如何利用种子的物理特性

1. 种子是怎样萌发的

种子的发芽过程分3个阶段：吸水膨胀、萌发和出苗。有活力的种子，受潮吸水后，开始进行呼吸，蛋白质合成以及其它代谢活动，经过一定时期，种胚突破种皮，露出胚根，这一过程称为种子的萌发（germination）。萌发是生命发展的最初阶段，是植物生长过程中最有活力的阶段。目前的研究表明，种子吸水萌发后发生了许多生理代谢变化，主要表现在酶的活化、生成，细胞生理活性的恢复，同时进行着复杂的生化代谢，使种子的营养成分和理化性质发生了重大的变化。

粮食种子萌发后，其理化性质发生了较大变化，对其主要生化成分进行了分析，结果表明：在萌发后96h内，粘度下降了75%以上，总糖、脂肪、蛋白质平均下降幅度为30%，但还原糖上升了20%～1800%。
关键词：粮食种子；萌发；成分分析

在以谷物和谷类制作的传统婴儿断奶食品，一般需稀释成液体或半固体的流质态，才能用于喂食。虽然国家对粉粒状的断奶食品有着严格的营养指标要求，但对流质状态的食品没有统一的标准。国外对以谷物与豆类配制的断奶食品要求如下：
（1）要求流质态食品的粘度范围为1000～3000cps之间，为液体或半固体状态；
（2）营养价值指标（蛋白质和热量），按国家标准，满足1/3RDA值；
（3）产品质量与风味的可接收性。
传统的断奶食品，在流质状态时，营养价值指标很难达标，这就容易使得流质的断奶食品能量密度不足，导致婴儿营养不良。国外目前对谷物种子的萌发技术在食品中的应用，已经形成了研究热点，这主要是由于两个方面的重要原因：一个是种子萌发后，其营养价值大为改善〔1〕；另一个是种子萌发后的一个显着特点是粘度迅速降低。这两个因素使得萌发后的种子能广泛应用于婴儿断奶食品中。
通过对粮食种子萌发后的生化成分变化进行分析，结果发现：种子萌发后，其理化性质有较大变化，营养价值大幅提高〔2，3〕，在食品工业中有着广阔的应用前景。
l 材料与方法
1.1 实验材料
小麦、玉米、小米、高粱、大豆，均为当年收获的新鲜种子，从集贸市场上购得。
1.2 实验方法
1.2.1 样品制备
1.2.1.1 种子的萌发 选择饱满成熟、没有破碎的新鲜种子，用0.3%～0.5%的次氯酸钠溶液浸泡30min，冲洗干净后，于25℃自来水中浸泡6h，冲净去杂，转入干净消毒后的瓷盘中，倒入少量水保持湿润，不能浸没种子，上面覆盖二层纱布，在25～28℃下进行萌发，每l2h浇水1次，每24h换水1次，并及时去掉发霉腐败种子。
l.2.1.2 萌发样品的制备 分别取萌发1、2、3、4d的种子，洗净后于60℃热风干燥机中干燥8h，然后粉碎，使90%过60目。样品用棕色瓶装好于5℃保存供分析用。
1.2.2 粘度的测定
旋转粘度计法：
取粉末状样品100g，放入1000ml三角瓶中，加水650ml，混合均匀，于水浴中加热至95℃，保温30min，稍冷却后，过胶体磨3～4遍。将所得样品保温于50℃水浴锅中，用HAAKE旋转粘度计测定样品粘度。
1.2.3 总糖与还原糖的测定
DNS法。
1.2.4 粗脂肪的测定
索氏提取法（残余法）。
1.2.5 蛋白质的测定
考马斯亮蓝G-250法。
2 结果与分析
种子的发芽过程分3个阶段：吸水膨胀、萌发和出苗。有活力的种子，受潮吸水后，开始进行呼吸，蛋白质合成以及其它代谢活动，经过一定时期，种胚突破种皮，露出胚根，这一过程称为种子的萌发（germination）。萌发是生命发展的最初阶段，是植物生长过程中最有活力的阶段。目前的研究表明，种子吸水萌发后发生了许多生理代谢变化，主要表现在酶的活化、生成，细胞生理活性的恢复，同时进行着复杂的生化代谢，使种子的营养成分和理化性质发生了重大的变化。
2.1 萌发对种子粘度的影响
在种子萌发的4d内，随着种子发芽时间的延长，其制品的粘度呈下降趋势。从图1可看出，种子在发芽初期粘度就迅速下降，并于第48h达到最低点。其中高粱、玉米、小米的下降幅度最大，分别从328cP、l58cP、 l63cP降到43cP左右，各为原来的11%、22%、25%。但从72h后开始，各品种的粘度又开始上升。原因是由于虽然淀粉与蛋白质发生了水解，高分子物质降解为低分子物质，生成小分子的还原糖和氨基酸等物质，但萌发样品中的还原糖、游离氨基酸的浓度得以提高，尤其是种子生长中纤维素的进一步合成，使纤维含量增加，从而导致了粘度的增加。
根据本研究结果，采用种子的萌发技术，能大幅降低原料谷物的粘度值，使得天然高能流质（即高能量密度）食品的生产成为可能，尤其适宜于制作婴幼儿断奶食品〔4〕。
2.2 萌发对粮食种子总糖、还原糖的影响
种子在发芽过程中，淀粉酶的活性被激活并迅速增加。在发芽第4d至第9d内，淀粉酶活性增加100～300倍〔2〕，从而导致总糖迅速分解，还原糖的大量生成。不同品种间，酶的活性存在差异。从图2、图3中可看出，各品种的总糖下降幅度都在25%左右，玉米下降幅度最大，从57.6%降到36.4%，幅度为36.8%。相应的，图3中禾谷类种子在96h内还原糖增幅都在5倍以上，其中玉米、小麦为最高，还原糖含量从1.97%、2.37%增加到21.75%和46.72%，分别增加了10倍和18倍。但大豆中的还原糖则呈下降趋势。一般说来，禾谷类种子富含淀粉，其淀粉酶活性较高。
2.3 萌发对粮食种子脂肪的影响
从图4可以看出，各品种的脂肪含量均呈线形下降趋势，其中小米、玉米中的脂肪在96h内下降幅度最大，从6.94%、5.84%下降到3.97%、4.07%，分别下降了42.8%和30.3%。其主要原因为种子中的脂肪分解酶、脂酶和脂肪氧化酶在萌发过程中逐渐激活，使种子中的脂类发生了一系列复杂的变化。一方面，种子中脂肪被分解成甘油和脂肪酸，使游离脂肪酸增加，同时脂肪中饱和脂肪酸的比例也增加。这可能与种子萌发时首先利用不饱和的亚油酸、亚麻酸有关。另外，经过代谢，最后生成碳水化合物。对发芽种子的分析结果表明，随着种子发芽，脂肪酸逐渐消失，碳水化合物——糖和纤维素增加，这种现象存在于各类种子中。
2.4 萌发对粮食种子蛋白质的影响
图5表明了随着种子发芽时间的延长，蛋白质含量呈下降趋势，但各品种的下降过程不尽相同。大豆的蛋白质含量在发芽的前2d下降迅速，从22.91%降到15.04%，下降幅度达36%，后呈平缓趋势，其它谷物种子的蛋白质则呈先升后降。萌发96h后，除小米外，玉米、小麦、高粱的蛋白质含量分别从5.81%、5.46%、3.56%下降到4.03%、3.89%、2.31%，平均下降幅度达30%左右。这主要是由于蛋白酶的激活，在蛋白酶的作用下，贮藏蛋白被分解成供胚发育的氨基酸，从而使游离氨基酸增加，再将氨基酸运转到胚的生长部分，然后以各种不同的方式重新结合起来，形成各种性质的蛋白质。由于发芽种子中氨基酸的新形成，必然造成种子氨基酸的种类不同，氨基酸的比例以及蛋白的组成发生变化，使发芽种子的营养价值可能有别于萌发以前的干种子，使其营养价值得以大幅提高〔5〕。
3 结论
①谷物种子经浸水萌发后，理化性质发生了很大的变化。其中粘度的变化是最主要的特征之一。所有种子在发芽后粘度迅速下降，并于第48h达到最低点。利用种子萌发的这一特性，使得天然高能流质食品的生产成为可能，因而具有广阔的应用前景。
②种子萌发过程中时，淀粉酶的活性激增，从而导致了多糖的迅速分解，还原糖的大量生成。这也是种子萌发后的基本特征之一。
③种子萌发期间蛋白质的变化，呈下降趋势，平均下降幅度达30%左右。由于蛋白质氨基酸的组成也发生了变化，萌发后的营养价值得以改善。萌发后脂肪的变化也呈线形下降趋势。

2. 种子为什么能够穿破坚硬的东西发芽请用物理化学知识说明

种子在萌发过程中先吸收水分，体积膨大，内部压强增加，导致种皮胀破。

3. 人们对种子的力量的利用是什么

种子的作用：
繁殖作用，食物作用，药物作用，饲料作用，化工原料作用，经济价值作用。
1、繁殖作用
植物的种子是一切植物的根源，它具有丰富多样的用途，那么植物的种子有什么作用呢，我们可以用种子繁衍后代，这是植物生长的正常现象，常见的主要有被子植物和裸子植物，可将其播种进行植物繁殖生长。
2、食物作用
植物的种子除了繁衍后代外，还有一个很大的作用就是用来食用，常见的有大豆种子，南瓜种子，葵花种子，芝麻种子，稻谷种子等，不仅吃起来口感佳，还对人体有很高的营养价值。
3、药物作用
植物的种子有一种神奇的力量，虽然体积很小，但是它的作用很大，在医学上可以用种子制作药物，是难得的药材，常见的主要有巴豆，牛蒡子，淡豆豉，苍耳子等，将其服用对人体的健康有很大的好处。
4、饲料作用
种子还有一种自我奉献的精神，它可以通过自身的养料，给予人们更多的用处。可以用种子制作饲料，是养鱼或者养龟的最佳选择，在生活中主要有玉米，马铃薯，小麦，油菜等多种种子可选择。
5、化工原料作用
小小的种子不仅能给人们带来丰富的果实，它也是生活上化工原料的成分之一，一直以来都被广泛的运用，比如有梧桐，乌臼，苎麻，橡胶，油棕，蓖麻等，它们的种子都具有很高的商业开发潜力价值。
6、经济价值作用
虽然种子是农业作物的丰收物，但是在经济上也有很高的价值，可以把植物的种子用来售卖

