Słowniczek : Kukurydza - Ziarno

Czarna plamka
Ziarno kukurydzy przybiera na wadze do czasu osiągnięcia dojrzałości fizjologicznej. Dojrzałość tę oznacza pojawienie się czarnej plamki "czarnej warstwy" umiejscowionej u podstawy ziarniaka, która w warunkach prawidłowych tworzy się około 60 dnia od pojawienia się wiech (znamionowania formy matecznej) lub 20 dnia od pojawienia się charakterystycznych ‘wgnieceń’ nasion.
Twarda skrobia zaczyna się tworzyć przy czubku ziarniaka podczas zmiany kształtu i narasta stopniowo ku podstawie nasienia wraz z postępem jego dojrzewania przez około 20 dni. Warstwa ta wewnątrz ziarniaka, pomiędzy warstwą twardej skrobi a warstwą surową (‘woskową’, ‘ciastowatą’), nosi nazwę „linii mlecznej”. Linia ta jest wyznaczona przez granicę między jaskrawym, jasnożółtym kolorem osłonki warstwy twardej skrobi a mlecznym, mętnożółtym kolorem osłonki surowej (woskowej) warstwy ziarniaka. Linię mleczną można zobaczyć po przełamaniu kolby na pół , na przekroju jej górnej części (płaska strona ziarniaków po stronie przeciwnej do warstwy zarodkowej).
Przesuwanie się linii mlecznej w odniesieniu do czasu rozwoju warstwy czarnej ma istotne znaczenie dla planowania podlewania i stosowania przedżniwnego herbicydów, gdyż zbyt wczesne przerwanie nawadniania lub użycie herbicydów może wpłynąć na zmniejszenie plonów. Zwykle przesunięcie się linii mlecznej od czubka do podstawy kolby trwa około 20 dni, co może być stosowane przez hodowców jako wskazówka przybliżonego czasu dojrzewania. Na przykład, jeżeli linia mleczna znajduje się w połowie długości, wystąpienie gotowości omłotowej (dojrzałości fizjologicznej) można zakładać na czas dodatkowych 10 dni. Tak więc pole wymaga dodatkowego nawadniania dla dostarczenia wilgoci, zaś zastosowanie przedżniwne herbicydów należy odłożyć o 10 dni.
Warstwa zrzucania powstaje z chwilą gdy warstwa twardej skrobi osiąga podstawę ziarniaka. Ta czarna lub brązowa warstwa zrzucania, zwana także „stadium czarnej plamki” oznacza osiągnięcie dojrzałości fizjologicznej (omłotowej). Warstwa ta odcina dopływ wody i substancji odżywczych do ziarniaka. Na tym etapie ziarno ma około 28-35 procent wilgotności. Warstwę tę można uwidocznić odłamując nasienie i delikatnie zdejmując osłonkę, ukazując czarną plamkę u podstawy, po stronie przeciwnej do zarodka. Tworzenie czarnej warstwy postępuje od czubka do podstawy kolby.
Linia mleczna
Linia ta jest wyznaczona przez granicę między jaskrawym, jasnożółtym kolorem osłonki warstwy twardej skrobi a mlecznym, mętnożółtym kolorem osłonki surowej (woskowej) warstwy ziarniaka.
Linię mleczną można zobaczyć po przełamaniu kolby na pół , na przekroju jej górnej części (która ukazuje dolną część ziarniaka).
Powyższa fotografia pokazuje linię mleczną umiejscowioną w połowie długości kolby. Ze względu na fakt, że dojrzewanie (przesuwanie się linii mlecznej od czubka do podstawy kolby) trwa w przybliżeniu 20 dni, przedstawiony kaczan potrzebuje jeszcze około 10 dni do osiągnięcia dojrzałości. Tak więc pole wymaga nawadniania przez dodatkowe 10 dni.
Głębokość siewu
Ziarno kukurydzy należy wysiewać na głębokości 4-6 cm, w zależności od wilgotności i struktury gleby. Na przykład w glebie wilgotnej, gliniastej siew należy prowadzić płycej (4 cm), zaś w glebie suchej i piaszczystej - głębiej (6 cm).
Głębokość siewu należy ustalać na polu - nie koniecznie w sklepie nasiennym w oparciu o instrukcję. Jest to ważne, gdyż typ gleby, warunki rozsadnika i wilgotność mogą wpływać na rzeczywistą głębokość siewu. Wewnętrzny zapas energii i proces kiełkowania zapewniają wyrośnięcie rośliny nawet z głębokości 7-8 cm.
Płytki siew często prowadzi do zaburzenia rozwoju systemu korzeniowego. Punkt wyjścia węzła systemu korzeniowego, przy zbyt płytkim siewie przesuwa się ku powierzchni gleby, co przy głębokości mniejszej niż 3 cm sprawia, że znajduje się na poziomie lub nawet powyżej poziomu gleby. Naraża to korzenie na działanie wysokiej temperatury, wysuszenie, bezpośrednie działanie uszkadzające herbicydów i owadów, co może w znacznym stopniu zaburzać rozwój systemu korzeniowego. Może to prowadzić do wczesnych problemów z ukorzenieniem (stabilnością rośliny) oraz do zaburzeń odżywiania. Płytko zasiane nasiona padają również łupem ptaków, co może w znacznym stopniu zmniejszyć wielkość uprawy.
Efekt wysychania - „DRY DOWN”
Kukurydza normalnie traci wilgoć w tempie około 3/4 do 1% na dzień podczas korzystnej pogody (słonecznej i wietrznej) podczas wczesnej, cieplejszej części pory żniw od połowy do końca września. W pierwszej połowie października szybkość utraty wilgoci zmniejsza się do 1/2 - 3/4% na dzień, w drugiej połowie października i w początkach listopada - do 1/4 - 1/2% na dzień, a w połowie listopada - prawdopodobnie do 0 - 1/4% na dzień. Później utrata wilgoci praktycznie nie zachodzi.
SKROBIA
SKROBIA jest polimerem glukozy (C6H10O5)x, magazynowanym w większości roślin jako substancja zapasowa. Innym polimerem glukozy obecnym w organizmach roślinnych jest błonnik (celuloza). W łańcuchu skrobi cząsteczki połączone są mostkami alfa-glikozylowymi wpływającymi na spiralną budowę molekuły, podczas gdy w łańcuchu błonnika - wiązaniami beta nadającymi cząsteczce prosty kształt i strukturę włóknistą. W organizmach roślin skrobia występuje w postaci zorganizowanych ziarnistości o średnicy od 1 do 140 µm. Kukurydza jest znaczącym surowcem do produkcji skrobi przemysłowej.
Kukurydza jest znaczącym surowcem do produkcji skrobi przemysłowej.

Skrobia kukurydziana
(Amylum Maidis):
Wielokątne, zaokrąglone lub kuliste ziarnistości do średnicy około 35 µm zwykle z okrężną lub kilkoma promienistymi szczelinami.
Odmiana DENT (nazwa naukowa Zea mays indentata), jest również nazywana kukurydzą „polową”. Owoce tej odmiany zawierają zarówno twardą, jak i miękką skrobię; dojrzałe wykazują obecność charakterystycznych wgnieceń. Jest główną odmianą wykorzystywaną w produkcji żywności, paszy dla zwierząt i w przemyśle. Jest jedyną odmianą, z której wytwarza się skrobię kukurydzianą.
Odmiana FLINT (Zea mays indurata) charakteryzuje się twardymi, rogowatymi, zaokrąglonymi lub krótkimi i płaskimi nasionami zawierającymi miękką, skrobiową endospermę całkowicie otoczoną twardą, zewnętrzną warstwą. Jest podobna do odmiany Dent i bywa stosowana do tych samych celów. Większość jej upraw znajduje się w Ameryce Południowej.
Odmiana WAXY (Zea mays cerotina) ma ziarna woskowate na przekroju i zawiera wyłącznie skrobię o rozgałęzionych łańcuchach. Ponad 99% skrobi w tej odmianie stanowi amylopektyna, podczas gdy inne odmiany zawierają 72-76% amylopektyny i 24-28% amylozy. Amylopektyna jest postacią skrobi o wielkiej cząsteczce i rozgałęzionym łańcuchu, podczas gdy amyloza jest formą mniejszą, o budowie nie rozgałęzionej lub liniowej. Kukurydzę woskowatą przetwarza się w procesie mokrego mielenia do woskowatej skrobi kukurydzianej, którą następnie przeprowadza się do formy skrobi krystalicznej. Jest hodowana specjalnie jako surowiec do wytwarzania substancji zagęszczających do żywności, zwłaszcza przeznaczonej do obróbki w warunkach dużych zmian temperatur.
Odmiana SWEET (słodka lub „zielona”) jest przeznaczona do bezpośredniego spożycia oraz przetwarzania (konserwowanie, zamrażanie). Jest uprawiana w wielu odmianach ogrodniczych. Bywa uznawana za odrębny gatunek (Zea saccharata lub Zea rugosa), podgatunek (Zea mays rugosa) albo specyficzną mutację odmiany Dent. Charakteryzuje się wysoką zawartością cukru w fazie dojrzałości „mlecznej”, w której nadaje się do bezpośredniego spożycia.
Odmiana POPCORN jest odmianą kukurydzy Zea mays everta, o małych kolbach i niewielkich szpiczastych lub zaokrąglonych ziarniakach zawierających bardzo twardą, rogowatę endospermę, która pod działaniem temperatury ulega “wywinięciu” przez uwalnianą wilgoć, z wytworzeniem białej skrobiowej masy o objętości wielokrotnie przekraczającej wielkość nasienia.
Odmiana INDIAN charakteryzuje się nasionami białymi, czerwonymi, fioletowymi, brązowymi, brunatnymi lub wielokolorowymi w jednej kolbie. Znana pod nazwą gatunkową Zea mays, była kukurydzą oryginalnie uprawianą przez Indian. Obecnie używana głównie w celach dekoracyjnych podczas uroczystości żniw oraz na Halloween.
Odmiana FLOUR (Zea mays amylacea), zwana również "miękką" lub kukurydzą "squaw" ma nasiona o kształcie odmiany Flint, zawierające praktycznie wyłącznie miękką skrobię. W USA uprawia się niewielkie ilości kolorowej kukurydzy (np. błękitnej) na mąkę do specjalnych celów (tortille, chipsy, wypieki). W Ameryce Południowej odmianę tę uprawia się w różnorodnych kolorach do wyrobu żywności i piwa.
Skład kukurydzy (15% wilgotności podstawowej, USA)
Liczba próbek Białko (%) Tłuszcz (%) Skrobia (%)
151 Średnio Zakres Średnio Zakres Średnio Zakres
7.7 5.7-9.7 3.3 2.6-4.9 61.7 59.9-64.8
Określenie zawartości substancji suchej jest dla kupującego najlepszą metodą oceny wartości kukurydzy. Im większa zawartość suchej masy, tym lepsze plony i trwałość ziarna przy składowaniu.
Jeszcze szybszym sposobem oceny dostępnym dla kupującego jest pomiar gęstości masy. Uzysk skrobi i inne parametry mielenia ‘na mokro’ nie ulegają niekorzystnym zmianom przy utrzymaniu masy na poziomie powyżej (około) 61.7 kg/hl.
Do uzyskiwania skrobi w tym procesie nadaje się jedynie kukurydza odmiany Dent - kukurydza Flint jest niezwykle trudno nasiąkliwa.
Skład SKROBI
Większość skrobi pochodzącej z kukurydzy składa się w około 25% z amylozy i 75% - z amylopektyny, dwóch polimerów glukozy różniących się długością i stopniem rozgałęzienia łańcuchów. W drodze hodowli opracowano jednak odmiany, w których proporcje zawartości względnej składników są diametralnie inne. Odmiany zawierające 100% (lub prawie) amylopektyny nazywa się błędnie odmianami woskowatymi (Waxy), podczas gdy postaci o bardzo wysokiej zawartości amylozy - amylokukurydzą (amylomaize). Wysoka zawartość amylopektyny kojarzy się z dużą lepkością pasty kukurydzianej oraz jej trwałością w odniesieniu do temperatury i pH. Skrobia z amylokukurydzy nie przechodzi w żel w konwencjonalny sposób i znajduje zastosowanie w przemyśle tekstylnym, produkcji klejów oraz w przemyśle spożywczym (np. ‘gumowe’ cukierki). Ze względu na fakt, że nie zgalaretowaciałe ziarnistości są stosunkowo trudne w trawieniu, amylokukurydza posiada pewne wspólne właściwości z włóknami pokarmowymi (błonnikiem). Tak więc jej włączenie w skład produktów zbożowych może zwiększać zawartość substancji resztkowych bez zmiany wartości organoleptycznych żywności. W słodkiej odmianie kukurydzy (Sweet), proces przemiany cukrów w skrobię podczas dojrzewania jest opóźniony. Powstaje rozpuszczalny w wodzie polimer - fitoglikogen - co sprawia, że dojrzałe ziarno, gotowe do spożycia bezpośredniego, zawiera 4- do 6-krotnie więcej cukrów innych typów.
