Вопрос 5. Жизнедеятельность микроорганизмов

Вопрос 4. Прорастание зерна при хранении

Прорастание сопровождается интенсивным дыханием зерна, значительным выделением энергии, большими потерями сухих веществ, ухудшением технологических качеств. Еще Ж. Буссенго доказал, что при прорастании семян освобождается огромное количество энергии, выделяемой в виде тепла, а потери сухого вещества иногда достигают 45...57 %. Прорастание зерна любого целевого назначения при хранении недопустимо. Влажность — единственный фактор, ограничивающий возможность прораста­ния зерна во время хранения. Другие условия, способствующие прорастанию (температура и кислород), присутствуют практиче­ски всегда.

Для начала прорастания зерна и семян влаги нужно значи­тельно больше, чем ее может быть сорбировано в виде пара. Даже при максимальной равновесной влажности зерна и семян злаковых и бобовых (32...36 %) прорастание невозможно. Только поглощение капельно-жидкой влаги позволяет семенам набухнуть и начать прорастать.

При правильной организации хранения в зерновых массах нет капельно-жидкой влаги. Она образуется только в результате термовлагопроводности (при значительных перепадах темпера­тур) или попадает в зерно при неисправности стен, крыши или пола хранилищ, то есть в результате подмочки атмосферными или грунтовыми... водами. Любой случай прорастания зерновых масс рассматривают как результат неправильного или небрежно­го хранения, отсутствия наблюдений за данной партией.

Ежегодно в мировом хозяйстве при хранении теряют 1...2 % су­хих веществ зерна в результате активной жизнедеятельности егомикрофлоры, главным образом бактерий и плесневых грибов. Потери массы сопровождаются и огромными потерями качества. 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 ее отдельных компонентов (основного зерна, примесей и воздуха межзерновых пространств), температура и степень аэрации. Существенную роль играют целость и состояние покровных тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей. Здесь приведен минимум сведений, необходимых для правильной организации хранения зерновых масс.

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

В свежеубранном зерне к типичным эпифитным бактериям, не образующим спор, относятся представители семейства Ente-robacteriacae (род Erwinieae) и Pseudomonadaceae (род Pseudo-monas). Среди них преобладает Е. herbicola — подвижная мел­кая (I...3 мкм) палочка (факультативный анаэроб), создающая на плотных средах колонии золотистого цвета. В значительно меньших количествах присутствуют P. fluorescens — тоже палоч­ки (строгие аэробы), образующие на плотных средах бесцветные или сероватые колонии, вызывающие флюоресценцию среды. Иногда на зерне находят Е. herbicola rubrum, создающие коло­нии красноватого цвета.

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

Эпифитные бактерии гибнут при активном развитии на зерне кокковых форм и плесневых грибов. Это позволяет считать Е. herbicola биологическим индикатором, характеризующим состояние зерновой массы. По ее содержанию судят о свежести данной партии зерна и продолжительности ее хранения.

Спорообразующие бактерии в зерновой массе представлены главным образом картофельной {Вас. mesentericus) и сенной {Вас. subtilis) палочками (считают, что они идентичны). Будучи типичными сапрофитами и обладая высокоустойчивыми спорами, эти палочки сохраняются в зерновой массе длительное время. В единичных экземплярах бактерии всегда обнаруживаются на свежеубранном и хранившемся зерне. Относительная числен­ность их сильно возрастает при длительном хранении, а в парти­ях сильно запыленного или подвергавшегося самосогреванию зерна резко возрастает и абсолютная численность.

Картофельная и сенная палочки активно участвуют в процес­се самосогревания и форсируют его в зоне высоких температур (30...40°С). Споры их очень устойчивы: они выдержи­вают нагревание до 109... 113 °С в течение 45 мин, а кипячение — несколько часов. При помоле зерна значительная часть их по­падает в муку.

Если споры не подавляют в процессе приготовления теста (для этого повышают его кислотность), то при выпечке хлеба они сохраняются. При известных условиях (медленном охлажде­нии хлеба после выпечки или хранении его при повышенных положительных температурах) палочки бурно размножаются в мякише, хлеб портится. Такой порок печеного хлеба называют тягучей или картофельной болезнью. При ее развитии мякиш те­ряет упругость, делается липким и тянущимся, в нем появляются тонкие серебристые нити, образуются очень неприятные запах и вкус. Хлеб становится непри­годным для употребления. Раз­рушение хлеба и образование запаха происходят под дей­ствием активных ферментов, гидролизующих белки и крах­мал.

Микрофлора зерновой мас­сы почти полностью состоит из аэробных микроорганизмов, количество строгих анаэробов в ней ничтожно. В связи с этим
при хранении в обычных хра­нилищах (складах и даже силосах элеваторов), на токах в бунтах при других благоприятных факторах (температуре и влажности) всегда существу­ют условия для развития микробов. Только полная герметизация зерновой массы и отсутствие запаса в ней кислорода исключают возможность развития аэробных микроорганизмов.

Основную часть микрофлоры зерновой массы составляют мезофильные микроорганизмы (минимум развития при темпера­туре 5...10°С, оптимум — при 20...40 и максимум — при 40... 45 °С). Следовательно, понижение температуры зерновых масс при хранении до 8...10°С и ниже значительно задерживает раз­витие микроорганизмов (табл. 28).

