Вантажознавство (продовольчі вантажі – біологічні процеси і впливи). Навчальний посібник

20

1.4 Вплив променистої енергії

Випромінювання, яким піддаються в навколишнім середовищі вантажі й мікроорганізми, бувають не іонізуючі й іонізуючі.

До першого типу відноситься сонячна радіація; до другого – потоки часток і квантів електромагнітного випромінювання, проходження яких через речовину призводить до іонізації атомів або молекул середовища.

Іонізуючі випромінювання попадають на Землю у вигляді космічних променів, виникають у результаті радіоактивного розпаду атомних ядер (наприклад, -, - частки, -випромінювання), створюються штучно (наприклад, електромагнітне випромінювання, -, рентгенівське й короткохвильове ультрафіолетове (від лат. ultra – понад, за межами) випромінювання (УФВ)).

Промениста енергія (наприклад, сонця й інших джерел) впливає на швидкість хімічних процесів, які відбуваються у вантажах при зберіганні й транспортуванні, і на життєдіяльність мікроорганізмів і комах.

Видиме світло активно впливає на утворення пігментів. Це пояснює той факт, що при яскравому освітленні матеріали піддаються більшій небезпеці появі небажаних пігментних плям або руйнуванні пігментного фарбування вантажів, ніж в умовах наявності тіні (рос. затененности).

Інтенсивність дії променистої енергії залежить від довжини хвилі. Найбільш активні ультрафіолетові промені (УФП), вони можуть викликати коагуляцію (від лат. coagulans – викликаючий згортання) білка, прогірклість жиру, загибель мікроорганізмів й інші явища.

Сонячне світло впливає на швидкість протікання процесів дозрівання плодоовочевих вантажів. У темряві ці процеси уповільнені. При перевезеннях варто створювати умови, при яких сонячні промені не попадають на вантаж. При опроміненні сонячними променями плоди висушуються, втрачаючи в результаті товарний вид і смакові якості.

Світло при зберіганні більшості вантажів відіграє негативну роль: прискорює процеси дихання, окислювання й руйнування вітамінів. Під впливом світла може відбуватися знебарвлення й помутніння вина, пива, соків, позеленіння й проростання картоплі й овочів, окислювання жирів, прогірклість круп і борошна.

Світло, особливо УФП, прискорюють окислювання жирів. Процес прогірклості жиру призводить не тільки до зміни його хімічного складу, але й знижує його харчову цінність (у результаті окислювання незамінних жирних кислот), погіршує органолептичні (від грець. organon – знаряддя, інструмент і leptikos – що вбирає) показники (наприклад, з'являється гіркий смак і неприємний запах), а також зменшує кількість розчинних у жирах вітамінів (наприклад, A, D, Е). Органолептичні властивості – властивості об'єктів зовнішнього середовища, які виявляються й оцінюються за допомогою органів почуттів людини.

По-різному реагують на радіоактивне опромінення продовольчі вантажі. Установлено граничні дози, вище яких змінюються колір і смак наступних груп вантажів: свіжих плодів і овочів; плодоовочевої продукції; свіжої риби; м'яса; молочних проду-

21

ктів й ін.

Для захисту вантажів від шкідливої дії мікроорганізмів, вони можуть піддаватися впливу різного виду випромінювань, до яких у першу чергу варто віднести вплив складного спектра (від лат. spectrum – подання, образ) сонячної радіації, електромагнітних хвиль, УФВ, - і рентгенівського випромінювань, дію корпускулярних (від лат. corpusculum – тільце) часток високої енергії (наприклад, електронів, протонів, нейтронів й ін.), які викликають іонізацію або збудження атомів і молекул навколишнього середовища й речовин, з яких складаються мікроорганізми.

Сонячна радіація відноситься до факторів навколишнього середовища, які впливають на процеси життєдіяльності мікроорганізмів.

