Физиологические процессы в зерне

План

1. Классификация, строение и химический состав зерновых культур

2..Характеристика семейства: злаковых, гречишных и бобовых

3. Оценка качества зерна, дефекты и причины возникновения

4. Хранение зерна.Процессы, происходящие в зерновой массе при хранении

 

Классификация, строение и химический состав зерновых культур

 

Продовольственное зерно. По назначении продовольственное зерно принято условно подразделять на мукомольное, крупяное, техническое (для производства пива, крахмала, спирта и др.). Зерно одной и той же культуры может использоваться, в разных целях, например, кукуруза используется для производства муки, крупы, крахмала, растительного масла, но также является и кормовой культурой. Для получения муки используется главным образом зерно пшеницы и ржи, в значительно меньших количествах – зерно гречихи, риса, кукурузы, ячменя, сои, тритикале. К крупяным культурам относят просо, гречиху, рис, ячмень, овес, пшеницу, горох. Возделываемые зерновые культуры по ботаническим признакам (плод, соцветие, стебель, корень) относят к трем семействам: злаковые, гречишные, бобовые.

 

Возделываемые зерновые культуры

относятся к трем ботаническим семействам

Пшеница Рожь Фасоль Горох

Тритикале Ячмень Соя Чечевица

Овес Рис Гречиха

Кукуруза Просо Бобы

 

 

Семейство злаковых

Злаки принято делить на две группы: настоящие злаки – пшеница, рожь, ячмень, овес; просовидные злаки – кукуруза, рис, просо, сорго.

Различаются эти группы в первую очередь строением плода, который называют зерновкой. У настоящих злаков зерновка продолговатой или овальной формы, со стороны спинки четко различим зародыш в виде вмятинки. На противоположном зародышу конце – бородка, образованная выростами клеток оболочек. Со стороны брюшка вдоль всей зерновки проходит бороздка.

У просовидных злаков зерновка различной формы, например, у риса – продолговатая, у проса – округлая. Бороздка и бородка отсутствуют.

Зерновка покрыта цветковой пленкой (за исключением кукурузы, которую называют ложным злаком). Если цветковая пленка легко отделяется, то злаки называют голозерными (пшеница, рожь), если ее отделить невозможно – пленчатыми (ячмень, овес, рис, просо).

Различают две формы злаковых – озимые и яровые. Яровые растения высевают весной, за летние месяцы они проходят полный цикл развития и осенью дают урожай. Озимые растения сеют осенью, до наступления зимы они прорастают, а весной продолжают свой жизненный цикл и созревают несколько раньше, чем яровые. Озимые сорта дают, как правило, более высокий урожай, но выращивают их только в районах с мягкой зимой и обильным снежным покровом. Настоящие злаки бывают как яровыми, так и озимыми, а просовидные – яровыми.

Семейство злаковых характеризуется следующими основными признаками: корень мочковатый, листья ланцетовидные (длинные, иногда свернутые пластины), стебли в виде тонких соломин с полыми междоузлиями, цветки собраны в соцветия – колосья. Различают злаки с метельчатым соцветием (овес, просо, рис) и колосовидными в виде сложного колоса (рожь, пшеница, ячмень). У кукурузы соцветие в форме початка.

Зерновка любого злака состоит из трех основных частей – зародыша, эндосперма и оболочек. Они имеют разное строение и химический состав, а также характеризуются различными физиологическими функциями.

Оболочки защищают зерновку от вредных воздействий – механических воздействий и попадания ядовитых веществ. Благодаря непроницаемости оболочек от разных органических и неорганических веществ зерно можно обрабатывать ядохимикатами для уничтожения споров грибов, вызывающих болезни растения. Оболочки пропускают внутрь зерна воду и кислород, необходимые для прорастания зерна. При повреждении оболочек открывается доступ микроорганизмов внутрь зерна и в результате снижается его стойкость при хранении.

