Дихання

Найпоширеніша причина зниження життєздатності насіння при тривалому зберіганні — поступова дегенерація хроматину в клітинному ядрі, внаслідок чого порушуються процеси поділу клітин.

Фізіологічні властивості зернових мас

Зернова маса є складною біологічною системою — сукупністю живих організмів з приблизно однаковими вимогами до умов життя. Процеси, які відбуваються в зерновій масі в результаті життєдіяль­ності її компонентів (зерна, насіння культурних рослин та насіння бур'янів, мікроорганізмів, комах, кліщів), називають фізіологіч­ними. Життєдіяльність зернової маси під час зберігання виявля­ється у вигляді:

- дихання,

- післязбирального дозрівання,

- проростан­ня.

Ці процеси мають велике практичне значення, оскільки вміння регулювати їх дає змогу зберегти зерно і скоротити втрати ним сухої речовини.

Період, протягом якого зерно й насіння зберігають свої споживчі якості (посівні, технологічні, продовольчі), називають довговічністю. Розрізняють довговічність:

- біологічну,

- господарську і

- технологічну.

Біологічна довговічність зерна і насіння означає проміжок часу, протягом якого в партії або зразку їх зберігаються здатні до пророс­тання хоча б одиничні насінини. Особливе значення для практики має господарська довговічність зерна і насіння, тобто період збері­гання, протягом якого їх схожість залишається кондиційною і від­повідає вимогам державного нормування. Технологічна довговіч­ність — це строк зберігання товарних партій зерна, протягом якого вони не втрачають своїх якостей для використання на харчові, фу­ражні й технічні потреби. Технологічні властивості зерна зберіга­ються довше, ніж насінні.

За біологічною довговічністю насіння всі рослини поділяють на:

- мікро-,

- мезо- і

- макробіотики.

Перші зберігають схожість від кількох днів до 3 років, другі — від 3 до 15 років, треті — від 15 до 100 років. Насіння більшості сільськогосподарських рослин належить до мезобіотиків і зберігає схожість за сприятливих умов протягом 5…10 років. Найдовговічнішим є насіння бобових (квасолі, бобових кормових трав та ін.), вівса, сорго, пшениці, менш довговічним — ячменю, кукуру­дзи, найменш довговічним — жита, проса, тимофіївки.

Дихання — важливий фізіологічний процес, який є осно­вою обміну речовин у живих організмах. Під час дихання від­бувається процес дисиміляції запасних органічних речовин, пере­важно цукрів, внаслідок якого виділяється енергія, необхідна для підтримання життєвих реакцій організму. Тільки невелика частина енергії дихання зерна використовується для його потреб; більшість її (90 — 95 %) виділяється у вигляді теплоти, зумовлюючи підвищен­ня температури зернової маси, погіршення її збереженості.

Розрізняють аеробне і анаеробне дихання зернової маси.

Аеробне дихання відбувається при вільному доступі кисню. Су­марно його можна виразити таким рівнянням:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О + 2820 кДж.

Поглинання зерном кисню та виділення вуглекислого газу і води змінюють газовий склад повітря міжзернових щілин, що може погір­шити збереженість зерна насінного призначення. У зерна підвище­ної вологості весь об'єм кисню міжзернових щілин може бути витра­чений протягом першої доби після збирання. Однак у зерновій масі дихання триває і після повного використання кисню:

С₆Н₁₂О₆ → 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН +118 кДж.

У цьому разі відбувається неповний гідроліз запасних речовин, утворюється значна кількість етилового спирту, що призводить до самоотруєння і загибелі зародка зернівки.

Процес дихання зерна можна оцінити за допомогою дихального коефіцієнта — відношення об'єму вуглекислого газу, що виділився, до кількості кисню, витраченого безпосередньо у процесі дихання. Цей коефіцієнт дорівнює одиниці, якщо процес відбувається точно за рівнянням аеробного дихання. Якщо на дихання витрачаються речовини, багатші на кисень, ніж цукор (щавлева або винна кисло­та), то коефіцієнт дихання більший за одиницю. І навпаки, якщо процес дихання відбувається за рахунок речовин з невеликим вміс­том кисню (жирних кислот) і при цьому жир перетворюється на цу­кор (у насінні олійних культур), то об'єм кисню, що використовуєть­ся, перевищуватиме об'єм виділеного вуглекислого газу і коефіцієнт дихання буде меншим за одиницю.

Аналіз наведених вище рівнянь свідчить, що дихання зернової маси супроводжується втратою маси зерна внаслідок витрати гексо­зи, підвищенням вологості зерна і відносної вологості повітря між-зернового простору та зміною його складу, утворенням тепла в зер­новій масі, яка зберігається. При інтенсивному диханні зернової маси за сприятливих умов втрати сухих речовин можуть бути знач­ними. Втрати маси сухого зерна при його зберіганні називають природними.

Інтенсивне дихання зернової маси супроводжується її зволожен­ням, оскільки вода, що виділяється в результаті окислення гексози, сорбується зернами. Це призводить до збільшення відносної волого­сті повітря міжзернового простору та подальшого посилення інтен­сивності дихання зернової маси.

При диханні зернової маси витрачається кисень і виділяється ву­глекислий газ, внаслідок чого в насипі збільшується вміст вуглеки­слого газу і зменшується вміст кисню, тобто змінюються умови збе­рігання. В партіях зерна створюються анаеробні умови, що супроводжуються виділенням етилового спирту, який пригнічує його жит­тєдіяльність та призводить до втрат схожості.

Анаеробне дихання зерна іноді поряд із спиртовим бродінням частково супроводжується молочнокислим, за якого з глюкози утво­рюється молочна кислота та виділяється енергія:

С₆Н₁₂О₆ → 2СН₃СН(ОН)СООН + 118 кДж.

