных, в то время как определение таких фундаментальных понятий теории и практики семеноводства должно исходить из физико-химических и биологических сущностей явлений, которые приводят нас к основным понятиям функционирования семян на молекулярном уровне. !
Рассматриваемые нами проблемы жизнеспособности и старения семян сходны с проблемами геронтологии [4], в которой продолжительность жизни организма делится на три периода: роста, репродукции и старения. Однако выделение периода старения в данном случае нам кажется нецелесообразным, так как старение клеток и организма происходит от начала их зарождения. Старение как всеобщий закон необратимости процессов пронизывает весь жизненный цикл клетки, семени и всего организма. Геронтология, как и наука о семенах растений, опирается на феноменологические принципы, пытаясь подвести под них достаточно строгие законы цитологии на молекулярном уровне, а также самоорганизационные процессы синергетики.
Вкладывая в понятие жизнеспособности время биологического существования семени, выделим следующие три этапа его существования, которые будем называть периодами (времени).
I. Период жизни растения, возникновения и созревания его семени. Здесь закладываются основы биологических потенциалов последующих периодов.
II. Репродукционный период, характеризующийся способностью самовоспроизведения семени через проросток и растение. На практике данный период называют жизнеспособностью семени. На этом этапе возникает необходимость введения понятия покоя. Этим термином будем называть время заторможенного состояния семени, определяе-
12.612
орого
:утст-иожет 1М со-ожно жиз-л, ко-ШОМ ;тный ;ни к ю бы-
)ЖИТЬ
сте с *ем к зсть”.' очень шкла ; ;дены в то 1ЬНЫХ
лжно гских к ос-[н на
юсоб-
мами
ность'
юста,'
пери-
неце-
аниз-
№НИе
¡про-
!НИ И
гка о гиче-[оста-рном 1ессы
¡ремя
елим
орые
ИЯ и эсно-х пе-
щий-и че-
ШЫЙ
I. На я по-вре-зляе-
мое как внутренними, так и внешними факторами. Выделим два состояния покоя: неглубокое, характеризующееся целостностью внутриклеточного строения (структуры) организма, и глубокое, длительное состояние покоя с частичным нарушением внутриклеточной структуры, обратимо восстанавливающейся при соответствующих условиях. Такое состояние покоя характеризует долговечность репродукционного периода. Очевидно, что в этом состоянии старение семени также затормаживается. Факты долговечности достаточно известны, например, зерно пшеницы, захороненное в саркофагах фараонов, пролежав в них тысячелетия, оказалось способным дать всходы. Некоторые сорняки выдерживают очень жесткие условия состояния покоя. Даже в условиях вечной мерзлоты семена Lu.pin.us агсНсиз, пролежавшие свыше десяти тысяч лет, оказались способными к репродуцированию [1]. Это означает, что ферменты-ре-прессоры, угнетающие либо подавляющие необходимые для прорастания зерна функции, способны в указанных условиях сохранять активность в течение очень продолжительного времени при сохранении внутри- и межклеточной структуры организма семени. При очень глубоком покое оказываются заторможенными синтезирующие функции ферментов. Некоторые механизмы биохимической регуляции покоя семян, без указания на степень его глубины, рассмотрены в работе [5].
III. Пострепродукционный период характеризуется потерей способности к самовоспроизведению. После выхода из глубокого состояния репродукционного покоя организм семени необратимо теряет часть функций ядра и эндосперма. Данный период пострепродукционного состояния покоя назовем неглубоким. В случае глубокого состояния покоя в пострепродукционный период возникают необратимые процессы коагуляции белков, образования ингибиторов-токсинов, мутаций. Это период наиболее быстрого старения организма, при котором он наполняется биологическими внутриклеточными и организменными шлаками, приводящими к обособлению и в конечном счете к гибели клеток и организма.
Приведенная градация жизненных процессов, устанавливающая в наиболее наглядной форме их кругооборот с выделением из него продуктов необратимости, позволяет строить количественные теории жизнеспособности на более корректной основе.