Зерновка имеет две прочно сросшиеся между собой оболочки: верхнюю – плодовую и под ней семенную.

Самая наружная оболочка – плодовая развивающаяся из стенок завязи, состоит из трех слоев клеток. Эти клетки крупные, толстостенные, одревесневшие, полые. Следующая за плодовой оболочкой – семенная, также состоит из трех слоев – прозрачного водонепроницаемого слоя, плотно сросшегося со вторым ярко окрашенным пигментным слоем, и гиалинового совершенно прозрачного набухающего слоя.

Основная масса зерна заполнена эндоспермом, или мучнистым ядром. Эндосперм состоит из наружного алейронового слоя, образованного толстостенными крупными клетками, заполненными белковыми тельцами с вкраплениями капелек жира. Этот слой представлен одним рядом клеток (у пшеницы, ржи, овса, кукурузы, проса и др.) или несколькими (у ячменя). Эта особенность может быть использована для обнаружения под микроскопом примеси ячменной муки в пшеничной или ржаной.

Собственно эндосперм представлен тонкостенными крупными клетками, часто неправильной формы, заполненными крахмалом и белками. Белки образуют как бы сплошную матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы разных размеров. По мере удаления от центра размер клеток уменьшается, соответственно снижается доля крахмала, а количество белка увеличивается.

Со стороны спинки к эндосперму прилегает зародыш – зачаток будущего растения. Он состоит из почечки, зачаточного корешка и щитка. Щиток плотно прилегает к эндосперму и служит органом, через который питательные вещества эндосперма при прорастании зерновки поступают в зародыш. Зародыш содержит много сахаров, азотистых веществ, жира, витаминов и ферментов.

Зерно различных злаков состоит из одних и тех же анатомических частей и имеет сходный химический состав.

От количественного соотношения анатомических частей зерна, имеющих различную пищевую ценность, зависит выход сортовой муки и крупы.

Химический состав зерна злаковых. Зерно злаковых культур имеет сложный химический состав. Оно состоит из многих жизненно необходимых человеку веществ. Все вещества подразделяют на две большие группы: органические и неорганические. К органическим относят углеводы, белки, липиды, ферменты, витамины, пигменты и др. К неорганическим относят минеральные вещества и воду.

Наибольший удельный вес в зерне занимают углеводы, которые представлены в основном крахмалом, состоящем из амилозы и амилопектина.

Крахмал откладывается в клетке эндосперма в виде крахмальных зерен или гранул различной формы, характерной для разных культур. Так, у пшеницы они овально-округлой или чечевицеобразной формы, у ржи – овальной с характерной трещиной. Размер крахмальных зерен также различен для разных злаковых культур и колеблется в пределах 2-180 мкм. Самые мелкие крахмальные зерна у риса (2-5 мкм), крупнее – у овса (3-10 мкм), еще крупнее – у ячменя и кукурузы (2-25 мкм). У пшеницы они достигают 25-40 мкм, а у ржи – 40-50 мкм. С размерами крахмальных гранул связаны атакуемость их ферментами зерна, пищеварительными ферментами и скорость усвоения крахмала организмом.

В эндосперме пшеницы содержание крахмала составляет 75-80% на сухое вещество или около 54 % с учетом влажности зерна. Однако и в эндосперме крахмал распределен неравномерно. Наиболее богата крахмалом центральная часть эндосперма. У кукурузы небольшое количество крахмала находится в зародыше. Содержание крахмала в зерне одной и той же культуры колеблется в зависимости от сорта, района, условий произрастания и степени спелости зерна. Так, при большом количестве осадков содержание крахмала выше. В выполненном зерне крахмала больше по сравнению с зерном щуплым.

Важным показателем свойств крахмала является температура его клейстеризации. Температура клейстеризации крахмала разных растений неодинакова и чаще находится в пределах 60-70⁰С. Наиболее низкая температура клейстеризации у крахмала ржи – 50-55⁰С.