Дія різних ділянок спектра сонячного випромінювання на гриби неоднаково: довгохвильове випромінювання призводить до активації теплових рецепторів; УФП викликають мутагенний (від лат. mutatio – зміна, зміна) і летальний (від лат. letalis – смертельний, смертоносний) ефект; з видимим світлом зв'язані всі фото-біологічні (від грець. phos (photos) – світло) процеси (наприклад, фотосинтез (від грець. synthesis – з'єднання), фото-захисні й фотохімічні).

Інтенсивність УФВ залежить від висоти сонця над обрієм, концентрації озону, хмарного покриву, забруднення повітря. На частку УФП (довжина хвилі 10 – 400 нм) доводиться близько 9 % всієї енергії випромінювання Сонця. Більша його частина поглинається в іоносфері Землі.

Видиме світло сонця необхідне тільки для фотосинтезуючих мікроорганізмів, які використовують світлову енергію в процесі асиміляції (від лат. assimilatio – злиття, засвоєння) СО2.

Прямі сонячні промені згубні для мікроорганізмів, навіть розсіяне світло пригнічує тією чи іншою мірою їхній ріст.

Сильна сонячна радіації пригнічуюче впливає на комах (через перегрів і зневоднювання), аж до їхньої загибелі, щоб уникнути цього – вони переповзають у затемнені ділянки.

Із усього спектра сонячного випромінювання найбільш небезпечним для мікроорганізмів є УФП. Ефект впливу УФВ на мікроорганізми різний залежно від дози опромінення і його спектрального діапазону. Малі дози роблять стимулююча дію, а великі – мутагенну й летальну дію.

Бактерицидні властивості УФП використовуються для стерилізації повітря, води, тари, інвентарю за допомогою потужних штучних джерел УФВ.

Не всі УФП однаково активно діють на мікроорганізми. Найбільшою бактерицидною активністю володіють промені з довжиною хвилі 254 нм. При мінусових температурах бактерицидна дія УФП нижче, ніж при плюсових. При ВВ повітря 60 % і вище дія УФП знижується.

Бактерицидна дія УФП залежить не тільки від довжини хвилі, але й від дози опромінення, тобто кількості енергії, поглиненої об’єктом який опромінюється. Доза визначається потужністю лампи, відстанню від її до об'єкта, що опромінюється, і тривалістю опромінення. Доза опромінення виражається в мкВт/с см2.

22

Ефективність дії УФП залежить також від зовнішніх факторів: стану поверхні предмета, що опромінюється, кількості мікроорганізмів (рос. обсемененности), температури й вологості повітря. Безперервність випромінювання не має істотного значення. Опромінення може тривати протягом довгого сеансу або декількох коротких такої ж загальної тривалості.

УФП викликають загибель тільки тих мікроорганізмів, які живуть на поверхні вантажів, що опромінюються. Мікроорганізми, що перебувають у більше глибоких шарах вантажу, а також складках його поверхні – виживають. При зберіганні ці місця є осередками поширення мікроорганізмів.

Крім того, УФП викликають прогірклість жирів, особливо свинячого, і часто надають вантажу специфічний неприємний запах.

При горінні бактерицидних ламп виділяється деяка кількість озону, вплив якого теж треба враховувати.

Частки високої енергії (наприклад, електрони, нейтрони, протони й ін.), а також -промені хімічно й біологічно надзвичайно активні.

Особливістю радіоактивних випромінювань є їхня здатність викликати іонізацію атомів і молекул, що супроводжується руйнуванням молекулярних структур.

Мікроорганізми значно більше радіаційно стійкі, ніж вищі організми. Смертельна доза радіації для них у сотні й тисячі разів вища, ніж для тварин і рослин.

Ефективність дії іонізуючих випромінювань на мікроорганізми залежить від поглиненої дози опромінення й багатьох інших факторів.

Дуже малі дози активізують деякі життєві процеси мікроорганізмів, впливаючи на їхні ферментні системи. Вони викликають спадкоємні зміни властивостей мікроорганізмів, що призводять до появи мутацій.

