Жизнедеятельность микроорганизмов при хранении зерна включая их классификацию

Обновлено: 07.09.2024

Микрофлора зерна и ее изменение при хранении.

На поверхности зерна обитает разнообразная микрофлора. Часть микроорганизмов попадает из ризосферы, часть заносится с пылью и насекомыми. Однако на зерне, как и на всей поверхности растений, развиваются лишь некоторые микроорганизмы так называемые эпифиты. Эпифитные микроорганизмы, размножающиеся на поверхности стеблей, листьев и семян растений, получили название микроорганизмов филлосферы. Эпифиты питаются продуктами экзосмоса растений. Условия жизни эпифитных бактерий своеобразны. Они довольствуются небольшими запасами питательных веществ на поверхности растений, устойчивы к высоким концентрациям фитонцидов, выдерживают периодические колебания влажности.

Поэтому численность их невелика и видовой состав довольно постоянный. Более 90% эпифитных микроорганизмов составляют гнилостные бактерии. В основном эпифитная микрофлора представлена неспороносными бактериями. Большую часть бактериального населения зерна составляют неспороносные палочки рода Pseudomonas. активно развивающиеся на поверхности растений. Особенно часто встречается Pseudomonas herbicola (Erwinia herbicola), образующая на плотных средах золотисто-желтые колонии. Встречаются также Pseudo¬monas fluorescens, микрококки, молочнокислые бактерии, дрожжи. Бациллы и микроскопические грибы составляют небольшой процент.

В определенных условиях эпифитные микроорганизмы могут быть полезны для растений, так как препятствуют проникновению паразитов в ткани растения. При хранении зерна эпифитные микроорганизмы могут играть отрицательную роль. В зрелом зерне вода находится в связанном состоянии и недоступна микроорганизмам. На таком зерне они находятся в состоянии анабиоза (покоя).

На развитие микроорганизмов на зерне, а следовательно, на сохранность последнего решающее влияние оказывают: влажность, температура, степень аэрации, целостность зерна и состояние его покровных тканей. На зерне с повышенной влажностью микроорганизмы размножаются тем быстрее, чем выше температура.

Развитие микробиологических процессов в хранящемся зерне с повышенной влажностью приводит к заметному, а иногда и к очень значительному повышению температуры. Это явление получило название термогенеза.

Ежегодно в мировом хозяйстве при хранении теряют до 1. 2% сухих веществ зерна в результате активной жизнедеятельности его микрофлоры, главным образом бактерий и плесневых грибов. Потери массы сопровождаются и огромными потерями качества. Наибольшее воздействие микроорганизмов наблюдают в зонах с повышенной влажностью, когда убираемый урожай представляет благоприятную среду для развития сапрофитной микрофлоры.

Факторов, влияющих на развитие сапрофитов, очень много.

Решающее значение имеют: средняя влажность зерновой массы и влажность ее отдельных компонентов (основного зерна, примесей и воздуха межзерновых пространств), температура и степень аэрации.

Существенную роль играют целость и состояние покровных тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей.

Зерновая микрофлора может сохраняется длительное время даже в условиях, исключающих ее активное развитие. Правда, численность микроорганизмов постепенно уменьшается, изменяется ее видовой состав. При длительном хранении постепенно отмирают неспоровые бактерии, а бактерии, образующие споры, и споры плесневых грибов сохраняются.

В свежеубранном зерне присутствуют типичных эпифитных бактерий, не образующих спор (подвижная мелкая палочка). Эти бактерии не могут разрушать (гидролизовать) оболочки зерна и не участвуют непосредственно в его порче. однако они выделяют много тепла, чем и способствуют возникновению самосогревания. Эпифитные бактерии гибнут при активном развитии на зерне спорообразующих бактерий и плесневых грибов. Это позволяет считать эпифиты биологическим индикатором и по их содержанию судят о свежести сроке хранения данной партии зерна.

Спорообразующие бактерии в зерновой массе представлены главным образом картофельной и сенной палочками. Это типичные сапрофиты, споры их очень устойчивы, поэтому эти палочки сохраняются в зерновой массе длительное время. Численность сапрофитов сильно возрастает при длительном хранении, особенно, если пapтии зерна сильно запылены или подверглись самосогреванию.

Картофельная и сенная палочки активно участвуют в процессе самосогревания и форсируют его в зоне высоких температур (30. 40°С). Споры их очень устойчивы: они выдерживают нагревание до 109-1130С в течение 45 мин, а кипячение - несколько часов. При помоле зерна значительная часть их попадает в муку. Если споры не подавляются в процессе приготовления теста (для этого повышают его кислотность), то при выпечке хлеба они сохраняются.

