Послеуборочная обработка и хранение зерновых культур

Долговечность зерна и семян зависит от многих факторов, основные из которых: принадлежность их к тому или иному ботаническому виду, условия обработки (очистка, сушка, протравливание и т.д.) и хранения. Большинство семян с/х растений относят к группе мезобиотиков, они сохраняют всхожесть при благоприятных условиях хранения пять - десять лет.

Сохранность мукомольно-хлебопекарным  качеств зерна при долгосрочном хранении зависит от его исходных свойств и признаков. Сорта мягкой стекловидной пшеницы обладают большей  устойчивостью, чем мучнистые.

Резкие различные воздействия (температурные, механические и т.д.) способствует старению зерна. С увеличением продолжительности  хранения крупяных культур ядро становится более хрупким, в связи с чем, уменьшается выход лучших сортов крупы.

Долговечность семян и зерна  при хранении может быть и кратковременной, если в зерновой массе создаются условия для развития нежелательных процессов. В результате пищевые, технологические и посевные качества партии теряются за несколько дней.

 

 

1.2. ДЫХАНИЕ ЗЕРНОВОЙ МАССЫ

Дыхание - нормальный процесс жизнедеятельности семян и зерна при хранении.

Зёрна и семена для  поддержания жизни получают необходимую  энергию в процессе диссимиляции запасных органических веществ, главным  образом сахаров. Расходуемые сахара пополняются в результате гидролиза или окисления более сложных запасных веществ.

Диссимиляция сахаров (гексоз) происходит аэробно, то есть окислением, или анаэробно.

При хранении семян и  зерна наблюдаются два вида диссимиляции.

Первое характеризуется  аэробный процесс диссимиляции - аэробное дыхание, когда наблюдается полное окисление гексозы (глюкозы) с выделением продуктов фотосинтеза -диоксида углерода и воды. Второе - типичное спиртовое брожение, то есть анаэробный процесс, когда гексоза расщепляется с образованием такого мало окисленного органического продукта, как этиловый спирт. При достаточном доступе воздуха в зерне и семенах преобладает процесс аэробного дыхания, однако им свойственно и анаэробное дыхание, которое иногда рассматривают как приспособительный процесс зерна и семян к неблагоприятным условиям окружающей среды     

Следствие дыхания

В результате диссимиляции в отдельных  зёрнах и зерновой массе происходят следующие существенные изменения: потеря массы сухих веществ зерна; увеличение количества гигроскопической влаги в зерне и повышение относительной влажности  воздуха  меж зерновых пространств; выделение тепла.

При окислении и разложении гексоз происходит невозвратимая потеря сухих веществ зерна или семян. Величина данных потерь зависит от интенсивности дыхания.

Вода, выделяющаяся при  дыхании, чаще всего удерживается зерном и зерновой массой, увеличивается  влажность, что, в свою очередь, приводит к более интенсивному газообмену и создаёт предпосылки для  развития микроорганизмов. Влагонасыщенность  воздуха меж зерновых пространств может возрастать до предела и приводить к образованию конденсационной влаги на поверхности зёрен - их «отпотеванию». Такие явления характерны для свежеубранной зерновой массы с повышенной физиологической активностью. Паро-воздушная среда в зерновой массе при хранении претерпевает и другие изменения. В результате  дыхания зёрна выделяют диоксид углерода. Если хранящуюся зерновую массу не перемешивают, то диоксид углерода как более тяжёлый частично задерживается в межзерновых пространствах. Это отчётливо наблюдается в во внутренних участках больших насыпей и, особенно в достаточно герметичных хранилищах. В зерновой массе создаются условия, вынуждающие клетки зёрен и другие организмы переходить на анаэробный тип дыхания.

В процессе диссимиляции освобождается энергия. При аэробном дыхании полностью окисляется глюкоза с выделением тепла 2763,4 кДж на грамм-молекулу глюкозы. При анаэробном дыхании его выделяется всего 114,8 кДж, т.к. в этом случае глюкоза не  расщепляется полностью до воды и диоксида углерода. В покоящихся зёрнах и семенах почти всё тепло выделяется в окружающую среду. Образовавшееся тепло в зерновой массе вследствие её плохой проводимости может задерживаться в ней и приводить к самосогреванию.

Факторы, влияющие на интенсивность дыхания.