З підвищенням дози опромінення обмін речовин порушується значніше, спостерігаються різного роду патологічні (від грець. pathos – страждання, хвороба) зміни клітин (наприклад, променева хвороба), які можуть призвести до їхньої загибелі.

Значно більшою силою володіють радіоактивні випромінювання, особливо - промені, які проникають у продукт на глибину до 35 см і залежно від дози можуть викликати загибель мікроорганізмів. Основна маса мікроорганізмів гине при променевій пастеризації, коли застосовують відносно невисокі дози опромінення. Для повного знищення мікроорганізмів потрібні значно більші дози, тобто променева стерилізація.

При променевій стерилізації знищуються всі мікроорганізми та їхні спори, але погіршується якість продукту. Найбільш чутливі до опромінення молочні продукти. Так, молоко вже при невеликих дозах здобуває неприємний сторонній присмак, а масло й сир при великих – неприємний смак і запах, а також змінюють свій колір (наприклад, масло знебарвлюється й злегка осалюється).

Іонізуючі випромінювання застосовують для знищення паразитів (від грець. parasitos – нахлібник, дармоїд) і для боротьби з комахами. Для цього використовують невеликі дози опромінення, яких досить, щоб зробити дорослих комах безплідними, а їх личинки – нездатними до розвитку.

23

2 Біохімічні процеси у вантажах

2.1Дихання

2.1.1Загальні положення

Дихання – це складний окисний процес, що відбувається в будь-якій живій клітині, тому воно є найважливішим фізіологічним процесом у кожному організмі. Цей процес протікає протягом всієї життєдіяльності організму, тому й при зберіганні, поки його клітини не втратили життєздатності, буде спостерігатися процес дихання.

Дихання протікає в плодах, овочах, зерні, крупі, борошні, яйцях та ін. Дихання

– процес енергетичний, при цьому органічні речовини, у першу чергу цукри, окисляються до простих з'єднань (наприклад, води, СО2) з виділенням тепла. За рахунок його клітини одержують енергію, яка необхідна для життєдіяльності.

Зелені рослини й зерна в колоссі відновлюють органічні речовини, які витрачаються при диханні, за рахунок енергії фотосинтезу.

Узернах і насінні, що зберігаються необхідна енергія з'являється в результаті розпаду й перетворення речовин, які є в них, тобто в процесі дисиміляції (від лат. dissimilis – несхожий) органічних речовин, і головним чином цукрів. Дисиміляція або катаболізм (від грець. katabole – скидання, руйнування) – сукупність ферментативних реакцій розщеплення складних органічних речовин, які протікають у живому організмі. Цукри, що витрачаються при дисиміляції, поповнюються в організмі в результаті гідролізу (від грець. lysis – розкладання, розпад) або окислення більш складних запасних речовин. Наприклад, у зернах багатих крохмалем, він розщеплюється при участі ферментів до цукрів.

Унасінні багатому на жири та яке мало або майже не має вуглеводів (наприклад, льон, соя й ін.), енергетичним матеріалом для дихання є жири. Спочатку жири окисляються до цукру, потім цукор витрачається на процес дихання.

На інтенсивність дихання також великий вплив здійснює газовий склад повіт-

ря. Підвищення концентрації СО2 і зниження О2 сильно гальмує дихання рослинних продуктів. При зниженні кількості О2 у навколишнім середовищі до 2 % і менш, а також при підвищенні концентрації СО2, у рослинних об'єктах замість аеробного починається анаеробне дихання, що є по суті процесом шумування. Анаеробне дихання супроводжується накопиченням ацетальдегіду, спирту, які згубно діють на рослинні тканини. Однак газові суміші, що містять О2 і СО2 у кількостях 3 – 5 % і азот у кількості 90 – 94 %, сприятливі для зберігання деяких видів плодів і овочів. Таке зберігання називається зберіганням у регульованому (РГС) або модифікованому газовому середовищу (МГС). У цих умовах відбувається гальмування процесів життєдіяльності (наприклад, дозрівання й перезрівання), що дозволяє значно подовжувати строки їх зберігання з мінімальними втратами органічних речовин на процес дихання.

