Защита зерна и его продуктов при хранении от активного воздействия микроорганизмов
Для сохранения зерна без потерь необходимы не только технически исправные специальные хранилища, но и соблюдение определенных режимов.
Жизнедеятельность компонентов зерновой массы (зерна основной культуры, семян сорняков, микроорганизмов, насекомых и клещей) зависит от одних и тех же условий. Это позволяет одновременно ограничивать все физиологические процессы, протекающие в зерновой массе.
В настоящее время применяют режимы, основанные на частичном обезвоживании зерновой массы (хранение в сухом состоянии), ее охлаждении до температур, близких к нулю (хранение в охлажденном состоянии), или ее герметизацию (хранение без доступа воздуха). Лучшие результаты получают при комплексном использовании этих факторов, т. е. хранении партий зерна не только в сухом, но и охлажденном состоянии.
Большое значение имеют такие меры, как очистка зерновых масс от примесей, активное вентилирование, а также обеззараживание зернохранилищ, тары, перевозочных средств и самих партий зерна от амбарных вредителей — насекомых и клещей.
Для защиты партии зерна и муки от активного развития микроорганизмов в комплексе с другими применяют прежде всего профилактические меры.
Весь комплекс защитных мер сводится к следующему.
I. Профилактические меры, предупреждающие активное развитие микроорганизмов.
1. Максимальная очистка свежеубранных партий зерна и семян от всех сорных примесей в сжатые сроки. Лучший результат дает проведение очистки в процессе обмолота или вслед за обмолотом, В условиях хлебоприемного пункта — очистка зерновой массы в ходе приема.
2. Снижение влажности партий продовольственного и фуражного зерна до критической путем тепловой сушки, т. е, до состояния «средней сухости» по ГОСТ, а для длительного хранения зерна до состояния «сухое». Особенно важно возможно быстрее доводить до влажности ниже критической весь посевной материал.
3. Солнечная сушка зерна, особенно семенного.
4. Достаточная гидроизоляция хранилищ.
5. Удовлетворительное техническое и санитарное состояние зернохранилищ, а также соблюдение правил размещения партий зерна в зернохранилищах.
6. Снижение относительной влажности воздуха в межзерновых пространствах зерновой массы до 70—75% для предотвращения «отпотевания» зерна (особенно важное значение эта мера имеет для партий свежеубранного зерна с влажностью в пределах или несколько выше критической) . Рациональный способ снижения влажности — активное вентилирование, которое можно применять для этих целей, даже не рассчитывая на снижение температуры зерновой массы или ее влажности.
7. Охлаждение зерновой массы но возможности до температуры ниже +10° С. Для этой цели необходимо использовать суточные перепады температур. Особенно успешно можно провести это мероприятие, применяя активное вентилирование.
8. Регулярное наблюдение за температурой зерновой массы по слоям и предупреждение явления термовлагодиффузии. Для этого следует иметь термоштанги или термометры сопротивления в складе или закроме. Соблюдая правила перехода с летнего хранения зерна на зимнее и наоборот (т. е. своевременно охлаждая зерновую массу осенью и защищая от быстрого согревания теплым воздухом весной), мы предупредим явление термовлагодиффузии.
9. Соблюдение правил активного вентилирования, важнейшими из которых являются: а) правильный монтаж и эксплуатация установок, исключающие возможность образования «застойных мест» в насыпях, б) подача достаточного количества воздуха на тонну зерновой массы (с учетом ее состояния, температуры и влажности воздуха).
10. Профилактическая газация верхнего слоя насыпа зерна продовольственного назначения хлорпикрином, если имеются условия для достаточной герметизации хранилища.
11. Аутоконсервирование сырого зерна (особенно кукурузы), предназначенного на фуражные цели, путем строго герметического хранения в траншеях и силосных ямах.
12. Производство муки с максимальной очисткой зерновой массы от примесей и влажностью в пределах норм, предусмотренных стандартами.
13. Укладка муки в штабеля в складах мельницы в охлажденном состоянии после выбоя. Эти же условия нужно соблюдать при отгрузке муки в вагоны, суда и т. д.
14. Защита муки от возникновения термовлагодиффузии. Для этого необходимо укладывать мешки с мукой на сплошные (нерешетчатые) стеллажи, сделанные из сухой древесины.
