prof.dr hab. Łucja Fornal, mgr inż. Anna Filipowicz

Spoczynek ziarniaków jęczmienia browarnego jest cechą korzystną ze względu na ograniczenie porastania ziarna w kłosach. Ziarno porośnięte źle się przechowuje i jest nieakceptowane w słodownictwie. Ziarno w stanie głębokiego spoczynku nie jest również akceptowane przez słodowników, obniża wydajność słodowania i jakość słodu. Jedynie skutek niewielkiego stopnia spoczynku ziarniaków może być obniżany w technologii słodowania.

Jedną z istotniejszych cech jakościowych nasion jest ich żywotność, czyli zdolność do aktywnego lub utajonego życia i wytworzenia w odpowiednich warunkach kiełków. ISTA (International Seed Testing Association = Międzynarodowe Stowarzyszenie Oceny Nasion) definiuje kiełkowanie, jako ukazanie się i wzrost podstawowych struktur zarodka, które dowodzą, że nasiona (owoc) danego gatunku zdolne jest do rozwinięcia się, w pomyślnych warunkach w normalną roślinę. Kiełkowanie zachodzi w czasie kilku ściśle ze sobą powiązanych faz

Kiełkowanie zachodzi w ciągu kilku ściśle ze sobą powiązanych faz (rys. 1.).

Powietrze (tlen) ciepło woda
Działanie czynników	Pęcznienie, wydłużanie zarodka	Przebicie okrywy, pojawianie się korzeni zarodkowych	Wzrost koleoptyla, korzeni, wykształcenie kiełka	Pojawienie się pierwszych lisci, wzrost korzeni	Powstawanie siewki

Rysunek1. Fazy kiełkowania ziarniaków zbóż

Fazy kiełkowania ziarniaków zbóż:

1. wnikanie wody do ziarniaka (pęcznienie, imbibicja),
2. aktywizacja metabolizmu w ziarniaku,
3. wznowienie wydłużania się, czyli elongacji komórek (zwiększenie rozmiarów zarodka, pojawienie się korzeni zarodkowych),
4. przemieszczanie się metabolitów z tkanek zapasowych i wzmożenie przemian bioenergetycznych (formowanie kiełka),
5. wykształcenie się stref wzrostowych w korzeniach i łodydze (hypokotylu i epikotylu), nasilenie podziałów komórkowych i elongacji nowych komórek, wzrost kiełka,
6. pojawienie się pierwszych liści i tworzenie się samożywnej siewki.

Aktywacja metabolizmu ziarniaka powoduje zmiany struktury bielma, potwierdzające rozkład skrobi (rys. 2).

Rysunek 2. A, B, C obraz przekroju podłużnego ziarniaka jęczmienia w czasie kiełkowania

Obszar zakreskowany wskazuje na zmiany zawartości skrobi wraz z rozwojem zarodka.

Obszar niezakreskowany zaś, najintensywniejsze przemiany związków zapasowych.

D ; a - a obraz przekroju poprzecznego

E ; b - b obraz przekroju poprzecznego.

Energia kiełkowania w dużym stopniu zależy od techniki i technologii suszenia.

Oznaczanie energii kiełkowania

Metody oznaczania żywotności i stanu spoczynku są różnorodne.

Energia kiełkowania E_I to liczba ziaren jęczmienia skiełkowanych po 72 godz. (metoda Schönfelda) lub po 96 godz. metoda przy użyciu wody utlenionej, wyrażona w procentach.

Energia kiełkowania E_II to liczba ziaren skiełkowanych po 120 godz., wyrażona w procentach.

Żywotność ziarna to liczba ziaren jęczmienia, których zarodek barwi się na czerwono w roztworze chlorku 2-3-5 trifenylotetrazoliowego. Wskazuje to na żywotność zarodka i jego zdolność
do kiełkowania. Żywotność oznacza się w świeżo zebranym ziarnie i po osiągnięciu pełnej dojrzałości (dojrzewanie pożniwne) tj. do 6 tygodni po zbiorze.

Różnica między energią kiełkowania E_I i E_II jest miarą spoczynku nasion wyrażoną
w procentach. Energia kiełkowania w dużym stopniu zależy od warunków oznaczania, dlatego warunki przeprowadzenia testu są ściśle określone i przestrzegane. Słodownicy oczekują stosowania testów szybkich i prostych. Na przykład świeżo zebrane ziarno kiełkuje najlepiej na płytkach Petriego z 4 cm³ wody a istotnie w mniejszym stopniu z 8 cm³ wody. Umownie różnica między energią kiełkowania [%, 4 cm³] i żywotnością [%] nazywa się głębokim spoczynkiem, a różnica między energią kiełkowania [%] z 4 cm³ wody i z 8 cm³ wody nazywa się wrażliwością na wodę.
Określenie i odróżnienie spoczynku i wrażliwości na wodę ma duże znaczenie dla słodowników.

