Физиологические процессы в зерне при хранении.

Физиологическими процессами называют такие, которые протекают в зерновой массе в результате жизнедеятельности ее живых компонентов (зерна, семян сорняков, микроорганизмов, насекомых и клещей).
Характер и интенсивность физиологических процессов зерновой массы зависят как от составляющих ее живых компонентов, так и от условий окружающей среды. К физиологическим процессам зерновой массы относят: дыхание, послеуборочное дозревание, прорастание и самосогревание.

Дыхание зерновой массы. При анализе состава зерновой массы было отмечено, что она является живым организмом и ей, как и всякому живому организму, присущи все процессы жизнедеятельности. Важнейшим физиологическим процессом, происходящим в хранящемся зерне, является дыхание. Процесс дыхания осуществляется в результате окисления и распада органических веществ, отложенных в семени. Источником дыхания зерна является глюкоза, образующаяся в зерне при ферментативном разложении более сложных углеводов. Зерно злаковых и бобовых культур на дыхание расходует углеводы, а семена масличных культур — жиры.

В зерне различают два вида дыхания: аэробное и анаэробное.

Аэробное (кислородное) дыхание, протекающее при доступе воздуха. При этом дыхании происходит окисление глюкозы (с участием окислительных ферментов) до углекислого газа и воды.

Анаэробное (бескислородное) дыхание, протекающее без кислорода воздуха. При этом дыхании семена получают энергию не в результате прямого окисления веществ, а путем расщепления глюкозы (с участием соответствующих ферментов) до углекислого газа и этилового спирта.

В процессе дыхания в зерновой массе происходят следующие изменения

- потеря массы сухого вещества зерна, так как этот процесс осуществляется в результате распада органических веществ;

- повышение влажности зерна вследствие выделения воды в межзерновые пространства при аэробном дыхании;
- изменение состава воздуха в межзерновых пространствах (уменьшение содержания кислорода, увеличение количества углекислого газа, водяных паров и появление паров этилового спирта при анаэробном дыхании зерна);
- выделение тепла как при аэробном, так и при анаэробном дыхании. Вследствие низкой температуропроводности выделенное при дыхании тепло задерживается и может вызвать самосогревание зерна.

Интенсивное дыхание при хранении приводит к значительной потере массы сухого вещества зерна и снижает его качество, а иногда приводит к полной его порче.

Важнейшими факторами, влияющими на интенсивность дыхания зерна, являются: влажность, температура, доступ воздуха.

Влажность. У зерна с низкой влажностью интенсивность дыхания почти равна нулю. Такое зерно устойчиво в хранении, так как содержащаяся в нем вода находится в связанном состоянии, т. е. поглощена влаголюбивыми веществами — белком и крахмалом. Связанная вода не участвует в реакциях обмена веществ.
При повышении влажности зерна до такого предела, когда белок и крахмал уже не могут ее удерживать, она свободно перемещается в клетках зерна. Такая вода называется свободной. При появлении свободной воды интенсивность дыхания зерна резко возрастает вследствие повышенной активности ферментов, способствующих образованию глюкозы, необходимой для непосредственного осуществления процесса дыхания зерна. Влажность зерна, когда в нем появляется свободная вода, называют критической. Для большинства злаковых культур критическая влажность находится в пределах 14,5—15,5%. У семян масличных культур — в пределах 7—9% и зависит от содержания в них жира. Чем больше содержится в семенах жира, тем ниже их критическая влажность.

В зерне сухого состояния и средней сухости свободной воды нет, и поэтому оно при хранении хорошо сохраняет свое первоначальное качество.

Температура. С повышением температуры зерновой массы до 45—55°С интенсивность дыхания повышается. При более высокой температуре интенсивность дыхания зерна заметно снижается вследствие тепловой денатурации белка, входящего в состав протоплазмы растительных клеток.

При высокой температуре резко снижается и активность ферментов, так как в их состав входят также белки.
При низкой температуре интенсивность дыхания зерна заметно снижается, а при температуре, равной нулю и ниже, практически прекращается. При низкой температуре зерно хорошо консервируется — это явление используют для охлаждения хранящихся партий зерна и продуктов его переработки.
Доступ воздуха к зерну. При свободном доступе воздуха к зерновой массе повышается интенсивность его дыхания, так как при достаточном содержании кислорода в межзерновых пространствах зерно дышит аэробно.