В некоторых случаях весьма информативными величинами скоростей внутриклеточных процессов организма могут служить активности специфических ферментов клеточных организмов, определяемые методами титрования, оптической плотности, ингибирования и др. [6}. Так, этими методами было установлено, что для некоторых семян [7] (кроме ячменя) активность их дыхания в покое коррелируется с активностью дыхательных ферментов: каталазы, пероксидазы, дегидрогеназы, ци-тохромоксидазы декарбоксилов глутаминовой кислоты. Можно предположить, что исключение ячменя объясняется его способностью к анаэробному дыханию, в котором фосфорилирование АДФ при превращении ее в АТФ происходит путем высвобождения электрона при образовании жизненно необходимой молекулы АТФ. .
Анализируя данные работы [8], полученные для семян подсолнечника при нулевой всхожести, можно видеть, что значительное снижение активностей дегидрогеназы, оксидазы и лйпоксигеназы до нулевой величины коррелирует со снижением концентрации в семенах антиоксидантов — токоферолов и фосфолипидов, несмотря на сохранение достаточных запасов триацилглицеролов и запас- ■ ных белков. Эти данные указывают на возможность функционирования семян и в пострепродукционный период, поскольку в семенах еще остались продукты, способствующие их жизнедеятельности. Существенно также отметить, что наличие большого ассортимента специфических внутриклеточных ферментов не исключает возникновения интерференционных эффектов между ними. Ведь эксперимент отражает решение целого класса обратных задач химической кинетики. Ферментативные реакции могут быть и полисубстратными, а комплексы фермента с субстратами и продуктами реакций (интермедиаты) могут быть многофункциональными: один и тот же фермент инициирует вступление в реакцию не одного субстрата, а продуктов реакции может быть несколько [9]. Более того, остаются неучтенными скорости продуцирования белков ферментов на рибосомах, вследствие которых непрерывно могут изменяться концентрации ферментов, а также конформационные вклады ферментов в величины их активностей. В химической термодинамике последние измеряются не только концентрациями веществ, вступающих в реакцию, но и их коэффициентами активностей, конформационные вклады в которые весьма значительны. Но даже один и тот же фермент в зависимости от состояния зерна может обладать:: разной активностью, например, активность каталазы зависит от степени смоченности зерна пшеницы [6].
Перечисленные нами факторы могут привести к неоднозначным, а порою и к альтернативным выводам о природе эмпирической активности фермента. Практически используемые корреляционные методы устанавливают лишь параллели интегральных эффектов, но не раскрывают физической сущности влияния активности того или иного фермента на определенные биологические процессы в жизни семян. Только более глубокое проникновение в кинетику механизмов транскрипции, трансляции и переноса нуклеотидов на фабрику производства белков (рибосомы) позволяет судить ! об истинной активности ферментов в живущей клетке.
В работе [7] проведен обзор различных теорий жизнеспособности семян, включающих влияющие на нее самые разнообразные факторы: ионизирующее облучение, плесени хранения, денатурацию белков, нуклеиновых кислот и липопротеиновых клеточных мембран, накопление ингибиторов роста и мутагенов, а также истощение запаса питательных веществ в процессах метаболизма/Описательный характер влияния указанных факторов безусловно ценен, хотя их влияние известно априори. Теорий же как таковых нет, поскольку описаны лишь отзывы нуклеопротеинов на все перечисленные факторы. Только выяснение изменения их функционирования под влиянием внешних воздействий могло бы указать, в каких пределах те или иные воздействия оказываются полезными, а в каких — вредными, В работах [2, 7] автор
обращается к стохастическим теориям выживания в сравнении с "теориями накопления и истощения”. Покажем, что это сравнение невозможно.
Анализируя множество экспериментальных данных по временному выживанию семян и других живых организмов, включая человека, приводимых в работах [1, 2, 4, 7, 10] и др., можно прийти к следующему очень важному, по нашему мнению, выводу. Если всмотреться в кривые временной смертности живых организмов или изменения жизнеспособности семян, то можно заметить, что все эти 5-образные статистические кривые представляют собой интегральные кривые с нормальными плотностями распределения вероятностей (Гаусса). Плотности распределения вероятностей временной смертности людей, приведенные в работе [4], зависят от уровня цивилизации страны и времени получения статистических данных. Например, в США в 1980 г. эта функция приближена к Гауссовой, в более же ранние годы она, как и накопительная функция вероятностей выживания, отличалась от Гауссовой и была аналогичной странам с низким уровнем цивилизации. Отсюда следует вывод, что, во-первых, в менее социально организованном обществе вероятности выживания (или смертности) отличаются от нормальной функции распределения вероятностей в силу значительных экономических перекосов, влияющих на здоровье людей. Во-вторых, необходимо учитывать также процессы сохранения и становления генофонда страны.
