Строение ячменного зерна

С ботанической точки зрения зерно ячменя представляет собой зерновку, состоящую из трех основных частей: оболочек, эндосперма и зародыша, каждая из которых имеет свое специальное назначение (рис.1).

Рис 1 - Строение ячменного зерна:

1 – зародыш стебля;

2 – зародыш листа;

3 - зародыш корешка;

4 – щиток;

5 – всасывающий эпителий;

6 – эндосперм;

7 – пустые израсходованные клетки;

8 – алейроновый слой;

9 – семенная оболочка;

10 – плодовая оболочка;

11 – мякинная (цветковая) оболочка

Оболочки ячменя состоят из семи различных слоев, которые принято объединять в три основных.

Мякинная оболочка состоит из нескольких слоев отмерших клеток, содержащих дубильные, горькие вещества, различные соли, в т.ч. соли кремневой кислоты, которые придают ей твердость и упругость. Мякинная оболочка в период развития и созревания служит защитным приспособлением внутренних органов зерна от механических воздействий. Она не полностью охватывает зерно и не закрывает обоих его концов. Технологическое значение мякинной оболочки заключается в создании фильтрующего слоя для отделения сусла от затора.

Плодовая (перикар) и семенная (теста) оболочки состоят из клеток, длина и ширина у которых примерно одинаковы; в отличие от прозенхимных клеток, у которых длина во много раз превышает ширину. По химическому составу эти оболочки представлены несколькими слоями клетчатки и гемицеллюлозы.

В технологическом отношении имеет значение полунепроницаемая семенная оболочка, которая пропускает внутрь зерна воду и задерживает растворенные в ней соли и другие вещества, тем самым предохраняет зародыш зерна от повреждения различными химическими веществами.

Семенная оболочка снаружи покрыта плодовой оболочкой, которая плотно сращена с ней. Эти оболочки не имеют отверстий и полностью облегают зерно.

Эндосперм (мучнистое тело) состоит, главным образом, из тонкостенных крахмальных клеток, заполненных крахмальными зернами. Эндосперм служит резервом питательных веществ, для развития зародыша в период его жизнедеятельности. Крахмальные клетки образуют ядро эндосперма (рис.2). Стенки этих клеток представляют собой густое переплетение целлюлозы и высокомолекулярных белков, которые соединены цепочками β – глюкана.

Рис.2 - Клетки крахмала в эндосперме

В клетках находятся большие и малые зерна крахмала, которые, в свою очередь, окружены мембраной из гемицеллюлоз. Промежуточные пространства между отдельными зернами крахмала заполнены белковыми и гумми - веществами.

Все стенки, окружающие крахмальные клетки, очень стабильны. Их толщина зависит от сорта ячменя и условий его произрастания. У пивоваренных сортов ячменя стенки клеток обычно тоньше, чем у кормовых сортов. Толщина стенок крахмальных клеток – весьма важный фактор для солодоращения, так как толстые стенки дольше противостоят растворению. Они препятствуют обмену веществ и защищают содержимое клеток очень длительное время (при необходимости более ста лет). Стабильность этих клеток придает ячменному зерну жесткость, которую при необходимости можно преодолеть только значительным механическим воздействием.

Эндосперм окружен тройным слоем прямоугольных толстостенных клеток – алейроновым, или клейковинным слоем. Эти клетки содержат белок, жиры, дубильные и красящие вещества. По мере приближения к зародышу клетки алейронового слоя делаются мельче и исчезают, так что зародыш ими не покрыт. В отличие от мертвых клеток крахмалсодержащего эндосперма клетки алейронового слоя способны дышать, за счет сконцентрированных в них митохондрий. При солодоращении алейроновый слой является важнейшим «исходным пунктом» ферментообразования.

Зародыш расположен со стороны спинки зерна в нижней его части и состоит из зачатков почки, первичного стебля, корешков и является живой частью зерна. Относительная масса зародышей у отдельных сортов ячменя колеблется от 2,8 - 5%. Клетки зародышевой части не имеют крахмала, они содержат большое количество белка, а также сахара, жиры, которые наряду с крахмалом эндосперма необходимы для развивающегося из зародыша молодого растения.

В тесной органической связи с зародышем находится щиток. Он отделяет эндосперм от зародыша и служит передаточным механизмом передачи из эндосперма питательных веществ к растущему зародышу. В щитке содержатся ферменты и большое количество витаминов. Между эндоспермом и эпителием щитка, состоящего из слоя удлинненых клеток, находится слой опустевших клеток эндосперма. Крахмал этих клеток был израсходован на питание зародыша еще в период созревания зерна.

На стороне, обращенной к эндосперму, находится слой перпендикулярно расположенных тонкостенных клеток цилиндрической формы – всасывающий эпителий. Он крепко сращен с лежащими под ним тканями щитка. По клеткам эпителия находящиеся в растворе питательные вещества транспортируются из эндосперма и через щиток передаются зародышу.