Крахмал гигроскопичен и способен поглощать до 70 % воды от своей массы. Это свойство является одним из основных факторов, обуславливающих гигроскопичность зерна и продуктов его переработки (крупы, муки и др.) и обязательно учитывается при выборе условий хранения готовых продуктов.

Сахара в зерне злаковых содержатся в небольшом количестве. Основными сахарами зерна злаковых являются олигосахариды – сахароза, раффиноза, мальтоза, стахиоза. Доля моносахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы) незначительна и не превышает 0,2-0,3%. В зерне недозревшем, морозобойном, проросшем увеличивается доля моносахаридов, декстринов, мальтозы, что отрицательно сказывается на качестве хлеба.

Количество и соотношение различных групп углеводов влияют на технологические свойства зерна, на качество хлеба, так как сахара и крахмал необходимы для развития дрожжей в тесте, а крахмал вместе с белками составляет «формирующую» основу теста.

Клеточные стенки состоят из некрахмальных полисахаридов – балластных веществ, которые не усваиваются организмом, но положительно влияют на процессы пищеварения, а также способствуют выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов. К некрахмальным полисахаридам относят целлюлозу (клетчатку), гемицеллюлозу (полуклетчатку), пектины. Часть гемицеллюлоз, называемых пентозанами, растворяется в воде, образуя при этом вязкие коллоидные растворы – слизи (гумми). Наибольшее количество слизей у ржи (2,5-7,0%), овса (8,0-12,0%), ячменя (до 15%).

Одной из причин повышенной влажности мякиша ржаного хлеба является наличие в ржаной муке большого количества слизей.

Содержание белков в зерне разных культур неодинаково. В зерне злаков содержание белков колеблется в пределах от 5 до 24%, а в семенах бобовых – 20-40%. В зерне одной и той же культуры содержание белков может колебаться в больших пределах в зависимости от сорта, района произрастания, состава почв, климатических условий выращивания, режима орошения, выполненности зерна и др. Так, в зерне пшеницы содержание белков колеблется от 8 до 24% на сухое вещество при среднем содержании белков для пшеницы 12-16%. Большое количество осадков в период созревания урожая уменьшает относительное содержание белков.

Белки в зерне распределяются неравномерно. В зерне злаков наиболее богаты белками зародыш, затем алейроновый слой, семенные оболочки и эндосперм. Очень мало белков содержится в плодовых оболочках. В пределах составных частей зерна белки также распределяются неравномерно, особенно в эндосперме. Периферийные слои эндосперма богаче белками, чем центральные.

Неодинаков и качественный состав белков в разных частях зерна. Основная часть белков – проламины (спирторастворимые; в пшенице они называются глиадином, в кукурузе – зеином) и глютелины (щелочерастворимые). При замешивании пшеничного теста глиадин и глютелин набухают и, склеиваясь, образуют непрерывную фазу теста, при отмывании которой образуется клейковина. Она представляет собой сильно гидратированный гель, состоящий в основном из глютена, но содержащий в небольшом количестве также углеводы, липиды и минеральные вещества. От количества и качества клейковины в пшенице и соответственно пшеничной муке зависят хлебопекарные и макаронные свойства исходного сырья. Клейковину могут образовывать белки тритикале, некоторых разновидностей ячменя и ржи, хотя у последней она практически не отмывается, чему препятствуют пентозаны. Белки просовидных злаков клейковину не образуют.

Кроме того, в состав белков входят альбумины (водорастворимые белки) и глобулины (солерастворимые), которые содержат все незаменимые аминокислоты. Культуры, содержащие больше этих белков ценны по аминокислотному составу. Достаточно полноценны белки семян бобовых и гречихи, зерен овса, пшеницы, ржи, риса. Неполноценными считаются белки проса и кукурузы. Биологическая ценность белков снижается не только из-за отсутствия незаменимых аминокислот, но и из-за их недостаточного содержания. Так, белки пшеницы, кукурузы, проса содержат недостаточно лизина, в белках бобовых мало метионина и триптофана, в белках сои – низкое содержание метионина и лейцина. Неодинакова и усвояемость белков организмом человека. Белки злаков усваиваются до 85%, а бобовых – до 70%.