Endosperm
Istotnym elementem różnicującym poszczególne typy kukurydzy jest struktura bogatej w skrobię endospermy. Kukurydza odmiany Flint charakteryzuje się pełną warstwą zewnętrznej rogowatej endospermy obejmującej prawie całe ziarno, z pozostawieniem jedynie rdzenia mączastej endospermy w centrum ziarniaka. Jest to odmiana kukurydzy uprawiana w większości w Europie, Azji, Ameryce Środkowej i Południowej oraz w części Afryki tropikalnej. W odmianie Popcorn, którą można traktować jako specjalny typ odmiany Flint o małych ziarnach, skrobiowa endosperma jest praktycznie w całości zrogowaciała. Warunkuje to nieprzepuszczalność ziarna dla pary powstającej podczas podgrzewania z wilgoci zawartej wewnątrz. Wzrost ciśnienia pary wewnątrz nasienia prowadzi w końcu do jego pęknięcia. Przeciwieństwem jest kukurydza „miękka” odmiany Flour, charakteryzująca się całkowicie mączastą endospermą. Odmiana ta jest uprawiana w zachodniej części Ameryki Południowej, w południowej Afryce i na suchych terenach Stanów Zjednoczonych. Kukurydza odmiany Dent posiada miseczkowate zagłębienie stwardniałej endospermy na zarodkowym końcu ziarna, wypełnione mączastą, miękką endospermą. Podczas mielenia ‘na sucho’ część mączasta rozpada się na drobne cząsteczki, ale część zrogowaciała pozostaje w postaci stosunkowo dużych cząstek ‘pyłu’. Spośród wszystkich produktów suchego przemiału, ten właśnie ‘pył’ posiada największą wartość. ++++
Zarodek
Może być bezpośrednio stosowany jako dodatek do zbożowych płatków śniadaniowych, wyciskanych soków i produktów fermentowanych (np. jogurtów). Suchy przemiał stanowi jedynie niewielką część przetwórstwa kukurydzy w Stanach Zjednoczonych, nie zmieniając się praktycznie od ostatnich 15 lat, podczas gdy produkcja ‘mokrych’ młynów wzrosła w tym czasie dwukrotnie. Drugim wartościowym składnikiem ziarna kukurydzy jest zarodek. Zarówno podczas przemiału ‘na sucho’ jak i ‘na mokro’ ulega on oddzieleniu jako zalążek. Jego wartość zależy od zawartości wysokiej jakości tłuszczu, który można poddać ekstrakcji - hodowcy, przez powiększenie wielkości zarodka, opracowali odmiany o zwiększonej zawartości oleju. Zwiększona zawartość białka i tłuszczu ma również znaczenie w żywieniu zwierząt hodowlanych, gdyż wpływa na poprawę bilansu odżywczego. Białka zawarte w endospermie wszystkich zbóż nie zawierają niektórych aminokwasów niezbędnych w żywieniu tak ludzi, jak i zwierząt gospodarskich. Hodowcy opracowują konsekwentnie odmiany o poprawionych proporcjach składu aminokwasów, zachowujące wysoką plenność i strukturę.
Znamionowanie formy matecznej, pojawienie się wiech
Stałym wskaźnikiem dojrzewania plonu jest data znamionowania formy matecznej. Znając tę datę jesteśmy w stanie ustalić prognozy dojrzałości zboża na każdy sezon, gdyż czas od kwitnienia do osiągnięcia dojrzałości jest względnie stały i wynosi 60 (±5) dni.
Oczywistą wartością szacowania daty dojrzałości na podstawie daty kwitnienia jest możliwość zestawienia jej z porą nadejścia pierwszych przymrozków. Znamionowanie formy matecznej (pojawianie się jedwabistych „włosków”) występuje wkrótce po pojawieniu się wiech. W prawidłowych warunkach dotyczy to od 20 do 25% roślin każdego dnia. Dzień w którym w przybliżeniu 75% roślin kwitnie przyjmuje się jako datznamionowania. W północnej Europie przypada ona średnio między 15 a 20 lipca. Przesunięcie wcześniej daty znamionowania poprzez przyspieszenie daty siewu przynosi istotne korzyści. Wykazano, że kukurydza kwitnąca przed 15 lipca rodzi lepiej i ma bardziej suche ziarno, niż rośliny kwitnące po 20 lipca. Niestety, późne znamionowanie wiąże się z niższymi plonami i dużą wilgotnością ziarna, nawet jeżeli mróz przychodzi wcześnie. Wymiana kilkutygodniowego zbioru ziarna z przełomu lipca i sierpnia na zbiór z przełomu września i października nie jest uczciwa jeżeli chodzi o kukurydzę. Problem może pojawić się przy wystąpieniu wczesnych przymrozków. W lipcu pogoda może sprzyjać procesowi dojrzewania, ale plon ma nadal nieco opóźnienia.