В растительном мире, где работает естественный эволюционный отбор, сформировался и веками сохраняется нормальный закон распределения вероятностей выживания семян, потому что отборочный механизм эволюции растения, не входя в антагонизм между сортами и видами, создавал лишь те из них, которые оказывались устойчивыми во времени. Указанная функция распределения для мира животных и насекомых может быть и не нормальной, если в этих мирах действуют законы типа хищника и жертвы, устраняющие симметричность функций распределения вероятностей выживания (законы Вольтерра и др.). Распределение накопленной вероятности отражает влияние накопительных факторов в организме, сущность которого заключается в старении последнего, в его естественном износе, в накопительном характере износа. Старение от начала и до конца жизненного процесса семян является многофакторной функцией, в которой включение факторов происходит по законам вероятностей, поэтому старение — это явление стохастическое. Механизм старения клетки включается с самого начала ее эволюционного возникновения. Так, делящиеся клетки подвергаются необратимым изменениям в силу всеобщего характера необратимости во времени любых природных процессов. Эволюционное становление клетки тоже "выплачивается” необратимостью, незаметной и лишь слегка изменяющейся на коротких отрезках времени, но сами по себе сложнейшие реакции в клетке указывают на метаболические признаки ее старения в связи с возникающими в ней метаболическими дефектами и побочными продуктами. Процесс старения заключается не только в энергетическом и физиологическом износе клетки, но и в накоплении дефектов на всех уровнях самоорганизации клеток организма семени, в том числе и в хромосомной ДНК. В резуль-
тате возникают внутренние повреждения в функционировании клеток, учащаются ошибки (сбои) в их работе: продуцируются случайные белки, накапливаются не только побочные продукты метаболического старения ("шлаки”), но и невостребованные продукты производства рибосом-белки. Все эти процессы, возникающие на всех уровнях самоорганизации организма, являются по своему происхождению стохастическими. Они и составляют биологическую сущность старения организма. Именно поэтому, в силу своей стохастической сущности, старение организма, вопреки представлениям автора [7], не может противопоставляться "процессам накопления и истощения”.
Таким образом, в работе впервые сделана попытка четкого выделения трех взаимосвязанных между собою этапов (периодов) в жизни семенных растений. Введены состояния покоя семени в пострепродукционный период. По аналогии с репродукционным периодом выделены два типа покоя: нормальный (неглубокий) и аномальный (глубокий). В репродукционный период нормальный покой заключается в торможении внутриклеточных процессов с помощью ферментов-ингибиторов, блокирующих транскрипционные функции хромосомных ДНК. В случае глубокого покоя действия этих ферментов усиливаются. Наряду с этим, с течением времени усиливается смещение клеточного организма из состояния нормального биологического равновесия. Химически инертные и стойкие молекулы ДНК, ее мономеры: трансляционные, адапторные и рибосомальные РНК, мембраны и нуклеотидные цепи белков в условиях глубокого покоя деградируют, приближая организм к гибели. В этом состоянии покоя существует определенная, критическая степень деградации клеточного организма, при которой остаются целостными лишь структуры активных центров ДНК и белков. В этом случае благодаря огромному жизненному потенциалу самоорганизации клеток обратимые изменения основных элементов их функционирования возможны лишь при определенных внешних условиях. В период нормального покоя пострепродукционного этапа усиливаются функции ферментов-ингибиторов, в результате необратимо подавляется репродукционная способность зародыша. Остальные функции ядра и эндосперма сохраняются. Поскольку основная, репродуктивная цель жизни семени утрачена, в организме семени возникает перестройка функционирования всего аппарата. Наступает последняя, безреп-родуктивная фаза жизни семени с унаследованными от предыдущих этапов элементами накопительного старения, ибо сам по себе накопительно-стохастический характер процессов старения заложен механизмами эволюционного отбора, которые определяются не только внешними условиями, но и внутренними свойствами эволюционирующего генома на всех выделенных нами жизненных этапах организма.
