Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Биохимические процессы при послеуборочном дозревании и хранении зерна




Послеуборочное дозревание представляет собой, как говорит само название, завершение процесса соз­ревания зерна, т. е. завершение тех сложных процес­сов синтеза, в результате которых в зерне формируют­ся белки, жиры, углеводы и т. д.

В этот период заканчивается накопление основно­го вещества зерна злаков - крахмала, который сос­тавляет основную массу зерна -до 85%. Синтез этого высокомолекулярного полисахарида происходит за счет более простых соединений, поэтому в зерне в пе­риод послеуборочного дозревания наблюдается умень­шение количества Сахаров. Одновременно завершает­ся синтез белков - уменьшается содержание низко­молекулярных азотистых веществ, идущих на форми­рование белка. При хранении свежеубранного зерна до завершения его послеуборочного дозревания уве­личивается количество жира, синтез которого проис­ходит за счет находящихся в зерне свободных жирных кислот, таких, как, например, линолевая, олеиновая, линоленовая и т. д. Существенно, что в этот период меняется не только количество белка и крахмала, но и их качество. Белок становится менее растворимым (например, в 70%-ном растворе спирта), более устой­чивым к воздействию некоторых ферментов, в данном случае тех, под действием которых происходит рас­пад белка. Крахмал при дозревании зерна повышает свою способность к набуханию в воде.



Изменение свойств белков влечет за собой и изме­нение свойств клейковины при послеуборочном доз­ревании.

Если количество клейковины при послеуборочном дозревании остается практически без изменения, то ее качество может несколько меняться. Направление этих изменений в значительной степени определяется исходным качеством клейковины. В процессе после­уборочного дозревания клейковина может улучшить свою эластичность, растяжимость, способность к набуханию при этом увеличивается. Однако может проити и некоторое ослабление клейковины.

И в том и в другом случае изменение физических Свойств клейковины является следствием завершения процессов послеуборочного дозревания зерна.

Влияние послеуборочного дозревания на семенные и технологические свойства зерна. Мы уже знаем, что зерно, не завершившее период послеуборочного дозре­вания, обладает низкой всхожестью. Каковы же при­чины данного явления? Что именно в период дозрева­ния приводит к повышению всхожести зерна?

Зародыш, выделенный из зерна, не прошедшего период послеуборочного дозревания, при проращива­нии даст нормальный, здоровый росток. Следователь­но, причиной низкой всхожести является не состояние зародыша, а какие-то другие причины, задерживаю­щие его рост.

Роль кислорода, получившего доступ к зародышу, сводится к участию в образовании ферментов, речь о которых пойдет дальше. Низкая проницаемость оболо­чек объясняется содержанием в них особых веществ, называемых протопектиновыми. С точки зрения сни­жения всхожести свежеубранного зерна эти вещества препятствуют проникновению кислорода к зародышу. А с точки зрения технологии переработки наличие этих веществ, придающих оболочкам вязкость, зат­рудняет процесс помола. Следовательно, особенность оболочек недозревшего зерна оказывает влияние и на его мукомольные свойства. Мука из недозревшего зерна вымалывается труднее, имеет повышенную золь­ность и темный цвет.

Интересные данные по изучению влияния после­уборочного дозревания на мукомольные свойства зер­на были получены профессором Н. И. Соседовым. При переработке зерна пшеницы с завершенным периодом послеуборочного дозревания по сравнению с зерном, убранным в фазе технической спелости, было уста­новлено сокращение продолжительности помола в среднем на 14%, снижение, расхода энергии на 6- 7%, улучшение показателей зольности и выходов му­ки с первых пяти размольных систем.

В то же время после завершения процесса физио­логического дозревания при дальнейшем хранении не было никаких различий в помолах, периодически про­водимых через каждые два месяца.

Хлебопекарные свойства зерна, завершившего по­слеуборочное дозревание, также заметно улучшаются. Тесто из такого зерна получается более упругим, рас­тяжимым, а хлеб - большего объема и лучшего ка­чества. Если общая оценка хлеба, выпеченного из зер­на, убранного в технической спелости, только удов­летворительная, то из этого же зерна, но достигшего физиологической зрелости, - хорошая.