При уменьшении содержания кислорода и накоплении углекислого газа в межзерновых пространствах интенсивность дыхания значительно снижается. Зерно в этом случае дышит анаэробно. Выделившийся при анаэробном дыхании этиловый спирт угнетает жизненные функции клеток зерна и может привести к потере его жизнеспособности. Поэтому для сохранения посевных качеств зерна (всхожести) необходимо периодически обменивать воздух межзерновых пространств естественной или активной вентиляцией. В партиях сухого зерна интенсивность дыхания проявляется незначительно и посевные качества сохраняются дольше.

На интенсивность дыхания зерновой массы влияют и второстепенные факторы: состояние спелости зерна, выравненность, ботанические особенности, условия уборки и транспортирования и др.
Зерна спелые, выполненные, нормального качества, имеют меньшую интенсивность дыхания, чем недозревшие, морозобойные, щуплые, проросшие и поврежденные.
На интенсивность дыхания зерновой массы оказывает огромное влияние жизнедеятельность микроорганизмов, семян сорных растений, а в партиях зараженного зерна — жизнедеятельность насекомых и клещей.

Послеуборочное дозревание зерна. Урожай убирают, как правило, в тот период, когда зерно еще не достигло полной физиологической спелости. У свежеубранного зерна наблюдается низкая всхожесть и пониженные хлебопекарные качества. Из масличных семян получают меньший выход масла.

При организации правильного хранения зерна через несколько недель оно приобретает качество нормального полноценного зерна. Период, в течение которого в зерне улучшаются посевные и технологические качества, называют послеуборочным дозреванием.

Для прохождения стадии послеуборочного дозревания необходимо хранить зерно в сухом состоянии при положительной температуре и при доступе к нему воздуха.

Влажность зерна должна быть ниже критической. Только при невысокой влажности в зерне возможен синтез сложных органических веществ из простых. Поэтому влажное и сырое свежеубранное зерно должно быть просушено сразу же после его уборки. Наилучшие результаты дает воздушно-солнечная сушка и сушка с использованием установок активного вентилирования подогретым воздухом. При относительной влажности воздуха в межзерновых пространствах не выше 75% дозревание проходит хорошо.
Послеуборочное дозревание происходит только при положительной температуре. Наиболее благоприятная температура от 15 до 30°С. Если создать в свежеубранных партиях зерна такую температуру, то дозревание проходит за полтора-два месяца. В партиях охлажденного зерна и зерна с повышенной влажностью послеуборочное дозревание не происходит.

При активном доступе воздуха к зерну послеуборочное дозревание происходит быстрее.

Продолжительность послеуборочного дозревания в основном зависит от условий хранения зерна.

Прорастание зерна при хранении. В процессе хранения иногда наблюдается прорастание зерна в отдельных участках насыпи. Оно может возникнуть только в результате небрежного хранения. При правильной oргaнизации хранения в современных зернохранилищах прорастание не возникает.
Для прорастания зерна необходимы следующие факторы: наличие достаточного количества воды, доступ воздуха к зерну, тепло.

Для прорастания злаковых культур необходима влажность 40—80%, для бобовых — 80—150%, для масличных — до 140%. Зерно прорастает только при наличии капельножидкой воды, попавшей в зерно извне или при сильном его отпотевании.

Зерно может прорастать только при доступе воздуха к нему в условиях аэробного дыхания.
Для прорастания зерна не требуется большого количества тепла. Семена пшеницы, ржи и других культур прорастают при температуре от +1 до +9°C, подсолнечник и кукуруза — при температуре от +8 до +10°С.

При прорастании в зерне наблюдаются следующие явления:

- потеря массы сухого вещества, достигающая в течение суток 0,7%;

- ухудшение качества зерна. Проросшее зерно обладает пониженными хлебопекарными качествами;

- выделение значительного количества тепла, что приводит к повышению температуры зерновой массы и активизации в ней процессов жизнедеятельности. Выделившееся тепло может вызвать самосогревание зерна.

