Характеристика зернових мас

Вітаміни. З вітамінів у зерні є 9 водо- (тіамін, рибофлавін, ніа-цин, піридоксин, пантотенова кислота, холін) та жиророзчинних (каротиноїди, D, Е) вітамінів, а також вітамін С (аскорбінова кислота, яка появляється при проростанні зерна). Особливо багато в зародках зерна вітаміну Е, а в алейроновому шарі — каротину.

Ферменти. Всі процеси синтезу та розщеплення  здійснюються лише за умови діяльності ферментної системи. Кожен фермент  має свої оптимальний і максимальний водневий показник та функцію. Так, для  дихання зерна мають значення ферменти дегідрогеназа і декарбоксилаза, для зберігання борошна — ліпаза і фосфатаза, для випікання хліба — амілаза і протеаза. Вони містяться переважно в зародку та алейроновому шарі зерна. Ферменти зерна поділяються на шість класів: 1) оксиредуктази — каталізують окисно-відновні реакції; 2) трансферази — каталізують реакції перенесення окремих атомів і груп атомів від одних субстратів до інших; 3) гідрола-зи — каталізують гідролітичні реакції; 4) ліази — каталізують процеси відщеплення яких-небудь груп негідролітичним шляхом з утворенням подвійного зв'язку або, навпаки, приєднання відповідних груп атомів на місці подвійного зв'язку; 5) ізомерази — прискорюють процеси ізомеризації органічних сполук; 6) лігази (синтета-зи) — каталізують реакції синтезу, які пов'язані з використанням енергії АТФ та деяких інших трифосфатів. Усі ці ферменти є в зерні (насінні) сільськогосподарських культур. Активна дія їх виявляється при формуванні, дозріванні, проростанні, а також в усіх випадках порушення нормальної життєдіяльності зерна. Головною умовою для функціонування ферментів є наявність вологи.

Кислотність. Зерно має певну кислотність, що зумовлюється карбоксильними групами білків та жирними кислотами, які вивільняються внаслідок розщеплення жиру, а також наявністю фосфорної, оцтової, молочної та яблучної кислот у зерні. Більшість біохімічних процесів у зерні та борошні супроводжуються нагромадженням кислих продуктів. Наприклад, внаслідок самозігрівання і прокисання зерна в ньому збільшується вміст молочної та оцтової кислот (за вмістом останньої визначають свіжість зерна та борошна пшениці (4°) і жита (5°)). Наявність вільних кислот негативно впливає на властивості клейковини, забарвлення крупи та властивості борошна.

Мінеральні  речовини. Висушене зерно, яке не містить  вологи, складається з таких елементів, %: вуглецю — 45; кисню — 42; водню — 6,5; азоту — 1,5 (всього 95 - 98). Решту сухих речовин (2 - 5 %) становлять мінеральні елементи, що містяться в золі після озолення зерна.

За кількісним вмістом мінеральні елементи у тканинах зерна поділяють на такі підгрупи, % до маси золи:

1) макроелементи — вміст їх коливається від десятих до сотих 
часток (10 - 1 - 10 - 2) процента (Р, К, Mg, Na, Fe, S, Al, Si, Ca);

2) мікроелементи  — вміст їх коливається від  тисячних до стоти 
сячних часток (10 — 3 — 10 — 5) процента (Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, I, 
Br, Mg, Ca та ін.);

3) ультрамікроелементи  — вміст їх становить мільйонні  частки 
(10 - 8) процента і менше (Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra).

У золі пшениці та жита переважають фосфор, калій, магній; у золі плівчастих зерен  — кремній; у золі бобових фосфору  вдвічі менше, а заліза вдвічі більше; в золі соняшнику багато фосфору, калію, кальцію, магнію, а в золі бавовнику, сої — калію. У зерні пшениці мінеральні речовини містяться переважно в оболонці, а в зерні кукурудзи — в зародку. Зольність ендосперму м'якої пшениці становить 0,42 %, оболонки 7 - 11 %, твердої — трохи вища.

Пігменти. У зерні й насінні сільськогосподарських  культур виявлено чотири групи пігментів, які надають їм певного забарвлення: порфірини, каротиноїди, антоціани, флавони та пігменти, що утворюються під час окислення речовин зерна.

До порфіринів належить хлорофіл. Він входить до складу зерна жита, насіння конопель і деяких сортів бобових — сочевиці, сої, квасолі, гороху. Зелений колір багатьох плодів і насіння свідчить про їх недозрілість.

Каротиноїди поширені в покривних тканинах багатьох плодів і насіння, містяться в  ендоспермі злакових і сім'ядолях бобових  культур.

Антоціани найчастіше мають синій або фіолетовий колір, містяться в оболонках деяких сортів бобових (квасоля) і олійних (соняшник) культур.

Флавони надають зерну жовтуватого забарвлення. 

