Календарь статей
«    Ноябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930 
Архив статей
Ноябрь 2017 (2)
Октябрь 2017 (11)
Сентябрь 2017 (6)
Август 2017 (5)
Июль 2017 (4)
Июнь 2017 (8)


Яндекс.Метрика

Условия жизнедеятельности микроорганизмов в зерновой массе

Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от условий среды их обитания: при благоприятных условиях они развиваются и размножаются, при неблагоприятных — погибают или переходят в состояние покоя. Наиболее важными факторами, определяющими условия среды обитания и, как следствие, активность микроорганизмов в хранящемся зерне, являются: влажность зерновой массы и ее отдельных компонентов (зерна, примесей, воздуха межзернового пространства), температура зерновой массы, доступ воздуха (кислорода) в межзерновое пространство, целостное состояние зерна и его покровных тканей, количество и видовой состав примесей.
Влажность зерновой массы. Вода — необходимый фактор жизнедеятельности микроорганизмов, составляющий 80...96 % массы их тел. Следовательно, количество содержащейся в окружающей среде воды регулирует жизнедеятельность микроорганизмов; недостаток воды замедляет и останавливает жизненные функции последних. По величине минимальной потребности во влаге микроорганизмы делятся на три группы: гидрофиты, мезофиты и ксерофиты.
Гидрофиты — микроорганизмы, успешно развивающиеся на плотных средах при относительной влажности воздуха 100 % (нижний предел 90 %). В их число входят микроорганизмы из группы сапрофитов — бактерии, многие дрожжи и актиномицеты, многие виды грибов из рода Mucorales, некоторые виды Penicillиm; большая часть фитопатогенных грибов.
Мезофиты — микроорганизмы, успешно развивающиеся при относительной влажности воздуха 95...100% (нижний предел 80...90 %). В их числе грибы некоторых видов Aspergillus, некоторых видов Penicillium, многих Mucorales, Altemaria, Cladosporium.
Ксерофиты — микроорганизмы, успешно развивающиеся при относительной влажности воздуха 90...95% (нижний предел 70... 79 %). В их числе плесени A. glaucus, A. candidus, A. restrictus.
Приведенная характеристика свидетельствует, что рост и развитие микроорганизмов (в том числе плесеней) происходят в широком диапазоне относительной влажности воздуха. Причем, как установлено исследованиями, споры плесеней при оптимальной влажности среды обитания прорастают в течение одного дня, а если влажность близка к минимальной (наблюдается при критической влажности зерна), то прорастание спор растягивается на длительное время (несколько месяцев, год и более). При влажности ниже минимальной (ниже критической влажности зерна на 0,5...1 %) споры плесеней постепенно погибают, причем тем быстрее, чем выше температура (например, споры некоторых ксерофитов A, repens и др. погибают при относительной влажности воздуха 60 % и температуре 25 °C в течение одного года). Влажность зерна выше критической в сочетании с оптимальной температурой способствует бурному развитию микроорганизмов, приводящему к заметному ухудшению качества зерна.
Помимо влаги межзернового пространства (как количественной функции средней влажности зерна и примесей) большое влияние на жизнедеятельность микроорганизмов оказывает характер распределения влаги как в пределах анатомических частей отдельных зерен, так и в насыпи. Микроорганизмы весьма чувствительны к влажности оболочек зерна, на которых они размещены. Так, при появлении влаги на поверхности зерна средней влажности ниже критической (например, вследствие дыхания свежеубранного, не прошедшего этап послеуборочного дозревания зерна либо в результате конденсации водяных паров вследствие явления термо- и влагопроводности) быстро прорастают споры и интенсивно развиваются плесени и бактерии. Именно по этой причине весьма неустойчивы при хранении партии зерна, подмоченные при различных обстоятельствах (например, дождем или росой).
Таким образом, средняя влажность зерновой массы и характер распределения в ней влаги — важнейшие условия, определяющие возможность развития в ней микроорганизмов. Надежные средства защиты — предотвращение увлажнения оболочек зерна и снижение его влажности до уровня ниже критической.
Температура зерновой массы. От этого показателя зависят жизнедеятельность микроорганизмов и интенсивность протекающих в них процессов (в том числе активность участвующих в этих процессах ферментов). Снижение температуры замедляет интенсивность этих процессов, повышение температуры способствует их интенсификации. Таким образом, ускорение и снижение интенсивности процессов находятся в некотором температурном пределе, за границами которого (с обеих сторон) обмен веществ прекращается.
В зависимости от предела температурного оптимума микроорганизмы делятся на три группы: психрофилы, мезофилы и термофилы. Это соответственно холодостойкие, имеющие оптимум при средних температурах и теплолюбивые микроорганизмы, температурный диапазон жизнедеятельности которых дан в табл. 4.2.

Условия жизнедеятельности микроорганизмов в зерновой массе

Микрофлора зерновой массы представлена в основном мезофилами, которые быстро развиваются в диапазоне температур 20...40 °C и медленно — при температурах ниже 20 °С. Последние представлены плесенями. Представители других групп микроорганизмов в зерновой массе немногочисленны.
Увеличение температуры выше 45 °C приводит к гибели псих-рофилов и мезофилов. Использование более высоких температур (для воздействия на термофилы) неприемлемо, так как уже нижняя граница верхнего температурного предела их жизнедеятельности губительна для зерна продовольственного назначения. Консервирующее действие пониженных температур ощущается уже при температурах 8...10 °С. Однако эти низкие температуры не приводят к гибели микроорганизмов, а лишь тормозят их развитие. В частности, в партиях зерна с невысокой влажностью задерживается развитие бактерий и даже плесеней. В зерновых массах высокой влажности этот температурный диапазон недостаточен; в них могут происходить быстрое развитие и накопление плесеней. Микроорганизмы не гибнут даже при -20 °С. При достижении температурного оптимума они вновь начинают размножаться.
Следовательно, чтобы защитить зерно от активного воздействия микроорганизмов и тем самым сохранить его качество, его необходимо охлаждать до температуры не ниже 0 °С.
Доступ кислорода в межзерновое пространство. По потребности в кислороде микроорганизмы делятся на три группы: аэробные (способные жить только в кислородной среде), факультативноанаэробные (способные жить как в кислородной, так и в бескислородной среде) и облигатно-анаэробные (развивающиеся лишь в бескислородной среде).
В микрофлоре зерновых масс в основном присутствуют аэробные микроорганизмы, прекращающие свою жизнедеятельность при недостатке кислорода в межзерновом пространстве, поэтому кислород — фактор, лимитирующий жизнедеятельность микроорганизмов, населяющих зерновые массы. Кислород, поступающий в межзерновое пространство, в сочетании с другими благоприятными условиями (влажность и температура) активизирует жизнедеятельность населяющих зерновые массы микроорганизмов и прежде всего плесеней. Наиболее опасен для свежеубранных зерновых масс начальный период временного хранения (в ожидании послеуборочной обработки), протекающий в условиях доступа кислорода. Даже активное вентилирование, не сопровождающееся достаточно эффективным снижением температуры (или влажности), способствует развитию микроорганизмов (особенно плесеней).
Доступ кислорода в сочетании с охлаждением и снижением влажности зерна приостанавливает развитие микроорганизмов.
Недостаток кислорода (например, в процессе хранения и накопления в межзерновом пространстве диоксида углерода) подавляет жизнедеятельность аэробной микрофлоры, мицелий плесеней перестает расти, они теряют способность образовывать споры, имеющиеся споры не прорастают, и, следовательно, анаэробные микроорганизмы не размножаются, их численность постепенно сокращается.
Таким образом, лишь умело регулируя содержание кислорода в межзерновом пространстве, можно защитить зерно от активного воздействия микроорганизмов (особенно плесеней). Вместе с тем следует помнить, что недостаток кислорода снижает всхожесть семян.
Целостное состояние зерна и его покровных тканей. Покровы зерен, не подвергавшихся механическим воздействиям, ограничивают развитие микроорганизмов (например, некоторых сапрофитов), не способных разрушить клетчатку. Микроорганизмы-паразиты не могут проникнуть в глубь здоровых жизнеспособных зерен с неповрежденным покровом, так как они обладают механическим и активным иммунитетом. Поэтому микроорганизмы развиваются прежде всего на зернах битых, с поврежденными покровами и нежизнеспособных. Такие зерна обладают большей интенсивностью дыхания, чем неповрежденные и жизнеспособные зерна, служат очагом для распространения микроорганизмов в зерновой массе.
На примере зерна кукурузы установлено, что интенсивность развития микроорганизмов на поврежденных зернах возрастает в следующей (в порядке убывания) последовательности: повреждение оболочек в области эндосперма; повреждение оболочек в области зародыша; зерна с единичными трещинами; зерна с сеткой трещин (трещиноватые) и крупноколотые. Что касается целых зерен, то у них самое уязвимое место — зародыш, менее защищенный оболочками, чем другие части зерна. Болес того, зародыш богат различными питательными веществами в доступной для микроорганизмов форме. Развитие на зародыше плесеней приводит к потере жизнеспособности зерна, его разрушению.
Таким образом, наличие в зерновой массе зерен битых, с поврежденным покровом и нежизнеспособных, являющихся носителями активных микробиологических очагов, резко снижает ее стойкость при хранении. Следовательно, перед закладкой на хранение зерновая масса подлежит сортированию с обязательным удалением битых зерен.
Количество примесей и их видовой состав. Являются мерой количества микроорганизмов, содержащихся в зерновой массе. На примере 20 партий заготовляемой пшеницы, отвечающей требованиям базисных кондиций по влажности и содержанию примесей, исследованиями установлено, что от 32 до 66 % всей микрофлоры находилось на примесях. Наиболее населенными микроорганизмами оказались: проход сита 01 мм (а в нем особенно пыль), испорченные зерна, минеральный и органический сор. В партиях свежеубранного зерна повышенной влажности много микроорганизмов находится на семенах сорных растений.
Подобная неравномерность распределения микроорганизмов по отдельным фракциям зерновой массы может негативно сказаться при самосортировании (в процессе загрузки зерна в склады или силосы). Размещение примесей (и сопутствующих им микроорганизмов) по периферийным участкам зерновой массы, в наибольшей мере подверженным перепадам температуры и образованию конденсата, способствует вспышке микробиологических процессов. Следовательно, своевременная очистка зерна от примесей (особенно от сорной) перед закладкой на хранение является важным и необходимым мероприятием.