4. 如何根据菠菜种子的特性进行种子处理

菠菜的种子是“胞果”，果实的果皮较厚，革质，水和空气不易进入，干籽播种出苗慢，出苗不齐，播种前需要对菠菜种子进行一定的处理。

（1）一般浸种即用冷水浸种12～14小时，出水后包在湿麻袋中，在15～18℃下催芽，3～4天后待胚根露白，在下午气温较低时播种。或将浸泡后的种子用麻袋包好后，吊在离水面10厘米处水井中进行催芽。

（2）药剂浸种1）过氧化氢溶液浸种：即将过氧化氢溶液按1∶4比例对水，经充分搅拌配制成20%～25%的过氧化氢水溶液，倒入种子，用木棒边倒边搅拌，使种子都能均匀吸水。浸种时间因气温而定，当气温低于20℃时，需浸100～120分钟；气温高于20℃、低于30℃时，需浸60～90分钟；气温高于30℃以上时，仅需30～50分钟。种子捞出后，随即用清水冲洗3～4次（边冲边滤水），滤水后盛于容器中用湿布巾覆盖催芽。一般5～6天就有85%以上的种子发芽，播种后2～3天即可齐苗，比常规播种提前6～8天出苗。此法应注意以下几点：一是处理前，应把种子在晴天太阳下晒4～6小时，剔除杂物和不饱满的种子；二是要用百菌清水溶液对已经浸种催芽处理的种子进行灭菌处理；三是浸种催芽灭菌处理后的种子应及时播种，田块要求湿润；四是播种后覆土1～1.5厘米并加压覆盖稻草帘，待有10%～15%的幼苗出土时将草帘掀开。

2）种子药剂消毒：将种子在1%高锰酸钾或10%磷酸三钠溶液中浸泡15～20分钟，用清水洗净后再进行催芽处理。

5. 种子处理的机械物理方法有哪几类

一类是机械汰除混于种子间的植物病原物，如筛除大豆种子间混入的菟丝子种子和大豆菌核病菌的菌核，或者用清选机清除种子间的重病粒，或用专门设计的机械如小麦粒线虫汰除机，清除小麦种子内混入的小麦粒线虫虫瘿等。另一类是用水浸或水选的方法。利用病、健粒比重不同，用黄泥水、硫酸铵水飘去浮于水面的病瘪粒。种子内部带菌或带病采用温水浸种，包括恒温与变温浸种两种。恒温浸种是把种子置于恒定水温下处理，如小麦种子置于45℃温水中浸30mm，用于防治散黑穗病。变温浸种是把种子先浸于冷水或低于处理温度的水中预浸，尔后再把种子放到规定的热水中处理。通常变温浸种的防病效果好于恒温浸种，但较麻烦，同时，对种子的安全性小于恒温浸种。温水浸种一定要掌握好浸种时间和水温，防止因浸种时间过长或水温过高而损伤种子发芽力，降低发芽率；反之浸种时间不够或水温低又达不到浸种防病效果。浸过的种子要及时晾晒，防止霉烂或种堆发热和种子发芽。温水浸种或冷水选种的种子在未充分干燥前不能拌药，也不能用种衣剂包衣。

机械物理方法中还有干热处理，即用热风处理，还有晒种，即利用光热杀死种子内外的病菌。日光晒种，种子要经常翻动，保持种子均匀受热，注意种温，防止种温过高使种子丧失发芽力。此外，还可以利用高频电磁波处理种子，杀死种子内外的病原物。

6. 种子加工的种子加工机械种类

种子干燥机械。是采用热空气强制种子中的水分降至安全含水率以下，以减少霉变，保证种子质量等级和发芽率的机具。种子干燥机械可以分为批量式和连续式两大类，目前连续式干燥机使用较多。连续式干燥机又可分为：顺流式、逆流式、横流式、混流式等四种形式。
种子清选机械。是根据种子的物理特性(宽度、厚度和长度等)和比重对种子进行加工，除去收获后种子中惰性物质、未成熟的、破碎的、遭受病虫害的种子和杂草种子等混杂物、废种子的机具。主要有风筛清选机、窝眼筒清选机、重力式清选机(比重式分选机)等几种类型。
棉花种子脱绒机械。是指棉种经过机械剥短绒后，用机械或化学的方法将残留在棉种上的短绒去掉，使残绒的含量从8% ~ 10%降至1%以下的机具。
种子包衣、制丸机械。包括种子包衣机：将包衣剂包敷于种子外表面上的机具；种子制丸机：将制丸材料粘裹在种子外表面制成具有一定尺寸的丸状颗粒的机具。
种子加工成套设备。能够完成种子全部加工要求的加工设备及其配套、附属装置的总称。