15. Периодическая перекладка мешков в штабелях муки для избежания «слеживания» (при котором часто создаются предпосылки для активного развития микроорганизмов).
II. Мероприятия, направленные на ликвидацию развивающихся микробиологических процессов.
1. Немедленное проветривание и охлаждение партий семенного материала, в которых обнаружен «амбарный» запах.
2. Срочная тепловая сушка партий зерна, в которых обнаружено активное развитие плесневых грибов (образование колоний или появление плесенного запаха). При невозможности немедленной организации сушки — охлаждение до температуры ниже +8°, лучше до 0° и ниже.
3. Срочное охлаждение или сушка зерновых масс, в которых даже в начальной стадии выявлен процесс самосогревания. При наличии необходимых условий можно ликвидировать процесс газацией хлорпикрином.
4. Более частое и тщательное наблюдение за температурой партий зерна, в которых наблюдалось самосогревание (т. е. после его ликвидации).
5. Перекатка по трапам или перетаривание муки, слежавшейся в мешках.
6. Перетаривание и охлаждение греющейся муки.
7. Перетаривание муки из мешков с признаками заплесневения мешковины или слоя муки, прилегающего к мешковине.
Необходимость дальнейшего уменьшения издержек средств при хранении, сокращения затрат труда, повышения качества зерновых продуктов и полного исключения всевозможных потерь их в весе направляет мысль исследователей на разработку новых, более совершенных и дешевых способов консервации этого важнейшего вида сырья.
В значительном масштабе продолжаются опыты по консервации зерна с повышенной влажностью углокислым газом, и его аутоконсервации в условиях герметического хранения. Ведутся также работы в двух направлениях: 1) обработка зерновых масс различными химическими соединениями (химическое консервирование), 2) применение ионизирующих излучений (лучевая стерилизация зерна).
Химическая консервация — известна давно. Опыты по стерилизации зерна сернистым апгидридом проводились еще Р. Кохом. Разносторонние исследования по изучению возможностей химического консервирования зерна ведутся в Советском Союзе, США, Канаде и других странах. К настоящему времени для целей консервации было испытано более 400 минеральных и органических соединений, начиная от поваренной соли и кончая весьма сложными по своему строению химическими препаратами.
По мере изучения микрофлоры зерна и влияния ее отдельных представителей на сохранность зерновой массы, стали более целеустремленными и поиски химических консервантов. Наибольшее влияние плесневых грибов на качество и сохранность зерновых продуктов привело к необходимости оценивать каждое испытываемое для целей консервации вещество прежде всего с точки зрения фунгицидных свойств. Если оно не является хорошим ингибитором для плесневых грибов, оно уже не заслуживает внимания.
В настоящее время найдено много хороших ингибиторов плесневых грибов, оказывающих сильное влияние даже в малых концентрациях. Так, сильным угнетающим действием не только на плесени, но и на всю микрофлору и жизнедеятельность зерна обладает хлорпикрин. Введением его паров в зерновую массу можно даже прекратить ее самосогревание (Е.Н. Мишустин и др.). Достаточно сильно угнетает плесневые грибы дихлорэтан (Н.И. Coседов и др.). Весьма эффективными оказались тиомочевина и 8-оксихинолинсульфат (Мильнер и др.). На рис. 52 приведены данные, характеризующие влияние некоторых ингибиторов плесневых грибов (в концентрации 1/1000) на энергию дыхания пшеницы с влажностью 20%. Как видно, тиомочевина и 8-оксихинолинсульфат вызывают угнетение не только микрофлоры, но в значительной степени и зерна пшеницы. Однако токсическое действие тиомочевины на зерно пшеницы весьма незначительно.
Действие тиомочевины па плесневые грибы, жизнеспособность зерна и энергию его дыхания видно из данных, приведенных в табл. 27 (зерно хранилось в течение 10 дней).
Несмотря на обширные сведения о влиянии различных химических веществ на микрофлору зерновой массы, все еще нет достаточно приемлемых способов массового применения химического консервирования зерна. Это объясняется тем, что большинство хороших ингибиторов плесневых грибов в той или иной степени влияют на качество зерна и состояние зерновой массы. Одни из них неприемлемы, так как ухудшают пищевые и фуражные качества зерна, другие снижают его жизнеспособность, третьи передают нежелательные признаки продуктам переработки (запахи, потемнение муки, специфические привкусы в ней или в печеном хлебе и т. д.). Наконец, использование некоторых консервантов невыгодно в связи с их высокой стоимостью.
