3.8. Вплив нестачі кисню на якість і мікрофлору зерна при зберіганні

На переробку та зберігання щорічно надходить велика кількість зерна вище кондиційної вологості. Існуюча техніка не в змозі своєчасно обробити масу вологого зерна, яке поступає в стиглі строки. Продуктивність сушильних установок в даний час досягає 50 т / ч. Подальше підвищення їх потужностей не дає належних результатів, для цього потрібні додаткові проміжні прийоми первинної консервації зерна. Набувають практичне значення способи зберігання вологого зерна в умовах нестачі кисню - в герметичних сховищах, регулюючому газовому середовищі (РГС), атмосфері азоту або С02

.У зв'язку з необхідністю збільшення виробництва фуражного зерна і збереження певної його частини у вологому стані (для плющення) набуває широкого поширення герметичне зберігання. При зберіганні зерна в герметичних умовах і в газових середовищах основну консервуючу роль грає недолік кисню. Більшість видів грибів і бактерій, що мешкають на зерні, факультативні аероби. Ставлення до вмісту кисню і С0₂ в середовищі у різних видів грибів варіює.

Для росту міцеліальних грибів потрібно менше кисню, ніж для утворення органів спороношення. Відсутність конідій при розвитку грибів в герметично закритих посудинах залежить від багатьох причин: недолік кисню, накопичення летких токсичних продуктів обміну і вуглекислоти, несприятливі вологісні і температурні умови. При відносній вологості вище 75% в герметичних умовах унаслідок дихання всіх живих компонентів зернової маси, і в першу чергу міцеліальних грибів, поступово використовується кисень і накопичується С0₂. Терміни максимального накопичення С0₂ і зниження до мінімуму концентрації кисню при герметичному зберіганні зерна можуть коливатися в широких межах залежно від вихідної вологості зерна, його кількісного обсіменіння мікрофлорою, температури зберігання.

В умовах нестачі кисню аеробна і факультативно-аеробна мікрофлора зернової маси припиняє активний розвиток, але не відмирає. При зберіганні зерна злакових культур вологістю 19 - 25% були відзначені істотні зміни групового складу мікрофлори. Замість цвілей зберігання з нормально розвиненими органами спороношення у герметичних посудинах на зерні спостерігався розвиток переважно стерильного міцелію і дріжджових грибів. Насіння соняшнику вологістю 11,7 і 13,8% після 15 діб зберігання вкривалися нальотом грибів Aspergillus, Penicillium. На аналогічному насінні, що зберігалися в РГС з вмістом 0₂ (1%) розвивалися переважно дріжджі і стерильні колонії міцеліальних грибів.

При зберіганні вологого зерна різних культур в умовах нестачі кисню відбуваються незначні зміни вмісту сирого протеїну, жиру, крохмалю, помітне зниження суми цукрів підвищення титруємої кислотності.

Виробничі досліди по зберіганню зерна пшениці, вівса, кукурудзи в герметичних баштах показують, що зерно вологістю не більше 20% протягом 6,5 - 7,5 міс. зберігає світлий колір і приємний запах. При вологості не вище 17% запах зерна не відрізняється від запаху сухого зерна. Харчові та фуражні ознаки, а також нормальний колір, запах, сипучість зберігаються при герметичному зберіганні лише у зерна вологістю не більше 16 - 17%. Високовологе зерно швидко (в залежності від вологості) набуває солодовий запах, а іноді гіркий смак, які не вбираються при подальшій сушці і вентилюванні.

Кисневий мінімум в герметичних умовах створюється через певний проміжок часу після закладення зерна на зберігання. Для кращого збереження якості зерна ефективно введення штучних газових середовищ. В даний час застосовують РГС,яка представляє собою суміш азоту, вуглекислого газу і мінімального вмісту кисню. Регульоване газове середовище знаходить застосування не тільки для вологого зерна, але і для збереження трав'яного борошна та інших нестійких компонентів комбікормів.

Порівняльна дія різних способів створення дефіциту кисню на мікрофлору найбільш детально вивчено на зерні рису. У період заготівель щорічно надходять великі маси вологого і сирого зерна рису. Своєчасно просушити все зерно практично неможливо внаслідок багатьох технологічних і економічних причин. Більш раціональна тимчасова первинна консервація - збереження в умовах нестачі кисню. У процесі розробки режимів зберігання зазначеним способом проводили дослідження змін складу мікрофлори.

