3.4. Зміни складу сапрофітної мікрофлори зерна при зберіганні

Встановлено, що при тривалому зберіганні зерна з вологістю, що не перевищує критичну, в умовах, що виключають можливість активного розвитку мікрофлори, відбувається поступове зниження загального числа бактерій і грибів. При цьому зазвичай змінюється співвідношення різних груп і видів мікроорганізмів, виявлених на зерні на початку зберігання. На зерні пшениці та жита після 7-12 років повністю зникає Erwinia herbicola, але зберігаються бацили, відсоток вмісту яких по відношенню до загальної кількості мікроорганізмів зростає. В значній мірі зберігають свою життєздатність спори грибів Aspergillus, Penicillium.

Найважливіші умови, що впливають на можливість розвитку мікроорганізмів при зберіганні зерна: вологість зернової маси і її окремих компонентів, присутність повітря в міжзерновому просторі, температура зернової маси; ступінь аерації; стан покривних тканин зерна; кількість і склад домішок. У свіжоприбраному зерні нерідко спостерігаються різкі коливання змісту вологи (від 7 до 30 % і більше), що залежить від умов збору, неоднорідною вологості окремих зерен у колосі, початку, стручку від наявності бур'янистих домішок у зерновій масі. Засмічені домішки органічного походження (насіння бур'янів і різні рослинні залишки) можуть мати високу вологість (до 60 % і більше). Якщо зернову масу не піддавати своєчасному очищенню від домішок, то ця волога швидко перерозподіляється на основне зерно. Підвищену кількість вологи містять дрібні, щуплі і биті зерна. У зерні волога розподілена нерівномірно - в оболонках міститься більше води, ніж в ендоспермі. Особливо гігроскопічний і внаслідок цього найбільш насичений водою зародок. Вологість зерна і насіння знаходиться в тісній залежності від відносної вологості навколишнього повітря.

Виявлено, що в наслідок коливань вологості, що виникають в зерновій масі, можуть створюватися умови для розвитку тієї чи іншої групи мікроорганізмів гігрофілів, мезофілів або ксерофілів. До числа гідрофілів, які постійно мешкають на зерні, належать усі бактерії, дріжджі та польові гриби.

Гідрофіли починають розвиватися на зерні пшениці при вологості вище 20 %. Більшість плісеней зберігання, присутніх на зерні - мезофіли, вони розвиваються на щільних середовищах в межах вологості від 80 до 90 %, на зерні пшениці - при вологості від 16 % і вище.

Найменш вимогливі до вологи гриби-ксерофіли. Вони починають розвиток при відносній вологості 70 % і вологості зерна пшениці 14,5–15 %. До числа ксерофілів відносять окремих представників грибів роду Aspergillus (Asp. restrictus, Asp. Repens, Asp. Amstelodamii та ін.). Вміст зв'язаної води в зерні пшениці в середньому 14 %. Така вода фізично і хімічно пов'язана гідрофільними колоїдами зерна - білками, крохмалем, пентозанамі і недоступна для мікроорганізмів.

Нижча межа вологості, при якій з'являється вільна вода і стає можливим розвиток грибів ксерофілів, відповідає приблизно критичній вологості зернової маси. Критична вологість зернових культур різна і залежить від хімічного складу і особливостей анатомічної будови насіння. На насінні пшениці гриби-ксерофіли починають розвиватися при вологості 14,5%, на насінні кукурудзи при 13,5 - 14%, проса 12,0 - 13,0%, соняшнику 6,0 - 10 , 0% (в залежності від вмісту олії).

Відзначено, що деякі гриби-ксерофіли можуть розвиватися на зерні не тільки при його критичній, але при вологості дещо нижче критичної. Через недолік вологи ці гриби розвиваються повільно. Однак навіть при їх слабкому розвитку в районі зародка спостерігається помітне зниження схожості насіння. Для запобігання цьому процесу після прибирання необхідно своєчасно підсушувати насіння до вологості нижче критичної.

При вологості зерна вище критичної в мікро-і макрокапілярах його оболонок і ендоспермі може накопичуватися кількість вільної води, яка достатня для активного розвитку мікроорганізмів (мезофілів і гідрофілів), в результаті чого настає різке зниження якості зерна, що зберігається. Температура середовища - один з найважливіших факторів, що визначають інтенсивність розвитку мікроорганізмів. Життєдіяльність мікрофлори зернової маси залежить від температури навколишнього середовища. Більшість бактерій і грибів, що мешкають на зерні, відносять до мезофілів , мають оптимальну температуру розвитку 25 - 30 ° С.

Вплив температури на розвиток мікроорганізмів у зерновій масі перебуває в залежності від вологості зерна. Дослідженнями, проведеними на пшениці, встановлено, що чим вище вологість зерна, тим в більш широких температурних межах відбувається розвиток мікроорганізмів. Найбільш інтенсивний ріст бактерій, цвілі зберігання та інших мікроорганізмів на зерні пшениці вологістю 17 - 20% спостерігається при температурах 25 - 30 ° С.Досліди, проведені із зерном кукурудзи, показали, що на зерні вологістю 15 - 17% мікроорганізми активно розвиваються при температурі від 10 до 25 ° С, а при вологості 19% - в діапазоні від -5 до 25 ° С. При цьому бактерії починали розвиватися на зерні кукурудзи з вологістю не менше 18,5%, а дріжджі з'явилися тільки при вологості 20 - 24%.

При детальному вивченні мікрофлори встановлені оптимальні температури розвитку основних видів грибів і бактерій у зерновій масі: для грибів роду Penicillium близько 25 ° С, для більшості видів Aspergillus 30 - 38 ° С, для мікрококи 30 - 35 ° С.Внаслідок таких відмінностей, у міру підвищення температури зернової маси в процесі зберігання, наприклад при самозігрівання спостерігається витіснення грибів роду Penicillium видами Aspergillus, a замість типових епіфітів Erwinia herbicola починають розвиватися кокові і форми бактерій, які утворюють спори.

При зниженні температури до +10 ° С більшість мезофільних мікроорганізмів припиняє активний розвиток в зерновій масі. Багато хто з них зберігають свою життєздатність, а деякі можуть розвиватися при температурах нижче 10 °С, близьких до 0 ° С, а іноді і при невеликих негативних температурах. Особливо стійкі до низьких температур окремі види грибів родів Penicillium, Rhizopus, Thamnidium, Fusarium.

Знижені температури, в тому числі і негативні, в більшості випадків лише призупиняють розвиток мікроорганізмів, але не викликають їх загибель. Позитивна роль знижених температур полягає в дії, яка гальмує розвиток і життєдіяльність усіх живих компонентів зернової маси, оскільки при температурі нижче 10 ° С уповільнюється розвиток мікроорганізмів, не розмножуються комахи і кліщі, різко падає інтенсивність дихання зерна, насіння бур'янів. На цьому заснований режим зберігання зерна в охолодженому стані.

Застосовувані способи зберігання зерна забезпечують достатній доступ повітря до зернової насипу. Якщо при цьому створюються благо приємні вологісні і температурні умови, то в зерновій масі починає активно розвиватися аеробна мікрофлора, в результаті чого може розпочатися процес самозігрівання. Вивчення складу мікрофлори зерна в залежності від умов аерації показало, що більшість бактерій і грибів, що мешкають на зерні, є аеробами і факультативними анаеробами.

Визначено, що на розвиток мікроорганізмів впливає не надлишок С02, а недолік кисню в газовому середовищі. Здорове неушкоджене зерно покрите щільною оболонкою, що складається в основному з клітковини і віскоподібних речовин, які важко піддаються дії мікроорганізмів. Механічні ушкодження зерна і його покривних оболонок у пшениці, проса, гречки, вівса, кукурудзи сприяють розвитку мікроорганізмів, зокрема міцеліальних грибів, особливо на зерні підвищеної вологості.

Розвитку мікроорганізмів у зерновій масі сприяють різноманітні домішки, особливо засмічені. При дослідженні мікрофлори смітних домішок зерна пшениці виявлено, що найбільше бактерій і грибів міститься на битих, поїдених зернах, насінні бур'янистих рослин, а також мінеральних домішок (пісок, грудочки ґрунту). Насіння бур'янів часто мають підвищену вологість, шорстку поверхню, опушенность, внаслідок чого представляють досить сприятливий субстрат для накопичення мікроорганізмів. Для зниження можливості зараження зерна надлишковою мікрофлорою вирішальне значення набуває його своєчасне очищення перед закладкою на зберігання