3. 4. Вплив сапрофітної мікрофлори на насіннєві, продовольчі та кормові властивості зерна

Зародок зерна найбільш багатий живильними речовинами (цукрами, жиром, вітамінами), гігроскопічний і пов'язує більшу кількість вологи, ніж інша частина зерна. Зародок покритий порівняно тонкою оболонкою (слабкіше захищений від дії мікроорганізмів. В зв’язку з зазначених причин міцеліальні гриби в першу чергу починають розвиватися на зародку. Міцелій грибів руйнує тканини зародка і вбиває його токсичними продуктами своєї життєдіяльності. Іноді вважають, що втрата схожості зерна під впливом мікроорганізмів відбувається тільки внаслідок самозігрівання. Однак практика зберігання насіннєвого зерна показала, що зниження і втрата схожості може мати місце і без ознак цього процесу. Досліди, проведені при відсутності явищ самозігрівання, показали, що головною причиною зниження схожості зерна пшениці вологістю 15% слугував розвиток на зародку грибів Aspergillus repens і Aspergillus amstelodamii. При вологості 17%, крім зазначений, на зародку зерна розвивалися види Asp. candidus, Asp. ruber і Penicillium sp.

На насінні кукурудзи (особливо травмованих) розвиваються гриби Penicillium і іноді Fusarium. Кукурудза теплолюбна культура, тому при висіві насіння в грунт зі зниженою температурою (нижче 8 - 10 ° С) проростання їх затримується і в той же час починають розвиватися гриби, які викликають захворювання та відмирання проростаючого насіння. При швидкому розвитку хвороби зародок насіння гине до проростання, при повільному розвитку захворюють корінці, коренева шийка, підстава колеоптиля, які уражаються повністю або частково. На захворілих ділянках тканина буріє, темніє й руйнується. Настає зниження польової схожості насіння (іноді на 70 - 80%), загибель проростків, зрідженість посівів. Для боротьби з ураженням насіння пшениці та інших культур грибами найбільш ефективна їх передпосівна обробка отрутохімікатами (протруювання).

Крім погіршення насіннєвих якостей при активному розвитку мікрофлори, відбувається зниження загальної маси зерна, внаслідок споживання поживних речовин мікроорганізмами. Змінюються органолеп-тичні показники - колір, запах, смак, зерно втрачає блиск, стає тьмяним. У результаті активного розвитку міцеліальних грибів зерно втрачає сипкість і злежується. Крім погіршення органолептичних показників, в результаті активного розвитку мікрофлори і в першу чергу плісеней зберігання відбуваються істотні зміни біохімічного складу зерна та зниження його поживної цінності.

Під дією мікроорганізмів зерно може набувати різних сторонніх запахів, які не властиві здоровому зерну: амбарний, гнильний, пліснявий, затхлий. Амбарний запах з'являється в партіях свіжо прибраного зерна, що зберігається деякий час без переміщення і провітрювання. Поява амбарного запаху є наслідком анаеробних процесів, що протікають в зерновій масі і чинять шкідливий вплив на зародок зерна. При появі амбарного запаху щоб уникнути зниження схожості насіння необхідно провести їх не ¬ повільну вентиляцію.

Гнильний запах може з'явитися в результаті глибокого розпаду органічних речовин і вказує на повне псування зерна. Найбільш часто при розвитку мікроорганізмів у зерновій масі з'являються цвілевий і затхлий запахи. Ці запахи виникають в результаті розвитку грибів, переважно представників роду Penicillium. Цвілевий запах (запах свіжої цвілі) спостерігається у випадку, коли гриби в зерновій масі активно розмножуються. Якщо процес розвитку грибів призупинити сушінням, активним вентилюванням або іншими засобами , то цвілевий запах не зникає, а переходить в затхлий. Затхлий запах дуже стійкий і міцно утримується зерном з сорбційними властивостями. Затхлий запах передається борошні, крупі й виготовленим з них продуктам.

Вивчена ферментна активність різних міцеліальних грибів і видів, віднесених до групи плісеней зберігання. Дані про вплив грибів на білки, вуглеводи, ліпіди зерна і зернові продукти отримані методом порівняльного дослідження змін хімічного складу вологого зерна консервованого яким-небудь способом і контрольного, що зберігався в аналогічних умовах.

Результати досліджень свідчать, що при розвитку плісеней зберігання на зерні і кормових продуктах спостерігається помітне зниження вмісту загального і особливо білкового азоту і зростання кількості аміаку і небілкового азоту. Аміак - найважливіший кінцевий продукт в процесі розпаду білків. Однак зміст його в запліснявілому зерні і кормових продуктах піддається значним коливанням. Такі коливання пояснюються частковим проникненням аміаку в навколишнє середовище і постійним використанням його грибами в процесі синтезу амінокислот. Отже, оцінка свіжості зерна за кількістю виділяється аміаку, як це іноді рекомен ¬ дується, не може бути достатньо достовірною. Крім втрат білка при активному розвитку цвілі зберігання, в зерні спостерігається зниження вмісту крохмалю, сахарози, мальтози й накоплення відновних цукрів. Моноцукри витрачаються надалі як енергетичний матеріал при диханні зерна та мікроорганізмів, в результаті загальна суха маса зерна знижується.

Ферменти, які гідролізують крохмаль і дисахариди, амілази, глюкоамілази та інші, широко поширені у багатьох міцеліальних грибів. Особливо багаті ними види Aspergillus, Penicillium, Rhizopus. У сухому зерні а-амілаза (зернова) неактивна і для її активізації вимагається достатнє зволоження продукту. На зерні з вологістю, близькою до критичної, переважає діяльність грибів-ксерофілів, так як їх активність починає проявлятися при мінімальній вологості субстрату. Розвиток цвілі зберігання, що супроводжувалося втратою цукрів на зерні ячменю і вівса, починалося при відносній вологості повітря від 72 до 76%, що відповідає вологості ячменю 14,8 - 15,7% і вівса 13,2 - 14,2%. Під впливом грибів не тільки різко знижується вміст крохмалю в зерні ячменю і рису, але і відбуваються глибокі деструктивні. зміни в його макромолекулах. У результаті зменшується молекулярна вага, зростає гігроскопічність, знижується набубнявіння і стійкість до розщеплення крохмалю амілазами.

Надзвичайно складні процеси руйнування ліпідів у зерні та кормах. Розрізняють дві форми розкладання жиру: хімічну - окислювальний розпад під впливом кисню повітря (самоокислення) і біохімічну - під впливом ферментів продукту і мікроорганізмів. Часто ці процеси протікають одночасно. В результаті чого відбувається гідроліз ліпідів з утворенням гліцерину і жирних кислот. Ненасичені жирні кислоти окислюються киснем повітря, процес каталізується ферментом ліпоксигеназою, що міститься в зерні і клітинах грибів. В ході окислення в продуктах утворюються нестійкі перекиси, гідроперекиси і вільні радикали, які сприяють подальшому окислювання жирних кислот та інших сполук ліпідного характеру. В результаті виниклих ланцюгів окиснення в субстанції накопичуються різноманітні по стабільності і будови вторинні продукти: спирти, альдегіди, кетони, здатні до подальших змін .

Найбільш активними лі політичними властивостями володіють гриби родів Aspergillus і Penicillium. В результаті пліснявіння зерна і кормів не тільки різко знижується вміст жиру, але утворюються продукти окислення,які можуть мати токсичні властивості .

Ліпіди зерна при активному розвитку грибів руйнуються раніше інших сполук, у зв'язку з цим запропоновано використовувати підвищення кислотного числа жиру в якості чутливого показника початку псування зерна. Однак кислотне число не є стабільних. При активному розвитку міцеліальних грибів відбувається накопичення токсичних продуктів розпаду, що викликають інактивацію ферментів, які розщеплюють жири, унаслідок чого кислотне число підлягає значним коливанням.

Титруєма кислотність зерна, розглянута сумарно, у значній мірі зумовлена ​​кислотним числом жиру. Якщо враховувати, що даний показник схильний до значних коливань, то кислотність хоча і може бути використана при оцінці зерна, однак не здатна повністю охарактеризувати його якість. Багато видів цвілі зберігання, розвиваючись на зерні і кормах, крім погіршення якості і зниження поживної цінності, здатні утворювати токсичні комплекси і сполуки. Наприклад, з арахісового шроту та комбікормів було виділено ряд грибів, в тому числі Aspergillus fiavus і Aspergillus parasiticus. Ці види є продуцентами токсичних речовин, названих афлатоксинами. Афлатоксини - це речовини складної будови, що мають чотири типи, близьких по хімічній природі. Проведеними дослідженнями афлатоксини виявлені в тих чи інших кількостях практично у всіх видах зерна і продуктів його переробки.

Найбільш схильні до накопичення афлатоксинів і інших токсичних речовин шроти, висівки і деякі інші компоненти комбікормів. Встановлено, що оптимальні умови для утворення афлатоксинів в зерні різних культур -є відносна вологість повітря не менше 85% і температура не нижче 25 ° С. Однак накопичення афлатоксинів на зерні рису спостерігається в діапазоні температур від 11 до 37 ° С. Інтенсивне утворення афлатоксинів у зерні кукурудзи відмічено при вологості зерна 13% і температурі 12°С.

Токсичні речовини накопичуються у всіх елементах тіла грибів - міцелії, конідієносцях, спорах. Виявлено, що токсиноутворення у грибів починається і досягає свого максимуму в період спороутворення, а токсини в найбільших кількостях локалізуються в репродуктивних органах. У пшеничному борошні утворення афлатоксинів спостерігається при вмісті міцеліальних грибів від 12 до 500 в 1грамі.. Для зерна харчового призначення встановлені норми граничного вмісту афлатоксинів не більше 2,5 мкг / кг. Афлатоксини часто концентруються в дроблених і пошкоджених зернах, а також в смітній домішці. Однак для знезараження зерна недостатньо механічного очищення. Афлатоксини стійкі до нагрівання, рівень вмісту афлатоксинів у продуктах та кормах значно знижується лише при нагріванні їх до 150 - 300°С, але при таких умовах знижується поживна цінність продукту.

.Існує біологічна закономірність - чим вища загальна кількість мікроорганізмів в будь-якій сировині, тим більша ймовірність виявлення в такій масі патогенних і токсигенних видів. Якщо виходити з цього, то найбільш радикальним вирішенням проблеми знезараження зерна та кормів представляється розробка способів їх первинної консервації з метою запобігання активного розвитку будь-яких видів цвілі зберігання - потенційних продуцентів мікотоксинів. Боротьба з мікотоксікозами - це, перш за все, профілактична боротьба з пліснявінням зерна і кормів. При оцінці якості та нешкідливості зазначених продуктів необхідно в першу чергу враховувати ступінь зараженості їх грибною мікрофлорою, головним чином видами Aspergillus і Penicillium.