 
1.2. Характеристика інших  компонентів зернової  маси

У зерновій масі, крім зерна основної культури, є домішки насіння інших культурних рослин і бур'янів, органічні та мінеральні домішки, зерна, пошкоджені шкідниками хлібних запасів тощо. Кількість цих домішок та їх якісний склад залежать від рівня агротехніки, способів і організації збирання врожаю. Наявність домішок не тільки знижує цінність зерна, а й посилює неоднорідність зернової маси, збільшує її об'єм. Це вимагає додаткових витрат, зокрема, на затарювання й перевезення зернових мас. Крім того, наявність домішок у свіжозібраних зернових масах різко впливає на їх збереженість. Це зумовлено тим, що насіння бур'янів, як правило, має підвищену вологість, що, в свою чергу, підвищує вологість зерна. При цьому посилюються процеси дихання насіння, створюється сприятливе середовище для розвитку мікроорганізмів.

Негативна дія мікроорганізмів є головним чинником зниження якості зерна і  його псування. Вони з'являються на зерні в період вегетації рослин. У процесі збирання й обробки  при контакті насіння з пиловидними  часточками ґрунту кількість і видовий склад їх на зерні різко збільшуються. В 1 г зернової маси містяться десятки або сотні тисяч, інколи мільйони мікроорганізмів.

Величезні втрати зернових продуктів під час  їх зберігання пов'язані з розмноженням різних комах: довгоносиків, чорнушок, хрущаків, зерноїдів, молі, вогнівок, частково кліщів та ін. Ці шкідники заражають зерно на токах, у сховищах, під час перевезення, при застосуванні зерноочисних машин, обладнання і тари. При своєчасному знезаражуванні токів, знищенні минулорічних органічних решток, дезінфекції зерносховищ, тари, мішків і транспортних засобів перед збиранням нового врожаю значно зменшується можливість зараження свіжозібраного зерна.

Неоднорідність  зерен та домішок за формою і розмірами  зумовлює наявність у зерновій масі міжзернових проміжків, так званих шпарин. Повітря, яке заповнює ці проміжки, істотно впливає на компоненти зернової маси, одночасно змінюючись за своїм складом, температурою і навіть тиском.

Мікроорганізми  та їх роль при зберіганні зерна  і насіння. На поверхні зерна і  насіння будь-якої культури, незалежно  від віку та якісного стану, знаходяться  мікроорганізми, оскільки ріст і розвиток рослин та формування плодів відбуваються в умовах, де є значна їх кількість.

Факторів, які впливають на стан і розвиток сапрофітних мікроорганізмів у зерновій масі, дуже багато. Вирішальне значення серед них мають: середня вологість зернової маси і вологість окремих її компонентів, температура і ступінь аерації, цілісність і стан покривних тканин та життєві функції зернини, кількість і видовий склад домішок.

Мікрофлора  зерна складається з мікроорганізмів, що заселяють рослини. Вони поділяються на: епіфітні, властиві кожному роду і виду рослин; рослинні паразити та паразити, які випадково потрапили на рослини; мікроорганізми, які потрапили в зернову масу під час збирання врожаю та неправильного зберігання і перевезення.

За способом життя і впливом на зерно розрізняють  три групи мікрофлори зернової маси: сапрофітну, фітопатогенну і патогенну. Сапрофітні мікроорганізми — бактерії, дріжджі, плісеневі гриби й актиноміцети.

Бактерії  більше поширені у свіжозібраному зерні  та в партіях доброякісного зерна. Основні представники бактерій належать до родів Ervinea і Pseudomonas.

E. herbicola aureum — рухлива дрібна бактерія, яка не утворює спор, має форму палички завдовжки 1-3 мкм. На твердих живильних середовищах вона утворює колонії золотистого кольору. Другий вид бактерій цього роду E. Herbicola rubrum на щільних середовищах утворює колонії червоного кольору. В партіях свіжозібраного зерна E. Herbicola становить 92 - 95 % усієї кількості бактерій, що свідчить про добру якість зерна та його свіжість, оскільки ці бактерії зерно не псують.

Бактерії, що утворюють спор и, в зерновій масі представлені переважно картопляною (B. mesentericus) і сінною (B. subtilis) паличками. Будучи типовими сапрофітами з дуже стійкими спорами, вони можуть зберігатися у зерновій масі досить тривалий час. Спори їх високотермостійкі, не гинуть при випіканні хліба, тому його м'якуш втрачає пружність, стає липким, легко розтягується, тобто такий хліб непридатний для вживання.

У зернових масах трапляються також одиничні збудники гнильних процесів Fycoides, Droteus, а також бактерії, що зумовлюють кислотне бродіння (молочнокисле, маслянокисле), та кокові форми бактерій, які інтенсивно розвиваються при самозігріванні зерна.

Дріжджі — це одноклітинні організми різної форми, крупніші за бактерії. На якість зерна під час зберігання вони істотно не впливають, однак за певних умов можуть надавати йому комірного  запаху.