Для того, щоб запобігти цим небажаним явищам, зерно насіннєвого призначення треба зберігати в умовах з достатнім доступом повітря.

У процесі дихання зернової маси (зерна, насіння, мікроорганіз­мів, шкідників) виділяється значна кількість теплоти. Частина її використовується для внутрішніх перетворень у зерні, а решта — вивільняється і надходить у навколишній простір. Тому найкращу збереженість зерна можна забезпечити тоді, коли воно в період збе­рігання перебуває у стані анабіозу, тобто в стані пониженої життє­діяльності (понижена інтенсивність дихання).

Інтенсивність дихання визначають за кількісними втратами ма­си сухої речовини зерна, виділеної теплоти, використаного кисню та виділеного вуглекислого газу зерновою масою при певних значен­нях вологості, температури і доступу повітря. Інтенсивність процесу дихання виражають у міліграмах або в кубічних сантиметрах вуг­лекислого газу, що виділився з 1000 г сухої речовини зерна за добу.

Фактори, що впливають на інтенсивність дихання зерна. Збереженість зернової маси залежить від інтенсивності її дихання. Чим вона вища, тим важче зберегти зернову масу від псування і тим більші втрати її маси. Інтенсивність дихання зернової маси за­лежить від вологості, температури, ступеня аерації, тривалості збе­рігання її якості і стану.

Вологість зернової маси — найважливіший і надійний фак­тор регулювання її життєдіяльності. Вологість зерна, починаючи з якої різко посилюються фізіолого-біохімічні і мікробіоло­гічні процеси та змінюються умови зберігання, називаєть­ся критичною.

Критичній вологості зерна відповідає такий її рі­вень, вище за який у ньому з'являється вільна волога, різко посилюється інтенсив­ність дихання і виникає за­гроза пошкодження мікроор­ганізмами.

Для більшості сільськогос­подарських культур критич­на вологість відповідає рівно­важній вологості зерна, яка встановлюється при 75 %-й відносній вологості повітря. У насінні олійних культур порівняно з зерном злакових значен­ня критичної вологості менше, що пояснюється значним вмістом у них ліпідів — гідрофобних речовин, які не здатні зв'язувати вологу.

За вмістом вологи зерно (насіння) буває

- сухе,

- середньої сухості,

- вологе і

- сире.

Критична вологість знаходиться в межах середньої сухості зерна (насіння). Зернова маса в сухому стані (вологість ниж­ча за критичну) стійка при зберіганні і вимагає меншого догляду, ніж у вологому і сирому, тому що вологе (сире) зерно досить інтен­сивно дихає і може псуватися під час зберігання внаслідок самозіг­рівання.

Температура зернової маси. Зниження температури значно послаблює інтенсивність дихання всіх живих компонентів зернової маси і сприяє збільшенню строків її зберігання. Чим нижча температура, тим менша інтенсивність дихання зерна, тобто тим менше виділяється вуглекислого газу.

Вплив підвищених температур на інтенсивність дихання зерна і його життєві функції залежить також від часу, протягом якого зерно зберігалося в цих умовах. Так, максимальна інтенсивність дихання зерна пшениці при 50…55 °С виявляється тільки протягом коротко­го часу. У зерні, вологість якого вища за критичну, при продовженні дії високих температур інтенсивність дихання зменшується тим швидше, чим більша його вологість. При понижених температурах (0…10 °С) інтенсивність дихання зерна дуже мала, що дає змогу консервувати навіть вологе і сире зерно.

Доступ повітря до зерна. Інтенсивність і характер дихання зерна й насіння прямо залежать від складу газового середовища. Так, при вільному доступі повітря до зернової маси підвищується інтенсивність його дихання, оскільки в міжзернових просторах вміст кисню достатній, тобто відбувається аеробне дихання.

У сухому зерні інтенсивність дихання незначна, тому його посів­ні якості зберігаються довше. Очевидно, через низьку інтенсивність дихання в його клітинах майже не утворюється продуктів анаероб­ного розкладання.

При відсутності кисню відбувається анаеробне дихання зерна, в його тканинах нагромаджується етиловий спирт, і воно швидко втрачає життєздатність. Однак продовольчі й фуражні властивості такого зерна менше змінюються, оскільки при анаеробному диханні виділення тепла зменшується приблизно в З0 разів і не створюють­ся сприятливі умови для розвитку шкідливих мікроорганізмів. Гер­метизація зернової маси і зберігання її без доступу кисню — один з технологічних прийомів консервування сирого фуражного зерна.

Інтенсивність дихання зернової маси залежить також від стану і якості зерна. Під час спостереження за партіями зерна з різними дефектами виявлено їх підвищену інтенсивність дихання і меншу стійкість при зберіганні. Так, зернова маса, яка містить багато не­дозрілих зерен (підмочених під час збирання або транспортування, пророслих, щуплих, роздавлених та ін.), менш стійка при зберіган­ні, внаслідок чого можливе суцільне її самозігрівання.

Отже, для підвищення стійкості зерна при зберіганні його треба після збирання

1) просушити і

2) якнайшвидше видалити з нього всі фракції зерна й домішки з підвищеною інтенсивністю дихання у процесі очищення й сортування.

Виділені фракції зерна пониженої якості переробляють на комбікорм або зберігають окремо.

На інтенсивність дихання зернової маси впливають і ботанічні особливості культури. Наприклад, зерно м'якої пшениці дихає інте­нсивніше, ніж зерно твердої, а інтенсивність дихання зерна пшени­ці вища, ніж зерна гречки.

Дата добавления: 2014-01-07