Вопросу о том, что происходит в семенах при прорастании, посвящены сотни научных работ. Ученые всего мира — ботаники, физиологи, биохимики — детально изучали и изучают эту проблему. На очень высоком уровне ведутся исследования под руководством профессора Н. В. Обручевой в Институте физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН. Мы с вами рассмотрим процесс формирования и прорастания семян очень коротко, схематично, выделяя лишь основные этапы, ведь наша конечная цель — узнать о полезных свойствах этой еды и научиться получать ее самостоятельно.
В качестве примера выберем пшеницу. Она всем знакома, и в домашних условиях чаще всего проращивают именно ее.
Начнем с образования семян. Как они формируются? Летом, после цветения, опыления и оплодотворения, все растение начинает работать на свое будущее потомство, на зерно. Начальная фаза созревания зерна или фаза молочной спелости наступает через 12–16 дней после цветения и продолжается 7–15 дней. Из листьев и корней в колос интенсивно поступают необходимые питательные вещества и вода. По сосудистой системе растения к созревающим семенам поднимаются сравнительно небольшие молекулы — простые сахара, аминокислоты, жирные кислоты. Они принимают участие в обмене веществ, служат для формирования зародыша с зачаточным корешком и зародышевой почкой и накопления питательных веществ в семени. Каждый из вас был летом в поле, видел колосящуюся пшеницу, все мы пробовали зернышки из этих колосков. Сорвешь колосок, разотрешь в руках, подуешь — и на ладони остаются зеленоватые зернышки. Они мягкие, сладковатые на вкус. Если их раздавить или разрезать, из них выделяется густая беловатая жидкость, напоминающая молоко. Влажность этих семян около 50 %. Такие семена интенсивно дышат, в них идет активный обмен веществ.
Постепенно из простых Сахаров, придающих семенам сладковатый вкус, образуются более сложные молекулы крахмала, из аминокислот — белки, из жирных кислот — жиры. Эти процессы идут с потерей воды. Растение начинает желтеть, накопление органических веществ постепенно прекращается, многие активные соединения, участвующие в обмене веществ, переходят в неактивные формы, зерна уплотняются. Наступает фаза восковой спелости. Семена еще мягкие, но жидкость из них уже не выделяется, сладковатого вкуса нет. Еще через 2 недели, к завершению фазы полной спелости, потеря воды достигает максимума, влажность падает до 13–14 %. В целом формирование зерна длится около полутора месяцев.
Созревшее зерно пшеницы имеет удлиненную форму. Зародыш занимает небольшой объем (около 1/10) и расположен на одном конце зерна, в его зачаточных органах много белков, жиров, витаминов, микроэлементов. Именно зародыш будет командовать всеми процессами роста будущего молодого растения. Большую часть объема зерна занимает эндосперм — специальная запасающая ткань, материал которой используется при прорастании для построения новых тканей и органов. Клетки эндосперма в основном заполнены крахмалом. Снаружи зерно покрыто сложной оболочкой, состоящей в основном из клетчатки. Что касается витаминов, то витамин Е содержится в зародыше, витамины группы В концентрируются в основном в оболочке, витамина С в сухом зерне пшеницы очень немного. После того как зерно созрело, оно отделяется от колоса и для него наступает период покоя.
Созревшие семена как бы спят, спокойно спят. Обмен веществ и дыхание замедлены в них настолько, что видимых проявлений жизни нет. Именно с помощью покоящихся семян осуществляется связь между поколениями растений. Жизнеспособность покоящихся семян различных видов сохраняется, если их влажность находится в пределах от 3 до 14 %, в таком состоянии они могут храниться годами. Но покой этот временный, или, как говорят физиологи, вынужденный. Это приспособление растений для переживания неблагоприятных условий в определенные сезоны года.
Зерновые продукты
Два слова о продуктах, которые получают из зерна. Зерно пшеницы, находящееся в состоянии покоя, весь мир использует для получения муки и крупы, выпечки хлеба, изготовления макаронных изделий. При помоле зерна зародыш и оболочки механически удаляются (как бы отрубаются, отсюда — отруби). Крахмал эндосперма тщательно размалывается и многократно просеивается, чтобы удалить остатки отрубей. Получается белоснежная мука высшего сорта. При этом утрачивается около 70 % биологически активных питательных веществ зерна. Они содержатся в отрубях, которые идут, как правило, на корм скоту. И все же только что смолотая мука является полезным продуктом, ведь 30 % витаминов в ней есть. Но эти витамины быстро теряют свою силу, и уже через 2 недели прекрасная мука высшего сорта — это практически только крахмал. Но она не портится и может храниться месяцами. Именно ее обычно используют в хлебопечении. А вот в старину в России хлеб выпекали из цельной муки, смолотой в тот же день. Такой хлеб, кроме чувства сытости, давал силу и здоровье.
Необходимым условием для прорастания при подходящей температуре и аэрации является только одно — соприкосновение с водой. Именно вода — тот пусковой фактор, который дает зеленый свет всему процессу. Вам еще не наскучило вникать в эти тонкости? Немного потерпите, основная интрига впереди.
Итак, семенам для прорастания прежде всего нужна вода. Они прекрасно приспособлены к затоплению и не боятся даже весеннего половодья. Наоборот, процесс идет максимально быстро, если в первые часы семена погружены в воду целиком. Именно поэтому, проращивая пшеницу в домашних условиях, нужно на первые 10–12 часов залить зерна водой так, чтобы они утонули. Не бойтесь, они не задохнутся, а будут прорастать быстрее. При последующей инкубации в условиях аэрации и 100 %-ной влажности воздуха семена наклюнутся еще через 4–5 часов, и весь период проращивания займет менее суток. Если же сухие семена поместить на влажную ткань, да еще забывать ее периодически смачивать, процесс затянется на 2–3 дня, ведь вода будет поступать только через одну сторону семени.
При погружении в воду, ее поступление в сухое зернышко пшеницы происходит вначале через особый узкий канал (микропиле), а затем вода идет четким фронтом через все семя. Этапы прорастания определяются количеством поглощенной воды. Вначале происходит так называемое физическое набухание. Так будет набухать и мертвое зерно, и кусок сухого дерева, и фильтровальная бумага. Влажность семян пшеницы при физическом набухании повышается до 58–59 %. Этого уровня недостаточно для того, чтобы зародыш тронулся в рост, но вполне хватает, чтобы начался активный обмен веществ. Уже в первые 20 минут после начала набухания во много раз активизируется дыхание. Быстро запускается синтез ферментов, задача которых — расщепление сложных запасных питательных веществ на более простые. С максимальной скоростью образуются самые разнообразные соединения, необходимые для обмена веществ в пробуждающемся организме.
Прорастающие семена поглощают только воду и кислород, все остальные необходимые для жизни элементы питания мобилизуются и перераспределяются самим растением из запасающих тканей и органов к растущим органам проростка.
Под действием гидролитических ферментов, которые активно синтезируются в прорастающем семени, молекулы сложных запасных веществ быстро распадаются на более простые — уже через 24 часа после начала набухания запускается процесс распада крахмала до простых Сахаров, несколько позже запасные белки распадаются до низкомолекулярных соединений (пептидов и аминокислот), на третий день начинается распад жиров с образованием жирных кислот. Эти более простые соединения передвигаются в растущие органы проростка и используются как для построения новых тканей, так и при синтезе многочисленных соединений, которые обеспечивают жизнь молодого растения.
