Mechanizmy powstawania uszkodzeń nasion roślin strączkowych

nasiona roślin strączkowych, łupina, pękanie, suszenie, deformacja, szczep, stres

Rośliny strączkowe uprawiane są od kilku tysięcy lat na różnych kontynentach kuli ziemskiej. Do najbardziej rozpowszechnionych należą: fasola (Phaseolus vulgaris), soja (Glycina max.), groch (Pisum sativum) i w mniejszym stopniu bób (Vicia faba), czy soczewica (Lens esculenta). W żywieniu ludności stosowane są potrawy z nasion świeżych jako warzywa bądź suchych poddanych obróbce termicznej. Spożycie potraw z roślin strączkowych w dużej mierze uzależnione jest od tradycji i zwyczajów żywieniowych. W Europie wysokie spożycie nasion roślin strączkowych obserwuje się wśród ludności krajów Bałkańskich, gdzie w Bułgarii kształtuje się na poziomie 5 kg rocznie na osobę, a w Turcji sięga nawet do 14 kg. W Polsce już w latach 1950-1960 spożycie roczne osiągało średnio wartości 3 do 4 kg rocznie na osobę. Skład chemiczny nasion roślin uprawnych zależy od gatunku i odmiany jak też od warunków uprawy, stadium dojrzałości a także długości okresu wegetacyjnego. Wśród wszystkich roślin uprawnych najwięcej białka zawierają suche nasiona roślin strączkowych (fasola – 17-32%, groch – 20-34%, soja – 27-40%). Dla porównania nasiona zbóż zawierają od 9 do 18% białka, a bulwy roślin okopowych zaledwie od l do 2% białka. Wskaźniki wykorzystania białka netto (NPU białka) ulegają podwyższeniu po poddaniu nasion obróbce termicznej (NPU białka soi –70.5%, NPU białka grochu żółtego – 61.9%, NPU białka grochu zielonego 64.5%, NPU białka fasoli – 56.2%, NPU białka roślin zbożowych – 35.0-40.0%). W przetwórstwie spożywczym i w przemyśle farmaceutycznym znaj duj ą zastosowanie określone formy preparatów białek roślinnych głównie soi w postaci mąki, kaszki, koncentratów i izolatów białkowych, białka uwłóknionego, ekstrudowanych wyrobów białkowych, analogów mięsa oraz preparatów dietetycznych. Soja dodatkowo zawiera około 20% tłuszczu, stąd nasiona tej rośliny znalazły zastosowanie w produkcji tłuszczu jadalnego. Pozostałe nasiona roślin strączkowych zawierają niewielką ilość tłuszczu w zakresie 1.4-1.6%. Węglowodany nasion występują w trzech formach: skrobi i związków polisacharydowych, monosacharydów i oligasacharydów. Zawartość skrobi w ziarnach fasoli, grochu, bobu wynosi ok. 40% podczas gdy w ziarnach soi nie ma skrobi. Nasiona roślin strączkowych są dobrym źródłem witamin z grupy B, jak witaminy B1-tiaminy, witaminy B2-ryboflawiny, witaminy B6-pirodoksyny oraz niacyny. Świeże nasiona są również źródłem β-karotenów i witaminy C. Reasumując, nasiona roślin strączkowych takich jak: fasola, soja, groch, soczewica, bób, bobik, stanowią jedno z głównych źródeł białka roślinnego w żywieniu człowieka i zwierząt. Wśród roślin warzywnych rośliny strączkowe zajmują ponad 1/3 ogólnej powierzchni upraw plantacji nasiennych w Polsce. Produkcja nasion roślin strączkowych w coraz większym stopniu jest zmechanizowana. Stosowany dawniej zbiór wieloetapowy został prawie całkowicie zastąpiony w pełni zmechanizowanym zbiorem kombajnowym w większości upraw nasiennych. Coraz częściej stosowane są również kombajny specjalistyczne przeznaczone do zbioru nasion tylko jednego gatunku. Nasiona podczas zbioru i omłotu poddawane są obciążeniom mechanicznym, a przekroczenie deformacji krytycznej wywołuje często powstawanie naprężeń niszczących. Okrywa nasion roślin strączkowych ulega uszkodzeniu również podczas suszenia nasion w nieodpowiednich warunkach. W przypadku eksportu wysokie normy sięgające często zaledwie 2-3% uszkodzeń dyskwalifikują całkowicie olbrzymie partie cennych nasion. Procent uszkodzonych nasion świadczy nie tylko o obniżeniu plonu globalnego i decyduje o klasyfikacji materiału nasiennego, ale również odpowiada za zdrowotność nasion a uszkodzenia okrywy nasiennej są główną przyczyną przedostawania i rozprzestrzeniania się chorób grzybowych. W trakcie zbioru nasiona poddawane są wielokrotnym obciążeniom, najczęściej podczas omłotu oraz przemieszczania w podajnikach ślimakowych. Nasiona roślin strączkowych narażone są na uszkodzenia; w szczególności na uszkodzenia okrywy, zarówno podczas zbioru jak również podczas ich suszenia. Uszkodzenia powstają w wyniku naprężeń wywołanych mechanicznymi obciążeniami lub zmianą wilgotności czy temperatury. Overhults i inni zaobserwowali, że głównym problemem podczas suszenia nasion soi jest występowanie nasion o pękniętej okrywie. Przyczyny powstawania pęknięć tłumaczą gwałtownymi spadkami wilgotności podczas suszenia powietrzem o wysokiej temperaturze. W dotychczasowych badaniach nasion roślin strączkowych oprócz autora, Liu i inni, Mensah i inni, Misra i inni , Palusen i inni oraz White i inni zajmowali się problemem uszkodzeń okrywy, lecz prace te prezentowane w czasopismach amerykańskich takich jak Transaction of the ASAE, dotyczyły głównie soi - rośliny ważnej dla rynku Ameryki. Wcześniejsze prace dotyczące opisu zachowania nasion o kształcie kulistym, jakimi są nasiona grochu i rzepaku pozwoliły na wyznaczenie naprężeń powstających w okrywie podczas ściskania całych nasion. Zaobserwowano również, że zmiana kształtu nasion soi może wywoływać naprężenia w okrywie, a wytrzymałość okrywy może istotnie wpływać na wytrzymałość całych nasion grochu. Stworzyło to podstawę do opracowania metod określania przyczyn powstawania uszkodzeń nasion roślin strączkowych. Prawidłowa ocena przyczyn powstawania uszkodzeń nasion roślin strączkowych wymaga poznania właściwości fizycznych nasion i ich okrywy w szerokim zakresie zmian wilgotności. W pierwszym rzędzie najistotniejsze wydaje się sprawdzenie zachowania się nasion w warunkach obciążeń mechanicznych dla odmian polskich będących w Rejestrze Odmian,, tak aby uzyskane informacje mogły służyć hodowcom w doborze nowych odmian przydatnych do mechanicznego zbioru. Poznanie mechanizmów powstawania uszkodzeń nasion roślin strączkowych może poważnie ograniczyć straty materiału nasiennego, poprawić jego jakość, zależną często od metod zbioru i dalszej obróbki, co powinno wpłynąć na ich wartość handlową, a niejednokrotnie ratować cenne partie nasion przed ich dyskwalifikacją jako materiału siewnego.