Содержание липидов в злаковых колеблется в среднем от 2 до 3%, за исключением кукурузы (4,9%) и овса (6,2%).

По составу и строению липиды подразделяются на простые и сложные. Простые липиды находятся в зародыше и являются запасными веществами, которые используются при прорастании. Сложные липиды (комплекс липидов с белками, углеводами или фосфорной кислотой) входят в состав мембран оболочек клеток и принимают участие в клеточных процессах. Основной фосфолипид – лецитин. Он благоприятно влияет на хлебопекарные свойства муки за счет хорошей эмульгирующей способности, а в питании служит источником фосфора.

В целом липиды злаковых носят ненасыщенный характер, преобладают линолевая и олеиновая кислоты. С одной стороны, липиды служат источником ценных эссенциальных жирных кислот, а с другой – способны быстро окисляться.

Липиды распределяются по частям зерна неравномерно. В зернах злаковых наиболее богаты ими зародыш и алейроновый слой. В эндосперме липидов мало, а в оболочках их совсем нет.

Витамины в злаковых культурах представлены водо- и жирорастворимыми витаминами: каротиноиды (каротин), витамин Е (токоферол), витамины группы В (тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, пиридоксин), ниацин и др. Основная часть витаминов сосредоточена в зародыше зерна.

Доля минеральных элементов в зерне составляет 1,5-3,0%. Из макроэлементов много фосфора, калия, магния, но они находятся в связанном состоянии в виде солей фитиновой кислоты и плохо усваиваются; в пленчатых культурах много кремния. Зерно является источником многих микроэлементов – цинка, марганца, молибдена, кобальта и др., зачастую токсичных, на которые устанавливаются предельно допустимые нормы согласно требованиям безопасности.

На качество получаемых продуктов оказывают влияние ферменты: α- и β-амилазы, гидролизующие крахмал; фитаза, расщепляющая фитин; протеиназа, расщепляющая белок; липоксигеназа, расщепляющая ненасыщенные жирные кислоты. В здоровом, хорошо созревшем зерне активность ферментов невелика. Повышенная активность ферментов характерна для дефектного зерна.

Окраска зерна обусловлена присутствием пигментов – прежде всего каротиноидов, а также в небольших количествах хлорофилла и антоцианов. Пигменты могут находиться в одной какой-либо части зерна или во всех частях, но в разном количестве.

Вода входит в состав зерна в количестве от 8 до 35%. Вода в зерне является важнейшим фактором всех биологических и физико-химических процессов в нем, а также технологического достоинства.

На всех этапах созревания, хранения и переработки зерна вода является обязательным условием и активным участником всех реакций в нем. Во влажном зерне значительно усиливаются дыхание и другие биохимические процессы, что приводит к потере сухого вещества, самосогреванию и быстрому ухудшению качества зерна.

Большое значение имеет критическая влажность зерна (для основных зерновых культур она составляет 14,5-15,5%). При более низком содержании воды процессы в зерне протекают замедленно, и качество зерна сохраняется без изменений.

В зерне нет свободной воды, т.е. воды, не связанной с его тканями. Вся вода с той или иной степенью прочности связана с сухим скелетом зерна.

Основные злаковые культуры – пшеница, рожь, тритикале, просо, ячмень, рис, овес, кукуруза.

Пшеница. В зависимости от ботанических особенностей делят на основные виды – мягкую и твердую.

Мягкая пшеница имеет зерно стекловидной, полустекловидной или мучнистой консистенции, округлой или овальной формы, слегка расширенной к зародышу, с выраженной бородкой и глубокой бороздкой. Цвет зерна может быть белый, красный или желтый. Мягкая пшеница используется в кондитерском и хлебопекарном производствах.

