Причины порчи зерна при хранении
Обновлено: 15.09.2024
Аннотация. В результате проведенных исследований выявлены некоторые особенности повреждения зернопродуктов наиболее часто встречающимися вредителями хлебных запасов. Отмечено, что к самосогреванию и последующей микробиологической порче зерна приводило заражение его рисовым долгоносиком.
Abstract. As a result of the conducted researches some features of damage of grain products by the most often meeting wreckers of grain stocks are revealed. Noted that the spontaneous heating and the subsequent microbiological spoilage of grain resulted in the contamination of the rice weevil.
Обеспечение качества и безопасности пищевого сырья и готовой продукции – это одна из насущных задач, стоящих не только перед работниками пищевой промышленности, но и перед каждым потребителем, ведь этот вопрос является жизненно важным. От того, чем мы питаемся, зависит наше здоровье, работоспособность, образ и качество жизни, здоровье будущих поколений. Для обеспечения качества и безопасности продуктов питания мировое сообщество разработало множество рычагов воздействия на производителей.
В настоящее время в индустрии питания широко используются различные крупы, мука, макаронные и хлебные изделия, мюсли, выработанные из зерновых и бобовых культур. Однако в процессе производства и хранения зерно, мука и крупы подвержены загрязнению всевозможными примесями, некоторые из них могут явится причинами различных серьезных заболеваний человека. Одними из самых распространённых загрязнителей зернопродуктов являются вредители хлебных запасов, насекомые и клещи.
С появлением первых примитивных зернохранилищ началось заселение их грызунами и насекомыми. Для некоторых видов новые экологические условия оказались благоприятными. Эти виды постепенно образовали группу вредителей хлебных запасов.
Вредители зерна и зерновых запасов распространены повсеместно и наносят большой вред зерну и зернопродуктам. Нередко при хранении зерно подвергается самосогреванию и микробиологической порче, что нередко связано с насекомыми и клещами, которые в процессе своей жизнедеятельности выделяют большое количество тепла, повышая температуру хранящегося зерна. Эти процессы приводят к снижению его качества, образованию в нем крайне опасных микотоксинов, к потере массы сухих веществ. По данным Организации по продовольствию и сельскому хозяйству ООН (ФАО), только вредные насекомые ежегодно уничтожают не менее 5-10% мировых запасов зерновых культур. Эти потери зерна могут свести на нет все достижения сельскохозяйственного производства, направленные на повышение урожайности зерновых культур и рост валовых сборов зерна, обесценить силы и время, которые затрачены на выращивание и уборку урожая. А некоторые вредители, обитая в зерновой массе и оставляя после себя экскременты и другие вредные и опасные для жизни человека вещества, могут и вовсе привести к необратимым последствиям [1].
Особенную угрозу для зернопродуктов представляют вредители, которые с лёгкостью прогрызают плодовые и семенные оболочки зерна, добираются до эндосперма и проводят большую часть жизни внутри зерновки, образуя так называемую скрытую форму заражённости. Таких основных видов в российских зернохранилищах четыре: рисовый долгоносик (Sitophilus oryzae L.); амбарный долгоносик (Sitophilus granarius L); зерновой точильщик (Rhizopertha dominica F.) и зерновая моль (Sitotroga cerealella Oliv). Остальная, более обширная группа насекомых и клещей включает представителей, которые в своём развитии формируют исключительно явную форму заражённости. Они живут и вредят только в межзерновом пространстве, питаясь вскрытым эндоспермом повреждённых и разрушенных зерновок или их зародышевой частью.
На рисунке 1 показана зерновка пшеницы, пораженная рисовым долгоносиком, видно, что она практически полностью лишилась эндосперма, из которого собственно и вырабатывается крупа и мука. Вместо эндосперма внутри зерновки лежит тело насекомого. В образовавшемся пространстве присутствуют линочные хитиновые шкурки, экскременты и другие выделения личинок насекомых.