Зразки зерна вологістю від 14 до 25% протягом 60 діб зберігали в герметичних умовах, в РГС з вмістом кисню від 1 до 15%, N₂ = 100% і С0₂ = 100 •%. Результати показали, що інтенсивність розвитку мікроорганізмів знаходиться в прямій залежності від вмісту вологи в зерні і кисню в складі РГС.

При аналізах зерна вологістю 15,5 - 19,0%, що зберігався в РГС з 1 - 3% кисню, як у складі поверхневої, так і внутрішньої мікрофлори замість нормального розвитку цвілі зберігання виявлялись переважно слаборозвинені колонії стерильного міцелію. На зерні вологістю 22 і 25% незалежно від вмісту кисню спостерігався розвиток дріжджів роду Candida та молочнокислих бактерій. У судинах з вмістом кисню від 1 до 7% відзначено злежування зерна, утворення білого нальоту і неприємного кислувато-солодового запаху.

Порівняльне вивчення зазначених способів для збереження зерна рису вологістю 19% показало помітну фунгіцидну активність С0₂ = 100% і лише часткове фунгістатичну дію РГС і N₂ == 100%. У герметичних умовах до 30 діб число грибів зросло, але потім повільно знижувалося до кінця заданого терміну зберігання (120 діб). Зерно в усіх зразках, незалежно від способу, до кінця 120 діб зберегло майже нормальні органолептичні показники

Проведені виробничі досліди по зберіганню свіжо прибраного зерна рису в металевих силосах з РГС (зміст 0₂ в межах 1% Результати досвіду свідчать, що в міру збільшення глибини відбору проби виявляється зниження кількостей мікроорганізмів. Гриби, взяті з глибини більше 2 м, представлені стерильним міцелієм. На зерні з вихідною вологістю 22% і обсіменінням близько 1 000 000 бактерій і десятків тисяч грибів на 1 г після зберігання в силосі протягом 30 діб не тільки в поверхневому шарі, але і на різних глибинах відзначено активний розвиток специфічної мікрофлори: дріжджів і різних видів актиноміцетів. Розвиток зазначеної мікрофлори супроводжувалося утворенням білого нальоту на поверхні зерна і інтенсивного землистого запаху, характерного для актиноміцетів. Зазначена мікрофлора володіє найбільшою стійкістю до нестачі кисню, так як виділяється не тільки з шару зерна, близького до поверхні, але і на глибинах від 2,5 до 7,5 м, де найбільш низька концентрація кисню. Аналіз отриманих даних свідчить, що при зберіганні вологого зерна з високим обсіменінням в умовах мінімального вмісту кисню в складі РГС не досягнуто бажаного мікробостатичесного ефекту.

Порівняльні дослідження проведені із зерном пшениці, ячменю і кукурудзи різної вологості. Перед початком досліду у вихідному варіанті, крім вологості та мікрофлори, визначили вміст загального, білкового, небілкового азоту, крохмалю, цукрів, титруєму кислотність. Після 90 діб зберігання зерно вологістю 17; 19 і 20% в герметичних умовах, N₂ - 100% і С0₂ = 100% повністю втратило схожість, зберегло гарну сипучість, світлий колір, запах і смак, поблизькі до вихідних.

У зразках з вологістю 22 - 23% спостерігалося злежування, утворення солодового, іноді спиртового запахів. Зерно кукурудзи в герметичних умовах склеювалося, темніло, набувало запах маслянокислого бродіння і гіркий смак. У зернах ячменю і пшениці в герметичних умовах і при наявності азоту спостерігався розвиток актиноміцетів та утворення землистого запаху.

Посіви змиву з зерна вологістю не більше 20% на агарі Чапека показали, що після 90 діб зберігання в герметичних умовах на його поверхні виявилась велика кількість грибів (у вигляді стерильного міцелію) в порівнянні з аналогічним зерном, що зберігалися в азоті і особливо С0₂ Контрольне зерно зацвіло протягом 15 діб. Виявлено,що внутрішня зараженість не залежала від способу зберігання.

Установлена фунгістатична дія на грибну мікрофлору зерна недоліку кисню і надлишку С0₂. Зерно пшениці з вологістю 17% після 90 діб зберегло гарну якість і виявилося практично стерильним не тільки в азоті і С0₂, але і в герметичних умовах. Внутрішня зараженість його у вигляді стерильного міцелію виявлялася лише на одиничних зернівках пшениці і кукурудзи при зберіганні в різних умовах.

Проведені дослідження дозволили більш чітко пояснити закономірності змін складу мікрофлори та зміни якості вологого зерна при зберіганні в герметичних умовах і при використанні штучних газових середовищ. В умовах нестачі кисню спостерігається аеробна і анаеробна фази розвитку мікрофлори. При герметичному зберіганні протягом першої (аеробної) фази розвиваються аеробні та факультативно-аеробні мікроорганізми, які поступово використовують кисень повітря, так як шпаруватість зернових мас досягає 35 - 65%. Основна мікрофлора зерна, в тому числі цвілі зберігання, стійкі до нестачі кисню, проте вони більш активно розвиваються при вільному доступі повітря.

Цвілі зберігання розвиваються, поки є достатній запас повітря та насипу. Якість зерна при цьому погіршується. Поступово вміст кисню падає, концентрація С0₂ зростає, мікрофлора припиняє активний розвиток, але не відмирає, а переходить достану спокою. Цвілі зберігання втрачають здатність до спороутворення. Тривалість аеробної фази може значно змінюватися в залежності від початкової вологості зерна, його засміченості, ступеню зараженості мікрофлорою і температури повітря.

Чим вище вологість зерна і температура навколишнього середовища,

тим інтенсивніше буде йти розвиток мікрофлори, і погіршення якості зерна настає швидше. В умовах герметичного зберігання на зерні злакових з вологістю не вище 17 - 20% розвиток мікрофлори обмежується в основному аеробної фазою. Анаеробна фаза практично не розвивається, і зерно може зберегти задовільні харчові та кормові показники до моменту використання.

Введення штучних газових середовищ повинно виключити аеробну фазу. Відбувається швидке витіснення повітря, в результаті чого прояв –ляється прискорена мікробостатична дія нестачі кисню, що теоретично повинно сприяти кращому збереженню зерна. Однак у дійсності ефективність консервації зерна в даному випадку обумовлена ​​не стільки способом створення безкисневих умов, скільки вихідними показниками вологістю зерна, його засміченістю, ступенем зараженості мікрофлорою ін.

У зерновій масі з вологістю більше 20% в герметичних умовах після аеробної фази неминуче настає анаеробна. При цьому можуть створюватися умови для розвитку не тільки факультативних анаеробів і мікроаерофілів (дріжджових грибів, актиноміцетів, молочнокислих бактерій), але і строгих анаеробів, наприклад маслянокислих бактерій. У результаті якість зерна різко погіршується. Спостерігається його потемніння, розм'якшення, злежування, склеювання, утворення сторонніх запахів, прогіркання та інші ознаки погіршення якості і псування.

Розвиток анаеробної фази при використанні штучних газових середовищ в зерновій масі високої вологості починається безпосередньо після введення витісняючого повітря газового складу. Ступінь погіршення якості зерна при цьому обумовлена ​​тими ж вихідними даними, що і при герметичному зберіганні.

Порівняльні дослідження не показали помітної переваги консервації вологого зерна за допомогою штучних газових середовищ перед герметичним способом. При дотриманні певних правил у герметичних умовах (за спрощеною технологією) можна добитися не менш ефективних позитивних результатів, ніж при використанні штучних газових середовищ.

Такими правилами є закладка на зберігання зерна з нормованою вологістю (для злакових не більше 20%) і обмеженим обсіменінням мікрофлорою (в межах 10 тис. грибів на 1 г). Необхідна надійна герметизація силосу, максимальне ущільнення зерна в насипу і мінімальний повітряний шар у над зерновому просторі. Обмеження вологості і обсіменіння мікрофлорою, а також ретельна герметизація сховищ необхідні для отримання належного ефекту і при використанні штучних газів.