Твердая пшеница значительно отличается от мягкой. Зерно ее более удлиненной формы с утолщением на спинке у зародыша, ребристое, на разрезе стекловидное, просвечивающее, бородка развита слабо, бороздка открытая, неглубоко входящая внутрь зерна. Цвет от светло- до темно-янтарного. Оно содержит больше белка, сахара и минеральных веществ, чем мягкая пшеница. Твердую пшеницу используют для производства макаронных изделий, манной крупы, добавляют при размоле пшеницы с низкими хлебопекарными свойствами, получают муку-крупчатку.

Рожь – зимостойкая озимая культура. Зерно ржи длиннее зерна пшеницы. Цвет зерна желтый, серо-зеленый, фиолетовый, коричневый. Зерно серо-зеленого цвета крупнее остальных, содержит больше белков и обладает лучшими хлебопекарными свойствами.

Рожь меньше, чем пшеница, содержит эндосперма, следовательно, больше оболочек с алейроновым слоем, меньше в ней и белков (9-13 %). Особенностью белков ржи является то, что они не способны образовывать клейковину. Используют в основном для получения муки и в небольшом количестве – для получения солода и спирта.

Тритикале – хлебный зимостойкий злак, гибрид пшеницы и ржи. Зерно крупнее пшеничного и ржаного. Белки этого злака полноценны и хорошо усваиваются организмом. Из муки тритикале клейковина отмывается, поэтому по хлебопекарным качествам она ближе к пшеничной.

 

Семейство гречишных

К семейству гречишных относится гречиха обыкновенная.

Плод гречихи имеет трехгранную форму орешка серого цвета с рисунком или коричневого цвета разных оттенков. Плодовые оболочки, состоящие из нескольких слоев толстостенных клеток, плотно облегают семя, но не срастаются с ним, что позволяет легко удалять их. Собственно семя состоит из тонкой семенной оболочки, эндосперма и зародыша. Меньшая часть зародыша расположена на поверхности семени под оболочками, а большая, имеющая S-образную форму, в середине эндосперма. Сам эндосперм рыхлый, мучнистый, легко дробящийся при переработке, что снижает выход целой крупы.

По химическому составу плоды гречихи относят к группе зерновых культур, богатых крахмалом. Содержание крахмала – 50-70%. Крахмальные гранулы мелкие, округлые, с небольшой полостью в центре. Основная масса белков представлена глобулинами и альбуминами (70% от общего количества белков), что и обусловливает их высокую пищевую ценность. Белки хорошо сбалансированы по аминокислотному составу. За исключением лейцина и серосодержащих аминокислот, содержание которых в гречихе невелико. Белковые вещества гречихи клейковину не образуют, поэтому ее не используют в хлебопечении самостоятельно.

Несмотря на то, что липиды гречихи на 80% содержат ненасыщенные жирные кислоты, она хорошо хранится, так как в ней преобладают пальмитиновая и олеиновая кислоты, а также витамин Е. По содержанию витаминов гречиха занимает одно из первых мест среди зерновых культур. Она богата витаминами группы В и особенно рутином.

 

Семейство бобовых

К семенам бобовых, используемых в питании, относят горох, фасоль, чечевицу, сою, чину, нут и др.

Бобовые культуры имеют общее строение плода, называемого боб. Он состоит из двух створок – мощноразвитых плодовых оболочек, между которыми находятся семена. У семян бобовых нет эндосперма, а запасные питательные вещества отложены в семядолях зародыша. Таким образом, семена представляют собой зародыш, состоящий из двух семядолей, покрытых семенной оболочкой. Место, которым семя прикрепляется к створке боба, имеет утолщение на оболочке – рубчик. Окраска семядолей является видовым и сортовым признаками и может быть желтой, зеленой (у гороха), белой, коричневой, пестрой (у фасоли). Семенная оболочка бобовых бывает полупрозрачной, тогда цвет семян зависит от окраски семядолей (у гороха), и непрозрачной белой, однотонной, пестрой.

Семена бобовых превосходят злаки по содержанию белка, количество которого доходит до 35%, а у сои – до 50%. Причем основная фракция белков – глобулины, из чего следует, что бобовые богаты незаменимыми аминокислотами. Исключение составляют серосодержащие аминокислоты (метионин и цистин). Следует отметить, что белки бобовых культур плохо усваиваются, поэтому требуется специальная обработка бобовых, в результате которой получают текстураты, изоляты, концентраты белка (особенно из семян сои), используемые для обогащения хлебобулочных, мясных и кондитерских изделий.

Бобовые существенно отличаются от злаковых по содержанию углеводов. Крахмала в них меньше, особенно в сое, но зато больше сахаров. В бобовых выше и доля некрахмальных полисахаридов, что сказывается на их развариваемости.

Среди бобовых по химическому составу выделяется соя. Она содержит много не только белка, но и жира (до 25%), поэтому ее используют для получения растительного масла. Из витаминов в значительном количестве содержатся витамины группы В, токоферолы, каротиноиды (в семенах с желтыми семядолями), причем основная их часть находится в семядолях и при шелушении не удаляется.

 

Оценка качества зерна

Качество зерна характеризуется по следующим показателям, которые условно можно разделить на 3 группы:

1. Общие показатели, определяемые при экспертизе качества партий зерна любой культуры, используемых по любому назначению. К этой группе относят органолептические показатели (цвет, запах, вкус); зараженность зерна вредителями; физико-химические показатели (влажность, крупность и полновесность и засоренность).

2. Обязательные и специфические показатели, определяемые при экспертизе качества партий зерна отдельных культур или партий, используемых по определенному целевому назначению. К этой группе показателей относят: пленчатость и процентное содержание ядра у крупяных пленчатых культур (кроме ячменя); стекловидность (для пшеницы и риса); количество и качество сырой клейковины у пшеницы; натуру у пшеницы, ржи, ячменя и овса; число падения (пшеница, рожь); содержание головневых зерен пшеницы, морозобойных, поврежденных клопом-черепашкой и т.п.

3. Дополнительные показатели качества в партиях зерна того или иного целевого назначения. К этой группе относят показатели химического состава зерна (например, содержание белков), микробиологические показатели и показатели безопасности.

 

Свойства зерновой массы

Зерновая масса обладает свойствами, которые необходимо учитывать при экспертизе качества зерна, его транспортировании, обработке и переработке, хранении.

Сыпучесть и самосортирование. Наличие в зерновой массе различных по размеру, массе и плотности твердых частиц определяет его легкую подвижность, т.е. сыпучесть. Благодаря этому свойству зерновые легко перемещаются самотеком или при помощи норий и транспортеров, загружаются в различные по размерам емкости (силосы элеваторов, вагоны, суда и т.д.).

Сыпучесть зерновой массы может быть весьма различной. Она зависит от формы, размеров, характера и состояния поверхности зерна, от его влажности, процентного содержания примесей и их видового состава.

Перемещение зерновой массы в связи с неоднородностью зерен и примесей сопровождается ее самосортированием, т.е. неравномерным распределением входящих в нее компонентов по отдельным участкам насыпи. Тяжелые компоненты (минеральные примеси, крупные зерна) как бы «тонут», т.е. опускаются вниз, а легкие (органическая примесь, щуплые зерна) – «всплывают», т.е. перемещаются вверх. Это нарушает однородность зерновой массы и создает условия, способствующие развитию различных физиологических процессов, приводящих к порче зерна.

