Зерно кукурузы голое, непленчатое, весит в среднем 0,2-0,3 г (абсолютный вес от 200 до 300 г), имеет следующее строение. Снаружи зерно покрыто плодовыми, сильно развитыми оболочками, состоящими из большого числа (12-14) слоев клеток, толщина их достигает 0,3 мм, а вес 5,5-7,0% от веса зерна. Затем расположены тонкие семенные оболочки, состоящие из двух слоев клеток, вес их около 2°/о, Плодовые и семенные оболочки в основном не окрашены (имеют белый или слегка желтый цвет). Эта часть зерна очень богата клетчаткой и пентозанами, хотя и не отличается высокой зольностью [1-6].
Под семенными оболочками лежит алейроновый слой, состоящий из одного слоя клеток, он охватывает все зерно, за исключением зародыша. Алейроновый слой весит 6-8% от веса зерна. Он сравнительно богат золой, жиром, белком и клетчаткой. У основания зерна расположен зародыш, глубоко вдающийся внутрь зерна. Зародыш весит от 8 до 15% от веса зерна. Кукурузный зародыш содержит большое количество жира (в среднем 30-35%), много белков и сахара, а также витаминов. Вес основания, при помощи которого зерно соединяется со стержнем, составляет около 1,5%.
На долю эндосперма зерна приходится в среднем около 70% его веса. Эндосперм кукурузы белый или желтый может быть мучнистым и стекловидным (стекловидность кукурузы зависит от формы крахмальных зерен, плотности их укладки и не связана с большим или меньшим содержанием белка). Эндосперм содержит очень много крахмала (80% и более), немного белка и незначительное количество жира, минеральных веществ и клетчатки.
Химический состав зерна зависит от культуры и сорта, почвенно-климатических условий, методов агротехники, условий хранения и других факторов. В среднем зерно состоит из 14% воды и 86% сухих веществ.
В зерне по сравнению с картофелем значительно меньше влаги, что придает ему прочную структуру. Влага зерна зависит не только от его гигроскопичных свойств, но и от зрелости и других условий.
Различают четыре состояния товарного зерна: сухое, средней сухости, влажное и сырое. Например, для пшеницы и ячменя эти состояния характеризуются следующими показателями влаги (%): сухое до 14, средней сухости от 14 до 15,5, влажное от 15,5 до 17 и сырое более 17. В дефектном и намоченном зерне влага может достигать 30% и выше. Влага, которая отвечает сухому состоянию, является коллоидно-связанной, жизненные процессы в зерне сведены к минимуму, при средней сухости появляется небольшое количество свободной влаги и зерно может пробуждаться к жизни. Общая влага соответствует этому состоянию зерна, называется критической [7-12].
В зерне в среднем 84% органических и 2% минеральных веществ, в том числе (%): крахмала 52, сахаре 3, клетчатки 6, пантозанов и пектиновых веществ 9, азотистых веществ 11, жира 3.
Крахмал содержится (%): у здоровых зрелых зернах пшеницы – 48-57; ячменя – 46-53; овес – 34-40; проса – 42-60; кукурузы крахмалистой – 61-70, зубовидным 58-64, кремнистой – 54-71. В дефектном зерне количество крахмала снижается [13, 14].
Сахара в здоровом зерне чаще от 0,6 до 7,0%. Он состоит в основном из сахарозы и небольшого количества трех-и тетрасахарид. В недозрелом и пророщенных зерне сахара больше, он состоит главным образом из редуцируя сахаров (инвертированного сахара, мальтозы).
Целлюлоза в зерне, свободном от цветочных пленок, относительно немного - 1,5-2,5%. В зерне с неразделенными пленками повышается и составляет (%): в овес 10 просе 8, ячмене 4-5, горохе 7,7.
Пентозаны - доминантная составляющая часть резины (слизи). В зерне содержится гемицеллюлозы, состоящий из гексанов (маннан, галактан, глюкозан) и пентозанов (крылан, арабан). Общее количество пентозанов в зерне 7-15%. Для кукурузы характерно наличие декстринов (1-6%). Пектиновых веществ в зерне относительно немного.
Азотистые вещества в здоровом зрелом зерне состоят главным образом из белков, которые могут содержаться от 7 до 25%. Свободные аминокислоты, амиды и пептиды присутствуют в очень небольших количествах. В зерне найдены альбумины - белки, растворимые в воде; глобулины - белки, растворимые в слабых (3-10%-ных), а некоторые из них - в слабых (0,2%-ных) растворах кислот проламинов - белки, растворимые в 60-80%-ных растворах спиртов; глютелины - белки, растворимые в слабых (0,2%-ных) растворах щелочей [15-18].
Жиры - триглицериды жирных кислот - содержащиеся в зерне в относительно небольшом количестве - от 1,8 до 2,5%. В кукурузе жиров 5-7% Есть в овес 5-6%, и в просе 3,5-5%. В эфирные экстракты из зерна кроме жиров переходят липоиды - фосфатиды, стеролы, воски, пигменты и другие вещества. Типичными и наиболее распространенными представителями фосфатидов в злаках являются лецитин - три глицерид, содержащий фосфорную кислоту и азотистое основание холин.
Содержание лецитинов небольшой (0,3-0,7% к массе зерна). С стеролов в зерне присутствуют высокомолекулярные одноатомные спирты - фитостеролы (0,03-0,07%), они близки к витамин группы D (кальциферола). С пигментов в зерне найдены каротин, антоцианы, флавоны.
Витамины зерна представлены жирорастворимыми витаминами - токоферолами и водорастворимыми (мг на 100 г): тиамин 0,3-0,8, рибофлавин 0,07-0,30, никотиновая кислота 1,3-7,2, а также пиридоксин, биотин, пантатеновую кислота. Аскорбиновой кислоты в зерне в состоянии покоя нет, но она появляется при его прорастании [19, 20].
Минеральные вещества (зола) и кислоты составляют 1,5-3,0% от массы зерна. Они находятся главным образом в периферических частях зерна и зародыше. Относительно много золы в ячмене, овес и просе. Доминирующая часть золы состоит из фосфата калия. Около 85% фосфора от общего его содержания находится в органических соединениях - нуклеопротеидов, фосфатидов.
Кислоты зерна представлены фосфорной, щавелевой, яблочной и молочной. Общая кислотность зерна 1,5-2,5 мл 1н. раствора гидроксида натрия на 100 г зерна. Активная кислотность водной вытяжки соответствует рН 5,5-6,5. При самонагревании, плесени и прорастании кислотность зерна повышается.
Для установления влияния условий выращивания гибридов кукурузы и их родительских форм на содержание в зерне крахмала, белка и жира, нами были проведены соответствующие анализы.
Результаты анализов по изучению влияния густоты посева семян гибрида РОСС 209 МВ на содержание в зерне крахмала, белка и жира приведены в таблице [19-22].
Таблица 1. Влияние густоты посева семян на химический состав верна среднераннего гибрида РОСС 209 МВ
Густота посева семян, тыс. шт/га |
Содержание в зерне: % в отношении к кг/га |
||
крахмал |
белок |
жир |
|
40 |
69,6/2150,6 |
11,8/364,6 |
4,7/145,2 |
50 |
69,4/2546,9 |
11,6/425,7 |
4,5/165,2 |
60 |
69,1/2625,8 |
11,3/429,4 |
4,3/163,4 |
70 |
68,7/3077,8 |
11,0/492,8 |
4,1/183,7 |
80 |
68,3/2479,3 |
10,8/392,0 |
3,7/134,3 |
90 |
67,8/1939,1 |
10,5/300,3 |
3,3/94,4 |
Полученные результаты свидетельствуют о том, что с увеличением густоты стояния растений гибрида РОСС 209 МВ химический состав зерна ухудшается. Так, при увеличении густоты стояния растений с 40 до 90 тыс. шт/га уменьшилось содержание крахмала в зерне на с 69,6 до 67,8%, белка - с 11,8 до 10,5% и жира - с 4,7 до 3,3%.
Однако, если проанализировать изменение содержания крахмала, белка и жира в урожае с одного га посева (в кг/га), то наилучший результат имеет место при густоте стояния растений 70 тыс. шт/га. В этом случае содержание в урожае крахмала составило 3077,8 кг/га, белка - 492,8 кг/га и жира - 183,7 кг/га. При снижении густоты стояния растений до 40 тыс. шт/га количество крахмала и белка уменьшилось в 1,4 раза, жира - в 1,3 раза.
Таким образом, условия выращивания оказывают непосредственное влияние на химический состав зерна гибридов кукурузы и их родительских форм.