В заключение выделим основные проблемы жизнеспособности, старения, покоя и долговечности семян и, вообще, биологических объектов.
1, Жизнеспособность — это биологическое свойство семян, эмпирической мерой которого является по установившемуся определению временная зависимость величины статистической всхожести семян. Такое определение жизнеспособности построено на репродуктивном свойстве семян и не
>-6,2000
! функ-(сбои) белки, кты ме-востре-•белки. ровнях своему ставля-Інизма. Іческой іедстав-зляться
попыт-IX меж-иенных мени в и с ре-Ьпа поїш (глу-Ьльный ¡клеточ-гибито-ункции ;оя дей-!ряду с ещение ІЛЬНОГО
ертные рансля-К, мем-ловиях я орга-ествует іадации :я цело-ДНК и [у жиз-ток об-IX фун-бделен-ального іваются гате не-способ-[эндос-репро-рганиз-гарова-!безреп-(ванны-питель-SHO-CTO-аложен зые оп-и, но и .¡его ге-этапах
1Ы жиз-чности
ІЄ свой-являет-менная ожести :ти по-н и не
учитывает, не выделяет до- и пострепродукцион-ный периоды. Однако поскольку это свойство по. всей совокупности семян обладает определенным распределением, вид которого зависит от биофизических свойств генотипа (популяции), то каждому моменту времени эксперимента приписывается лишь вероятность репродукционного свойства. Следовательно, нормальный (Гауссов) закон жизнеспособности семян является распределением вероятностей репродуктивных свойств семян, в зависимости от сроков и условий их хранения до высева. Поэтому термин ’’жизнеспособность” в его точном понимании есть не что иное как ’’репродуктивность”. В результате для практиков, селекционеров до- и пострепродукционный периоды оказались в тени, хотя из нормального закона следует некоторая информация и о репродуктивных свойствах этих периодов. Так, среднему времени г по вероятности соответствует лишь половина особей, обладающих свойствами репродуктивност,и. Естественно, с возрастом г > г число особей, обладающих пострепродуктивными свойствами, возрастает, но остается и некоторая доля особей, обладающих и дорепродукционными свойствами. Таким образом мы подошли к проблеме, которая не может не заинтересовать селекционеров и;геронтологов.
2. Старение представляет собой естественный биологический процесс, являющийся результатом необратимости, свойственной всем явйениям природы. Даже эволюционный процесс можно Считать также необратимым. Подходя к нему с этой точки зрения, можно установить немало его фундаментальных свойств.
Введенный нами впервые параметр старения $=&/ [11] отражает сокращение времени жизни объекта с учетом процесса его старения. Так, если в качестве времени г с определенной доверительной вёроятнОстью у взять максимально возможную для данного распределения продолжительность жизнй гн, то параметр старения 5 есть собственное биологическое время реальной продолжительности жизни объекта. Взяв разность
К ~ 5 = = О ~ к)К = к*А , (О
увидим, что при данном хж сокращение жизни тем больше, чем больше коэффициент Киа (который МЫ .; назовем коэффициентом старения биологического объекта), равный относительной величине соста-ривания объекта Ьхш/тк.
В качестве параметров старения отдельного жизненно важного органа биологического объекта в,., обладающего существенным вкладом в реальную продолжительность жизни, выберем такие, что выход из строя хотя ,бы одного из них прекращает функционирование биологического объекта в целом. С учетом единого времени тк для всех органов запишем выражение с
V" <2)
Тогда парциальные величины Агм1з/тм — есть частости (вероятности) старения жизненно важ-1 ных бртано'в, влияющих на реальную продолжительность жйз'ни биологического объекта. Поэтому в соответствии с теоремой сложения вероятностей
і
А т
-г1 = 5Х і. = яСумили
^« = 4ул = (1 - ^сумК- (з)
Таким образом, реальная продолжительность жизни биологического объекта определяется суммарным коэффициентом продолжительности жиз-
НИЛ СУМ"
Запишем теперь разность времен .