Плісеневі гриби — друга за чисельністю  група мікроорганізмів у зерновій масі (1 — 2 % від загальної кількості  мікроорганізмів). Вони невибагливі  до умов середовища і здатні розмножуватися в широкому діапазоні вологості  й температури. Розвиваються за рахунок органічних речовин зерна, що призводить до втрати його маси, погіршення якості або повного псування, зміни кольору, появи неприємних запаху і смаку. Понад 80 % втрат зерна від діяльності мікрофлори припадає на рахунок плісеневих грибів.

Актиноміцети  — це променеві гриби, які потрапляють  у зернову масу з грудочками ґрунту під час збирання врожаю. Чисельність їх у масі свіжозібраного зерна невелика, проте за сприятливих умов вони швидко розвиваються, спричинюючи самозігрівання зерна.

Мікробіологічні процеси в зерні протікають з  великою швидкістю. Свіжозібране зерно вже через кілька днів може втратити схожість, у ньому утворюються токсини, виникає стійкий затхлий запах.

Основний  спосіб боротьби з мікрофлорою зерна  — якнайшвидше післязбиральне очищення його від домішок та просушування до сухого стану. Зниження температури також пригнічує активність мікроорганізмів у зерновій масі, проте при температурі 5 - 10 °С плісеневі гриби здатні повільно розвиватися на зерні з підвищеною вологістю. Тому сире, охолоджене зерно, особливо насіннєвого призначення, можна задовільно зберігати недовго, оскільки добре зберігання його можливе тільки в сухому стані.

До фітопатогенних мікроорганізмів у зерновій масі належать бактерії, гриби і віруси. Вони викликають різні захворювання рослин — бактеріози (збудники — бактерії) та мікози (збудники — гриби).

Збудники  хвороб потрапляють на рослини переважно  за допомогою комах, вітру, з краплинами дощу. На поверхні рослини вони розвиваються й утворюють міцелій та спори. Всередину рослин мікроорганізми проникають через отвори (продихи) або покривні частини рослини після руйнування їх ферментами.

Пошкоджені  фітопатогенними мікроорганізмами рослини або гинуть, або формують менший урожай зниженої якості. Відомо, що фітопатогенні мікроорганізми не впливають на збереженість зернової маси, але наявність ознак пошкодження ними зерна враховують

при загальній  його оцінці та при використанні на продовольчі, фуражні та насінні цілі. Мікроорганізми, патогенні для людини і тварин, потрапляють у зернову масу здебільшого випадково. Вони можуть бути безпосереднім джерелом поширення деяких інфекцій тільки для людини або тільки для тварин.

Патогенні мікроорганізми розповсюджуються хворими  людьми і тваринами або їх бацилоносіями. Деякі мікроби проникають у ґрунт, де не лише живуть, а й розмножуються  протягом тривалого часу, тому ґрунт  може бути джерелом небезпечних захворювань.

Переносниками інфекцій, зокрема, є гризуни і  свійські тварини. Як правило, в партіях  зерна важко виявити збудників  захворювань людини і тварин. Тому зерно, яке надходить на заготівельні пункти з районів, де є інфекційні захворювання, приймають з дотриманням  заходів, передбачених спеціальними інструкціями.

Характер  зміни кількості і видового складу мікроорганізмів залежить від умов зберігання зернової маси. За несприятливих умов розмноження чисельність мікроорганізмів зменшується. Тривале зберігання зерна в цьому разі не сприяє повному знищенню їх, відбувається тільки зміна їх якісного складу.

Якщо  у зерновій масі створюються сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів, то насамперед у ній розвиваються плісеневі гриби. Вони менш вибагливі до умов життя, ніж бактерії, і можуть активно розвиватися з самого початку зберігання зерна, викликаючи значні зміни його якості. Однак після припинення розвитку грибів ліквідувати наслідки їх розвитку не вдається, і партія зерна стає непридатною для тривалого зберігання.

Під дією життєдіяльності мікроорганізмів  змінюються насамперед основні показники свіжості зерна — колір, блиск, запах, смак. У міру прояву їх життєдіяльності свіжість зерна змінюється в такій послідовності: тьмяне без блиску, плямисте й потемніле, на окремих зернинах утворюються колонії плісеневих грибів і бактерій, темніє значна кількість зерен, виявляються зіпсовані (запліснявілі і за-гнилі), а надалі при самозігріванні зернової маси — чорні й обвуглені зерна. Одночасно із зміною кольору зерна відбувається його розкладання, зумовлене розвитком мікроорганізмів, та виникають різні запахи. Отже, відхилення показників свіжості зерна від нормальних значно погіршує його технологічні властивості. Наприклад, пліснявіння зерна супроводжується зниженням його схожості й утворенням мікотоксинів — продуктів життєдіяльності багатьох плісеневих грибів, які досить токсичні для людини і тварин.