Процес дихання в рослинних продуктів різного походження неоднаковий. Він

визначається кількістю виділеного СО2 або поглиненого О2 в одиницю часу одиницею маси. Слабка інтенсивність дихання характерна для сухого зерна, значно вище вона в соковитих плодів і овочів. Особливо зростає інтенсивність дихання при механічних пошкодженнях і мікробіологічних захворюваннях вантажів.

24

Витрата на дихання цукрів та інших органічних речовин (наприклад, кислот, білків, жирів) призводить до втрати сухої речовини продукту. Спирт і СО2, які утворюються, згубно діють на живі клітини продукту, вода може сприяти зволоженню продукту, а тепло – його зігріванню (самозігріванню).

Дихання забезпечує енергією клітини за рахунок окислювання органічних речовин, головним чином цукрів, під дією окислювально-відновних ферментів. При достатньому доступі О2, в клітині переважає аеробний дихання, яке можна виразити сумарним рівнянням

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + 674 ккал (2821,9 кДж)

на 1 грам-молекулу (180 г) витраченої глюкози.

Це рівняння характеризує аеробний процес дисиміляції – аеробне дихання, коли спостерігається повне окислювання гексози з утворенням вихідних продуктів фотосинтезу – СО2 і води.

При нестатку О2, повне окислювання органічних речовин не відбувається, у клітині йде процес анаеробного (інтрамолекулярного (від лат. intra – усередині)) дихання (спиртового шумування), що виражається сумарним рівнянням

С6Н12О6 = 2С2H5OH + 2СО2 + 28,2 ккал (118 кДж)

на 1 грам-молекулу витраченої глюкози.

Це рівняння є типовим рівнянням спиртового шумування, тобто анаеробного процесу, коли гексоза розщеплюється з утворенням такого мало окисленого органічного продукту, як етиловий спирт (етанол, винний спирт, С2Н5ОН).

При анаеробному диханні паралельно зі спиртовим шумуванням частково може йти й молочнокисле, при якому із глюкози утворюється молочна кислота

С6Н12О6 = 2СН3СН(ОН)СООН + 22,5 ккал (83,5 кДж), що призводить до повільного наростання титруємої кислотності продукту. Титр роз-

чину – число грамів розчиненої речовини в 1 мл розчину.

Зерна й насіння, які відділені від рослин, не мають здатність відновлювати речовини, що втрачаються ними при диханні. Тому дихання зерна, як би не дихали його клітини, аеробно або анаеробно, призводить до:

–втраті сухої речовини зерна. Органічні речовини, що витрачаються при диханні зерна, перетворюються на воду, СО2 і спирт, відновлення ж органічних речовин

узерні не відбувається. Величина втрат сухої речовини при диханні зерна в процесі зберігання буде залежати від енергії його дихання. Чим інтенсивніше дихання клітин зерна, тим більше буде величина втрат;

–збільшенню кількості гігроскопічної вологи в зерні й підвищенню ВВ повітря просторів меж зернами (шпарин). Вода, яка виділяється в результаті окислювання енергетичного матеріалу при диханні, у силу гігроскопічних властивостей зерна, затримується в ньому й збільшує % вологості зерна. При нерухомому зберіганні зернової маси й без її продування, у зв'язку зі зволоженням зерен за рахунок дихання, у силу гігроскопічної рівноваги буде підвищуватися й вологість повітря шпарин. Вода, яка утворюється при аеробному диханні, залишається в зерновій масі й при високій інтенсивності дихання може істотно зволожити її, приводячи тим самим до ще більшого звеличення інтенсивності дихання. В умовах, які сприяють інтенсивному ди-

