Дихання зерна

Для підтримки життя кожному організму необхідно надходження енергії. В зерні, яке зберігається, енергія утворюється в наслідок розщеплення та перетворення запасних речовин, тобто дисиміляції органічних сполук, головним чином, цукрів. В зерні, яке пройшло стадію післязбирального дозрівання, цукрів мало, їх кількість поповнюється за рахунок гідролізу та окислення більш складних запасних речовин /крохмалю /. В насінні олійних культур цукри одернуються в наслідок окислення жирів до цукрів.

В нашому курсі ми розглянемо залежність цього процесу від природи рослин та умов зберігання зерна.

Дисиміляція цукрів /гексоз/ у організмі може проходити аеробно, тобто в присутності кисню:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О + 674 ккал

або анаеробне, тобто без доступу кисню:

С₆Н₁₂О₆ < ' 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 28,2 ккал.

При оптимальних умовах зберігання зернових мас, в тому числі і достатньому доступі повітря, переважає аеробне дихання, але може бути і анаеробне дихання, яке менш виражене і виникає за несприятливих умов.

Для визначення, яке з видів дихання переважає в даній зерновій масі існує коефіцієнт дихання. Це відношення СО₂, що виділяється зерновою масою, до 0₂, який поглинається під час дихання. При аеробному диханні він дорівнює одиниці, а при анаеробному - більший одиниці. В деяких випадках, якщо кисень витрачається не тільки на дихання, але й на окислення жирів /у олійних культур/ то дихальний коефіцієнт може бути менший одиниці.

При цьому дихальний коефіцієнт залежить від:

- культури,

- направленості процесів, які відбуваються в насінні та зерні,

- доступу повітря до зерна чи насіння,

- вологості зерна чи насіння.

З виробничої точки зору перевагу має анаеробне дихання, тому що при цьому зерно дихає менш інтенсивно, виділяє менше тепла. На ньому і засноване зберігання зернової маси без доступу повітря. Недостача кисню і присутній при цьому двоокису вуглецю гнітюче діють лише на зерно, яке має підвищену вологість. Встановлено, що на життєздатність сухого зерна /тобто з вологістю нижче критичної/ навіть великі концентрації двоокису вуглецю і повна відсутність кисню довгий час суттєво не впливають. Це можна пояснити тим, що інтенсивність дихання сухого зерна настільки мала, що в його клітинах майже не утворюється спирт.

Наслідки дихання зерна:

І. В зв'язку з тим, що під час дихання іде гідроліз крохмалю до цукрів і подальший їх розпад, то витрачається маса зерна.

2. Збільшується відносна вологість в шпарах /тобто міжзернових просторах/, що може призвести до самозігрівання і навіть пророщування зерна.

3. Змінюється склад повітря міжзернових просторів.

4. Утворюється лишок тепла в зерновій масі.

Всі ці наслідки мають негативне значення для зберігання зерна. При накопиченні двоокису вуглецю, підвищенню вологості та температури зернової маси можуть скластись умови до переходу на анаеробне дихання. При цьому утворюється етиловий спирт, наявність якого пригнічує життєздатність зерна. Все це може призвести до самозігрівання зерна, розвитку мікроорганізмів та шкідників, тобто до втрат в кількості та якості.

Для усунення небажаних процесів під час зберігання зерна необхідно створити умови, які дозволять скоротити до мінімуму процеси дихання і ретельно враховувати стан зерна по вологості.

 

3.2. Післязбиральне дозрівання зерна

В перший період після збирання в зерні проходить його подальше дозрівання. Вже давно люди помічали низьку схожість свіжозібраного зерна. Для підвищення схожості та поліпшення технологічних якостей зерна необхідно, щоб воно пройшло стадію післязбирального дозрівання. Зараз вже доведено, що післязбиральне дозрівання можливе лише при умові, коли синтетичні процеси в зерні переважають гідролітичні. Це стає можливим лише при низькій вологості зерна, вона має бути нижче критичної. За цих умов в зерні проходять фізіологічні та біохімічні процеси, які призводять до зменшення кількості водорозчинних речовин, поступовому зниженню активності ферментів, скороченню інтенсивності дихання, а також подальшому синтезу запасних речовин зерна: білків з амінокислот, крохмалю з цукрів, та жирів з жирних кислот та гліцерину. Крім того, дозрівання зерна необхідне для повного формування зародку.

В зерні пшениці під час післязбирального дозрівання підвищується вміст клейковини.

Весь комплекс процесів, які відбуваються в зерні та насінні за сприятливих умов на протязі 2-3 місяців після відділення їх від материнської рослини, називають післязбиральним дозріванням.

Тривалість післязбирального дозрівання залежить від роду і сорту зерна та насіння, і дуже важливо, щоб в цей період зернова маса зберігалась в умовах невисокої вологості, позитивних температур та при достатньому доступі до неї сухого повітря.

Всі ці умови повинні бути виконані працівниками хлібоприймальних підприємств з перших годин роботи з зерном, яке прийняте на зберігання. Тому, що від цього залежать успіхи подальшого зберігання якості зерна. В усіх інструкціях по зберіганню зерна дані вказівки про щоденну перевірку температури свіжозібраної зернової маси і ретельний нагляд за її станом.