Скважистость. Зерно и другие твердые частицы зерновой массы укладываются неплотно, между ними остаются промежутки, заполненные воздухом. Объем межзерновых пространств, выраженный в процентах к общему объему зерновой массы, называется скважистостью. Величина скважистости зависит от формы, упругости, размеров и состояния поверхности зерна, количества и характера примесей, влажности зерновой массы, формы и размеров хранилища. Однородное по крупности зерно, а также зерна с шероховатой поверхностью имеют скважистость большую, чем зерна разной крупности и округлой формы. Скважистость составляет 35-45% от общего объема зерновой массы пшеницы, ржи и проса, у риса и овса – 55-70%.

Скважистость оказывает большое влияние на физические и физиологические процессы, протекающие в зерновой массе. Это свойство зерновой массы позволяет применять активное вентилирование зерновых партий, их сушку и газацию для борьбы с вредителями хлебных запасов. Запас воздуха в межзерновых пространствах нужен и для сохранения жизнеспособности семян.

Сорбционная емкость. Зерно различных культур обладает способностью поглощать (сорбировать) из окружающей среды пары различных веществ и газы, т.е. обладает сорбционной емкостью. Сорбированные пары и газы при определенных условиях могут полностью или частично улетучиваться из зерновой массы в окружающее пространство (десорбция).

Особое значение в практике хранения и всех операций с зерном имеет гигроскопичность, т.е. способность зерна к сорбции и десорбции паров воды.

Теплопроводность и температуропроводность. Зерновая масса обладает и многими теплофизическими свойствами (теплопроводностью, теплоемкостью, термовлагопроводностью), которые необходимо учитывать при хранении и сушке.

Тепло в зерновой массе распространяется двумя способами: от зерна к зерну при их соприкосновении (теплопроводность зерна) и перемещением воздуха в межзерновых пространствах (конвекция). Зерно имеет низкую теплопроводность. Скорость нагревания зерновой массы – температуропроводность – зависит от теплопроводности и также невелика.

Таким образом, зерновая масса характеризуется большой тепловой инерцией, изменение температуры зерна в средних слоях насыпи происходит очень медленно. Поэтому зерно в зимнее время можно охладить, проведя активное вентилирование насыпи холодным сухим воздухом. Низкая температура его сохраняется в течение большей части лета, в результате чего замедляются биохимические процессы, протекающие в нем, и прекращается размножение амбарных вредителей. Если на хранение заложено теплое зерно, то в нем длительное время будут сохраняться благоприятные условия для активной жизнедеятельности самого зерна, амбарных вредителей и микроорганизмов.

Термовлагопроводность, т.е. перемещение влаги в зерновой массе при наличии разности температур наблюдается в любой зерновой массе, даже с очень низкой влажностью. Это явление может сопровождаться скоплением в зерновой массе капельно-жидкой влаги.

 

Хранение зерна

Зерно – живой организм, в котором непрерывно, с разной степенью сложности, глубины и скорости протекают биохимические и физико-химические процессы. Они сопровождаются постоянными и многочисленными потерями, отражающимися на количественном и качественном состоянии зерна. После сбора урожая при перевозках и хранении теряется от 5 до 25% зерна в зависимости от технической оснащенности зернохранилищ и организации хранения.

На хранение должно закладываться зерно, достигшее полной степени зрелости; освобожденное от примесей; охлажденное; малотравмированное; высушенное до пределов критической влажности.

 

 

 

 

Для хранения зерна используются современные зернохранилища – специализированные здания (сооружения), способные обеспечить надежную и длительную сохранность зерна в соответствии с долговечностью хранимого продукта. Основное количество зерна хранят на элеваторах – крупных полностью механизированных зернохранилищах. Возможно хранение зерна, особенно в сельском хозяйстве, насыпью или в мешках; в металлических бункерах малой емкости; одноэтажных складах с горизонтальными или наклонными полами; в бунтах или площадках под открытым небом в насыпи или таре.

Процессы, происходящие в зерновой массе при хранении. Основным важнейшим физиологическим процессом, протекающим в зерне, является дыхание.