25

ханню зерна, можливо значне зволоження зернової маси. Однієї із причин, що призводять до «відпрівання» (рос. отпотевания) зерна варто вважати його посилене дихання при відсутності відновлення повітря шпарин;

–зміні складу повітря шпарин. У результаті дихання зерна виділяється СО2 і витрачається О2. При зберіганні зернової маси без переміщення, СО2, який більш важкий у порівнянні з іншими газами повітря, може затримуватися в шпаринах. Таким чином, у внутрішній частині зернової маси створюються анаеробні умови, які змушують зерна переходити на анаеробне дихання;

–утворенню тепла в зерновій масі. У процесі дихання зерна звільняється енергія. Частина цієї енергії клітини використовують для внутрішньоклітинної роботи (наприклад, проростання), інша її частина у вигляді теплової енергії звільняється й надходить у навколишній простір. Утворення тепла в зерновій масі, особливо при високій інтенсивності аеробного дихання, може бути досить істотним. Так як зернова маса має низьку теплопровідність, то тепло що утворилося, викликає підвищення температури й, отже, інтенсивність дихання. Це є причинами виникнення самозігрівання зернової маси, що призводить до змін у якості й кількості зерна, яке зберігається, до його псуванню, а іноді й до повної загибелі;

–проростання зерна. У практиці зберігання зерна порівняно рідко зустрічаються з явищем проростання. Відсутність процесів утворення нових клітин свідчить про незначність синтетичних процесів і більшість звільненої хімічної енергії при диханні буде виділятися у вигляді тепла.

Таким чином, все викладене про наслідки дихання зерна при зберіганні переконує в необхідності такої організації зберігання зернових мас, при якій енергія дихання зерна була б зведена до мінімуму (але без зниження його життєздатності). У протилежному випадку неминучі втрати маси зерна й не виключена можливість зниження його якості або псування.

2.1.2 Типи дихання

Залежно від умов, при яких відбувається зберігання зерна, розрізняють два типи дихання: аеробне – з достатнім надходженням повітря, і анаеробне (інтрамолекулярне) – з недостатнім або зовсім без надходження повітря. Уявлення про дихання можна скласти знаючи характер та інтенсивність (енергію) дихання.

Інтенсивність дихання зернової маси при зберіганні залежить від багатьох абіотичних (від грець. а, аn – не, без) і біотичних факторів, різноманітних по своїй природі й не рівнозначних за впливом на інтенсивність дихання. Всі вони можуть бути розділені на дві групи факторів, що впливають:

–на інтенсивність дихання будь-якої зернової маси – умови, при яких зберігається зерно: вологість і температура зернової маси; ступінь її аерації (доступ кисню повітря);

–тільки на зернові маси, що мають особливості, тобто фактори, які характеризують стан зерна, що надходить у систему зберігання: стан спілості зерна; післязбиральне дозрівання; умови збирання врожаю; виповнення (рос. выполненность) і кру-

26

пнота (рос. крупность) зерна; наявність дроблених, пошкоджених і пророслих зерен; ботанічні особливості; присутності насіння бур'янистих рослин й ін.

Виходячи з рівнянь дихання зерна, його інтенсивність при зберіганні може бути визначена одним з наступних методів (від грець. methodos – шлях дослідження, теорія, навчання):

–визначенням втрат маси сухої речовини зерна (по різниці в перерахуванні на суху речовину). Визначивши вагу (масу) сухої речовини зерна перед початком і наприкінці спостереження, можна встановити як абсолютну величину втрат сухої речовини, так і відсоток цих втрат за час дослідження;

–обліком (врахуванням) тепла яке виділилося (калориметрично). Визначити за допомогою калориметра кількість тепла, яке виділилося зерном при зберіганні, і по числу калорій судити про енергію дихання маси зерен;

–обліком поглиненого О2 або виділеного СО2.

Частіше користуються останнім методом.

Звичайно енергію дихання зерна виражають у міліграмах СО2, яке виділило 100 або 1000 г зерна за 24 години, із вказівкою умов дослідження (наприклад, температури й вологості зерна, доступу повітря до зерна та ін.). Таким чином, при цих розрахунках за величину втрати сухої речовини приймається вага витраченої при диханні глюкози, яка рівна вазі виділеного СО2 помноженій на 0,6825. У цьому розрахунку не прийнято до уваги деяке збільшення ваги глюкози в порівнянні з вагою крохмалю, з якого вона утворилася при гідролізі. Крім того, розрахунок застосується тільки до зерен, у яких дихання іде по рівнянню аеробного порядку, тобто весь вуглець глюкози перетворюється в СО2. При інтрамолекулярному диханні більша частина вуглецю не виділяється у вигляді СО2, а залишається в молекулах спирту.

Для рішення питання, чи є дихання аеробним або анаеробним потрібно визначити дихальний коефіцієнт (від лат. co – спільно й efficiens – виробляючий) (ДК).

Під ДК (К) розуміється відношення об’єму СО2, що виділилося при диханні до об’єму поглиненого при цьому О2

К = СО2 / О2. ДК може бути й більше й менше одиниці.

Якщо К > 1, то в клітинах іде анаеробне дихання, тому що для утворення частини СО2 не треба було О2.

Якщо К = 1, то дихання носить чисто аеробний характер.

Якщо К < 1, тобто об’єм виділився СО2 менше об’єму поглиненого О2, отже, частина поглиненого О2 витрачена на процеси, що відбуваються паралельно з диханням. Так, наприклад, проростання насіння яке багате маслом, супроводжується окисленням жиру до цукрів, на що витрачається частина поглиненого О2.

Характер дихання міняється, залежно від вологості. У зернах з низкою або кондиційною вологістю не тільки протікає нормальне аеробне дихання, але мають місце й анаеробні процеси. Для клітин зародка в значній мірі характерно анаеробне дихання. ДК особливо високі в сухих зародках. У сухому зерні, для якого характерні високі ДК, дихання іде головним чином за рахунок клітин зародків.

Регулюючи доступ О2 повітря до зернової маси, можна змінити характер ди-

27

хання клітин зерна. При обмеженні доступу повітря усередину зернової маси в міру витрати О2, що перебуває в повітрі шпарин, у клітинах буде підсилюватися анаеробний характер дихання, буде зростати величина ДК.

Узерна, що перебуває в оптимальних умовах зберігання, ДК звичайно дорівнює одиниці, що свідчить про аеробний тип дихання. Коефіцієнт аеробного дихання повністю відповідає наведеному вище рівнянню аеробного дихання. ДК сухого зерна

на 0,2 – 0,3 % вище 1, тому що в зародку зерна в присутності О2 повітря відбувається аеробний дихання. Зерно в процесі зберігання використовує О2 повітря, СО2 накопичується й при відсутності вентиляції збільшується ДК.

При проростанні олійного насіння, коли відбувається окислювання жирних ки-

слот, бідних О2, і перетворення жиру в цукор, ДК значно менше 1.

Високі ДК спостерігаються при використанні на дихання сполук, більш багатих О2, ніж цукор, наприклад органічних кислот (наприклад, щавлевої, винної й ін.).

Вирішальне значення для стійкого зберігання всіх партій зерна мають насамперед вологість, температура й ступінь аерації. Тому розглянемо докладніше вплив цих

йінших факторів на енергію дихання зерна при зберіганні.

2.1.3Вплив вологості на дихання

Узерні, як і у всякому іншому організмі, волога є середовищем, при участі якої відбуваються реакції обміну речовин. Якщо вміст вологи невисокий, вона перебуває у зв'язаному стані: її міцно утримують білки й крохмаль. Ця волога не може переміщатися із клітини в клітину й майже не бере участь у реакціях обміну речовин.

Уміру збільшення вологості в клітинах зерна з'являється так звана «вільна» волога, тобто яка слабко або зовсім не утримується крохмалем і білками. Вона бере участь у реакціях гідролітичного характеру (наприклад, у перетворенні крохмалю в цукор та складних білків у більше прості; у розкладанні жиру на гліцерин і жирні кислоти й ін.), в обміні речовин у клітинах і може переміщатися із клітини в клітину. З появою в зерні вільної вологи різко зростають активність гідролітичних і дихальних ферментів, інтенсивність дихання зерна й, отже, витрата сухих речовин.

Чим вологіше зерно, тим інтенсивніше воно дихає, тому що вміст вільної вологи в клітинах є необхідною умовою для нормального обміну речовин. Але збільшення енергії дихання зерна йде не пропорційно збільшенню його вологості. Існує критична вологість, при якій різко зростає енергія дихання зерна. Починаючи із цієї вологості, у зерні з'являється достатня кількість вільної води, що сприяє активації гідролітичних процесів і процесів обміну речовин у клітинах.

Вологість зерна 14,5 – 15,5 % є критичною для зерна пшениці, жита, ячменя, вівса, гречки й насіння злакових трав. У насінні зернобобових культур і кормових трав із сімейства бобових (наприклад, конюшини, вики, люцерни й ін.) критична вологість 15 – 16 %. При вологості зерна нижче критичної, вся волога перебуває у зв'я- заному стані й не може сприяти розвитку процесів обміну речовин у клітинах. Завдяки цьому в сухому зерні (наприклад, для злакових з вологістю 11 – 12 % і для олійних 6 – 7 %) дихання практично стає рівним нулю. Втрата сухої речовини зерна при

28

такій вологості складе 1 % від ваги за 100 років. При зберіганні сирого зерна (30 % і вище) при позитивній температурі (порядку 18 °С) втрати у вазі сухої речовини можуть скласти 0,1 – 0,2 % на добу.

Доцільно ділити зерно на чотири стани по вологості (сухе, середньої сухості, вологе й сире) у таких вузьких межах як 14 – 17 %.

Сухе зерно (до 14 %) має невисоку інтенсивність дихання. Воно стійко при зберіганні і його можна зберігати в насипі з великою висотою. Зерно середньої сухості (14,1 – 15,5 %) дихає приблизно в 2 – 4 рази інтенсивніше сухого, але все-таки є ще досить стійким при зберіганні. Вологе зерно (15,5 – 17 %) дихає в 4 – 8 разів інтенсивніше зерна середньої сухості, а сире (понад 17 %) – в 20 – 30 разів енергійніше в порівнянні із сухим. Подальше збільшення вологості в сирому зерні лише підсилює загальну картину наростання енергії дихання. Таким чином, вологість зерна є одним з основних факторів, що впливають на його схоронність.

Рівень критичної вологості в насінні олійних культур низький і перебуває в прямої залежності від вмісту в них ліпідів. Ліпіди (від грець. lipos – жир) – природні органічні сполуки, які включають жири й жироподібні речовини.

Чим вище кількості масла в насінні (рос. масличность), тим нижче їхня критична вологість, навіть у межах насіння однієї культури. Це пояснюється тим, що ліпіди, будучи гідрофобними (від грець. phobos – страх, острах) речовинами, не здатні зв'я- зувати вологу. Якщо перерахувати вміст вологи в насінні олійних культур на гідрофільну частину, то критична вологість у них буде 15 – 16 %. Критична вологість зерна кукурудзи й проса, що містять ліпідів більше, ніж пшениця й інші злакові культури, і набагато менше, ніж олійні, становить 12.5 – 13,5 %, а для насіння льону відповідає 8 – 8,5 % вмісту гігроскопічної вологи.

Вважається, що при вологості зерна нижче критичної, вся волога в тому або іншому ступені перебуває у зв'язаному стані й не може сприяти розвитку процесів обміну речовин у клітинах. Завдяки цьому в сухому зерні (наприклад, для злакових з вологістю 11 – 12 % і для олійних 6 – 7 %) дихання практично стає рівним нулю.