При хранении зерновых масс продовольственного и кормового  назначения наибольшее значение имеет  не вид или характер дыхания, а  его интенсивность. Чем она больше, тем ощутимее потери сухого вещества и тем труднее уберечь зерновую массу от порчи. Интенсивность дыхания зерна и семян всех культур при хранении зависит от многих факторов, разнообразных по своей природе и неравнозначных по влиянию на интенсивность дыхания. Все они могут быть разделены на две группы: факторы, влияющие на интенсивность дыхания любой зерновой массы; факторы, влияющие только на зерновые массы, имеющие особенности. 
Решающее значение для стойкого хранения всех партий зерна имеют прежде всего влажность, температура и состав газовой среды.

Влажность зерновой массы.

Чем зерно более влажное, тем интенсивнее оно дышит. Интенсивность дыхания очень сухого зерна — пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы и бобовых культур (влажностью до 11...12 %) — ничтожна и практически равна нулю. Очень сырое зерно (влажностью 25...30 % и более), находящееся в неохлажденном состоянии при свободном доступе воздуха, теряет за сутки 0,05...0,2 % массы сухого вещества.

В зерне, как  и во всяком другом организме, влага  является средой, при участии которой  совершаются реакции обмена веществ. Если содержание влаги невысоко, она находится в связанном состоянии: ее прочно удерживают белки и крахмал. Эта влага не может перемещаться из клетки в клетку и почти не участвует в реакциях обмена веществ. По мере увеличения влажности в клетках зерна появляется так называемая свободная влага, т. е. слабо или совсем не удерживаемая крахмалом и белками. Она участвует в реакциях гидролитического характера (в превращении крахмала в сахар, сложных белков в более простые, в разложении жира на глицерин и жирные кислоты и т. п.), в обмене веществ в клетках и может перемещаться из клетки в клетку. С появлением в зерне свободной влаги резко возрастают активность гидролитических и дыхательных ферментов, интенсивность дыхания зерна и, следовательно, расход сухих веществ. Для примера приведем данные М. В. Гордиенко по зерну пшеницы. За месяц хранения при влажности 13,5 % зерно потеряло 0,06 % сухих веществ, а при влажности 18 %—0,50 % сухих веществ.

Влажность, при  которой в зерне и семенах  появляется свободная влага и  резко возрастает интенсивность дыхания, называется критической.

 

 

Температура зерновой массы.

С повышением температуры  интенсивность дыхания зерна  при хранении увеличивается. В определённом интервале температур увеличение подчиняется  правилу Вант Гоффа. При высоких  температурах (50°С и более) интенсивность дыхания снижается вследствие разрушения веществ, входящих в состав клеток зерна (белков, ферментных систем и др.). При пониженных температурах газообмен резко снижается и не наблюдается скачёк, характерный для критической влажности. При температуре 0-10°С интенсивность дыхания зерна даже влажностью 18 % ничтожна. Критическая влажность зерна пшеницы отчётливо проявляется лишь при температуре 18°С  и более. Подобные данные показывают исключительное значение низких температур (до 10°С) для сохранения зерна.

Состав  газовой среды.

Интенсивность и характер дыхания зерна и  семян находятся в прямой зависимости  от состава окружающей газовой среды. Только в присутствии кислорода, возможно, их нормальное (аэробное) дыхание. Это, прежде всего, относится к семенам с влажностью, близкой к критической или выше её. На жизнеспособность сухого зерна существенно не влияют даже большие концентрации диоксида углерода и полное отсутствие кислорода. Интенсивность дыхания у такого зерна ничтожна, мала, и в его клетках почти не образуется продуктов анаэробного распада.

При длительном хранении зерновых насыпей без перемешивания  и искусственного продувания в межзерновых  пространствах иногда создаются  условия для накопления диоксида углерода и потери кислорода. Это зависит от степени герметичности хранилища, состав газовой среды чаще изменяется в зерновых массах, хранящихся во внутренних силосах элеватора, сооруженных складах из камня, кирпича и железобетона с полными полами (асфальтовыми и подобным им).

Таким образом, зерновые массы (основных зерновых и бобовых) влажностью ниже критической на 2-3 % довольно длительное время (до года) сохраняют всхожесть и энергию прорастания без обмена состава воздуха в межзерновых пространствах. Зерновые массы влажностью, близкой к критической и выше, при недостатке кислорода теряют посевные качества в первые месяцы хранения.

Из факторов, имеющих  значение для отдельных партий зерна, необходимо отметить ботанические особенности, зрелость, выполненность и крупность  зёрен, наличие травмированных и проросших зёрен. В пределах уравненной критической влажности интенсивность дыхания зерна кукурузы, сорго, проса, овса, и семян подсолнечника большая, чем зёрна пшеницы, ржи, ячменя и семян бобовых культур. Некоторые отклонения существуют даже в пределах рода: зерно мягкой мучнистой пшеницы дышит более энергично, чем зерно стекловидной и тем более твёрдой.