тм - э = т + уа - г - 6, (4)
где <3— укороченная надбавка к г.,
В результате несложных преобразований приходим к следующему выражению:
Лсу» = уо/т- и; ь/ ;
. _ ксуш = г/уа -Т, (5)
где а/т" — коэффициент вариации, методика ■расчета которого по кривым жизнеспособности представлена в работе [2].
Таким образом, коэффициент вариации нормального закона жизнеспособности семян определяет величину коэффициента старения с наперед заданной доверительной вероятностью. Установление этого закона играет важную роль в определении не только темпов старения биологического объекта, но и его долговечности.
3. Долговечность семян (зерна) и вообще биологических объектов, является очень важной характеристикой, зависящей от процессов старения. До сих пор в науке о жизнеспособности семян точного определения долговечности не дано. Этим термином оперируют лишь в смысле максимальной продолжительности реального функционирования семян путем сравнения эффектов влияния на эту продолжительность различных внешних; условий. Отсюда долговечность определяется лишь как сравнительная, относительная величина. Этого для науки о жизнеспособности семян недостаточно. Ясно также, что под этим термином не следует иметь в виду величину гм. По нашему мнению, под долговечностью нужно понимать продолжительность реального функционирования биологического объекта при определенных внешних и внутренних условиях воздействия на объект. Таким образом, Ь учетом биологического старения объекта под долговечностью следует понимать величину коэффициента продолжительности реального функционирования объекта
Кум = 0<Кхук<1. ' (6Г
Согласно этому определению долговечности величина 5СТМ есть абсолютное время долговечности. Если задано (по кривой жизнеспособности) и выделены наиболее важные органы функционирований'биологического объекта, то эта величина может быть непосредственно рассчитана согласно выражению
К.. ,, - 1 - к
(7)
При расчете парциальных коэффициентов продолжительности функционирования биологического объекта можно исходить из его биофизиче-ских; свойств й степени влияния на него различных воздействий1 (типа терапевтических в медици-
не
).
этом следует прежде всего установить наиболее слабое звено парциальных коэффициент тов продолжительности жизни объекта. . -и
ЙЗВЕС
4. Хранение семян (зерна) и переход их в состояние покоя включают ту совокупность воздействий на семена, которая обеспечивает их долговечность. Процесс хранения зерна должен исходить из степени добротности последнего, которая достигается при полной его зрелости (г = г). Если зерно не созрело, необходимо сначала установить режим хранения так, чтобы оно могло достичь этого состояния; затем режим может быть изменен с целью перехода зерна к состоянию покоя. Этого можно достичь и не изменяя режима хранения путем введения различных ингибиторов и консервантов-ингибиторов. Ингибиторы должны обладать селективным свойством по отношению к функционированию первичных, ’’стартовых” органов, определяющих дальнейшие внутризеренные процессы. Блокировка либо угнетение этих органов — процессы очень сложные, поэтому установить их теоретически порою не представляется возможным и единственным надежным способом является экс-перимешч
В результате проведенных исследований установлено и формализовано понятие силы семян (зерна), согласующееся с качественными анализами последнего в работах школ Робертса и Делуша. Формализация этой силы позволила определить ее основные биологические свойства при достижении максимального значения в период полного созревания семян.
Раскрыта природа нормального распределения жизнеспособности семян и уточнён биологический смысл этого понятия. В связи с этим удалось установить причины расхождения экспериментальной величины средней продолжительности жизнеспособности семян с теоретической величиной в формуле Робертса.
В теории жизнеспособности семян впервые введен обобщенный параметр старения, с помощью которого формализовано (введено) понятие долго-
вечности семян, в котором существенную роль играет коэффициент долговечности. Для нормального закона жизнеспособности разработана методика расчета этого коэффициента, зависящего лишь от коэффициента вариации Пирсона и доверительной вероятности.
Проведенный цикл исследований заполнит существующие пробелы в теории жизнеспособности семян (зерна) и откроет широкую дорогу осмысленному эксперименту.
