Struktura i skład chemiczny nasion

STRUKTURA I SKŁAD CHEMICZNY NASION
Nasienie składa się z trzech zasadniczych części funkcjonalnych: z
zarodka, tkanki spichrzowej i łupiny nasiennej. W strukturze anatomicznej
nasienia wyróżnia się, obok zarodka i łupiny, bielmo (endospermę) i obielmo
(peryspermę), a także inne tkanki:
Rys.1 Budowa niektórych nasion i rozmieszczenie w nich substancji
zapasowych. Zielone - tkanki spichrzowe
Zarodek jest zaczątkiem nowej rośliny i najważniejszą częścią nasienia.
Wyróżniamy w nim jeden lub więcej liścieni (pierwsze liście zarodkowe), część
podliścieniową (hipokoty l), część nadliścieniową (epikotyl), zawiązek pędu
(plumula) i zawiązek korzenia (rys.1). Zarodek może stanowić większość
nasienia (Rosaceae i Cruciferae), może też występować w postaci zredukowanej
zajmując jego niewielką część (np. Ranunculaceae).
Rolę organu spichrzowego mogą pełnić liścienie (najczęstszy przypadek u
dwuliściennych). Substancje zapasowe wielu nasion gromadzą się w bielmie
(zboża) i/lub wobielmie (wiele dwuliściennych, np. burak lub rącznik). Znane są
przypadki gromadzenia rezerw w innych organach; np. w orzechu brazylijskim
(Bertholletia excelsa) rolę organu spichrzowego pełni hipokotyl. Tkanki
hipokotylu wypełniają wtedy większość objętości nasienia.
Łupina nasienna stanowi tkankę okrywającą nasienie, odgraniczającą je
od środowiska. Jej struktura i właściwości odgrywają ważną rolę w kiełkowaniu
(przepuszczalność dla wody i gazów), a także w utrzymywaniu żywotności
nasienia (ochrona przed uszkodzeniami mechanicznymi, atakiem patogenów
itp.). Łupina ma złożoną strukturę i wykazuje dużą różnorodność form anatomicznych. Zbudowana jest z wielu warstw, których podstawowy zrąb stanowi
celuloza. Warstwy te mogą zawierać różne ilości innych polisacharydów,
ligniny, białek, związków fenolowych, wosków, kutyny i żywic, a także
barwników; związki te decydują o właściwościach łupiny. Struktura łupiny
może być niekiedy wzmocniona pozostającymi na jej powierzchni warstwami
pochodzącymi z owocni (np. perykarp).
W skład substancji zapasowych wszystkich nasion wchodzą
węglowodany (skrobia w nasionach mączystych, natomiast w oleistych
dominują oligosacharydy), tłuszcze proste (triacyloglicerole) i białka zapasowe,
niemniej w nasionach należących do różnych grup proporcje między tymi
składnikami różnią się znacznie
Tabela 1. Skład chemiczny substancji zapasowych niektórych nasion
(% suchej masy nasienia)
Gatunek
Pszenica
Żyto
Kukurydza
Owies
Fasola
Groch
Soja
Len
Orzech ziemny
Rzepak
Słonecznik
Rącznik
Węglowodany
75
76
75
66
56
56
26
24
12
19
1
1
Tłuszcze
2
2
5
8
1
6
17
36
48
48
49
64
Białka
12
12
11
13
23
24
37
24
31
21
25
18
Zawartość białek jest na ogół większa w nasionach oleistych niż w
mączystych (skrobiowych). W tych ostatnich zawartość tłuszczów nie
przekracza kilku procent. Podobnie, w nasionach oleistych zawartość
cukrowców jest wyraźnie mniejsza niż w nasionach mączystych, spadając w
krańcowych przypadkach do wartości śladowych (słonecznik, rącznik). Godne
uwagi jest, że nasiona mączyste występują w przyrodzie znacznie rzadziej niż
oleiste. Około 90% gatunków roślin wytwarza nasiona oleiste, jednakże wśród
nasion użytkowych wyraźnie przeważają nasiona mączyste.
Obok tych trzech podstawowych grup organicznych substancji zapasowych,
stanowiących rezerwy energetyczne i materiałowe dla rozwijającej się w
przyszłości siewki, nasiona gromadzą inne związki organiczne (np. alkohole
wielowodorotlenowe, regulatory wzrostu, alkaloidy i inne), a także sole
nieorganiczne. Na szczególną uwagę zasługuje fityna. Jest to sól magnezowowapniowo-potasowa estru fosforanowego mezoinozytolu (cyklicznego alkoholu
sześciowodorotlenowego) bogata w reszty fosforanowe. Pełni ona rolę rezerwy
organicznego fosforanu i jonów Mg2+, Ca2+ i K+. Występuje powszechnie w
nasionach i jej zawartość dochodzi do kilku procent.
Wartość użytkowa nasion wynika nie tylko z zawartości poszczególnych
grup substancji zapasowych, ale również z ich składu jakościowego. Wartość
odżywcza białek nasion zależy od ich składu aminokwasowego. Niektóre
aminokwasy (np. lizyna, tryptofan i metionina) nie są syntetyzowane w organizmie człowieka i zwierząt hodowlanych. Toteż nasiona gromadzące białka,
które zawierają w swej strukturze znaczne ilości tych aminokwasów (zwanych
aminokwasami egzogennymi), mają największą wartość odżywczą i paszową. Z
drugiej strony, kwas erukowy (22-węglowy jednonienasycony kwas tłuszczowy)
wchodzący w skład zapasowych lipidów nasion wielu roślin z rodziny
Brassicaceae (np. rzepaku) jest niepożądany w diecie człowieka i zwierząt.
Wpływa on hamująco na wzrost i powoduje otłuszczenie mięśnia sercowego.
Poprawę wartości użytkowej nasion, wyrażającą się m.in. zwiększeniem
zawartości białek zawierających aminokwasy egzogenne lub zmniejszeniem
zawartości kwasu erukowego w lipidach nasion, uzyskuje się w wyniku
zabiegów hodowlanych, a także metodami inżynierii genetycznej.