Дыхание обеспечивает энергией клетки зерна за счет окисления органических веществ, в основном сахаров, под действием окислительно-восстановительных ферментов. В процессе дыхания при достаточном доступе кислорода (аэробное дыхание) сахара окисляются до углекислого газа и воды. При недостатке кислорода (анаэробное дыхание) полного окисления органических веществ не происходит. Идет процесс спиртового брожения с образованием этилового спирта, а также параллельно ему может протекать молочно-кислое брожение с образованием молочной кислоты, что приводит к медленному нарастанию титруемой кислотности. Анаэробное дыхание зерна нежелательно, так как накопление этилового спирта и других промежуточных продуктов дыхания может привести к гибели зародыша и потере всхожести зерна.

На интенсивность дыхания оказывают влияние влажность, температура и качество зерна.

Самая низкая интенсивность дыхания характерна для сухого зерна (с влажностью 14%). При повышении влажности зерна до 15,5% интенсивность дыхания возрастает примерно в 1,5-2 раза, а при влажности 15,5-17% – в 4-6 раз в зависимости от зерновой культуры, у кукурузы – в 16 раз. Увлажненное до 50% зерно начинает прорастать, а следовательно дышит очень интенсивно и выделяет много тепла, что приводит к его быстрому самосогреванию. При относительной влажности воздуха в насыпи зерна 70% и выше создается благоприятная среда для развития плесневых грибов. Зерно, пораженное плесенью, в зависимости от влажности дает потери в 2-10 раз, а в отдельных случаях в 30 раз больше, чем здоровое зерно.

Чем хуже качество зерна, тем интенсивнее оно дышит. Так, зерновая масса, содержащая травмированные, проросшие, недозрелые или щуплые семена имеет повышенную интенсивность дыхания и менее стойка при хранении.

Интенсивность дыхания снижается при температуре около нуля, до таких пределов, что становится неуловимым. При такой температуре можно хранить зерно длительное время. Отрицательно влияние промораживания сказывается на зерне злаковых только в том случае, если его влажность превышает 20%. При повышении температуры интенсивность дыхания возрастает, причем более интенсивно, чем больше влажность самого зерна. При достижении температуры 50-55⁰С интенсивность дыхания достигает максимума и начинает резко падать. Это связывают с началом тепловой денатурации белков, инактивации ферментов, т.е. началом гибели зерна.

Дыхание зерна при хранении вызывает убыль массы (потерю сухого вещества); изменение состава воздуха в межзерновом пространстве (увеличение СО₂); увеличение гигроскопической влаги в зерне и повышение относительной влажности воздуха в межзерновом пространстве; образование тепла в зерновой массе. За счет низкой теплопроводности зерновой массы, образующееся тепло вызывает повышение температуры и в результате повышение интенсивности дыхания. Повышенная влажность зерна и температура являются основными причинами самосогревания зерновой массы, что может привести к порче или полной гибели зерна.

 

 

Физиологические процессы в зерне

Зерна для поддержания жизни получают необходимую им энергию за счет дыхания

(окисления составных частей зерна)

 

Дыхание
Аэробное	Анаэробное
С6Н12О6 + 6О2 → 6Н2О + 6СО2 + 674 ккал	С6Н12О6 → 2СО2 + 2С2Н5ОН + 27 ккал

При достаточном доступе воздуха к зерну преобладает аэробное дыхание.

Оба вида дыхания приводят к потере сухого вещества и повышают температуру зерна.

При интенсивном дыхании может произойти самосогревание

 

Самосогревание

1-я стадия	2-я стадия	3-я стадия
При повышении температуры от 25 до 300С зерно теряет блеск	При повышении температуры от 35 до 400С зерно отпотевает, снижается сыпучесть, появляется легкий запах солода, зерно темнеет	При повышении температуры до 500С и выше зерно сильно темнеет, появляется затхлый или плесневелый запах, снижается сыпучесть