Таким чином, впливаючи на процес післязбирального дозрівання, можна досягнути значного поліпшення технологічних та насіннєвих якостей зерна.

3.3. Довговічність зерна та насіння

Відомо, що зерно та насіння будь-якої культури - це живий організм і йому притаманні процеси життєдіяльності.

Після закінчення періоду післязбирального дозрівання зерна, коли фізіологічні та біохімічні процеси в ньому майже припинилися, життєдіяльні процеси в ньому проявляються, головним чином, в диханні. Такий стан зерна за сприятливих умов зберігається до використання зерна за призначенням, або поки не настане його старіння.

Період, під час якого зерно або насіння зберігає свої споживчі якості /насіннєві, технологічні, харчові/, називається довговічністю.

Відрізняють дві форми довговічності:

1. Технологічна - це час збереження властивостей зерна або насіння поки їх можливо використати на виготовлення харчових продуктів для людини, кормів для тварин та на технічні потреби.

2. Біологічна - це період, на протязі якого зерно або насіння здібне проростати, тобто бути використане як насіння для посіву.

Зрозуміло, що довговічність зерна, призначеного для посіву, коли необхідне повне збереження життєдіяльності насіння, буде набагато менше, ніж довговічність технологічна.

Насіння всіх рослин в залежності від їх біологічної довговічності прийнято поділять на 3 групи:

- мікробіотики /зберігають схожість від декількох діб до 3 років/,

- мезобіотики / від 3 до 15 років/,

- макробіотики (від 15 до 100 років).

Більшість насіння сільськогосподарських культур - мезобіотики, вони зберігають схожість за сприятливих умов протягом 5-10 років. Серед насіння польових культур найбільш довговічні бобові /квасоля, кормові трави/, овес, сорго та пшениця. Менш довговічне насіння ячменю та кукурудзи і зовсім низька довговічність у насіння жита, проса, голозерного вівса.

Як вже відмічалось, технологічна довговічність значно більше біологічної. Так, оцінка партій пшениці та жита, які зберігались в сховищах від 7 до 10 років, за борошномельними та хлібопекарними якостями, показала, що вихід борошна, енерговитрати під час помелу та якість випеченого хліба, одержаного з зерна такого "віку", не відрізнялись від показників, отриманих при переробці зерна з малими термінами зберігання.

 

3.4. Проростання зерна під час зберігання

Інколи в практиці зберігання має місце проростання зерна в тих чи інших ділянках насипу, або окремих зерен.

Основні фактори проростання - це: волога, тепло та повітря.

Проростання починається з поглинання води зерном, після чого зерно набрякає і збільшується в об'ємі. Кількість води, що поглинається, залежить від гідрофільних властивостей складових речовин зерна. Так, встановлено, що насіння, багаті білками можуть поглинати вологу до 150 % їх ваги, багаті вуглеводами - до 80 %, багаті жирами - до 140 %. При цьому пророщування може починатись і при менших кількостях поглинутої вологи. У проса, кукурудзи при 38-45 %, у пшениці, ячменю, жита та вівса - 50-80 %. Такий високий рівень вологи в зерні не може виникнути тільки в результаті рівно-вагової вологи /найбільший 30-36 %/. Тут має місце накопичування вологи і за рахунок конденсації краплинно-рідинної вологи.

Тому вологість окремих зерен і навіть цілих шарів зернової маси може бути значно вище її середньої вологості. Цим пояснюється факт проростання зерен в партіях, середня вологість яких значно нижча необхідної для пророщування.

В цілому при проростанні проходять такі зміни:

- втрата сухих речовин зерна,

- виділяється велика кількість тепла,

- погіршується якість зерна.

Таким чином, пророщування зерна - явище дуже негативне:

- насіння виходить з категорії посівного матеріалу,

- різко погіршуються борошномельні та хлібопекарські якості зерна,

- зменшується вихід продуктів при переробці.

Тому, при зберіганні зерна щоб запобігти його проростання необхідно щодобово слідкувати за вологістю зернової маси в окремих її ділянках та шарах.

Слід зазначити, що в зерновій масі завжди присутні сміттєві домішок, а їх вологість та інтенсивність дихання в початковий період зберігання, як правило, значно вищі, ніж в зерні основної культури. Тому вони сприяють зволожуванню та самозігріванню зернової маси, їх необхідно виділяти з зернової маси одразу після збирання врожаю, або під час приймання на хлібоприймальні підприємства.

Запитання для самоконтролю

1. Що таке коефіцієнт дихання?

2. Які наслідки має процес дихання?

3. Як впливає післязбиральне дозрівання зерна на його властивості?

4. Що таке довговічність зерна?

5. Які процеси відбуваються при проростанні?

6. Що таке мезобіотики?

 

Література: [3] ст. 33 – 46, [5] ст. 119 – 156.

 

ТЕМА 4. САМОЗІГРІВАННЯ ЗЕРНА

4.1. Характеристика процесу самозігрівання

4.2. Види та стадії самозігрівання

4.3. Самозігрівання свіжозібраного зерна

4.4.Зміна якості зерна при самозігрівання

4.5. Міри боротьби з самозігріванням