Мы уже указывали на увеличение при дозревании зерна количества жира. Однако если для злаков это возрастание незначительно, то для масличных культур, например для сои, оно достигает больших величин.

Следовательно, переработка недозрелых семян сои, обладающих пониженной масличностью, не экономич­на. Целесообразно перерабатывать семена, завершив­шие период послеуборочного дозревания.

Все это ставит перед учеными и практиками две задачи: изучить продолжительность периода после­уборочного дозревания отдельных культур и уметь ускорять данный процесс.

Продолжительность периода послеуборочного дозревания различных культур. Продолжительное!!, не риода, необходимого для дозревания зерна, зависит 01 многих факторов, среди которых вид культуры явля­ется определяющим. Например, для овса этот период более длителен, чем для ячменя и пшеницы, а для ржи более короткий по сравнению с последними. Известно, что озимые культуры завершают этот период быстрее, чем яровые, скороспелые быстрее, чем позднеспелые. Но и в пределах одной культуры длительность перио­да послеуборочного дозревания колеблется по сортам.

Некоторые культуры (например, гречиха) совсем не имеют периода послеуборочного дозревания. При­целенные величины продолжительности периода после­уборочного дозревания нужно рассматривать только как некоторые средние показатели.

Является ли длительность данного периода при­знаком только сортовым или она зависит от каких-то внешних влияний?

Оказывается, период дозревания, являясь харак­терным признаком сорта, может изменяться под влия­нием погодных условий в период прорастания, форми­рования, созревания и уборки. Так, например, высокие температуры воздуха и недостаточное количество осадков в период прорастания приведут к сокращению периода дозревания, а низкая температура и повы­шенная влажность - к его увеличению. Чем дольше воздействие повышенных температур в период фазы восковой спелости, тем короче период покоя семян. В свою очередь, продолжительность данной фазы пря­мо пропорциональна количеству осадков в этот пе­риод.

Результатом влияния этих условий на продолжи­тельность периода послеуборочного дозревания семян является колебание его в довольно значительных пре­делах. Так, для риса сорта Краснодарский 424 этот период может колебаться от 37 до 125 дней, а для сор­та Дубовский 129 - от 25 до 95 дней.

Влияние завершенности физиологических процес­сов в зерне, убранном в стадии технической спелости, на стойкость хранения, технологические свойства и технологию переработки зерна, поставило перед уче­ными задачу - изыскать пути сокращения данного периода.

Как же можно ускорить период послеуборочного дозревания?

Еще в глубокой древности люди заметили, что све-жеубранное зерно прорастает плохо, но если его про­греть на солнце, всхожесть резко повышается. И, рас­сыпая зерно тонким слоем на сухих земляных пло­щадках, они периодически его ворошили для более равномерного прогрева. Положительное воздействие тепла на всхожесть зерна было известно очень давно.

Однако прошло более тысячи лет, прежде чем уче­ные стали изучать возможность ускорения процесса послеуборочного дозревания.

В конце прошлого столетия русскому ученому А. И. Баталину удалось увеличить всхожесть зерна с 32,2 до 90,9%, подвергая его сушке при температуре 35-45°С.

Многие исследователи изучали и изучают влияние сушки на всхожесть семян. Однако трудно сравнивать данные и делать соответствующие выводы, если усло­вия сушки различны. В одном случае прогрев зерна будет способствовать повышению его всхожести, а в другом - не только снижению, но и общей гибели живого начала зерна. Но даже при соблюдении оди­наковых режимов сушки эффект воздействия тепла на зерно может быть различным. Зависеть он будет от исходного качества зерна, степени его спелости, про­должительности периода дозревания зерна, который у различных культур и даже сортов в пределах одной культуры различен.

Кроме того, изучая эффект воздействия прогрева на всхожесть зерна, следует принимать во внимание не только спелость зерна к моменту окончания сушки, но и скорость дозревания его после обработки теплом или проветриванием. Эти моменты необходимо учиты­вать в практике хранения.

К сожалению, в литературе нет данных о зависи­мости продолжительности сушки от периода послеубо­рочного дозревания. А это может играть определяю­щую роль в искусственном доведении зерна до физиологической зрелости.

