储粮基础知识.pptx
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第二章粮食的生理特性储粮基础知识粮食及油料收获后,已与母体植株脱离,但其生命活动并未停止,仍为活的有机体,即使处于休眠或干燥条件下,仍进行各种生理生化变化,这些生理活动是粮食及油料新阵代谢的基础,又直接影响粮食及油料的储藏稳定性。
了解粮食及油料的生理性质,对搞好粮油储藏具有十分重要的意义。
有利:
保持储粮品质、防虫、防霉对储粮的影响:
不利:
消耗有机物、放热、放水一、呼吸作用的概念在生物体内(活细胞内)氧化有机物质并同时释放能量的一个生理过程。
通常所测的粮食呼吸,是粮堆中粮粒和微生物等呼吸的综合结果。
呼吸作用是气体交换过程;同时也是物质代谢和能量代谢的过程。
呼吸作用是在一系列酶的催化下完成的,最易被利用的呼吸基质是己糖,在高等植物细胞中主要的呼吸基质是碳水化合物,如:
葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉等。
在特殊情况下,一些植物组织也可利用其他物质进行呼吸,如:
一些富含脂肪、蛋白质的油料在发芽时粮粒中的有机物质均可作为呼吸的底物被消耗。
第一节粮食的呼吸作用呼吸作用一般根据在呼吸过程中是否有游离O2参与可分为有氧呼吸和无氧呼吸。
二、呼吸作用的类型有氧呼吸是粮食呼吸作用的主要形式,产生的能量大约有70%储藏在ATP中,其余的能量则以热能散发出来。
这就是为什么呼吸作用是粮食发热的重要原因之一。
物质氧化彻底,能量利用率高。
无氧呼吸是粮油籽粒在无氧或缺氧条件下进行的。
无氧呼吸时释放的能量较少,物质氧化不完全。
粮食和油料在储藏过程中,既存在有氧呼吸,也存在无氧呼吸。
处于通风良好情况下的粮堆,以有氧呼吸为主,但粮堆深处可能以无氧呼吸为主,尤其是较大的粮堆更为明显;长期密闭储藏的粮堆和发热的粮堆中,则以无氧呼吸为主。
三、呼吸强度和呼吸商呼吸强度是表示呼吸能力及强弱的大小,而呼吸系数则表示呼吸作用的性质。
(一)呼吸强度呼吸强度定义为单位时间内单位重量的粮粒在呼吸作用过程中所放出的CO2量(以QCO2代表)或吸收的O2的量(以QO2)。
单位为mgco2(或o2mL)/h/kg干重。
粮粒的呼吸强度受许多因素的影响,正常储藏的干燥粮食,呼吸作用极微弱,呼吸强度很低。
以玉米为例,籽粒成熟时,其呼吸强度为1.672.08mg/hkg干重,干燥后呼吸强度仅为0.0340.062mg/hkg干重。
为了了解储藏条件是否适宜,常需要了解粮食在储藏期间的生理状态,就必须了解呼吸作用强弱。
(一)呼吸强度(速率)呼吸强度是衡量呼吸强弱的标准。
粮油籽粒在储藏中的呼吸强度可以作为粮食陈化与劣变速度的标准,呼吸强度增加,也就是营养物质消耗加快,劣变速度加速,储藏年限缩短,因此粮食在储藏期间正常的、最低呼吸强度维持粮食储藏期间生理活性是粮食保鲜的基础。
呼吸强度随物种的年龄、器官部位、组织的生理状况不同有明显差异。
如:
一般生殖器官的呼吸强度要高于营养器官,在粮食籽粒中呼吸强度为:
胚糊粉层胚乳另外生物在不同的生长发育期其呼吸强度也不同,在发育中的种子呼吸作用较强,成熟时减弱,休眠时呼吸作用最微弱,而当种子萌发时呼吸作用逐渐增强,可比休眠时的呼吸强度大数百倍。
(二)呼吸商(系数)(Respirationquotient缩写为RQ)粮食储藏过程中呼吸性质的判定方法,是测定储藏粮食的呼吸系数,即呼吸时放出的CO2体积与同时吸入的O2体积两者之间的比值,表示为:
糖被完全氧化,其呼吸系数为1.0,脂类比糖还原程度高,即在脂类分子中氢对氧的比例大,所以脂类在氧化时需要更多的氧,因而脂类的呼吸系数小于1,为0.7-0.8(如油料籽粒),视分子种类而定。
植物蛋白质完全氧化到CO2、NH3和H2O,其呼吸系数接近1。
但在细胞中更普遍的是不完全氧化,氧被保留在酰胺中,这样则其呼吸系数为0.750.8(大豆)。
有机酸由于相对含氧量多,所以其呼吸系数大于1。