ЛИТЕРАТУРА г
1. Робертс Е.Г. Введение // Жизнеспособность семян. — М.: Колос, 1978. — С. 9-21.
2. Робертс Е.Г. Влияние условий хранения семян на их жизнеспособность / / Там же. — С. 22-62.
3. Робертс Е.Г., Робертс Д.Л. Номограммы жизнеспособности // Там же. — С. 392-398.
4. Канунго М. Биохимия старения. — М.: Мир, 1982. — 294 с.
5. Томас Г. Биохимические механизмы регуляции покоя семян / / Жизнеспособность семян. — М.: Колос, 1978.
— С. 341-373.
6. Бартон Л. Хранения семян и их долговечность. — М.: Колос, 1964. — 256 с.
7. Робертс Е.Г. Цитологические, генетические и метаболические изменения, связанные с потерей жизнеспособности / Жизнеспособность семян. — М.: Колос, 1978. — С. 244-293.
8. Гаманченко А.И. Физиолого-биологические изменения в семенах подсолнечника при старении: Дис. ... канд. техн. наук. — Краснодар, 1995. — 130 с.
9. Вржещ П.В. Интегральная кинетика многосубсгратных ферментативных реакций. Критерии кинетического поведения и характеристические координаты для решения прямой и Обратной задач / / Биомихия. — 1996. — Вып. 12.
— С. 2067-2081.
10. Хайдекер В. Сила семян / / Жизнеспособность семян. — М.: Колос, 1978. — С. 202-243.
11. Выродов И.П. Физическая сущность явления силы семян и ее групповые свойства // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1999. — № 2-3. — С. 91-94.
Кафедра физики
Поступила 19.10.99 г. . •, к:; и1 ; • ;
664.788.3
ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА ГРЕЧИХИ ; БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОПАРИВАНИЯ
Л.В. АНИСИМОВА " .
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Поиск дешевых и доступных способов гидротермической обработки ГТО зерна крупяных культур — задача, не теряющая своей актуальности, в том числе для малых предприятий, уже в течение ряда лет. В частности, вызывает интерес изучение возможности замены энергоемкой и технически сложной операции пропаривания на более простые способы обработки зерна.
Нами исследован способ ГТО гречихи, включающий увлажнение, отволаживание и сушку зерна. В данном способе отсутствует операция пропаривания с помощью пара довольно высокого давления (0,25-0,30 МПа). Чтобы повысить эффективность предлагаемого способа, применяли интенсивные режимы обработки: высокую степень увлажнения зерна (до 25-31 %) и высокотемпературную сушку
(температура агента сушки 150~170°С). Время от-волаживания гречихи после увлажнения выбирали с таким расчетом, чтобы влага успела распределиться внутри зерна. Как показали результаты опытов, это способствует улучшению технологических свойств зерна при последующей сушке.
Изучали зерно гречихи сорта Аромат 1-й фракции (сход сита с отверстиями 4,5 мм) с начальной влажностью 14,1%, пленчатостью 21,2% и массой 1000 зерен 23,8 г. Зерно шелушили на лабораторном вальцедековом станке, увлажняли вручную (в эксикаторах), пропаривали на лабораторном про-паривателе периодического действия, сушили на лабораторной сушилке в потоке нагретого воздуха.
По результатам проведения нескольких серий одно- и многофакторных экспериментов были найдены следующие оптимальные по эффективности шелушения условия способа ГТО, включающего увлажнение, отволаживание и сушку зерна: влажность зерна после увлажнения 29-31%, время
отвол; ки 161 14%. услов] коэфф цельн| гречи) (давл^ 5 ми^ эффен Шелу дало с Сра
казыв|
НО П01
уступ
парив
Ул
ПЯНЬЦ
ной с зерна влаги шени ных I также ве. ЯД] хими1 СВОЙС' разны
(л
обр
31
Контр! . (без
" ГТО с
Н6Н1 ртвс ‘1 ’! НИе! кой ; ЛЬП ;р.еж
ГТО с ваш суш: (по (
Из спосо ние завис ... испол держ< уменб иссле спосо Сн няетс
,, 30М Д1
ных ния [!
СЛ0Ж1
