Зерновка

Зерновка — это односемянный, невскрывающийся плод растений, характерный в первую очередь для семейства Злаки (Poaceae). Зерновка представляет собой сухой плод, у которого тонкий, кожистый околоплодник (перикарпий) плотно срастается с семенной кожурой, а часто и с эндоспермом, что делает отделение оболочки от семени практически невозможным. Зерновки являются основным продуктом питания человека и кормом для сельскохозяйственных животных, а также важнейшим сырьём для перерабатывающей промышленности.

Строение и морфология

Зерновка имеет характерное анатомическое строение, которое обеспечивает защиту зародыша и питание при прорастании.

Внешнее строение

Внешне зерновка представляет собой продолговатое, округлое или овальное тело. На её поверхности различают:

• Спинную и брюшную стороны. У большинства злаков на брюшной стороне проходит продольная бороздка (шов), по которой околоплодник срастается с семенем.
• Основание и верхушку. На основании (хвостик) находится место прикрепления к цветку (рубчик), а на верхушке — остатки рыльца пестика (хохолок, волоски у пшеницы, ячменя).
• Околоплодник. Плодовая оболочка (перикарпий) состоит из нескольких слоёв клеток — эпидермиса, гиподермы и остатков мезокарпия. У некоторых злаков (например, у проса, риса) околоплодник может быть окрашен антоцианами, что придаёт зерну красный, фиолетовый или чёрный оттенок.
• Семенная оболочка. Под околоплодником находится тонкая семенная кожура (теста), которая может быть бесцветной или пигментированной.

Внутреннее строение

Под оболочками располагаются:

• Эндосперм. Основная питательная ткань, занимающая бо́льшую часть объёма зерновки. Эндосперм состоит из клеток, заполненных крахмальными зёрнами, белками и жирами. Наружный слой эндосперма — алейроновый слой (содержит белки, жиры, ферменты, витамины). У голозёрных форм (например, у пшеницы, ржи) алейроновый слой остаётся прикреплённым к эндосперму, а у плёнчатых форм (овёс, ячмень) — к оболочке.
• Зародыш. Располагается в нижней части зерновки со стороны спинки. Состоит из зародышевого корешка, почечки, стебелька и щитка (видоизменённая семядоля). Щиток обеспечивает всасывание питательных веществ из эндосперма при прорастании.

Классификация и виды

Зерновки классифицируют по нескольким признакам.

По типу цветковых чешуй

• Голые зерновки. Околоплодник свободен от цветковых чешуй. После обмолота зерно легко освобождается от плёнок. Примеры: пшеница мягкая, рожь посевная, тритикале.
• Плёнчатые зерновки. Околоплодник плотно срастается с цветковыми чешуями (верхней и нижней). После обмолота зерно остаётся в плёнках. Примеры: ячмень обыкновенный, овёс посевной, рис посевной, просо.

По химическому составу

• Богатые крахмалом. Пшеница, рожь, ячмень, кукуруза, рис, сорго. Содержание крахмала достигает 60–75 %.
• Богатые белком. Пшеница твёрдая (до 20 % белка), тритикале.
• Богатые жирами. Кукуруза (до 5–6 % жира), овёс (до 6–7 %), просо (до 4 %).
• Богатые клетчаткой. Овёс, ячмень (особенно плёнчатые формы).

По размеру и массе

Масса 1000 зёрен (МТЗ) — важный хозяйственный показатель. Различают:

• Мелкие зерновки (МТЗ < 20 г) — просо, сорго, рис.
• Средние (20–40 г) — рожь, ячмень, овёс.
• Крупные (40–60 г) — пшеница мягкая.
• Очень крупные (> 60 г) — кукуруза, пшеница твёрдая, тритикале.

Биологические особенности

Прорастание

Зерновка прорастает при наличии влаги, тепла и кислорода. Первым трогается в рост зародышевый корешок, затем — почечка. Питательные вещества из эндосперма поступают к зародышу через щиток. У плёнчатых форм плёнки могут задерживать прорастание, но обеспечивают защиту от механических повреждений и вредителей.

Жизнеспособность

Срок сохранения всхожести у зерновок варьирует:

• Пшеница, рожь, ячмень — 2–3 года в обычных условиях, до 5–7 лет при оптимальном хранении.
• Кукуруза, овёс — 1–2 года.
• Рис, просо — до 3–4 лет.

Покой

У многих злаков (особенно у диких видов) зерновки обладают периодом покоя, который может длиться от нескольких недель до нескольких месяцев. Это предотвращает преждевременное прорастание в неблагоприятных условиях.

Значение и применение

Зерновки злаковых культур составляют основу мирового сельского хозяйства и пищевой промышленности.

Пищевое использование

• Мука и крупы. Из зерновок пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы, риса, проса, сорго получают муку для выпечки хлеба, макаронных изделий, а также крупы (манная, перловая, овсяная, кукурузная, рисовая, пшённая).
• Крахмал и сахар. Из кукурузы, пшеницы, риса извлекают крахмал, патоку, глюкозу. Из кукурузы также производят кукурузные хлопья, попкорн.
• Напитки. Зерновки ячменя и пшеницы используются в пивоварении (солод), ржи — в производстве кваса и виски, кукурузы — в производстве бурбона.
• Масло. Из зародышей кукурузы, пшеницы, риса получают пищевое масло, богатое витаминами и жирными кислотами.

Кормовое использование

Зерновки (овёс, ячмень, кукуруза, сорго) являются основным компонентом комбикормов для сельскохозяйственных животных и птицы. Цельное или дроблёное зерно скармливают крупному рогатому скоту, свиньям, лошадям, птице.

Техническое использование

• Биоэтанол. Из кукурузы, пшеницы, сорго получают этиловый спирт, используемый как топливо.
• Строительные материалы. Солома и мякина (отходы обмолота) используются для производства строительных плит, бумаги, утеплителей.
• Кормовые добавки. Отруби (оболочки) и жмых (отходы маслоэкстракции) идут на корм скоту.

Сельскохозяйственное значение

Зерновые культуры, дающие зерновки, занимают наибольшие площади среди всех сельскохозяйственных культур в мире. В России основными зерновыми культурами являются пшеница (озимая и яровая), ячмень, рожь, овёс, кукуруза, просо, гречиха (хотя гречиха относится к семейству Гречишные, её плод — орешек, а не зерновка). Урожайность зерновок зависит от сорта, климатических условий, агротехники и может колебаться от 10–15 ц/га (в засушливых регионах) до 80–100 ц/га (на орошаемых землях при интенсивной технологии).

Интересные факты

• Зерновка пшеницы содержит до 70 % крахмала, 10–15 % белка, 1–2 % жира, 2–3 % клетчатки и около 2 % минеральных веществ.
• Самая крупная зерновка среди культурных злаков — у кукурузы (длина до 1,5 см, масса до 1,5 г). Самая мелкая — у проса (диаметр около 1 мм, масса 0,002–0,005 г).
• В Древнем Египте зерновки пшеницы использовали как эталон массы (одно зерно — 0,0648 г, что легло в основу карата).
• Зерновки риса являются основой питания более половины населения Земли, особенно в странах Азии.
• В России в 2023 году было собрано рекордное количество зерновых — более 150 млн тонн, из которых около 90 млн тонн составила пшеница.