根据上列方程式,当底物完全被氧化时,底物的性质与呼吸系数有一定关系,可以用RQ值推测呼吸底物,但是在一些情况下,呼吸系数偏离理论值。
例如:
1、在粮堆通风不良时即在氧气不足时,虽然以糖为底物,但是RQ1,这是由于有无氧呼吸的存在。
2、呼吸底物不完全分解,有部分发生物质转移,也使RQ偏离理论值。
如脂肪含量较高的油料种子。
3、一些反应影响到CO2释放和O2的吸收量,如细胞内发生羧化反应,RQ值减小。
四、影响呼吸作用的因素
(一)内部因素粮油籽粒本身对储藏过程中呼吸作用有十分显著的影响。
一般来讲,胚占籽粒比例大的粮种呼吸作用强,如玉米比小麦的呼吸强度在相同的外部条件下要高;未熟粮粒较完熟粮粒的呼吸作用强;当年新粮比隔年陈粮呼吸作用旺盛;破碎籽粒较完整的籽粒呼吸强度高;带菌量大的粮食较带菌量小的粮食呼吸能力强。
(二)环境因素影响粮粒呼吸作用环境因素主要是水分、温度及环境气成分。
1、水分在影响粮油劣变速度的诸因素中,水分是最主要因素。
水分对于粮粒呼吸的重要意义在于,水是粮粒呼吸过程中以及一切生化反应的介质。
一般情况下,随着水分含量的增加,粮油籽粒呼吸强度升高。
不同水分小麦的呼吸强度含水量(%)呼吸强度(mlCO2/kg.24h)10.64.114.66.915.77.317.880.4的体当粮食水分增高到一定数值时,呼吸强度就急剧加强。
形成一个明显的转折点,这个转折点的粮食含水量称为粮食的临界水分。
呼吸强度随含水量变化曲线任何一种粮食的临界水分是指与大约75%大气相对湿度相平衡的粮食含水量。
1、水分粮粒间隙空气相对湿度为75%时,各种粮食的呼吸强度都显著升高,因此,在常温下短期储藏的最高安全水分相当于75%相对湿度下的粮食水分;长期储藏或高温度夏的粮食最高含水量则应相当于更低的相对湿度,长期储藏(13年)的粮食,其最大安全水分应降低到对应于65%的相对湿度。
为了保证粮、油储藏过程中的品质及延长储藏时间,必须控制粮食的含水量,使其不超过安全储藏所要求的数值,更不能超过“临界水分”。
粮食含水量超过其临界水分时呼吸强度即急剧增高。
临界水分粮食的临界水不同粮食的临界水分大小不同。
一般禾谷类临分为14%左右,油料的大豆的临界界水分较低为8-10%,但水分在14%左右。
粮种水分(%)温度()稻谷14.42528糙米15.62528小麦14.72127玉米14.325大麦14.42528花生果10.525亚麻子10.325棉籽大豆75%1相1.4对湿度相对应的粮食含水2量5的参数。
14.4252、温度温度对酶促反应有直接的影响,呼吸作用对温度变化很敏感。
温度对粮食呼吸作用的影响可分为三基点,即最低、最适和最高点。
呼吸作用最低点的温度,只能维持粮食极微弱的生命活动。
粮食呼吸作用的最高点,一般在4555,在该温度下,开始可能比最适温度下的呼吸速率为高,但很快急剧下降,这可能是由于原生质及酶都不耐高温的缘故。
在最低点与最适点之间,粮食和油料的呼吸强度随温度的升高而加强。
根据凡霍夫定律,当温度升高10时,反应速率增大到2-2.5倍,这种由温度升高10而引起的反应速率的增加,通常以温度系数(Q10)表示。
粮油呼吸强度:
温度间隔15252030253530403545Q101.81.71.61.7-Q101.91.61.21.10.9Q101.91.81.31.11.0小麦在055的Q103、水分与温度的联合效应水分与温度是影响粮食和油料呼吸作用的主要因素,但二者并不是孤立的,而是相互制约的。
水分对粮食和油料呼吸作用的影响受温度条件的限制,温度对粮食和油料呼吸作用的影响受含水量制约。
因此在低温时,水分较高的粮食也能安全储藏,如在我国东北及华北地区,冬季气温很低,高水分玉米(一般含水量为25%)也可以作短期安全储藏,夏季气温回升时,必须降水(干燥、烘干)才能安全储藏。
同样,温度对粮油呼吸作用的影响与粮油含水量有关。
水分较低时,温度对呼吸的影响不明显,当温度升高时,温度所引起的的呼吸强度变化非常激烈。