При хранении зерна прорастание недопустимо. Для ликвидации прорастания зерна необходимо подвергнуть его сушке и очистке. Используют проросшее зерно в комбикормовой промышленности и при подсортировке (до 3%) к зерну нормального качества в мукомольной промышленности.

Самосогревание зерновой массы. Это процесс, в результате которого в зерновой массе наблюдается значительное повышение температуры и резкое снижение качества.

В результате развития в зерновой массе физиологических процессов с учетом ее низкой температуропроводности температура может достичь 55—65°С, а иногда и 70—75°С.

Самосогревание может возникнуть в любой партии при небрежном ее хранении. Как правило, в партиях, с повышенной влажностью самосогревание наблюдается чаще. Основными причинами возникновения самосогревания в зерновой массе является жизнедеятельность микроорганизмов, зерна данной партии, семян сорных растений, клещей и насекомых (в зараженных партиях зерна) и низкая температуропроводность зерновой массы.

Следовательно, самосогревание — комплексный процесс. Основная роль в самосогревании зерновой массы принадлежит жизнедеятельности населяющих ее теплолюбивых микроорганизмов.

Микрофлора зерна представлена в основном бактериями, плесневыми грибами, дрожжами и лучистыми грибами. Наибольшую опасность представляют плесневые- грибы, которые менее требовательны к теплу и влаге. В первую очередь микроорганизмы повреждают зародыш, поэтому развитие микроорганизмов в зерновой массе может привести к потере всхожести зерна. Под действием микроорганизмов ухудшается качество зерна: теряется блеск, цвет, зерно приобретает плесневелый и затхлый запах и вкус.

Активная жизнедеятельность микроорганизмов в зерновой массе при самосогревании может привести к полной порче зерна.

В партиях зараженного зерна источником образования тепла и причиной понижения его качества являются вредители хлебных запасов (клещи и насекомые). Тепло, образующееся в результате их жизнедеятельности, задерживается в зерновой массе вследствие ее плохой теплопроводности и низкой температуропроводности.
Самосогревание — основная причина порчи зерна. Для борьбы с ним зерно охлаждают активным вентилированием и сушат.

В практике хранения встречаются следующие виды самосогревания зерна (рис. 47).

Гнездовое самосогревание возникает в каком-либо участке (гнезде) зерновой массы в результате: затека воды (неисправная крыша, открыты окна и т. д.); размещения в одном зернохранилище партий зерна с различной влажностью и засоренностью; размещения в зернохранилище с незараженным зерном зараженного зерна; самосортирования зерновой массы.

Для ликвидации очага самосогревания необходимо удалить самосогревающийся участок или применить активное вентилирование, используя однотрубные установки ПВУ-1 или установки активного вентилирования.

Пластовое самосогревание возникает при хранении зерна в силосах, складах, бунтах. Самосогревание может возникнуть внизу (низовое самосогревание), в, верхнем слое насыпи (верховое самосогревание), у стен зернохранилищ (вертикально-пластовое самосогревание).

Основной причиной пластового самосогревания является физическое свойство зерновой массы — термовлагопроводность, т. е. перемещение влаги в зерновой массе по направлению потока тепла, что обусловлено перепадом температур.

При верховом самосогревании подвергается самосогреванию горизонтальный пласт зерна на глубине 70—150 см от поверхности зерновой массы. Такой вид самосогревания наблюдают чаще всего осенью и весной. Осенью, когда основной массив зерна сохранил положительную летнюю температуру, а в помещение склада проникает воздух с более низкой температурой, то в результате соприкосновения теплого воздуха с охладившимся в верхних слоях зерном происходит конденсация паров, способствующих активной жизнедеятельности живых компонентов зерновой массы.

Весной и в начале лета в зерновом массиве температура ниже, чем в складе. Верхние слои зерна, прогревшиеся теплым воздухом, при соприкосновении с холодным зерном увлажняются и подвергаются самосогреванию.

Для ликвидации верхового самосогревания верхний пласт зерна снимают, охлаждают, сушат и размещают в другом хранилище.