При известных условиях (медленном охлаждении хлеба после выпечки или хранении его при повышенных положительных температурах) палочки бурно размножаются в мякише, хлеб портится. Такой порок печеного xлеба называют тягучей или картофельной болезнью. При ее развитии мякиш теряет упругость, делается липким и тянущимся, в нем появляются тонкие серебристые нити, образуются очень неприятные запах и вкус. Хлеб становится непригодным для употребления. Разрушение хлеба и образование запаха происходят под действием ферментов, гидролизующих белки и крахмал.

Микрофлора зерновой массы почти полностью состоит из аэробных микроорганизмов, количество строгих анаэробов в ней ничтожно. В связи с этим только полная герметизация зерновой массы и отсутствие запаса в ней кислорода исключают возможность развития аэробных микроорганизмов.

Основную часть микрофлоры зерновой массы составляют мезофильные микроорганизмы (минимум развития при температуре 5 - 100С, оптимум - при 20. 40 и максимум - при 40..45°С). Следовательно, понижение температуры зерновых масс до 8. 100С и ниже задерживает развитие микроорганизмов.

Низкие температуры оказывают в основном лишь консервирующее действие на микрофлору. Часть ее, например, многие плесневые грибы, может медленно развиваться в этих условиях и даже при более низкой температуре (0 - 5°С).

Влажность- важнейшее условие, определяющее возможность развития микроорганизмов в зерновой массе. Чем больше свободной влаги в зерне и примесях, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы.

Наименее требовательны к влаге плесневые грибы. Они активно развиваются при влажности зерна 15..16 %. Колонии бактерий и дрожжей образуются только при влажности 18 % и более.

Решающий фактор в начальный период развития микроорганизмов - неравномерность распределения влаги в зерновой массе. Это особенно характерно для свежеубранной зерновой массы, где влажность компонентов (отдельных зерен, семян сорных растений) может быть различной.

Особо благоприятные условия для бурного развития бактерий и плесневых грибов создаются при образовании на поверхности зерна конденсата (капельно-жидкой влаги).

Травмированные зерна (дробленые, колотые, с поврежденными оболочками) способствуют активному развитию микроорганизмов. При нарушении покровных тканей внутренние части зерна становятся доступными для питания многих микроорганизмов, не способных разрушать клетчатку, ускоряется развитие плесневых грибов.

На развитие, численность микрофлоры, ее видовой состав влияют примеси – их количество и состав. Чем больше примесей в зерновой массе, тем более насыщена она микроорганизмами. Особенно обильной микрофлорой отличаются испорченные и битые зерна, органический и минеральный сор. В зависимости от засоренности зерновой массы пшеницы от 31 до 66% микрофлоры находится в примесях.

Решающее влияние на состояние и качество зерновой массы оказывают плесени хранения. В свежеубранном зерне их очень мало, но с увеличением срока хранения они активно развиваются, содержание плесневых грибов возрастает в сотни и тысячи раз, изменяются признаки свежести партии зерна, понижается всхожесть и выделяется огромное количество тепла. Кроме того, среди них имеются штаммы, образующие микотоксины. Больше всего токсинов накапливают аспергилловые грибы.

Таким образом, как в свежеубранной, так и в долго хранившейся зерновой массе сначала развиваются плесневые грибы. Они более приспособлены к существованию, чем бактерии и дрожжи. Но при активном развитии плесневых грибов изменяется и их видовой состав.

Информационно-аналитический портал
для крестьянских фермерских хозяйств

15 Ноябрь 2012 г. 21:02

Микрофлора хранящегося зерна

Весь процесс от прорастания семян до созревания зерна происходит в среде, содержащей микроорганизмы. Наиболее насыщена микроорганизмами почва. Из нее микробы попадают на растение с пылью, брызгами дождя, переносятся насекомыми, и т. д. Количество микробов на зерне увеличивается в десятки раз в процессе уборки, его увеличение может также происходить при перевозках, хранении зерна.

В свежеубранном сухом зерне основная масса микроорганизмов (более 90%) - неспорообразующие бактерии. Содержание зародышей плесневых грибов не превышает десятых долей процента.

Из спорообразующих бактерий следует отметить бактерии, известные под названием картофельная и сенная палочки. Содержание их в зерновой массе незначительно, но при самосогревании они начинают бурно развиваться и, попав затем в муку, вызывают тягучую болезнь хлеба.

Промораживание зерна до -20 - 40°С тормозит развитие плесневых грибов, однако ни количественный, ни видовой состав их при этом почти не изменяется.

Большинство микроорганизмов зерновой массы являются аэробными. Они хорошо развиваются лишь при наличии кислорода. Содержание анаэробных микроорганизмов не превышает 1%. Понижение содержания кислорода в воздухе до 5% на развитие плесеней не влияет. Полное отсутствие свободного кислорода в зерновой массе приводит к гибели всех аэробных микробов.

Микроорганизмы для своей жизнедеятельности используют вещества, находящиеся на поверхности зерна, проникнуть внутрь зерновки они не могут. Исключение составляет плесневые грибы, которые вырабатывают комплекс гидролитических ферментов, способных разрушать оболочки зерновки и использовать ее содержимое.

В течение первого года хранения сухого зерна количественный и качественный состав микрофлоры меняется незначительно. При длительном хранении (7-10 лет) общее количество микроорганизмов снижается в десятки и даже сотни раз. Это снижение идет в основном за счет неспорообразующих бактерий. Относительное содержание плесневых грибов и особенно спорообразующих бактерий значительно возрастает при общем снижении их количества.

Если влажность зерновой массы превышает критическую, то в ней развиваются микроорганизмы. Скорость их развития находится в прямой зависимости от влажности и температуры. В первую очередь начинают развиваться плесневые грибы. При более высокой влажности - бактерии.

Если температура превышает оптимальную, то происходит замедление развития микробов. Нагрев до 75-80°С приводит к их гибели.

Из всего сказанного можно заключить, что плесневые грибы являются наиболее опасными для хранящегося зерна. Они могут развиваться на зерне, влажность которого на 1-1,5% превышает критическую, температура - около 20°С, при низком содержании кислорода в воздухе. Из микрофлоры зерновых масс лишь плесневые грибы могут разрушать оболочки и использовать содержимое зерновки для своей жизнедеятельности.

Содержание в зерновой массе других микроорганизмов, кроме бактерий и плесневых грибов, незначительно.

Микробам, как и всем живым организмам, для обмена веществ необходима энергия. Ее они получают в процессе дыхания. Чем более активно размножаются микробы, тем интенсивнее они дышат. Энергия, образующаяся при дыхании, в незначительной мере используется для обмена веществ, основная ее часть выделяется в виде тепла. Следствием этого может быть самосогревание. Кроме того, бурное развитие микроорганизмов приводит к ухудшению качества зерна.

Кроме рассмотренных в зерновой массе могут содержаться микроорганизмы, вызывающие болезни растений. Эти микроорганизмы заносятся в зерновую массу с поврежденными зернами. На качество хранящегося зерна эти микробы влияния не оказывают. Но их наличие следует учитывать, так как они могут послужить причиной заражения посевов. Кроме того, зерна, поврежденные этими микробами, относят к вредной примеси.

23. Характеристика микрофлоры зерновой массы и значение ее отдельных представителей в сохранности зерна и семян.

Видовой состав микроорганизмов:

1.сапрофитные типичные эпифитные микроорганизмы (на зел. культ.)

а)бактерии; б)дрожжи (белые и розовые); в)плесневые грибы. Могут выделять большое количество тепла. и прочие сапрофиты (попадают из почвы случайно); г)плесневые грибы ; д)антиполицеты

б)плесневые грибы(вызывают микозы.

3.патогенные вызывают разные заболевания - у человека случается очень редко.

-Ущерб, причиняемый микроорганизмами 1-2% потери в массе, снижается показатель свежести(цвет, запах, вкус),уменьшаются технологические свойства. Микроорганизмы поражают прежде всего зародыш, из-за большего количества влаги явные(видно невооруженным взглядом) и неявные(теряется всхожесть) повреждения. Зерно может обрести токсические свойства.

2 группы микроорганизмов:

1)Спорообразующие бактерии - гидрофильные(требование к влаге).относят к термофинам. Представлен гнилостными и бацилла обыкновенная (картофельная и сенная палочка).Вызывают париофильную болезнь хлеба (изменение запаха, мякиш хлеба становиться липким).Причины болезни(на зерне в жаркую погоду могут накапливаться термофилы, если погода влажная при самосогревании зерна).

Б.сушка при температуре 250

Г.хлеб в холодильник

2)спорообразующие плесневые грибы - небольшое количество 1-2 %.С ними трудно бороться. Имеют очень активные гидротические ферменты, способные расщеплять оболочки зерна. Развиваются при низкой влажности. Являются токсичными.

Плесени хранения пред-ны 2 родов:

По отношению к влажности микроорганизмы:

Также есть холодостойкие(10-20 градусов), мезофильные(20-40),термофильные(50-60)

24. Изменения состава микрофлоры зерна при хранении. Влияние на качество зерна.

1. Условия, нееблагоприятные для любых микроорганизмов. При длительном хранении происходит постоянное отмирание: альтернарии- 1,5-2 года; травяная палочка - 7-12лет. Следовательно, общая численность микроорганизмов снижается, а доля споровых форм возрастает.

2. Условия, благоприятные только для наиболее приспособленных микроорганизмов зерновой массы. Влажность больше критического уровня. Медленно развиваются плесени хранения. Они являются антагонистами травяной палочками. Следовательно, общая численность микроорганизмов снижается, доля споровых форм возрастает.

3. Условия, благоприятные для всех микроорганизмов. Влажность больше 20%. Активно развивается травяная палочка. Численност микроорганизмов возрастает. Затем накапливаются плесени хранения, травяная палочка отмирает.

Таким образом, оценивая количество травяной палочки и долю споровых форм микроорганизмов, можно оценить условия и продолжительность хранения партий зерна. Травяная палочка - индикатор свежести зерна.

25. Факторы, влияющие на развитие микроорганизмов.

Факторов, влияющих на состояние и развитие сапрофитных микроорганизмов, очень много. Решающее значение имеют: средняя влажность зерновой массы и влажность ее отдельных компонентов, температура и степень аэрации. Существенную роль играют целость и состояние покровных тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей.

Эпифитные бактерии гибнут при активном развитии на зерне кокковых форм и плесневых грибов.

Влажность — важнейшее условие, определяющее возможность развития микроорганизмов в зерновой массе. При относительно равномерном распределении влаги в зерновой массе ин-тенсивное развитие микроорганизмов наблюдают только при влажности выше критической. Чем больше свободной влаги в зерне и примесях, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы.

Наименее требовательны к влаге плесневые грибы.

Очень важный и решающий фактор в начальный период развития микроорганизмов — неравномерность распределения влаги в зерновой массе.

Исключительно благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов создаются при образовании в зерновой массе конденсационной (капельно-жидкой) влаги. Она появляется на поверхности зерен и очень хорошо используется бактериями и спорами плесневых грибов.

Травмированные зерна (дробленые, колотые, с поврежденными оболочками и т. д.) способствуют активному развитию микроорганизмов. При нарушении покровных тканей внутренние части зерна становятся доступными для питания многих микроорганизмов, не способных разрушать клетчатку, ускоряется развитие плесневых грибов.

На численность микрофлоры, ее видовой состав и возможность развития влияют количество и состав примесей: чем больше примесей в зерновой массе, тем значительнее и ее насыщенность микроорганизмами.

В зависимости от условий хранения зерновой массы изменения в численном и видовом составе ее микрофлоры могут носить различный характер. Если зерновую массу хранят в условиях, исключающих возможность активного развития микроорганизмов, то с удлинением срока хранения наблюдается постепенное отмирание микроорганизмов в ней и изменяется процентное соотношение между отдельными видами микробов.
При нормальном хранении зерна, когда нет условий для размножения микроорганизмов, уменьшается количество бактерий Е. herbicola, сохраняются споры плесневых грибов и спорообразующие бактерии. Однако даже очень длительное хранение (в течение нескольких лет в сухом состоянии) не избавляет зерновую массу от ее постоянных спутников — микроорганизмов. Изменение в количестве и составе микрофлоры зерна при долгосрочном хранении видно из данных Н. А. Воронец и М. П. Демьяненко. Они иллюстрируют не только снижение общей численности микроорганизмов, но и изменения в качественном составе — потерю бесспоровых форм бактерий, в результате чего возрастает процент споровых.
Практика также показала, что длительное хранение зерна в условиях, не благоприятных для развития микроорганизмов, не исключает возможности их бурного размножения, если по тем или иным причинам повысилась влажность какого-то участка или в целом зерновой массы.
В условиях, когда возможно развитие микроорганизмов как в свежеубранном, так и в долго хранившемся зерне и семенах всех культур, обычно прежде всего развиваются грибы из группы плесеней хранения. Последние более приспособлены к существованию в зерновой массе, чем находящиеся в ней бактерии и дрожжи. Это объясняется следующими свойствами плесеней:
— способностью развиваться при меньшей влажности зерна и относительной влажности воздуха межзерновых пространств;
— невысоким температурным оптимумом (20. 40 °С) и способностью развиваться при более низких температурах (0. 20 °С);
— аэробным характером дыхания, а при обычно применяемых методах хранения зерновая масса (особенно только что заложенная на хранение) имеет достаточный запас кислорода;
— содержанием большого числа гидролитических ферментов, способных интенсивно воздействовать на покровные ткани зерна и на вещества, находящиеся внутри зерна.
Плесени из рода Aspergillus и Penicillium, особенно развивающиеся при хранении, способствуют разрушению покровных тканей и самого зерна, а также изменению качества зерна в результате выделения продуктов своей жизнедеятельности.
В практике работы с зерном нужно учитывать также и тот факт, что если в зерновой массе когда-то активно развивались микроорганизмы, то она при всех прочих равных условиях будет менее устойчивой при хранении. Это объясняется пониженной жизнеспособностью зерна, наличием испорченных и поврежденных микроорганизмами зерен, большим содержанием плесеней хранения и ростом субэпидермальной микрофлоры.

Читайте также: