Микробиология зерна.
Микрофлора зерна складывается из нескольких групп микроорганизмов. Первая группа - эпифитные микроорганизмы - микроорганизмы, которые нормально сопутствуют жизни растений и находятся на его поверхности. Они питаются за счет органических выделений тканей растений и загрязнителей на них. Вторая группа - микробы, случайно попавшие на зерно с пылью, дождем, насекомыми. Третья группа - микроорганизмы, паразитирующие на растениях и вызывающие их заболевание. Наконец, четвертая группа - микроорганизмы почвы, попадающие на зерно во время обмолота и уборки.
Эпифитные микроорганизмы не могут проникать в ткани через оболочки растительных клеток и не оказывают вредного воздействия на развитие растений.
Типичными эпифитами являются не образующие спор палочки Бактериум гербикола и Псевдомонас флюоресцирующий. Кроме них на растениях и созревающем зерне имеются разнообразные кокки, спорообразующие бактерии и некоторые плесневые грибы (рис. 18).
Рис. 18. Микроорганизмы зерна: 1 - Аспергиллус; 2 - Фузариум; 3 - Лактобациллус (молочнокислые бактерии); 4 - Оидиум лактис (молочная плесень); 5 - Бациллус субтилис (сенная палочка); 6 - Альтернария; 7 - Тамнидиум; 8 - Ризопус; 9 - Мукор; 10 - Пенициллиум; 11 - Сарцина; 12 - Кладоспориум; 13 - Аспергиллус микоидес.
Зерновые культуры тесно контактируют с почвой и часто 70-90 % проб оказываются зараженными мезофильными клостридиями.
Обсемененность зерна возрастает в процессе уборки и обмолота из-за пыли, песка, сорных примесей. Повышают обсемененность зерна механические повреждения при обработке, очистке, сортировке и сушке зерна и наличие сорной примеси, особенно семян сорных растений. Обсемененность свежеубранного зерна микроорганизмами приведена в табл. 5.
Таблица 5. Обсемененность зерна микроорганизмами.
Зерновая культура | Микроорганизмы, тыс. на 1 г | |
бактерии | грибы | |
Кукуруза | 8,0 | 5,0 |
Ячмень | 120,0 | 4,0 |
Пшеница | 2340,0 | 0.4 |
В зерновой массе, поступающей на хранение, содержится 3 основных группы микроорганизмов, подразделяемых по типу питания:
1) сапрофитные микробы - спорообразующие бактерии, плесневые грибы, актиномицеты, дрожжи, дрожжеподобные грибы и др. Для хранения зерна очень важен количественный и видовой состав сапрофитов в зерне;
2) фитопатогенные микроорганизмы (паразиты) - возбудители болезней растений, чаще всего грибы - разного вида головни, спорынья, фузариозы и др. Присутствие в партиях зерна «мешочков» головни, «рожков» спорыньи и фузариоз зерна надо строго контролировать, хранить пораженное грибами зерно отдельно от здорового и дополнительно обрабатывать;
3) патогенные микробы могут попасть в зерновую массу случайно. Вероятнее всего могут встретиться микробы, которые передаются от больных животных или бациллоносителей, - возбудители сибирской язвы, сапа, туляремии, бруцеллеза и др.
Переносчиками вредных микробов на зерно являются сельскохозяйственные животные, грызуны, некоторые птицы и насекомые. Зерно не является благоприятной средой для развития патогенных микробов, и при хранении большинство из них быстро отмирает. Поэтому зерно может быть лишь передатчиком инфекции. При соблюдении санитарных мер по очистке и дезинфекции зернохранилищ, мельниц, складов и других помещений для хранения и переработки зерна оно не служит передатчиком патогенных микробов.
На микрофлору зерна большое влияние оказывают условия уборки и хранения. Влияние температуры на развитие микробов в зерне тесно связано с влажностью зерна. При уборке влажность зерна 7-30 %, а сорных примесей до 60 %. Щуплые, битые и мелкие зерна имеют повышенную влажность. При повышенной влажности зерна в первую очередь активно развиваются некоторые грибы и бактерии. Наиболее интенсивный рост микроорганизмов на влажном зерне происходит при температуре 25-30 °С. Развитие всех микроорганизмов замедляется и постепенно останавливается при понижении температуры до 10 °С и ниже.
Большое влияние оказывает доступ воздуха, так как микрофлора зерна разнообразна по отношению к кислороду. Так, в ней содержатся в основном аэробы - плесени, бактерии, кроме них - нестрогие анаэробы - дрожжи и анаэробы или факультативные анаэробы - молочнокислые бактерии. Отсутствие воздуха задерживает развитие микроорганизмов в зерне. При дыхании зерна потребляется кислород, а выделяется и накапливается углекислый газ. Рост бактерий и грибов прекращается в зерне при содержании углекислого газа 18-20 %.
Для сохранения качества зерна его хранят в условиях активного вентилирования при пониженной температуре и влажности зерна.
Большое значение для сохранности имеет состояние покровных тканей зерна. Нарушение целости зерна и его оболочек при механическом воздействии способствует развитию микроорганизмов, которые особенно активно размножаются при повышенной влажности зерна. Так, на травмированных зернах пшеницы вырастают грибы рода Пенициллиум, что впоследствии резко снижает всхожесть семян. Для кукурузы такую отрицательную роль играют грибы Пенициллиум и Фузариум. Сорные примеси зерна играют важную роль в обогащении зерновой массы микробами. Семена сорняков имеют повышенную влажность. Большим источником микробов являются испорченные зерна - загнившие, заплесневевшие и т. д.
В процессе очистки, сушки и вентиляции зерна количество микроорганизмов в нем снижается. При сушке микроорганизмы погибают частично: быстрее отмирают неспорообразующие, а споровые переносят высушивание легче.
На зерне с влажностью ниже критической споры бактерий и плесени обычно находятся в состоянии покоя, но при повышенной влажности переходят к активной деятельности и вызывают порчу зерна. Уменьшить степень микробиальной обсемененности зерна можно вентилированием его подогретым воздухом или обработкой фунгицидами (протравливание).
Самосогревание зерна.
При интенсивном дыхании зерна выделяется значительное количество тепла. Если оно не успевает рассеяться в окружающую среду, начинается самосогревание. Этому способствуют повышенная влажность, оптимальная температура и доступ воздуха. Поскольку теплопроводность зерна невелика, образующееся тепло задерживается в зерновой массе и температура ее повышается. В этом процессе наиболее активная роль принадлежит микроорганизмам, главным образом плесневым грибам, так как в зерновой массе для их развития имеются благоприятные условия: они могут развиваться при более низкой влажности, невысокой температуре и в присутствии кислорода. Ферменты грибов быстро разрушают покровные ткани зерна, что тоже ускоряет их порчу.
Самосогреванию более подвержено свежеубранное зерно. Различают несколько этапов в процессе самосогревания зерна:
1) температура зерновой массы повышается до 24-30 °С и увеличивается общая обсемененность, количество бактерий и плесеней. Активно размножается Бактериум гербикола. Цвет и качество зерна на первом этапе не изменяются;
2) температура зерновой массы повышается до 40 °С, число эпифитов снижается, плесневые грибы усиленно размножаются. Увеличивается количество споровых бактерий - из группы Бациллус субтилис. Зерно отпотевает, сыпучесть его понижается, появляется запах солода и печеного хлеба. Влажные зерна пшеницы и ржи незначительно темнеют, у овса и ячменя темнеют пленки - от светлого к желтому. Незрелые зерна размягчаются;
3) температура повышается до 50 °С, общая обсемененность снижается. Полностью исчезает эпифитная микрофлора, сокращается количество плесневых грибов. В зерновой массе накапливаются термофильные спорообразующие бактерии, из плесневых грибов - отдельные виды аспергиллов. Зерно приобретает затхлый или гнилостный запах, сыпучесть его снижается, оболочки у пшеницы и ржи темнеют. Пленки овса и ячменя краснеют, недозрелые зерна овса покрываются черной или зеленой плесенью;
4) температура достигает 70-75 °С, в зерне погибают все микроорганизмы, оно постепенно охлаждается, но теряет все ценные питательные качества.
Если процесс самосогревания зерна не приостановить вначале, зерно испортится. Для ликвидации процесса применяют активное вентилирование и охлаждение зерна.
Сапрофитные микроорганизмы отрицательно влияют на качество зерна: снижается общая масса зерна, ухудшаются его показатели - блеск, запах, цвет, вкус. Зерно приобретает посторонние запахи: амбарный, гнилостный, плесневелый, затхлый. Кроме того, ухудшается всхожесть зерна.
Микрофлора зерна, которая осталась при хранении, приносит большой вред. Заболевания злаков, вызываемые фитопатогенными микроорганизмами, могут вызвать заболевания человека.