1. Oznaczanie energii kiełkowania metodą Schönfelda.

Zasada metody Schönfelda polega na skiełkowaniu ziarna w określonych warunkach.

Sprzęt: kiełkownik Schönfelda składający się z lejków szklanych o średnicy 8 – 9 cm, rurki gumowej
i ściskacza; płytki Petriego o średnicy większej niż 9 cm; bibuły filtracyjnej.

Wykonanie: pobrać losowo 500 ziarniaków, umieścić w lejku, zalać wodą destylowaną tak, aby warstwa wody nad ziarnem miała wysokość 2 cm. Lejek przykryć krążkiem bibuły i płytką Petriego. Po 4 godz. spuścić wodę, pozostawić otwarty kranik do swobodnego wypływu wody. Przykryć lejek wilgotnym krążkiem bibuły i płytką Petriego. Po upływie 16 – 18 godz. zamknąć kranik, ziarno ponownie zalać wodą i postępować jak wyżej. Kiełkownik umieścić w miejscu zaciemnionym,
w temp. 16 - 20°C. Po upływie 72 godz. oddzielić ziarniaki skiełkowane od nieskiełkowanych.

Wynik

gdzie: E_k – energia kiełkowania [%]

a – liczba ziarniaków nieskiełkowanych po 72 godz.

2. Oznaczanie zdolności kiełkowania materiału siewnego jęczmienia wg PN-R-65950.

Zasadą metody jest kiełkowanie na podłożu z piasku lub między bibułami w ściśle określonych warunkach (tab.2)

Tabela 2.
Warunki oznaczania zdolności kiełkowania. kiełkowania

S - w piasku,

P (mB ) - między bibułami.

3. Oznaczanie energii kiełkowania metodami niestandardowymi.

Szybkie metody oceny jakości jęczmienia browarnego – Carlsberg Seed Fixation System

3a. Wykrywanie ukrytego porostu na podstawie wybarwiania dwumleczanem fluoresceiny.

Metoda uznana przez Komitet Analityczny Europejskiej Konwencji Browarniczej, polega na wybarwianiu ziarniaków 0,05% roztworem dwumleczanu fluoresceiny. Ziarniaki z ukrytym porostem wykazują silną, żółtą fluorescencję w świetle UV.

3b.Oznaczanie żywotności metodą tetrazolinową wg PN-R-74110

• Metoda z zastosowaniem chlorku 2,3,5 trifenylotetrazoliny polega na oznaczeniu stanu biologicznego zarodka. Zarodki o wysokiej aktywności biologicznej barwią się na czerwono. Najczęściej do tego celu stosuje się aparat Vitascope model G. Zarodki “żywe” w wyniku aktywności enzymów rozkładających wiązania wodorowe powodują wydzielanie wodoru, który w zetknięciu
  z solą tetrazolinową daje reakcję barwną. Metoda ta może być również zastosowana do wykrywania ukrytego porostu jęczmienia browarnego.

• Oznaczenie to polega na wybarwianiu płaszczyzny przekroju podłużnego ziarniaków 2% wodnym roztworem chlorku 3-fenylo-tetrazolu w ciągu 30 min. w temp. 40°C. Przekroje obserwuje się w świetle dziennym. Wynik oblicza się jako procent ziarniaków zabarwionych na czerwono. Metoda ta może być uznawana jako szybka i alternatywna w stosunku do metody z zastosowaniem aparatu Vitascope.

3c. Oznaczanie energii kiełkowania za pomocą techniki wizyjnej analizy obrazu

Mając na uwadze fizjologię kiełkowania ziarniaków jęczmienia, polegającą głównie
na uaktywnianiu się enzymów, w tym enzymów amylolitycznych, należy oczekiwać zmiany struktury bielma. Zmiany struktury bielma mają wpływ na barwę bielma. Pomiar gęstości optycznej płaszczyzny przekroju podłużnego jęczmienia po pierwszym dniu kiełkowania ma związki z żywotnością ziarniaków i ich energią kiełkowania. Te założenia i technika wizyjnej analizy obrazu są zatem podobne do wyżej opisanej metody Carlsberg Seed Fixation System z tą różnicą, że system jest uproszczony i obiektywny. Nie ma jednak badań porównawczych i zaleceń stosowania.

Suszenie i przechowywanie jęczmienia browarnego

Strony WWW projektu Eurequa zostały przygotowane przez Annę Bieńkowską i Roberta d'Aystetten