Процессы, происходящие в зерновой массе при хранении

Зерно — живой организм, который находится в состоянии непол­ного анабиоза, т. е. в нем все жизненные процессы замедлены и отсутс­твуют все видимые проявления жизни.

Основным важнейшим физиологическим процессом, протекаю­щим в зерне, является дыхание.

Дыхание обеспечивает энергией клетки зерна за счет окисления органических веществ, в основном сахаров, под действием окисли- тельно-восстановительных ферментов. В процессе дыхания при до­статочном доступе кислорода (аэробное дыхание) сахара окисляются до углекислого газа и воды. При недостатке кислорода (анаэробное дыхание) полного окисления органических веществ не происходит. Идет процесс спиртового брожения с образованием этилового спир­та, а также параллельно ему может протекать молочно-кислое броже­ние с образованием молочной кислоты, что приводит к медленному нарастанию титруемой кислотности. Анаэробное дыхание зерна не­желательно, так как накопление этилового спирта и других промежу­точных продуктов дыхания может привести к гибели зародыша и по­тере всхожести зерна.

На интенсивность дыхания оказывают влияние влажность, темпе­ратура и качество зерна.

Самая низкая интенсивность дыхания характерна для сухого черна (с влажностью 14 %). При повышении влажности зерна до

5. % интенсивность дыхания возрастает примерно в 1,5...2 раза, ;i при влажности от 15,5 % до 17 % в 4...6 раз в зависимости от куль­туры, у кукурузы — в 16 раз. Увлажненное до 50 % зерно начинает прорастать, а следовательно дышит очень интенсивно и выделяет много тепла, что приводит к его быстрому самосогреванию. По данным Е. Д. Казакова, интенсивность процессов дыхания зерна пшеницы при повышении температуры от 20 до 30 °С возрастает втрое, а с увеличением влажности с 18 до 26 % возрастает уже в 5 раз. При относительной влажности воздуха в насыпи зерна 70 % и иыше создается благоприятная среда для развития плесневых гри­бов. Зерно, пораженное плесенью, в зависимости от влажности дает потери в 2... 10 раз, а в отдельных случаях в 30 раз больше, чем здоровое зерно.

Чем хуже качество зерна, тем интенсивнее оно дышит. Так, зерно­вая масса, содержащая травмированные, проросшие, недозрелые или щуплые семена имеет повышенную интенсивность дыхания и менее стойка при хранении.

Интенсивность дыхания снижается при температуре около нуля, до таких пределов, что становится неуловимым. При такой температуре можно хранить зерно длительное время. Отрицательно влияние про­мораживания сказывается на зерне злаковых только в том случае, если его влажность превышает 20 %. При повышении температуры интен­сивность дыхания возрастает, причем более интенсивно, чем больше влажность самого зерна. При достижении температуры 50,..55°С ин­тенсивность дыхания достигает максимума и начинает резко падать. Это связывают с началом тепловой денатурации белков, инактивации ферментов, т. е. началом гибели зерна.

Дыхание зерна при хранении вызывает: убыль массы (потерю су­хого вещества); изменение состава воздуха в межзерновом про­странстве (увеличение С0₂); увеличение гигроскопической влаги в зерне и повышение относительной влажности воздуха в межзерновом пространстве; образование тепла в зерновой массе. За счет низкой теплопроводности зерновой массы, образующееся тепло вызывает повышение температуры и в результате повышение интенсивности дыхания. Повышенная влажность зерна и температура являются ос­новными причинами самосогревания зерновой массы, что может привести к порче или полной гибели зерна.

Самосогревание — результат интенсивного дыхания зерна. Этот процесс делят на две стадии:

1. Начальная — температура внутри зерновой массы повышается до 30 °С, возрастает активность ферментов, зерно обесцвечивается и при­обретает солодовый запах и сладковатый вкус. В нем повышаются доля моносахаридов, титруемая кислотность и кислотное число жира. Такое зерно можно использовать на пищевые цели, смешивая его с нормаль­ным по качеству зерном.

2. При повышении температуры внутри зерновой массы до

40. .50 °С, при этом поверхность зерна темнеет, вплоть до полного по­чернения, и может покрыться плесенями. Запах становится плесневым и даже гнилостно-затхлым. Увеличивается кислотность, содержание аммиака, снижается содержание клейковины. Под действием фермен­тов плесени и собственных ферментов зерна происходит разрушение углеводов и белков. Зерно, подвергшееся 2-й стадии самосогревания, дает некачественный плоский хлеб с трещинами. На пищевые цели та­кое зерно не используют. Считается, что причиной возникновения са­мосогревания в поверхностном слое (до 0,7 м от поверхности) является

развитие плесеней, а в глубинных слоях — деятельность собственных ферментов и высокая температура, так как развитие плесеней задер­живается недостатком кислорода.

Изменение пищевой ценности зерна связано с постепенным старени­ем коллоидов, которое начинается практически сразу после заверше­ния процесса послеуборочного дозревания зерна. Обычно полная фи­зиологическая зрелость зерна и его технологические достоинства формируются через определенный промежуток времени после уборки урожая, г. к. зерно убирают в стадии технической спелости (влажность и'рна 18...25 %). Этот период называют послеуборочным дозреванием. Для разных культур он может колебаться от 15...20 дней у ржи и овса,

1. .1,5 месяца — для пшеницы, 6...8 месяцев — для ячменя. На его про­должительность влияет влажность зерна, температура воздуха, доступ кислорода. Во время послеуборочного дозревания снижается актив­ность ферментов, происходит синтез высокомолекулярных органичес­ких соединений (образуются полисахариды, белки, жиры, уменьшают­ся доля растворимых углеводов и небелкового азота, свободных жирных кислот), улучшается качество клейковины. Процессы синтеза протекают с выделением влаги, связанной низкомолекулярными со­единениями. Поэтому необходимо наблюдение за зерном в период послеуборочного дозревания, особенно за температурой зерновой мас­сы. При повышении температуры даже на 1...3°С проводят активное нентилирование сухим холодным воздухом.

Завершение послеуборочного дозревания и вступление зерна в со­стояние покоя является началом процесса старения. Все процессы в юрне протекают значительно медленнее, чем в продуктах переработ­ки. Поэтому резервное хранение хлебных продуктов во всех странах производится в виде сырья, а не муки и крупы. По данным В. J1. Кретовича: «покой представляет собой важное приспособитель­ное свойство растений, предохраняющее семена от преждевременного прорастания и позволяющее им длительное время сохранять свою жизнеспособность и пищевую ценность».

При хранении зерна наблюдается изменение белков: снижается их растворимость и атакуемость пищеварительными ферментами, повышается содержание аминного азота и уменьшение содержания белков, хотя общее содержание азотистых веществ остается постоян­ным. Постепенно изменяется аминокислотный состав белков. Уменьшается содержание углеводов за счет дыхания. Расщепляются сложные липиды (фосфо- и гликолипиды, глицериды) с накоплени­ем свободных жирных кислот. Ненасыщенные жирные кислоты, осо-

бенно свободные под действием кислорода воздуха и фермента ли- поксигеназы окисляются с образованием перекисей, гидроперекисей и вторичных продуктов окисления. Следует отметить, что изменение витаминов происходит довольно медленно. Наиболее быстро окис­ляются каротиноиды, потери которых за год хранения достигают

50. .70 % от исходного количества. Постепенно при хранении проис­ходит снижение активности ферментов, технологических и пищевых достоинств. Зерно становится более хрупким, легко дробится при пе­реработке с образованием повышенного количества отходов, снижа­ется выход продукции и ее качество.