В результате химические способы защиты зерна от микроорганизмов пока распространены только на специальных заводах по обработке гибридных и сортовых семян кукурузы. Протравливание семян препаратом ТМТД (тетраметилтиурамиддисульфидом) предохраняет их от поражения грибами при хранении и после высева в почву.
Представляется возможность использовать для консервации семян люпина, кормовых бобов, гороха и фасоли с повышенной влажностью (до 24%) гранозан, меркуран или еще лучше ТМТД сразу же после уборки урожая. Четырехлетние опыты кафедры хранения и технологии сельскохозяйственных продуктов ТСХА, проведенные в колхозах и совхозах показали, что семена перечисленных культур, если их нельзя было высушить, хорошо сохраняли свои посевные качества после опудривания гранозаном или меркураном из расчета 2 кг на тонну и ТМТД 2—4 кг на тонну. Семена, обработанные таким путем сразу после обмолота и сортирования, сохраняют всхожесть в течение всего периода хранения. Их посевные и урожайные качества при этом не теряются.
Проверка состояния микрофлоры и посевных качеств в партиях семян, показала, что численность грибной флоры в партиях обработанных семян составляла всего 5—7 тыс. в 1 г. а в необработанных достигла 700 тыс. на 1 г. Во всех случаях в результате обработки сохранялась всхожесть семян, а в необработанных, даже при хранении слоем в 30 см, семена плесневели и теряли посевные качества после месяца хранения.
Учитывая, что при влажности более 24% семена под действием препаратов снижают всхожесть, их необходимо подсушивать методом активного вентилирования до меньшей влажности, а затем уже проводить химическую консервацию.
Известны также опыты по применению химического консервирования зерна повышенной влажности, предназначенного для фуражных целей (работы Н.Л. Шманенкова, М.Т. Тарапова и Т.С. Мельниковой). Вводимый в зерновую массу порошкообразный пиросульфит натрия (1,0—1,2% от её веса) обладает значительным консервирующим действием, вплоть до способности прекращать процесс самосогревания.
В период хранения и при высушивании этот препарат почти полностью разрушается, образуя небольшое количество продуктов распада, безвредных для животных. Опыты по скармливанию такого зерна животным дали положительные результаты. Однако консервирующее действие пиросульфита натрия непродолжительно. Зерно при такой консервации хорошо сохраняется лишь 30—35 дней. Для дальнейшего хранения в зерновую массу необходимо вводить новые порции этого вещества (0,5—0,8%).
Нужно полагать, что дальнейшие исследования в области химического консервирования зерновых масс дадут приемлемые для практики и экономически выгодные препараты.
Изучение влияния ионизирующих излучений (т. е. «лучевой», или «холодной» стерилизации) на микрофлору зерна еще только началось. Обобщая довольно многочисленные работы в этом направлении, проводимые в России и других странах, можно отметить, что отдельные группы микроорганизмов проявляют различную устойчивость к ионизирующим излучениям. По-видимому, наиболее устойчивыми к действию ионизирующих излучений являются грибы. В целом установлено, что лучи Рентгена и гамма-лучи при действии на пшеницу снижают численность микрофлоры.
Эффект стерилизации зависит также от дозы облучения и влажности зерна. Так по данным ВНИИЗ, при дозе облучения в 1 млн. р зерно пшеницы, имевшее влажность 16%, хранилось в течение 3 месяцев без признаков плесневения, а с влажностью 20 и 25% покрывалось плесенью через несколько дней. Увеличение дозы до 2,5 млн. р было достаточным для защиты от плесневения зерна с влажностью 20% на продолжительное время (более 3 месяцев хранения) и явно недостаточным для зерна с влажностью 25%, которое покрывалось колониями плесеней за весьма короткий срок.
Параллельно с изучением действия различных излучений на микрофлору зерна, насекомых и клещей, ведутся исследования по выяснению влияния этих способов стерилизации па пищевые и технологические свойства зерна, а также на его жизнеспособность.