Рисунок 1 – Зерновки пшеницы, пораженные рисовым долгоносиком
На рисунке 2 приведены зерна пшеницы, поврежденные хлебным и зерновым точильщиком. Как видно, зерновой точильщик в наибольшей степени повреждает зерно, выедая эндосперм почти полностью, оставляя только оболочки. С другой стороны, заражение хлебным точильщиком часто приводит к самосогреванию зерна, о чем свидетельствуют потемневшие до коричневого цвета оболочки зерна.
Рисунок 2 – Зерно пшеницы, изъеденное хлебным и зерновым точильщиком
При повреждении зерновым точильщиком зерна ячменя (рисунок 3) также остаются практически только покровные ткани зерна.
Рисунок 3 – Зерно ячменя, пораженное зерновым точильщиком
Анализ повреждения зерна пшеницы при заражении жесткокрылыми вредителями отмечено частое повреждение его в зоне зародыша (рисунок 4).
Рисунок 4 – Зоны повреждения зерна пшеницы жуками
Однако, помимо вредителей хлебных запасов, оказывающих своё пагубное влияние на качество хранящихся зернопродуктов, в зерне присутствуют и такие объекты, которые невозможно обнаружить невооруженным глазом. В результате жизнедеятельности вредителей при хранении зерна возможно возникновение самосогревания и активизация микрофлоры приводящая в таких условиях к микробиологической порче зерна (рисунок 5). При проведении исследований было отмечено, что к самосогреванию и последующей микробиологической порче приводило заражение рисовым долгоносиком, при прочих равных условиях хранения зараженных образцов зерна. Значительное количество микроорганизмов, находящихся в зерновой массе, являются патогенными. При потреблении таких зернопродуктов, даже в небольших количествах, они могут привести к пагубному воздействию на организм человека или животного.
Рисунок 5 – Зерно кукурузы и пшеницы, поврежденное рисовым долгоносиком с последующим развитием микрофлоры
Из такого зерна невозможно ни вырастить растение, ни выработать какую-либо качественную продукцию. Но самое главное, что такое зерно приобретает ядовитые свойства [2, 3, 4].
В пораженном вредителями зерне в большом количестве образуется мочевая кислота, способная вызывать у человека ряд болезней. Питание таким зерном вызываем уменьшение более чем на четверть активности фермента печени аланинаминотрансферазы, нарушает аминокислотный обмен в организме. В крови снижается количество эритроцитов (красных кровяных телец) и гемоглобина (красного железосодержащего пигмента). А это ведет к малокровию и как следствие – вялости, слабости, а иногда и более серьезным последствиям.
Все эти поражения организма не обнаруживаются сразу же после употребления продуктов из испорченного зерна. Этот процесс подтравливания людей скрытый, постепенный, накапливающийся и тем более опасный.
Для защиты зерна от членистоногих вредителей разработана система мероприятий, которые подразделяют на профилактические и истребительные.
Однако, использование некоторых способов борьбы с вредителями ограничено, ведь для истребления вредителей используют такие химикаты, которые опасны также для человека и животных. Эти препараты при малейшем попадании в организм могут привести к негативным последствиям. Средства и способы защиты периодически пополняются новыми разработками, среди них можно выделить обработку озоном [5].
Безопасными для потребителя способами борьбы с вредителями также следует считать охлаждение зерна в этом случае вредители будут уничтожены из-за низкой температуры, которую они не переносят, а также сепарирование на отдельных видах зерноочистительного оборудования, которое негативно влияет на состояние вредителя, оказывая механическое воздействие, травмируя его и тем самым сокращая численность вредителей.
Чаще всего причиной порчи зерна при хранении является перемещение влаги. Даже в тех случаях, когда содержание влаги невелико и распространена она равномерно в момент закладки зерна на хранение, изменения в температуре зерновой массы могут вызвать конвективные потоки воздуха. Они переносят влагу из одного места хранилища в другое. Так возникают участки влажного зерна, которое начинает портиться. Контролировать перемещение влаги лучше всего исходя из температуры зерна. При закладке на хранение она обычно составляет от 10°С до 27°С. По мере постепенного охлаждения наружного воздуха внешние и верхние слои зерна тоже охлаждаются, а зерно в центре зерновой массы остается более теплым. Воздух, окружающий прохладные внешние слои зерна, спускается вниз и доходит до теплого зерна в центре, затем снова поднимается вверх. Когда теплый воздух доходит до прохладного зерна наверху, влага конденсируется и на поверхности образуется корка. Образование корки свидетельствует о появлении плесени и возникновении опасности порчи зерна. Приблизительный период возможных изменений - конец осени/ начало зимы.Если образование корки обнаружено на ранней стадии, зерно можно перемешать его или смешать с сухими порциями с целью разрушения корки. Наконец, можно просто удалить испорченное. Но в любом случае необходимо начинать вентиляцию. Вентиляция обычным неподогретым воздухом позволяет изменять температуру зерна путем пропускания его через зерновую массу, а также несколько подсушивать его (в зависимости от мощности вентилятора). По мере вентилирования зерновой насыпи происходит перемещение зоны охлаждения (весной – теплой зоны). Направление движения этой зоны зависит от режима работы вентилятора. Если он нагнетает воздух в хранилище, зона охлаждения (нагревания) движется вверх. Если вентилятор высасывает воздух из хранилища то зона начинается вверху и движется вниз.
| Культура, срок хранения | Допустимая влажность,% |
| Кукуруза и сорго | |
| до весны / до 1 года / свыше 1 года | 15,5 / 14,0 / 13,0 |
| Соя | |
| до весны / до 1 года / свыше 1 года | 14,0 / 12,0 / 11,0 |
| Пшеница, овес, ячмень | |
| до шести месяцев / свыше шести месяцев | 14,0 / 13,0 |
| Рис | |
| до весны | 13,0 |
| Подсолнечник | |
| до шести месяцев / свыше шести месяцев | 10,0 / 8,0 |
Вентиляция более эффективна, чем перелопачивание и перемещение зерна из бункера в бункер. Кроме того, она не приводит к дополнительному травмированию зерна, которое способствует развитию плесеней. При вентиляции необходимо правильно оценивать температуру и влажность воздуха снаружи и внутри хранилища. Отклонение от оптимальных режимов вентиляции может привести к введению в заложенное зерно очень влажного воздуха.В прохладную погоду, когда температура зерна опускается ниже 10°С, развитие плесеней происходит медленно, даже если уровень влажности превышает 15%. Насекомые и микроорганизмы также находятся в неактивном состоянии. Полное прохождение зоны охлаждения (нагревания) через зерновую массу называется циклом. Не следует прекращать работу вентилятора, пока цикл не закончится. Никогда не отключайте вентилятор в середине цикла. Это особенно важно при передвижении фронта конденсации сквозь зерно непосредственно перед зоной нагревания. Если отключить вентилятор до того, как этот фронт полностью пройдет через толщу насыпи, влага сконденсируется на зерне. Для того, чтобы установить местонахождение зоны охлаждения (нагревания), следует измерить температуру в различных слоях насыпи. Температура перед зоной будет на 9-12°С отличаться от температуры за зоной. Когда все зерно имеет одинаковую температуру, это означает, что цикл завершен. Желательно, чтобы зимой при хранении температура зерна составляла около 50°С. Для этого обычно необходимы три цикла охлаждения. Затраты на вентиляцию невелики и сполна окупаются ее преимуществами.
Когда начинать вентиляцию зерна
Осенью — когда температура зерна на 6-9°С выше, чем окружающего воздуха. Температура зерна, закладываемого на хранение после горячей сушки, обычно выше, чем у наружного воздуха, не менее чем на 6°С. В этом случае начинайте вентиляцию немедленно или после заполнения бункера. Некоторые фермеры, имеющие вентиляторы с невысокой производительностью (удельная подача воздуха до 8 м /ч/т), предпочитают, чтобы вентилятор работал непрерывно до тех пор, пока температура наружного воздуха не установится в течение одной-двух недель на уровне 2-4°С. При таком подходе сокращаются затраты труда, но энергозатраты больше, чем при постепенном охлаждении. Другие предпочитают использовать более мощные вентиляторы (70 м /ч/т и выше), в этом случае цикл охлаждения может быть завершен фактически за сутки. В некоторых случаях требуются два или три цикла. Например, первый цикл может начинаться, когда температура зерна составляет 20°С, а воздуха снаружи — 13-16°С. Проведение второго цикла можно отложить до тех пор, пока температура воздуха снаружи не станет равной 4-7°С. После завершения второго цикла температура зерна будет равной 4-7°С. При наличии мощных вентиляторов можно охладить зерно для зимнего хранения за 30 ч работы или даже быстрее. Производительные (свыше 35 м /ч/т) вентиляторы дают фермеру больше возможностей для маневра — например, он может позволить себе отложить вентиляцию на два-три дня. Весной начинайте вентиляцию, когда средняя дневная температура у наружного воздуха на 6-9°С выше, чем у зерна. Продолжайте обогрев до тех пор, пока температура зерна не достигнет 15°С. Не отключайте вентилятор, пока зона нагрева полностью не пройдет через всю массу зерна.