利用温度、水分对粮食和油料呼吸作用的综合作用,实践中可通过严格控制粮食的含水量,使粮食安全度夏,或在低水分条件下进行热入仓高温杀虫(小麦),保持粮食品质;同样利用冬季气温低的有利条件,降低粮温,使高水分粮安全储藏。
北京大米度夏安全水分为13.5%,而气温较高的上海就必须控制在12.0%才能过夏,而现在低温或准低温储藏大米,水分可高达15%。
人们从实践中总结出来的粮食安全水分值称作粮食储藏安全水分。
一般禾谷类粮食的安全水分是以温度为0时,水分安全值18%为基点。
温度每升高5,安全水分降低1%。
4、气体
(1)氧分压空气中氧气的百分浓度叫氧分压。
氧分压的高低对粮食和油料呼吸强度有明显的影响。
通常随着氧分压的降低,有氧呼吸减弱,无氧呼吸加强(图)。
不同粮食和油料进行正常呼吸时,需要的最低氧分压也不同,因此储藏中氧分压的降低也有一定的限度,应该以能够维持粮食和油料的最低生理活动为标准,不致于形成粮堆缺氧呼吸。
储藏环境中气体成分的变化会影响其呼吸强度和呼吸类型。
缺氧呼吸将会造成:
第一有机物质消耗极大,粮粒在缺氧呼吸状态下,为了获得足够的能量来满足生理活动的需要,必然消耗大量的有机物质,造成核酸和ATP的合成受阻,引起代谢紊乱;第二缺氧呼吸过程中,产生大量有毒的中间代谢产物,如乙醇、乙醛等。
这些物质对粮食和油料籽粒的生命部位胚造成危害,引起生活力下降,甚至完全丧失。
但在实践中,我们可以缺氧储藏保管粮食,因为缺氧储藏对呼吸有抑制作用,对保持粮食食用与种用品质是有益的,但是这种储藏只能是短暂的,除要求粮食干燥外,还需求储藏环境的低温。
(2)二氧化碳浓度二氧化碳是呼吸作用的产物,环境中CO2的浓度增高时,就会抑制呼吸作用的进行,使呼吸强度减弱。
人为地调节粮食和油料籽粒储藏环境中气体的成分,增加CO2浓度,可以抑制粮食和油料的呼吸作用,从而减弱呼吸强度,达到保鲜储藏的目的。
大米储藏时充入CO2,用塑料薄膜密封储藏,发现可明显抑制虫、霉、发热、脱糠,保持大米度夏。
控制储藏环境中的气体成分,是使粮食和油料储藏后仍然保持新鲜品质的重要技术措施,是气调储藏的基础。
粮食呼吸对储粮安全的影响主要有:
1、呼吸会产生大量的水分;2、呼吸过程中产生一定的热量;3、粮食中的有机物作为呼吸底物被消耗;4、无氧呼吸会导致酒精的积累;5、呼吸会造成粮堆内的CO2积累;6、呼吸作用能促进小麦等粮食品种后熟作用;7、利用粮食的呼吸作用,进行自然缺氧储藏(气调储藏);第二节粮食的休眠与后熟一、休眠1.休眠的概念一般只要满足萌发所需的适宜外界条件(适宜的温度、适当的水分和充足的氧气),粮食和油料种子就能正常地萌发。
但是有些具有生活力的粮油种子,即使在合适的萌发条件下仍不能萌发,此种状态我们称之为休眠。
粮食和油料籽粒的休眠期一般在储藏过程中度过。
凡具有活力但停留在不能萌发或发芽困难的状态,称作休眠。
造成休眠的原因有内因、外因和内外因同时影响。
2.休眠的类型自然休眠(一次休眠、初生休眠、生理休眠、后熟休眠、深休眠)此时是粮食籽粒在收获后甚至还没有收获时所进入的休眠状态,虽然给予适当的发芽条件,但由于粮油籽粒本身的某种原因不能萌发,此种情况称为自然休眠。
它主要是由于内在的生理条件造成的,所以又称生理休眠或后熟休眠。
同时由于这种休眠是先天性的,所以又称一次休眠或初生休眠。
具有这类休眠特性的粮油籽粒,一般都具有后熟期。
经过后熟,这些籽粒可在适宜的条件下萌发。
诱导休眠某些粮油籽粒在初生休眠解除后,在适宜的条件下能够萌发,但遇到了不良的环境条件,而使其重新进入休眠状态,这时即使再给予适宜条件也不能萌发,这种休眠称为次生休眠或诱导休眠。
一般认为高温和氧的限制供应是诱导次生休眠的主要因子。
次生休眠的产生是由于内部的变化,是后熟作用的逆转过程。
强迫休眠具有生活力的粮油籽粒,在储藏条件下,由于不具备萌发条件,不会萌发,这种状态称为“静止”(quiescence),这种休眠称为强迫休眠或外因性休眠。
一旦外界条件具备,即可
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