Микрофлора зерна и влияние условий хранения на развитие микроорганизмов

25.05.2015

На поверхности зерна и семян любой культуры находится большое количество микроорганизмов. Основной источник микрофлоры зерновой массы — почва, чрезвычайно богатая микроорганизмами. Определенное количество микроорганизмов попадает на поверхность растений с пылью и насекомыми. Их становится еще больше при уборке и обмолоте из-за того, что микроорганизмы скапливаются на шероховатой поверхности зерна.
На поверхности зерна и семян различных культур содержится разное количество микроорганизмов. Семена бобовых менее насыщены ими, чем зерновки злаковых. В зерне и зерновых продукTax обычно присутствуют бактерии, дрожжи, актиномицеты и грибы. Их видовой состав и количество зависят от климатических условий формирования и условий хранения зерна и зернопродуктов. Микрофлора продуктов переработки зерна определяется ее составом в зерновой массе и способом переработки.
Микроорганизмы, населяющие зерно, по образу жизни и воздействию на зерно подразделяют на три группы: сапрофитные (сапротрофные), фитопатогенные и патогенные для животных и человека.
Сапрофитные микроорганизмы, которые не паразитируют на растениях, так как живут за счет выделений клеток зерна, получили название эпифитных и относятся к микроорганизмам, населяющим здоровые растения и зерно. Прочие сапрофиты для развития нуждаются в органических веществах, которые они добывают из зерна, частично или полностью разрушая и изменяя его химический состав. Изменение качества зерна при хранении происходит в основном в результате деятельности сапрофитных и некоторых полупаразитных микроорганизмов.
Сапрофитные микроорганизмы представлены бактериями, дрожжами, плесневыми грибами и актиномицетами.
В составе микофлоры (грибная флора) свежеубранной зерновой массы всегда находится то или иное количество спор микроскопических грибов, получивших название плесневых.
При благоприятных условиях (повышенной влажности и температуре) находящиеся на зерне споры плесневых грибов прорастают, образуют мицелий и органы спороношения. Развитие плесневых грибов в зерновой массе всегда сопровождается потерями сухих веществ, снижением качества или порчей зерна. Разрушается органическое вещество зерна; плесени образуют продукты распада, обладающие специфическим неприятным запахом, цвет и вкус зерна также изменяются. Многие сапрофитные микроорганизмы продуцируют опасные микотоксины.
Все плесневые грибы не требовательны к условиям окружающей среды и способны размножаться в широком диапазоне влажности и температуры.
Фитопатогенные микроорганизмы не влияют на сохранность зерновой массы. Однако наличие в партиях зерна признаков поражения фитопатогенными микроорганизмами учитывают при общей оценке их качества и последующем использовании.
Широко распространены микозы. Это головня, спорынья и фузариозы хлебных злаков (о чем изложено выше).
Пораженные микроорганизмами зерна могут стать ядовитыми, поэтому их количество в партиях зерна ограничивается государственными стандартами. Наличие фитопатогенных микроорганизмов в зерновой массе необходимо учитывать и для правильного размещения зерна, и при его отпуске.
Микроорганизмы, патогенные для животных и человека, могут быть косвенным источником распространения некоторых инфекций. Это — возбудители заболеваний только для человека или только для животных. Встречаются микроорганизмы, патогенные как для человека, так и для животных. К их числу относятся возбудители бруцеллеза, туберкулеза и некоторых других болезней.
Патогенные микроорганизмы распространяются через больных людей и животных или их бациллоносителей. Почва также может быть источником опасных заболеваний. Переносчиками инфекций служат и грызуны.
Микроорганизмы оказывают отрицательное воздействие в первую очередь на качество зерна при хранении. Вследствие их жизнедеятельности снижаются масса сухого вещества зерна, его жизнеспособность, технологические и товарные показатели качества, питательная ценность. В некоторых случаях зерно становится ядовитым.
Под действием микроорганизмов изменяются, прежде всего, основные показатели свежести зерна: цвет, блеск, запах и вкус. Изменение цвета зерна сопровождается образованием запахов разложения, обусловленного развитием микроорганизмов. Результатом накопления в зерне продуктов активной жизнедеятельности плесеней, прежде всего грибов из рода Penicillium spp., являются плесневый и затхлый запахи.
Затхлый запах относится к одному из недопустимых дефектов зерна. Хлебоприемные предприятия не принимают затхлое зерно, так как этот запах трудно или совсем не удаляется из зерна и при его переработке передается муке, крупе, печеному хлебу и другим изделиям. Затхлому запаху сопутствуют неприятный вкус зерна, увеличение титруемой кислотности, а также содержания аминосоединений и аммиака. Повышение показателя титруемой кислотности зерна при хранении свидетельствует о снижении его свежести. Необходимо отметить, что плесневый и затхлый запахи в партиях зерна с повышенной влажностью могут появиться очень быстро — через несколько суток хранения.
Плесневение зерна сопровождается снижением его всхожести. Потеря всхожести объясняется отравлением клеток зародыша семени продуктами метаболизма плесневых грибов, обладающих токсичными свойствами. На этот дефект зерна обращают особое внимание. Так, зерно пшеницы с потемневшим зародышем считается больным.
Развитие плесневых грибов в зерне в период хранения может сопровождаться образованием микотоксинов.
При хранении микрофлора зерновых масс может изменяться в зависимости от их состояния и условий хранения.
На состояние микрофлоры зерновой массы влияют следующие основные факторы: ее общая средняя влажность и влажность отдельных компонентов (основного зерна, примесей и воздуха в межзерновом пространстве); температура зерновой массы; степень ее аэрации; целостность и состояние покровных тканей зерна; количество и видовой состав примесей и др.
Влажность зерновой массы — важнейший фактор, определяющий стойкость ее при различных условиях хранения. Одной из основных причин плохой сохранности зерновых масс с повышенной влажностью является доступность их воздействию микроорганизмов. Наличие в семенах всех культур большого запаса различных питательных веществ делает каждое семя при содержании в нем определенного минимума влаги благоприятной средой для активного развития многих микроорганизмов.
Низшая граница влажности зерна, при которой становится возможным развитие плесневых грибов в зерновой массе различных культур, приближается к величине критической влажности. Граница критической влажности семян для пшеницы, ржи и ячменя находится в пределах 14,5—15,5%, для семян кукурузы — 13,0—14,0, проса — 12,0—13,0, семян кормовых трав — 11,0—13,0, низкомасличных семян подсолнечника — 10—11, высокомасличных — 6—9 %. Эти уровни критической влажности зерна и семян соответствуют относительной влажности воздуха 60—65 %.
При повышенной относительной влажности воздуха (80—90 % и более) происходит процесс сорбции паров воды семенами, и наблюдается явление капиллярной конденсации. Влага, находящаяся в капиллярах, используется микроорганизмами и позволяет им интенсивно развиваться. В атмосфере с содержанием влаги ниже минимального уровня споры плесневых грибов постепенно погибают.
В России влажность зерна нормируют с учетом стойкости его при хранении. Так, в силосы элеваторов на хранение разрешается загружать зерно сухое или средней сухости, что для пшеницы, ржи и ячменя в первом случае соответствует влажности в пределах 14 %, во втором — свыше 14 до 15,5 %. Загрузка в силосы партий зерна с более высокой влажностью разрешается только на короткие сроки с обязательным предварительным охлаждением и очисткой от примесей. При закладке партий зерна на многолетнее хранение влажность его не должна превышать 14 %.
Таким образом, правильно организованное хранение зерновой массы в сухом состоянии надежно защищает от активного развития микроорганизмов, предотвращает потери массы и снижение качества зерна за счет микробиологического фактора.
Температура зерновой массы определяет возможность жизнедеятельности микроорганизмов. Это вызвано тем, что она влияет на интенсивность различных процессов в теле микроба и на активность ферментов, участвующих в них. При повышении температуры интенсивность процессов увеличивается, а при снижении — замедляется.
Повышение температуры зерновой массы свыше оптимальной снижает жизнеспособность микроорганизмов, а температура выше 40—50 °С приводит к их гибели (за исключением термофилов). Однако использование высоких температур для стерилизации зерна неприемлемо, так как эти температуры губительны для самого зерна.
Пониженные температуры тормозят развитие микроорганизмов, но не приводят к их гибели. Консервирующее действие пониженных температур, при которых заметно замедляется жизнедеятельность микроорганизмов, наблюдается при 8—10°С. При этих условиях в партии зерна с невысокой влажностью развитие плесневых грибов задерживается.
Охлаждение зерновой массы до отрицательных температур лишь приостанавливает рост микроорганизмов. Они не гибнут даже при -20 °С. При отогревании они вновь начинают размножаться. Однако охлаждение зерновой массы — полезное мероприятие, которое используют для защиты зерна от активного воздействия микроорганизмов и сохранения его качества.
Доступ воздуха в зерновую массу может лимитировать жизнедеятельность микроорганизмов. Микрофлора зерновой массы состоит в основном из аэробных микроорганизмов, жизнедеятельность которых при недостатке кислорода в воздухе межзернового пространства прекращается.
При доступе воздуха и благоприятных влажности и температуре в зерновой массе активно развиваются микроорганизмы, прежде всего плесневые грибы. Такая закономерность в развитии микрофлоры зерновой массы имеет большое практическое значение, и ее используют для обоснования режима хранения зерна без доступа воздуха.
Покровные ткани предохраняют зерно от воздействия микроорганизмов. Некоторые сапрофиты не способны разрушить клетчатку и проникнуть внутрь зерна. Кроме того, жизнеспособные зерна, обладая иммунитетом, препятствуют проникновению паразита в глубь организма. Поэтому микроорганизмы развиваются прежде всего на битых, поврежденных и утративших жизнеспособность зернах.