Низкие температуры оказывают в основном лишь консерви­рующее действие на микрофлору. Часть ее, например многие плесневые грибы, может медленно развиваться в этих условиях и даже при более низкой температуре (0...5°С). Некоторое снижение всхожести сырых семян кукурузы при температуре —5 °С объясняется в основном не действием низкой температу­ры, а результатом повреждения зародыша плесневыми грибами. Однако для этого требуются месяцы.

Влажность — важнейшее условие, определяющее возмож­ность развития микроорганизмов в зерновой массе. При относи­тельно равномерном распределении влаги в зерновой массе ин­тенсивное развитие микроорганизмов наблюдают только при влажности выше критической. Чем больше свободной влаги в зерне и примесях, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы. Но в связи с тем что среди микробов, находящихся в зерновой массе, присутствуют ксерофиты, мезофиты и гидрофиты, динами­ка развития отдельных представителей микрофлоры зависит от влажности зерна.

Наименее требовательны к влаге плесневые грибы. Их актив­ное развитие при других благоприятиях условиях (оптимальной температуре, доступе кислорода и др.) возможно при влажности зерна основных культур 15...16 % и более, так как среди плесне­вых грибов, распространенных на зерне, много ксерофитов (Aspergillus restrictus, Asp. glaucus, Asp. repens, Asp. candidus) и мезофитов (другие виды Aspergillus, Penicillium, представите­ли мукоровых, кладоспориум, альтернария и др.). Колонии бактерий и дрожжей образуются только при влажности 18 % и более.

Некоторые плесневые грибы-ксерофиты способны медленно развиваться в зерне с влажностью на уровне критической и даже менее ее. Это особенно заметно при температуре, близкой к опти­мальной (15...20°С и более). Так, Asp. restrictus медленно раз­вивается на зерне ржи при влажности 14...15 %. Все ксерофиты из рода Aspergillus растут на зерне кукурузы при влажности 13... 14 %, постепенно воздействуя на зародыш.

Очень важный и решающий фактор в начальный период развития микроорганизмов — неравномерность распределения влаги в зерновой массе. При средней влажности, не выходящей за уровень критической, в ней возможны более увлажненные участки. Это особенно характерно для свежеубранной зерновой массы, где влажность компонентов (отдельных зерен, семян сорных растений и т. д.) может быть различной.

Исключительно благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов создаются при образовании в зерновой массе конденсационной (капельно-жидкой) влаги. Она появляется на поверхности зерен и очень хорошо используется бактериями и спорами плесневых грибов. В данном случае возможно разви­тие микроорганизмов при влажности зерновой массы ниже кри­тической. Таким образом, снижение влажности зерна до уровня ниже критической и предупреждение образования в зерновой массе капельно-жидкой влаги — надежное средство защиты от активного воздействия микроорганизмов.

Травмированные зерна (дробленые, колотые, с поврежден­ными оболочками и т. д.) способствуют активному развитию микроорганизмов. При нарушении покровных тканей внутренние части зерна становятся доступными для питания многих микро­организмов, не способных разрушать клетчатку, ускоряется развитие плесневых грибов. В таблице 29 приведены данные о развитии плесневых грибов на целых и обрушенных зернах проса влажностью 17 %.

На численность микрофлоры, ее видовой состав и возмож­ность развития влияют количество и состав примесей: чем боль­ше примесей в зерновой массе, тем значительнее и ее насы­щенность микроорганизмами. Особенно обильной микрофлорой отличаются испорченные и битые зерна, органический и мине­ральный сор. В зависимости от засоренности зерновой массы пшеницы от 31 до 66 % микрофлоры находится в примесях.

Решающее влияние на состояние и качество зерновой массы оказывают плесени хранения. Несмотря на малую численность, в свежеубранном зерне при активном развитии они занимают преобладающее положение: содержание плесневых грибов возра­стает в сотни и тысячи раз, изменяются признаки свежести пар­тии зерна, понижается всхожесть и выделяется огромное количе­ство тепла. Кроме того, среди них имеются штаммы, образующие микотоксины. Больше всего токсинов накапливают аспергилло-вые грибы (например, Aspergillus flavus образует афлатоксины).

Как в свежеубранной, так и в долго хранившейся зерновой массе всех культур сначала развиваются плесневые грибы. Они более приспособлены к существованию, чем бактерии и дрожжи. Это объясняется следующими свойствами плесеней: способ­ностью размножаться при меньшей влажности зерновой массы, в том числе и относительной влажности воздуха межзерновых пространств; невысоким температурным оптимумом (20...40 °С) и способностью хорошо развиваться при более низкой температу­ре (15...20°С); аэробным характером дыхания (при обычных способах хранения в зерновой массе достаточный запас кисло­рода); большим ассортиментом гидролитических ферментов, спо­собных интенсивно воздействовать на покровные ткани зерна и содержащиеся в нем вещества.

При активном развитии плесневых грибов в зерновой массе изменяется и их видовой состав. Так называемые «полевые» плесени, характерные для эпифитной микрофлоры зерна (Clados-porium и др.), исчезают и вместо них развиваются типичные пле^ сени хранения, а среди последних прежде всего представители родов Aspergillus и Penicillium. Присутствие большого количест­ва плесеней хранения и отсутствие «полевых» свидетельствуют о том, что в зерновой массе идут или происходили активные микробиологические процессы. Такие зерновые массы при даль­нейшем хранении менее устойчивы.

Дата добавления: 2014-01-20