Пытаясь ускорить данный процесс, всегда следует помнить следующее: при сушке зерна, проводимой для завершения физиологических процессов, энергия прорастания, характеризующая дружность всходов, практически не изменяется при определении ее сразу же после сушки. Но если наблюдать за таким зерном в процессе хранения, то окажется, что этот показатель возрастает значительно быстрее, чем у зерна, не под­вергавшегося сушке.

Другим не менее важным способом ускорения про­цесса послеуборочного дозревания является активное вентилирование зерновой массы. Наибольший эффект этот прием дает при использовании воздуха с влаж­ностью 30-35% независимо от скорости вентилиро­вания. Так, по данным Н. И. Соседова, потребовалось всего лишь 6 ч для завершения процесса послеубороч­ного дозревания у пшеницы сорта Лютесценс 62, всхо­жесть которой при этом возросла с 79 до 100%. Для разных культур и сортов продолжительность вентили­рования различна. Однако не всегда можно достичь полного физиологического дозревания к моменту окон­чания вентилирования зерна. Но завершение процесса при хранении такого зерна наступит значительно быст­рее, чем у зерна, не подвергавшегося обработке.

Итак, период послеуборочного дозревания пред­ставляет собой достройку органических веществ зер­на. Его незавершенность делает зерно нестойким при хранении вследствие его повышенной физиологической активности. Переработка такого зерна снижает про­изводительность оборудования, дает продукцию худ­шего качества, при переработке семян масличных культур снижает выход масла.

В процессе хранения можно ускорить послеубороч­ное дозревание, обрабатывая зерно теплом на зерно­сушилках или установках активного вентилирования.

Зерно, не прошедшее период послеуборочного доз­ревания, не рекомендуется переводить на зимнее хра­пение, так как низкие температуры замедлят этот процесс и снизят стойкость зерна.