Низовое самосогревание встречается в виде горизонтального пласта на расстоянии 20—50 см от пола склада. Встречается оно и в бунтах. Низовое самосогревание чаще всего наблюдается ранней осенью, когда теплое зерно засыпают на холодный или сырой пол. Низовое самосогревание может быть и в нижней части силоса. Оно опасно тем, что теплый воздух, образовавшийся в нижнем пласте, легко перемещается вверх, вызывая самосогревание прилегающих слоев. Такой вид самосогревания при недосмотре может привести к сплошному самосогреванию. Ликвидировать его можно активным вентилированием зерна.

Вертикально-пластовое самосогревание встречается в силосах, но может быть и в складах. Основная причина его возникновения — неравномерный обогрев стенок хранилища. Самосортирование зерна при загрузке силосов и механизированных складов также может привести к самосогреванию. Возникает оно в вертикальном пласте на расстоянии 50—60 см от стены.

Сплошное самосогревание может возникнуть в зерновой массе высокой влажности с большим содержанием недозрелых зерен и примесей, а также при запущенной форме рассмотренных выше видов самосогревания. Цвет зерна при самосогревании может измениться от нормального до темно-коричневого и даже черного. В начальный период самосогревания (1-я стадия)температура повышается до 24—30°С. Зерно приобретает амбарный запах, начинает темнеть, на зародыше заметен плесневый налет. После охлаждения и. сушки это зерно можно использовать на продовольственные цели и для подсортировки к зерну нормального качества.
При развитом самосогревании (2-я стадия) температура повышается до 34—38°С. Зерно заметно изменяет качество: снижается сыпучесть, появляется солодовый запах, наиболее влажные зерна темнеют, появляется плесень. Такое зерно на продовольственные цели не используется.

При запущенной форме самосогревания (3-я стадия) температура зерна повышается до 50°С и более. В зерновой массе резко снижается сыпучесть (или она потеряна совсем), зерно приобретает коричнево-черный и черный цвет, появляются неприятные запахи разложения зерна (затхлый, гнилостно-затхлый).
Такое зерно непригодно ни на продовольственные, ни на кормовые цели.

 

Долговечность зерна.

Находясь на хранении зерно может терять свои товарные и посевные качества. Кроме этого, зерно может терять массу сухого вещества и выделять тепло. Такие изменения зерна происходят за счет размножения, питания и дыхания попавших в зерновую массу микроорганизмов, клещей, насекомых, зерен и семян других растений.

Единственный способ сохранить качественные характеристики зерна как можно дольше — пресечь развитие в зерновой массе вредных нежелательных для нее организмов, поддерживать зерно в состоянии анабиоза.

Что такое долговечность зерна? Под этим понятием понимают период времени в течение которого зерно сохраняет все свои потребительские и посевные свойства.

Долговечность подразделяется на три вида: долговечность биологическая — способность к прорастанию, долговечность хозяйственная – сохранение всхожести семян, на уровне требований стандартов (ГОСТ), долговечность технологическая — сохранение свои технологических свойства и пригодность для использования в фуражных, пищевых и технических целях. Третий вид долговечности обычно оказывается больше первых двух видов долговечности.

Жизнеспособность зерна находится под воздействием факторов, оказывающих влияние на дыхание зерна, его дозревание и прорастание. Эти процессы возникают при повышенной жизнедеятельности зерна. При неправильном хранении зерна начинается его самосогревание. Из-за этого постепенно падает всхожесть зерна, в итоге она может пропасть совсем. Этот процесс провоцируют микроорганизмы и их развитие приводит к гибели жизнеспособности зерна. Утрата всхожести зерна возникает из-за гибели зародыша. Зародыш погибает, чаще всего, в результате поражение плесневыми микроорганизмами. Чтобы не допустить их развития нужно следить за уровнем влажности и вентиляцией в зернохранилищах.

Помимо этого, на долговечность зерна влияет ботанический вид и условия, при которых проводился сбор и обработка урожая.

По всхожести большая часть семян относят к группе мезобиотики они спосбны храниться 5-12лет. Однако в большинстве случаев, сохранение высокой всхожести удается достигнуть только в 3-5 лет.

Сохранность мукомольных и хлебопекарных качеств зерна зависит от его изначальных свойств и признаков. Зерно, которому дали дозреть, высушили и охладили, используя мягкие режимы, имеют все шансы сохраниться течение 10 лет без значимых изменений своих качеств.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: