Раздел 11. Физиология и биохимия формирования качества урожая сельскохозяйственных культур

Цель выращивания сельскохозяйственных культур – получение продуктов питания для человека, кормов для животных, сырья для перерабатывающей промышленности. Ценность различных частей растений разная и она определяется содержанием и соотношением в них различных веществ – белков, углеводов, липидов, витаминов, минеральных веществ и другие.

Химический состав растений относительно постоянен и обусловлен их генетической природой (видовые, сортовые особенности). Так в зерне злаков преобладает крахмал (60…85 %), в зерне бобовых – белок (25…60 %), в семенах масличных – жир (35…60 %), в корнеплодах сахарной свеклы – сахароза (17…20 %), в плодах и ягодах много сахаров, органических кислот, витаминов, микроэлементов.

Одни и те же вещества могут иметь различную энергетическую и биологическую ценность. Например, более высокую энергетическую ценность имеют предельные жирные кислоты, а более высокую биологической питательной ценность имеют непредельные жирные кислоты. Более высокой биологической питательной ценностью обладают водо- и солерастворимые белки (альбумины и глобулины), они преобладают в зерне бобовых культур (работа 40) и недозрелом зерне злаков. В созревшем зерне злаков больше щелоче- и спирторастворимых белков (глютелинов и проламинов), определяющих хлебопекарные качества муки и составляющих основу клейковины (работа 41, 42), однако их биологическая питательная ценность более низкая.

Содержание и состав различных веществ в растениях изменяется в онтогенезе и в значительной степени зависит от условий среды. Например, у растений, произрастающих в южных районах, синтезируется больше белков, а произрастающих в северных районах – углеводов и жиров. В сухую и жаркую погоду синтезируется больше белков, а в холодную и влажную – углеводов. Наиболее эффективным способом влияния на качество урожая является регулирование минерального и водного питания.

Крахмал содержится в растениях в виде крахмальных зерен. Крахмал – неоднородное вещество, состоящее из амилозы и амилопектина (работа 43). Образование крахмала в зерне злаков, клубнях картофеля стимулируют калийные (не хлорсодержащие) удобрения.

Растворимые моно- и олигосахариды (сахара) имеют сладкий вкус. В корнеплодах, плодах и ягодах они представлены в основном, глюкозой, фруктозой и сахарозой (работа 44). Кислый вкус растительных тканей, недозрелых плодов и ягод зависит от содержания органических кислот (работа 47).

Много масла содержится в семенах масличных культур (работа 45). Качество масла зависит от содержания в нем ацилглицеринов, фосфоглицеридов, предельных и непредельных жирных кислот, свободных жирных кислот. Физико-химические свойства жиров характеризует ряд показателей (констант) – число омыления, йодное число (работа 46), кислотное число (работа 4), температура плавления и другие. Качество масла выше у растений, выращиваемых в северных районах, при достаточной их водообеспеченности, при внесении фосфорно-калийных удобрений.

У растений могут накапливаться различные токсичные вещества. Так в зерне бобовых культур содержатся алкалоиды (работа 48), в семенах плодовых и ягодных культур – гликозиды. Больше токсичных веществ содержится у южных растений, при высоком уровне азотного питания.

В коре и листьях многих растений содержатся дубильные вещества (работа 49). Они могут использоваться в кожевенном производстве, в пищевой промышленности.

Витамины относятся к физиологически активным веществам, они содержатся во всех растительных тканях и выполняют регуляторную функцию. Например, витамины В₁, В₂, В₆, РР, фолиевая и пантотеновая кислоты входят в состав ферментов и участвуют в регуляции обмена веществ и энергии в клетках. Так как человек и животные получают витамины с продуктами питания и кормами, их качество оценивается не только содержанием белков, углеводов, жиров, минеральных веществ, но и витаминов. Витамины делят на водо- и жирорастворимые. Витамин С (работа 50) относится к группе водорастворимых витаминов, наиболее распространенных в растениях. Витамин А (работа 51) относится к группе жирорастворимых витаминов.