Проверка состояния зерна при хранении
Проверяйте зерно в хранилище еженедельно во время критических осенних и весенних месяцев, когда температура воздуха может резко меняться. Летом также проводите еженедельную проверку. Зимой достаточно проверять зерно два раза в месяц. При проверке зерна измеряйте температуру в центре бункера и на глубине 0,45-0,6 м от поверхности. Если температура зерна зимой повышается более чем на 2°С в период между двумя последовательными проверками, немедленно включайте вентилятор и охлаждайте зерно до тех пор, пока температура воздуха не будет отличаться от температуры зерна меньше чем на 5°С. Когда зерно охладится до нужной температуры, включите вентилятор и понюхайте выходящий воздух. Постарайтесь определить, нет ли запаха плесени (он свидетельствует о самосогревании зерна). Если вы почувствуете такой запах, не отключайте вентилятор до его исчезновения. В экстремальных случаях, когда самосогревание зерна остановить не удается, может возникнуть необходимость извлечь греющееся зерно для последующей сушки, скармливания скоту или продажи. Хотя за такое некондиционное зерно и не удастся получить хорошую цену, все же лучше продать его, чем допустить дальнейшую порчу всей массы в хранилище. Помимо отслеживания прохождения вентиляционных циклов, регулярное измерение температуры позволяет обнаружить горячие очаги в зерне. Наиболее простым, но вполне приемлемым методом является использование термоштанги. Она вводится в зерновую массу до нужной глубины на несколько минут, после чего извлекается и с термометра считываются показания. Мелкие частицы в насыпи — травмированные зерна и примеси — могут накапливаться в локальных зонах, которые часто превращаются в очаги самосогревания, так как потоки воздуха обходят их. Травмированные зерна также более подвержены порче, чем целые. Перед закладкой зерна на хранение удалите мелкие частицы путем очистки или же воспользуйтесь разбрасывателем для равномерного распределения мелких частиц во время заполнения хранилища. Как только засыпана последняя порция зерна, поверхность насыпи следует выровнять, Зерно, сложенное конусом, скорее подвергается порче, поскольку оно плохо вентилируется.
Хранение зерна в плоских хранилищах
Эти принципы вентиляции относятся и к хранению зерна в плоских хранилищах, а также в приспособленных сооружениях, например в модифицированных ангарах для техники. На рисунке изображены типичные схемы расположения вентиляционных воздуховодов в плоском хранилище при различной конструкции попа. Необходимо правильно определить месторасположение и размеры воздуховодов и производительность вентиляторов. Хорошо сконструированная система обеспечит правильное распределение воздуха и устойчивость конструкции помещения. Вентиляционная система с воздуховодами дает лучшие результаты при нагнетательном режиме работы вентилятора. Производительность его должна быть выбрана таким образом, чтобы удельная подача воздуха составляла 9-10 м3/ч/т.
При использовании вентиляторов ВПЦ-3, ВПЦ-5 и ВПЦ-6 придерживайтесь следующих основных правил.
Сохранность зерна зависит от ряда факторов: влажность, температура, доступ зерна к воздуху, состояние зрелости, выполненность и крупность зерна, целостность зерна и ботанические особенности.