Для обеспечения сохранности зерна необходимо знать не только физические свойства зерновой массы, но и физиологические процессы, происходящие в ней при хранении.
Физиологическими процессами называют такие, которые протекают в зерновой массе в результате жизнедеятельности ее живых компонентов (зерна, семян сорняков, микроорганизмов, насекомых и клещей).
Характер и интенсивность физиологических процессов зерновой массы зависят как от составляющих ее живых компонентов, так и от условий окружающей среды. К физиологическим процессам зерновой массы относят: дыхание, послеуборочное дозревание, прорастание и самосогревание.
Дыхание зерновой массы. При анализе состава зерновой массы было отмечено, что она является живым организмом и ей, как и всякому живому организму, присущи все процессы жизнедеятельности. Важнейшим физиологическим процессом, происходящим в хранящемся зерне, является дыхание. Процесс дыхания осуществляется в результате окисления и распада органических веществ, отложенных в семени. Источником дыхания зерна является глюкоза, образующаяся в зерне при ферментативном разложении более сложных углеводов. Зерно злаковых и бобовых культур на дыхание расходует углеводы, а семена масличных культур — жиры.
В зерне различают два вида дыхания: аэробное и анаэробное.
Аэробное (кислородное) дыхание, протекающее при доступе воздуха. При этом дыхании происходит окисление глюкозы (с участием окислительных ферментов) до углекислого газа и воды.
Анаэробное (бескислородное) дыхание, протекающее без кислорода воздуха. При этом дыхании семена получают энергию не в результате прямого окисления веществ, а путем расщепления глюкозы (с участием соответствующих ферментов) до углекислого газа и этилового спирта.
В процессе дыхания в зерновой массе происходят следующие изменения:
- потеря массы сухого вещества зерна, так как этот процесс осуществляется в результате распада органических веществ;
- повышение влажности зерна вследствие выделения воды в межзерновые пространства при аэробном дыхании;
- изменение состава воздуха в межзерновых пространствах (уменьшение содержания кислорода, увеличение количества углекислого газа, водяных паров и появление паров этилового спирта при анаэробном дыхании зерна);
- выделение тепла как при аэробном, так и при анаэробном дыхании. Вследствие низкой температуропроводности выделенное при дыхании тепло задерживается и может вызвать самосогревание зерна.
Интенсивное дыхание при хранении приводит к значительной потере массы сухого вещества зерна и снижает его качество, а иногда приводит к полной его порче.
Важнейшими факторами, влияющими на интенсивность дыхания зерна, являются: влажность, температура, доступ воздуха.
Влажность. У зерна с низкой влажностью интенсивность дыхания почти равна нулю. Такое зерно устойчиво в хранении, так как содержащаяся в нем вода находится в связанном состоянии, т. е. поглощена влаголюбивыми веществами — белком и крахмалом. Связанная вода не участвует в реакциях обмена веществ.
При повышении влажности зерна до такого предела, когда белок и крахмал уже не могут ее удерживать, она свободно перемещается в клетках зерна. Такая вода называется свободной. При появлении свободной воды интенсивность дыхания зерна резко возрастает вследствие повышенной активности ферментов, способствующих образованию глюкозы, необходимой для непосредственного осуществления процесса дыхания зерна. Влажность зерна, когда в нем появляется свободная вода, называют критической. Для большинства злаковых культур критическая влажность находится в пределах 14,5—15,5%. У семян масличных культур — в пределах 7—9% и зависит от содержания в них жира. Чем больше содержится в семенах жира, тем ниже их критическая влажность.
В зерне сухого состояния и средней сухости свободной воды нет, и поэтому оно при хранении хорошо сохраняет свое первоначальное качество.
Температура. С повышением температуры зерновой массы до 45—55°С интенсивность дыхания повышается. При более высокой температуре интенсивность дыхания зерна заметно снижается вследствие тепловой денатурации белка, входящего в состав протоплазмы растительных клеток.
При высокой температуре резко снижается и активность ферментов, так как в их состав входят также белки.
При низкой температуре интенсивность дыхания зерна заметно снижается, а при температуре, равной нулю и ниже, практически прекращается. При низкой температуре зерно хорошо консервируется — это явление используют для охлаждения хранящихся партий зерна и продуктов его переработки.
Доступ воздуха к зерну. При свободном доступе воздуха к зерновой массе повышается интенсивность его дыхания, так как при достаточном содержании кислорода в межзерновых пространствах зерно дышит аэробно.
При уменьшении содержания кислорода и накоплении углекислого газа в межзерновых пространствах интенсивность дыхания значительно снижается. Зерно в этом случае дышит анаэробно. Выделившийся при анаэробном дыхании этиловый спирт угнетает жизненные функции клеток зерна и может привести к потере его жизнеспособности. Поэтому для сохранения посевных качеств зерна (всхожести) необходимо периодически обменивать воздух межзерновых пространств естественной или активной вентиляцией. В партиях сухого зерна интенсивность дыхания проявляется незначительно и посевные качества сохраняются дольше.
На интенсивность дыхания зерновой массы влияют и второстепенные факторы: состояние спелости зерна, выравненность, ботанические особенности, условия уборки и транспортирования и др.
Зерна спелые, выполненные, нормального качества, имеют меньшую интенсивность дыхания, чем недозревшие, морозобойные, щуплые, проросшие и поврежденные.
На интенсивность дыхания зерновой массы оказывает огромное влияние жизнедеятельность микроорганизмов, семян сорных растений, а в партиях зараженного зерна — жизнедеятельность насекомых и клещей.
Послеуборочное дозревание зерна. Урожай убирают, как правило, в тот период, когда зерно еще не достигло полной физиологической спелости. У свежеубранного зерна наблюдается низкая всхожесть и пониженные хлебопекарные качества. Из масличных семян получают меньший выход масла.
При организации правильного хранения зерна через несколько недель оно приобретает качество нормального полноценного зерна. Период, в течение которого в зерне улучшаются посевные и технологические качества, называют послеуборочным дозреванием.
Для прохождения стадии послеуборочного дозревания необходимо хранить зерно в сухом состоянии при положительной температуре и при доступе к нему воздуха.
Влажность зерна должна быть ниже критической. Только при невысокой влажности в зерне возможен синтез сложных органических веществ из простых. Поэтому влажное и сырое свежеубранное зерно должно быть просушено сразу же после его уборки. Наилучшие результаты дает воздушно-солнечная сушка и сушка с использованием установок активного вентилирования подогретым воздухом. При относительной влажности воздуха в межзерновых пространствах не выше 75% дозревание проходит хорошо.
Послеуборочное дозревание происходит только при положительной температуре. Наиболее благоприятная температура от 15 до 30°С. Если создать в свежеубранных партиях зерна такую температуру, то дозревание проходит за полтора-два месяца. В партиях охлажденного зерна и зерна с повышенной влажностью послеуборочное дозревание не происходит.
При активном доступе воздуха к зерну послеуборочное дозревание происходит быстрее.
Продолжительность послеуборочного дозревания в основном зависит от условий хранения зерна.
Прорастание зерна при хранении. В процессе хранения иногда наблюдается прорастание зерна в отдельных участках насыпи. Оно может возникнуть только в результате небрежного хранения. При правильной oргaнизации хранения в современных зернохранилищах прорастание не возникает.
Для прорастания зерна необходимы следующие факторы: наличие достаточного количества воды, доступ воздуха к зерну, тепло.
Для прорастания злаковых культур необходима влажность 40—80%, для бобовых — 80—150%, для масличных — до 140%. Зерно прорастает только при наличии капельножидкой воды, попавшей в зерно извне или при сильном его отпотевании.
Зерно может прорастать только при доступе воздуха к нему в условиях аэробного дыхания.
Для прорастания зерна не требуется большого количества тепла. Семена пшеницы, ржи и других культур прорастают при температуре от +1 до +9°C, подсолнечник и кукуруза — при температуре от +8 до +10°С.
При прорастании в зерне наблюдаются следующие явления:
- потеря массы сухого вещества, достигающая в течение суток 0,7%;
- ухудшение качества зерна. Проросшее зерно обладает пониженными хлебопекарными качествами;
- выделение значительного количества тепла, что приводит к повышению температуры зерновой массы и активизации в ней процессов жизнедеятельности. Выделившееся тепло может вызвать самосогревание зерна.
При хранении зерна прорастание недопустимо. Для ликвидации прорастания зерна необходимо подвергнуть его сушке и очистке. Используют проросшее зерно в комбикормовой промышленности и при подсортировке (до 3%) к зерну нормального качества в мукомольной промышленности.
Самосогревание зерновой массы. Это процесс, в результате которого в зерновой массе наблюдается значительное повышение температуры и резкое снижение качества.
В результате развития в зерновой массе физиологических процессов с учетом ее низкой температуропроводности температура может достичь 55—65°С, а иногда и 70—75°С.
Самосогревание может возникнуть в любой партии при небрежном ее хранении. Как правило, в партиях, с повышенной влажностью самосогревание наблюдается чаще. Основными причинами возникновения самосогревания в зерновой массе является жизнедеятельность микроорганизмов, зерна данной партии, семян сорных растений, клещей и насекомых (в зараженных партиях зерна) и низкая температуропроводность зерновой массы.
Следовательно, самосогревание — комплексный процесс. Основная роль в самосогревании зерновой массы принадлежит жизнедеятельности населяющих ее теплолюбивых микроорганизмов.
Микрофлора зерна представлена в основном бактериями, плесневыми грибами, дрожжами и лучистыми грибами. Наибольшую опасность представляют плесневые- грибы, которые менее требовательны к теплу и влаге. В первую очередь микроорганизмы повреждают зародыш, поэтому развитие микроорганизмов в зерновой массе может привести к потере всхожести зерна. Под действием микроорганизмов ухудшается качество зерна: теряется блеск, цвет, зерно приобретает плесневелый и затхлый запах и вкус.
Активная жизнедеятельность микроорганизмов в зерновой массе при самосогревании может привести к полной порче зерна.
В партиях зараженного зерна источником образования тепла и причиной понижения его качества являются вредители хлебных запасов (клещи и насекомые). Тепло, образующееся в результате их жизнедеятельности, задерживается в зерновой массе вследствие ее плохой теплопроводности и низкой температуропроводности.
Самосогревание — основная причина порчи зерна. Для борьбы с ним зерно охлаждают активным вентилированием и сушат.
Гнездовое самосогревание возникает в каком-либо участке (гнезде) зерновой массы в результате: затека воды (неисправная крыша, открыты окна и т. д.); размещения в одном зернохранилище партий зерна с различной влажностью и засоренностью; размещения в зернохранилище с незараженным зерном зараженного зерна; самосортирования зерновой массы.
Для ликвидации очага самосогревания необходимо удалить самосогревающийся участок или применить активное вентилирование, используя однотрубные установки ПВУ-1 или установки активного вентилирования.
Пластовое самосогревание возникает при хранении зерна в силосах, складах, бунтах. Самосогревание может возникнуть внизу (низовое самосогревание), в, верхнем слое насыпи (верховое самосогревание), у стен зернохранилищ (вертикально-пластовое самосогревание).
Основной причиной пластового самосогревания является физическое свойство зерновой массы — термовлагопроводность, т. е. перемещение влаги в зерновой массе по направлению потока тепла, что обусловлено перепадом температур.
При верховом самосогревании подвергается самосогреванию горизонтальный пласт зерна на глубине 70—150 см от поверхности зерновой массы. Такой вид самосогревания наблюдают чаще всего осенью и весной. Осенью, когда основной массив зерна сохранил положительную летнюю температуру, а в помещение склада проникает воздух с более низкой температурой, то в результате соприкосновения теплого воздуха с охладившимся в верхних слоях зерном происходит конденсация паров, способствующих активной жизнедеятельности живых компонентов зерновой массы.
Весной и в начале лета в зерновом массиве температура ниже, чем в складе. Верхние слои зерна, прогревшиеся теплым воздухом, при соприкосновении с холодным зерном увлажняются и подвергаются самосогреванию.
Для ликвидации верхового самосогревания верхний пласт зерна снимают, охлаждают, сушат и размещают в другом хранилище.
Низовое самосогревание встречается в виде горизонтального пласта на расстоянии 20—50 см от пола склада. Встречается оно и в бунтах. Низовое самосогревание чаще всего наблюдается ранней осенью, когда теплое зерно засыпают на холодный или сырой пол. Низовое самосогревание может быть и в нижней части силоса. Оно опасно тем, что теплый воздух, образовавшийся в нижнем пласте, легко перемещается вверх, вызывая самосогревание прилегающих слоев. Такой вид самосогревания при недосмотре может привести к сплошному самосогреванию. Ликвидировать его можно активным вентилированием зерна.
Вертикально-пластовое самосогревание встречается в силосах, но может быть и в складах. Основная причина его возникновения — неравномерный обогрев стенок хранилища. Самосортирование зерна при загрузке силосов и механизированных складов также может привести к самосогреванию. Возникает оно в вертикальном пласте на расстоянии 50—60 см от стены.
Сплошное самосогревание может возникнуть в зерновой массе высокой влажности с большим содержанием недозрелых зерен и примесей, а также при запущенной форме рассмотренных выше видов самосогревания. Цвет зерна при самосогревании может измениться от нормального до темно-коричневого и даже черного. В начальный период самосогревания (1-я стадия)температура повышается до 24—30°С. Зерно приобретает амбарный запах, начинает темнеть, на зародыше заметен плесневый налет. После охлаждения и. сушки это зерно можно использовать на продовольственные цели и для подсортировки к зерну нормального качества.
При развитом самосогревании (2-я стадия) температура повышается до 34—38°С. Зерно заметно изменяет качество: снижается сыпучесть, появляется солодовый запах, наиболее влажные зерна темнеют, появляется плесень. Такое зерно на продовольственные цели не используется.
При запущенной форме самосогревания (3-я стадия) температура зерна повышается до 50°С и более. В зерновой массе резко снижается сыпучесть (или она потеряна совсем), зерно приобретает коричнево-черный и черный цвет, появляются неприятные запахи разложения зерна (затхлый, гнилостно-затхлый).
Такое зерно непригодно ни на продовольственные, ни на кормовые цели.




Читайте также:
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (3067)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.01 сек.)