Примесь в партии зерна недозрелых зёрен (зелёных, морозобойных и т.д.) резко увеличивает интенсивность  дыхания даже при низкой влажности. У щуплых зёрен повышенная интенсивность дыхания по сравнению с нормально выполненными. Повышенный газообмен свойствен травмированным и битым зёрнам, проросшим или начинающим прорастать. Таким образом, все зерновые массы, содержащие зёрна и семена с указанными отклонениями, характеризуются повышенной интенсивностью дыхания.

 

 

1.3. ПОСЛЕУБОРОЧНОЕ  ДОЗРЕВАНИЕ

При известных условиях в первый период хранения свежеубранного зерна происходит его дальнейшее дозревание, которое заключается  в повышении жизнеспособности семян, их всхожести и энергии прорастания. В редких случаях отмечается улучшение технологических качеств.

Комплекс процессов, происходящих в зернах и семенах при хранении, приводящих к улучшению их посевных и технологических качеств, получил  название послеуборочного дозревания. Явление послеуборочного дозревания — одно из наиболее сложных. До настоящего времени еще не полностью раскрыты все происходящие при этом процессы.

Послеуборочное дозревание происходит только в тех случаях, когда синтетические процессы в семенах преобладают над гидролитическими. Оно становится возможным лишь при низкой влажности зерна.

В свежеубранном зерне  повышенной влажности преобладают  процессы гидролиза. В подобных условиях посевные качества  семян не только не улучшаются, но могут и снизится. Правильно проведённая тепловая сушка не только останавливает гидролитические процессы, но и способствует послеуборочному дозреванию.

Второе важнейшее условие, влияющее на ход процессов послеуборочного  дозревания, - температура. Семена дозревают только при положительной температуре и наиболее интенсивно при 15-30 С. Поэтому в первый период хранения сухие свежеубранные семена сильно не охлаждают. Наблюдая за партиями таких семян и подвергая их периодическому проветриванию, завершения процессов дозревания добиваются в течение 1-2 месяцев.

Если семена повышенной влажности нельзя высушить, то их консервируют охлаждением (но не  промораживанием). Послеуборочное дозревание завершается  через некоторое время после  снижения влажности и повышения температуры. Однако всхожесть и энергия прорастания таких семян обычно не достигают возможного максимума. Недостаток кислорода и накопление в зерновой массе диоксида углерода замедляют дозревание, а иногда даже снижается первоначальная всхожесть семян.

Таким образом, первый период хранения зерновых масс нового урожая по активности и многообразию протекающих в них процессов наиболее сложен. В это время необходимы специфический подход к организации хранения партий зерна с различной влажностью и систематический контроль за их состоянием (ежедневная проверка температуры свежеубранной зерновой массы).

 

 

 

1.4. ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НАСЕКОМЫХ, КЛЕЩЕЙ И МИКРООРГАНИЗМОВ

Наибольшее воздействие  микроорганизмов наблюдают в  зонах с повышенной влажностью, когда  убираемый урожай представляет благоприятную среду для развития сапрофитной (в том числе и эпифитной) микрофлоры. Несвоевременное доведение зерновых масс до состояния, исключающего развитие микроорганизмов, вызывает потери массы и качества зерна, и  в первую очередь его посевных достоинств.

Факторов, влияющих на состояние  и развитие сапрофитных микроорганизмов, очень много. Решающее значение имеют: средняя влажность зерновой массы  и влажность её отдельных компонентов (основного зерна, примесей и воздуха  меж зерновых пространств), температура и степень аэрации. Существенную роль играют целостность и состояние покровных тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей.

Свойственная зерновой массе микрофлора сохраняется длительное время даже в условиях, исключающих её активное развитие. Правда, численность микроорганизмов постепенно уменьшается, видовой состав изменяется в процентном отношении. Объясняется это тем, что при длительном хранении постепенно отмирают не споровые бактерии, а бактерии, образующие споры, и споры плесневых грибов сохраняются.

В свежеубранном  зерне к типичным эпифитным бактериям, не образующих спор, относятся представители  семейства Enterobacteriaceae (род Erwinaieae) и Pseudomonadaceae (род Pseudomonas).

Перечисленные бактерии не могут разрушать (гидролизировать) оболочки зерна и не участвуют непосредственно в его порче. Лишь в свеже- убранной зерновой массе, обладая большей способностью к газообмену, они выделяют много тепла, чем и способствуют возникновению самосогревания.