Таким чином, вологість зерна є одним з основних факторів, що впливають на його схоронність. Тривале зберігання зерна без втрат можливо здійснити, лише вживаючи заходів до зниження вологості зерна різними методами сушіння або створенням умов, що знижують життєдіяльність вологого зерна.

2.1.4 Вплив температури на дихання

Інтенсивність обміну речовин, що протікає в клітинах організмів, залежить і від температури. Ферменти, що перебувають у клітинах, мають властивість термолабільності (від лат. labilis – сковзкий, слизький, нестійкий), тобто чутливістю до температури. Кожний фермент має свій температурний оптимум, при якому його участь у реакціях буде найбільш інтенсивним.

Сухе зерно й насіння не реагують на температуру, і при підвищених температурах дихання їх залишається незначним. Інша картина процесу дихання спостерігається при підвищенні температури у зерна й насіння із вологістю більше критичної.

29

Так, енергія дихання зерна при зберіганні росте разом з ростом температури по деякій кривій, яка при температурах до 45 °С піднімається досить повільно, а потім у проміжку від 45 до 55 °С різко піднімається догори для того, щоб після 55 °С почати досить швидко знижуватися. У такий спосіб температура 45 – 55 °С є критичною й вона залежить і від вологості зерна.

Зниження енергії дихання зерна з підвищенням температури вище 55 °С пов'я- зане з термічним впливом на білкову плазму (від грець. plasma – виліплене, оформлене). Тобто відбувається руйнування нестійких речовин, які входять у структуру клітини. У результаті життєві функції клітин і насіння в цілому скорочуються через теплову денатурацію білків та інактивації (від лат. in – приставка, що означає заперечення) ферментів, а при подальшому підвищенні температури відбувається відмирання клітин і насіння може перетворитися в мертву матерію. При цьому можуть тривати хімічні реакції окислювання органічних речовин зерна.

Тепло, яке утворюється в зерновій масі в результаті дихання й затримується в ній внаслідок її малої теплопровідності, сприяє подальшому підвищенню температури і є чинником, що підсилює дихання зернової маси. Отже, зниження температури зернової маси при зберіганні є заходом, що знижує енергію дихання зерна.

Дія знижених температур на життєдіяльність зерна й інтенсивність його дихання принципово відрізняється. Зі зниженням температури інтенсивність дихання різко знижується й не спостерігається стрибок, характерний для критичної вологості. У зерна, незалежно від вологості, при температурі 10 С інтенсивність дихання вкрай мала. Зерно, що зберігається при температурі, близької до 0 С, дихає зі зникаюче малою інтенсивністю й при ній можна зберігати певний час навіть зерно з підвищеною вологістю. Тому у виробничих умовах своєчасне охолодження зерна є ефективним заходом, що забезпечує схоронність при тимчасовому зберіганні (до сушіння) сирого зерна.

Отже, при зберіганні зерна необхідно створювати умови для зниження інтенсивності його дихання до мінімуму за рахунок охолодження або зниження вологості.

Тільки частина енергії, яка утворилася в зерні, використовується для внутрішньоклітинної роботи, інша частина вивільняється й надходить у навколишній простір. У процесі проростання насіння, коли відбувається ріст і диференціювання (від лат. differentia – різниця, розходження) тканин, більша частина енергії, що вивільнилася при дихання, бере участь у цих явищах. У зернах в спокої майже все тепло виділяється в навколишнє середовище. Тепло, що утворюється в зерновій масі, у зв'язку з її поганою теплопровідністю може затримуватися в ній і є однією з основних причин самозігрівання зернових мас.

2.1.5 Вплив аерації на дихання

Інтенсивність і характер дихання зерна й насіння перебувають у прямої залежності від складу навколишнього газового середовища. Тільки в присутності О2 можливо їх нормальне (аеробне) дихання. Це насамперед відноситься до насіння із вологістю, близькою до критичної або вище її. На життєздатність сухого зерна істотно не