Сухое зерно обладает замедленным газообменом. Зерно средней сухости дышит в 2…4 раза интенсивнее сухого, влажное – в 4…8раз, сырое – в 20…30 раз. Усиление интенсивности дыхания зерновой массы с увеличением её влажности обусловлено ослаблением связи сорбированной воды с зерном и изменением уровня её активности. Влажность зерна, начиная с которой резко усиливаются физиолого-биохимические и микробиологические процессы, называют критической. Зерновая масса от состояния покоя к активной жизнедеятельности переходит в относительно узких пределах влажности: 13…16% - для основных зерновых и бобовых культур и 7…12%- для семян масличных культур. Таким образом, зерновая масса в сухом состоянии (с влажностью ниже критической) устойчива при хранении и требует меньшего ухода, чем влажное и сырое зерно, которое интенсивно дышит и может испортиться при хранении вследствие самосогревания. [2]
Температура - важный фактор, влияющий на интенсивность дыхания зерна. При неизменной влажности интенсивность дыхания зерна тем выше, чем больше температура. Однако катализирующее действие температуры сказывается только до определенного предела, примерно до 45 - 55°С, а при дальнейшем ее росте дыхание зерна резко падает. Это объясняется тем, что высокая температура приводит к денатурации белка. А денатурация белка, являющегося основой жизни, всегда связана с гибелью живого организма. Таким образом, перегрев зерна приводит к необратимому изменению его белковых веществ и, в частности, к потере активности ферментов, катализирующих биохимические процессы в зерне, а следовательно, к гибели всего зерна.[7]
При пониженных температурах (0…10°С) интенсивность дыхания зерна очень мала. Низкая температура консервирует даже влажное и сырое зерно.
Доступ зерна к воздуху оказывает существенное влияние на сохранность зерна при хранении. Вентилирование зерновой массы повышает интенсивность дыхания. Хранение зерна без проветривания сопровождается увеличением в воздухе межзернового пространства CO2, который оказывает отрицательное влияние на микрофлору зерна и вынуждает микроорганизмы и зерно переходить на анаэробное дыхание – интенсивность дыхания зерновой массы снижается. При длительным содержанием зерна в воздухе с повышенным содержанием CO2 и небольшим количеством О2 оно теряет свою жизнеспособность и всхожесть. Поэтому семенное зерно при хранении систематически проветривают, а продовольственное и кормовое зерно во влажном и сыром состоянии подвергают активному вентилированию. [2]
Состояние физиологической зрелости зерна является также одним из определяющих факторов его сохранности. Зерно, убранное в стадии восковой или даже технической спелости, не является еще физиологически зрелым. Энергия дыхания незрелого зерна повышена, способность к прорастанию понижена, и мука, выработанная из такого зерна, обладает пониженными хлебопекарными достоинствами. Зерновая масса, в которой содержится много недозревших семян, крайне неустойчива и легко подвергается порче. [8]
Щуплые зёрна дышат значительно интенсивнее, чем выполненные и крупные. Это объясняется наличием у них сравнительно большей активной поверхности, чем у зёрен выполненных, также у такого зерна больше гигроскопичность. Поэтому партии с щуплым зерном менее стойкие. Также увеличивается интенсивность дыхания у зерна с повреждённой оболочкой. [2]
Зерновая масса, содержащая много недозрелых, щуплых, дроблённых, подмоченных, начавших когда-то прорастать зёрен и зёрен с другими дефектами, обладает повышенной интенсивностью дыхания, менее устойчива при хранении и требует тщательного наблюдения.
Собранное зерно в массе выглядит качественным. Но класс каждой отдельной партии присваивают не за ее внешний вид, а с учетом особенностей повреждения отдельных злаков и их процента в общем объеме. Результат анализа скажется на стоимости собранного урожая и будет ориентиром для определения требований по хранению, вариантов по применению.
Типичные повреждения зерна
Абсолютно идеальные условия для выращивания урожая создать невозможно, поэтому часть собранного всегда не соответствует нормативам.
Основные причины появления неполноценного зерна:
- Неблагоприятная погода
- Особенности грунта, которые не учли при засеве и в процессе поддержки растений
- Болезни, появившиеся из-за неблагоприятной погоды, нарушений в агротехнике
- Вредители (насекомые, грызуны)
Прорастание зерна
Повышенная влажность воздуха на протяжении длительного периода с момента, когда зерно уже практически созрело, приводит не только к развитию грибка в колосьях. Из-за нее начинается фаза активного роста в зернах, отчего собранная пшеница или другой злак теряет способность к долгому хранению в неизменном виде. При переработке такого сырья выход типичной качественной продукции уменьшается. А, например, в пшеничной муке из такого зерна показатели диастической активности выше нормы. Объем пригодной для употребления муки из такого зерна невелик.
Морозобойное зерно
Хранение собранного урожая при температуре существенно ниже нуля или внезапный сильный заморозок на поле, пока зерно еще не собрано, скажется на количестве крахмала и белков. Из-за понижения их процента клейковина в зерне теряет способность к поглощению влаги. От этого готовый хлеб на основе такой муки получается с заминающимся мякишем, плох на вкус и не имеет должной пористости.
Суховейное зерно
Недостаток влаги при развитии колоса мешает его зерну наливаться. В результате зерновки не дотягивают по весу и размеру до типичной для вида нормы. Недостаточной фотосинтез в растениях из-за длительно повышенной температуры запускает процесс гидролиза полисахаридов, приводит к понижению пластичности клейковины зерна.
Плохо созревшее зерно
Зерновки с незавершенным циклом созревания сохраняют определенную сочность, зеленоватые на вид, легко деформируются при незначительном механическом воздействии. В них повышено количество ферментов и влаги, поэтому хранить такое зерно долго невозможно.
Важно! Проблема является следствием нарушения агротехники, пониженных температур в период созревания урожая или в нестабильном орошении. Мука из такого зерна снижает качество полученной из хорошо вызревшего.
Поврежденное зерно
Парша, грибковые инфекции, клоп-черепашка – это типичные внешние враги хорошего урожая зерновых. Клоп часто портит содержимое колоса еще в период восковой спелости, отчего зерна ссыхаются до состояния пластины.
Стекшее зерно
Черная плесень, стока, медвяная роса либо падение натуры – это все наименования одной проблемы, возникающей при дождливом лете или обильных туманах, часто накрывавших поля в период созревания зерна. Неприятный факт диагностируют, обнаружив зерновки с потемневшим до черноты зародышем и поверхностью, в розовых и беловатых пятнах, похожих на след от муки. Пораженные зерна не набирают вес, постепенно уплощаются, утрачивают технологическую ценность, активно поражаются патогенными микроорганизмами.
Куда идет зерно низкого качества?
Мука из проросшего зерна обогащена ферментами, поэтому ее в небольших количествах добавляют в первосортное сырье – для получения продукта с улучшенной формулой, позволяющей не применять полезные добавки.
Морозобойное зерно отправляют на муку после очистки общего объема от щуплых зерновок. При подозрении на закупку такой муки, для улучшения вкуса изделий в тесто добавляют подкисляющие продукты.
Стекшее зерно сохраняют год. В пищевой промышленности твердые сорта пшеницы с такой проблемой отправляют на производство макарон – если общий процент поврежденных злаков не превышает 8%. Пшеница мягких сортов идет на муку для хлебобулочных изделий – при условии, что бракованных зерен не более 30%. В процессе замеса теста добавление сырья более высокого качества не требуется. Если процент повреждений выше, пшеницу перерабатывают с обязательным добавлением лучшего по качеству зерна.
Зерно, пострадавшее от клопа-черепашки, ради стабилизации состояния клейковины перед отправкой в жернова увлажняют. После его температуру повышают до 80 градусов, выдерживая в таком состоянии до получаса. Иногда такого же результата добиваются пятиминутным мытьем зерна в воде, нагретой до 80 градусов, а затем сушкой при температуре 35 градусов. Полученное сырье соединяют с зерном безупречного качества и применяют для выпечки хлеба.
Зерно пострадавшее от засушливого лета, содержит достаточно клейковины. Поэтому подходит для выпечки хлебобулочных изделий. Недостаток суховейного зерна – малый объем сырья, пригодного для изготовления крупы или муки.
Читайте также: