Микроорганизмы, вызывающие заболевания растений, получили название фитопатогенных. Среди них известны бактерии (в этом случае заболевания называются бактериозами), грибы (болезни, вызываемые грибами, называются микозами) и вирусы. Растения, пораженные фитопатогенными микроорганизмами, либо погибают, либо дают урожай зеленой массы, волокна, клубней или плодов в меньшем количестве и пониженного качества. Большинство фитопатогенных микроорганизмов в период хранения зерна не размножается, однако для организации хранения зерновых масс представляют интерес те из них, чье развитие непосредственно отражается на качестве зерна. Такие заболевания обычно проявляются на соцветиях и семенах растений. В этих случаях пораженные семена или специфические образования микробов при обмолоте урожая попадают в зерновую массу и ухудшают ее продовольственные, фуражные или семенные качества. Известны бактериозы и микозы, вызывающие щуплость зерна или приводящие к его полному уничтожению. Так, например, Bact. translucens вызывает «ожог» у зерна пшеницы, ржи, ячменя и кукурузы; увядание кукурузы и риса; пятнистость кукурузы, риса, ячменя и т. п. Другая разновидность этой бактерии обусловливает появление у пшеницы так называемой черной болезни. Выражается она в почернении верхней половины колосковых чешуек, которое распространяется на стержень колоса и верхнюю часть стебля. Зерна такого колоса сморщиваются у основания, иногда в них образуются углубления, наполненные бактериями. Сильно-пораженный колос уменьшается, а зерна темнеют. При особо сильном развитии черной болезни зерна становятся исключительно щуплыми и теряют в массе до 60...70 %. Известны и другие заболевания, приводящие к щуплости зерна пшеницы. Большее распространение имеют микозы. Так, в зерновой массе обнаруживаются последствия таких микологических заболеваний, как различные виды головни и спорыньи. Особенно подвержена этим заболеваниям кукуруза. Початки и зерна этой культуры бывают поражены специфическими заболеваниями: пузырчатой головней, нигроспорозом, фузариозами, красной гнилью, диплодиозом и др. Характеристика этих заболеваний дана в курсе зерноведения и в специальных руководствах. Здесь мы напоминаем о них в связи с тем, что размещение в хранилища и последующий отпуск партий зерна как семенного, так и продовольственно-кормового назначения производятся с учетом пораженности их теми или иными фитопатогенными микроорганизмами. Кроме того, повреждение отдельных зерен и початков бактериозами или микозами часто приводит к необходимости специальной очистки зерна на хлебоприемных предприятиях для доведения партии до установленных кондиций на распределяемое зерно. Очень строго по этому признаку нормируется качество семенного зерна. В СССР очистка и протравливание семян перед посевом — обязательное мероприятие. Частично протравливание применяется и в отрасли хлебопродуктов. Так, при обработке гибридных и сортовых семян кукурузы на специальных заводах их обязательно протравливают специальными фунгицидами. Таким образом, несмотря на весьма ограниченное влияние фитопатогенных микроорганизмов на сохранность зерновых масс, их наличие в партиях зерна необходимо учитывать для правильного размещения, рациональной обработки и реализации.

К культуральным или макроморфологическим свойствам относятся характерные особенности роста микроорганизмов на плотных и жидких питательных средах. На поверхности плотных питательных сред в зависимости от посева микроорганизмы могут расти в виде колоний, штриха или сплошного газона. Колонией называют изолированное скопление клеток одного вида, выросших из одной клетки (клон клеток). В зависимости от того, где растет микроорганизм (на поверхности плотной питательной среды, в толще ее), различают поверхностные, глубинные и донные колонии. Колонии, выросшие на поверхности среды, отличаются разнообразием, они видоспецифичны и их изучение используется для определения видовой принадлежности исследуемой культуры. При описании колоний учитывают следующие признаки: форму колонии - округлая, амебовидная, ризоидная , неправильная и т.д.; размер (диаметр) колонии - очень мелкие (точечные) (0,1-0,5 мм), мелкие (0,5-3 мм), средних размеров (3-5 мм) и крупные (более 5 мм в диаметре); поверхность колонии - гладкая, шероховатая, складчатая, морщинистая, с концентрическими кругами или радиально исчерченная; профиль колонии - плоский, выпуклый, конусовидный, кратерообразный и т.д.; прозрачность - тусклая, матовая, блестящая, прозрачная, мучнистая; цвет колонии (пигмент) - бесцветная или пигментированная (белая, желтая, золотистая, красная, черная), особо отмечают выделение пигмента в среду с ее окрашиванием; край колонии - ровный, волнистый, зубчатый, бахромчатый и т.д.; структура колонии - однородная, мелко или крупнозернистая, струйчатая; край и структуру колонии определяют с помощью лупы или на малом увеличении микроскопа, поместив чашку Петри с посевом на столик микроскопа крышкой вниз; консистенция колонии - определяют прикасаясь к поверхности петлей, колония может быть плотной, мягкой, врастающей в агар , слизистой (тянется за петлей), хрупкой (легко ломается при соприкосновении с петлей). Глубинные колонии чаще всего похожи на более или менее сплющенные чечевички (форма овалов с заостренными концами), иногда комочки ваты с нитевидными выростами в питательную среду. Образование глубинных колоний часто сопровождается разрывом плотной среды, если микроорганизмы выделяют газ. Донные колонии имеют обычно вид тонких прозрачных пленок, стелющихся по дну. Описание роста микроорганизмов при посеве штрихом включает его особенности: скудный, умеренный, обильный; сплошной с ровным или волнистым краем; диффузный; перистый; ризоидный ; древовидный. Характеризуют цвет, поверхность, консистенцию. Особенности колонии могут изменяться с возрастом, они зависят от состава среды, температуры культивирования. Рост микроорганизмов на жидких питательных средах учитывают, используя 4-7 суточные культуры, выращенные в стационарных условиях. В жидких питательных средах при росте микроорганизмов наблюдается помутнение среды, образование пленки или осадка. Рост бактерий с равномерным помутнением среды , что характерно для факультативных анаэробов. Степень помутнения может быть слабая, умеренная, сильная. Придонный рост бактерий характеризуется образованием осадка: скудного, обильного, рыхлого, слизистого, хлопьевидного, зернистого. Питательная среда может быть прозрачной или мутной. Пристеночный рост - образование зерен, рыхлых хлопьев на внутренней поверхности стенок сосуда. Питательная среда при этом остается прозрачной. Поверхностный рост бактерий характеризуется появлением на поверхности среды пленки: тонкой, плотной, рыхлой, гладкой, складчатой, влажной, сухой, кольцеобразной, сплошной. Такой рост наблюдается при культивирован ии аэ робных бактерий. При росте на полужидких (0,5-0,7% агара ) питательных средах подвижные микробы вызывают выраженное помутнение, неподвижные формы растут только по ходу посева уколом в среду. Нередко рост микробов сопровождается появлением запаха, пигментацией среды, выделением газа. Характерный запах культур некоторых видов бактерий связан с образованием различных эфиров ( уксусноэтилового , уксусноамилового и др.), индола, меркаптана, сероводорода, скатола, аммиака, масляной кислоты. Способность образовывать пигменты присуща многим видам микроорганизмов. Химическая природа пигментов разнообразна: каротиноиды , антоцианы, меланины. Если пигмент не растворим в воде, окрашивается только культуральный налет, если же он растворим, окрашивается и питательная среда. Считается, что пигменты защищают бактерии от губительного действия солнечных лучей, поэтому в воздухе так много пигментированных бактерий, кроме того, пигменты участвуют в обмене веществ этих микроорганизмов. В природе существуют, так называемые, фосфоресцирующие бактерии, культуры которых светятся в темноте зеленовато-голубоватым или желтоватым светом. Такие бактерии встречаются, главным образом, в речной или морской воде. К светящимся бактериям - фотобактериям - относятся аэробные бактерии (вибрионы, кокки, палочки).

 Порчу вызывает:

 Мукоровые грибы - Mucor(хлебная плесень, хлебные изделия), Rhizopus (головчатая плесень), Thamnidium – вызывают бурную порчу пищевых продуктов(мягкая гниль ягод).

Fusarium, вызывает фузариоз зерна, лука, томатов, картофеля (сухая гниль).

Bothrytis, грибы вызывают заболевания ботритиозы (серую гниль) овощей - капуста, морковь, свекла, огурцы.

Alternaria, грибы встречаются на зерне, стоящем в поле, вызывают заболевания моркови (черная гниль), цитрусовых.

Cladosporium, встречается на зерне, стоящем в поле, вызывает порчу страниц книг, сливочного масла, охлажденного мяса.

Oidium lactis, растет в кислой среде, развивается на простокваше, сметане, твороге, а также вызывает порчу рассолов квашеных овощей.

р. Aspergillus, вызывает бурную порчу пищевых продуктов (?)

р. Penicillium………

Свойства зерна:

Объективная особенность зерна, проявляющаяся при его созревании, уборке, хранении переработке и потреблении (например, прорастание при определённых сочетаниях температуры и влажности, гигроскопичность, сыпучесть).

Качество зерна:

совокупность свойств продукции, обусловливающих его пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением.

Показатель качества зерна:

количественная характеристика одного или нескольких свойств зерна. Каждый показатель измеряется в своих единицах (например, содержание клейковины — в процентах, масса 1000 зёрен — в граммах).

Единичный показатель качества:

это показатель качества зерна, относящийся только к одному из его свойств.

Комплексный показатель качества:

это показатель качества, который относится к нескольким свойствам зерна (например, мукомольное достоинство, хлебопекарное качество).

Базовый показатель качества:

это показатель, принятый за исходную при сравнительных оценках качества зерна (все показатели, составляющие базисные кондиции).

Уровень качества зерна:

относительная характеристика зерна, основанная на сравнении совокупности показателей его качества с соответствующей совокупностью базовых показателей.

Состояние зерновой массы:

это её физико–химические свойства, связанные с величиной влажности, степенью засорённости, температурой, зрелостью, свежестью, заражённостью вредителями, самосогреванием. (При одном и том же качестве зерно может находиться в разных состояниях. И наоборот, при одном и том же состоянии зерно может иметь разное качество).

Ботанико–физиологические показатели качества зерна.

К этим показателям качества относятся: культура (род растения), её вид, форма (озимая или яровая); сорт, морфологические и анатомические особенности, цвет, всхожесть и энергия прорастания.

Органолептические показатели качества зерна

К ним относятся показатели качества зерна (цвет, запах, вкус), определяемые при помощи сенсорных систем органов чувств. Они являются показателями свежести зерна, полноценности потребительских качеств.

При определении качества зерна, как и всякого другого пищевого продукта, органолептическая оценка имеет решающее значение, поскольку окончательное суждение о достоинстве продукта питания можно иметь только при употреблении его в пищу.

Цвет.

Незрелое или испорченное зерно имеет изменённый цвет, по которому при определённом навыке можно судить о степени зрелости или характере порчи. Зерно изменяет цвет при неправильной уборке (утрата блеска, присущего здоровому зерну), под влиянием мороза (морозобойное зерно), под влиянием суховея, в результате длительного нахождения в валках, перегревания в зерносушилках и т. д.

Запах.

Здоровому зерну каждой культуры свойствен специфический запах. Посторонние запахи в зерне появляются в результате сорбции зерном легколетучих и пахучих посторонних веществ и порчи (распада органических веществ) зерна.

При неправильном хранении и самосогревании зерно и семена могут приобрести несвойственный им запах продуктов распада, образующихся под влиянием микроорганизмов. К этим запахам относятся:

Амбарный запах:

возникает в партиях зерна и семян, хранившихся без перемещения и проветривания (запах лежалого зерна). Чаще такой запах появляется в свежеубранном зерне, имеющем повышенную биологическую активность. Этот запах при проветривании и размоле исчезает, поэтому зерно с амбарным запахом не считают испорченным.

Солодовый запах:

остроароматный запах, свойствен прорастающему зерну, является первым признаком того, что зерно грелось или греется. Вкус зерна сладковатый. Внешние покровы зерна сначала обесцвечиваются, а затем становятся красноватыми. Эндосперм приобретает сероватый оттенок. Зерно с солодовым запахом отличается от нормального также несколько повышенным содержанием моносахаридов, кислотностью по болтушке и величиной кислотного числа жира. Возрастает содержание аммиака. Мукомольные свойства ухудшаются.

Плесневелый запах:

появляется у влажного и сырого зерна в результате развития плесневых грибов. Этот запах быстро переходит сначала в едва уловимый, а затем резко ощутимый затхлый запах. Вкус зерна с плесневелым запахом слабокислый. Внешние покровы зерна становятся коричневыми, эндосперм — кремовым. Биохимическая характеристика зерна с плесневелым запахом по сравнению с нормальным зерном существенно изменяется; протеолитическая и диастатическая активность возрастает почти в два раза, кислотность — в два с лишним раза, кислотное число жира — в три раза, содержание аммиака — в 40 с лишним раз.

Клейковина приобретает серый цвет, становится слабой, сильно растягивающейся.

Затхлый запах:

появляется с проникновением плесени внутрь зерна и сопровождается глубоким распадом органических веществ.

Степень и устойчивость затхлости зависят от того, насколько сильно было воздействие микробов и насколько глубоко они, особенно гифы плесневых грибов, проникли в зерно. Поверхность зерна становится тёмно–коричневой, эндосперм - кремовым или коричневым.

Затхлый запах сушкой и мойкой полностью удалить не удаётся. Из зерна с резко выраженным затхлым запахом невозможно получить доброкачественные хлеб и крупу.

Гнилостный запах:

характерен для зерна с глубоко зашедшим процессом распада органических веществ. Внешние покровы зерна сильно темнеют, становятся тёмно–коричневыми и чёрными, эндосперм приобретает коричневый цвет. Биохимические изменения ещё более значительны, клейковина не отмывается.

Физические свойства зерна

К физическим свойствам зерна и семян относятся: форма зерна, линейные размеры и крупность, объём, выполненность и щуплость, выравненность, масса 1000 зёрен, стекловидность, плотность, плёнчатость и лузжистость, натура, механические повреждения зерна, трещиноватость, механические свойства, аэродинамические свойства, заражённость вредителями, засорённость.

Форма зерна.

Форма зерна и семян весьма разнообразна. Зерно и семена разных культур и их сортов отличаются по форме. В пределах каждой культуры и отдельной партии зерна по форме также наблюдаются различия вследствие неодинаковой степени физиологической зрелости и других причин.

Существуют следующие формы зерна: шарообразная, чечевицеобразная, эллипсоид вращения; форма с различными размерами в трёх направлениях.

Форма зерна и семян имеет существенное значение при очистке от примесей и сортировании. Зерно, более приближающееся по форме к шару, даёт больший выход муки, поскольку при такой форме на оболочечные частицы приходится относительно меньшая доля, чем при любой другой форме. Зерно шарообразной формы имеет более высокую натуру, так как плотнее укладывается в мерке.

Линейные размеры и крупность зерна.

Под линейными размерами понимается длина, ширина и толщина зерна и семени. Длиной считается расстояние между основанием и верхушкой зерна, шириной — наибольшее расстояние между боковыми сторонами и толщиной — между спинной и брюшной стороной (спинкой и брюшком). Совокупность линейных размеров называется также крупностью.

Крупное зерно даёт больший выход готовой продукции, так как в таком зерне больше эндосперма и меньше оболочек.

Из трёх размеров (длины, ширины и толщины) толщина в наибольшей степени характеризует мукомольные свойства зерна.

Объём зерна

имеет значение для величины и расчёта скважистости зерновой массы, величины объёмной массы, определения режима очистки и переработки зерна, величины выхода готовой продукции.

Выполненность и щуплость зерна.

Выполненными

называют зёрна, достигшие при полном созревании формы с максимальной выравненностью всех структур, характерных для сорта, линии, гибрида.

Выполненным может быть также не крупное, а мелкое, нормально развитое зерно. Такое зерно хотя и уступает несколько по качеству крупному зерну, но способно дать доброкачественные продукты переработки, хоть и в значительно меньшем объёме.

Щуплым

называется зерно недостаточно выполненное, неестественно сморщенное вследствие неблагоприятных условий его развития. Щуплое зерно мелкое, с ограниченным запасом питательных веществ, иногда состоящее почти из одной оболочечной ткани.

Между выполненными и щуплыми зёрнами находятся промежуточные формы зерна различных размеров с неодинаковой выполненностью.

Причинами щуплости зерна могут быть: засуха, суховей, мороз, «стекание», подгар, грибные болезни (пыльная головня, фузариоз, нигроспориоз, ржавчина), бактериозы (блекчаф, базальный бактериоз, бактериальный вилт), вирусные болезни (закукливание, хлороз), цветковые паразиты (повилика, заразихи), полевые вредители (клоп–черепашка, пшеничный трипс, хлебные пилильщики, злаковые мухи) и другие неблагоприятные условия развития и созревания.

Степень щуплости зависит от стадии налива зерна, в которую стали проявляться неблагоприятные условия созревания.

Выравненность зерна.

Выравненностью называется степень однородности отдельных зёрен, составляющих зерновую массу, по влажности, размерам, химическому составу, цвету и другим показателям. Наибольшее значение имеет выравненность по влажности вследствие особой роли влаги при хранении и переработке и по крупности.

В практической работе обычно имеют дело с выравненностью по размерам. Выравненность нельзя путать с крупностью. Это разные понятия. Зерно может быть выравненным и одновременно мелким, крупным и вместе с тем невыравненным. Выравненность имеет особенно большое значение при переработке зерна в крупу.

Выравненные по размерам семена дают дружные всходы, растения развиваются равномерно, и, следовательно, зерно созревает одновременно, что облегчает уборку урожая, а также повышает качество зерна нового урожая.

Масса 1000 зёрен.

Масса 1000 зёрен показывает количество вещества, содержащегося в зерне, его крупность. Естественно, что более крупное зерно имеет и более высокую массу 1000 зёрен. В крупном зерне количество оболочек и масса зародыша по отношению к ядру наименьшие. Масса 1000 зёрен является также хорошим показателем качества семенного материала. Крупные семена дают более мощные и более продуктивные растения.

Для определения массы 1000 зёрен навеску после удаления сорной и зерновой примесей смешивают и распределяют ровным слоем в виде квадрата, который делят по диагонали на четыре треугольника и из каждых двух противоположных треугольников отсчитывают пробы по 500 целых зёрен (по 250 зёрен от каждого треугольника). Массу обеих проб складывают и получают массу 1000 зёрен. Разница между массами двух проб не должна превышать 5% их среднего значения.

Масса отдельных зёрен одной и той же культуры колеблется в больших пределах в зависимости от сорта, года урожая, района произрастания, степени выполненности и т. д.

Стекловидность зерна.

Зерно имеет разную структуру, т. е. определённую взаимосвязь, взаиморасположение тканей, придающее определённое строение её тканям. Структура зерна может быть стекловидной и мучнистой.

Мучнистым

называется зерно, имеющее непрозрачную консистенцию с рыхломучнистой структурой. Мучнистое зерно на поперечном разрезе имеет белый цвет и вид мела.

Стекловидным —

зерно, имеющее почти прозрачную консистенцию с роговидной структурой в разломе. Поперечный разрез стекловидного зерна сходен с поверхностью осколка стекла и создаёт впечатление прозрачной поверхности монолитного плотного вещества.

Различают также частично стекловидное зерно. К нему относят зёрна с частично просвечиваемым или частично непросвечиваемым эндоспермом. В частично стекловидном зерне стекловидная структура может быть несплошной, или занимать часть поверхности поперечного среза, или в виде мелких пятен, в беспорядке разбросанных по поверхности среза. В этом случае срез становится пёстрым.

Стекловидность наблюдается в зерне пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, риса. Она является важным технологическим показателем зерна. Стекловидное зерно оказывает большое сопротивление раздавливанию и скалыванию, в связи с чем, при размоле требуется больше энергии, чем для мучнистого зерна. Стекловидное зерно даёт более высокий выход муки, чем мучнистое. Из мучнистого зерна мука получается, как правило, мягкая, мажущаяся (при растирании между пальцами). Мука из стекловидного зерна более крупитчатая, что очень ценится в хлебопечении.

Общая стекловидность выражается в процентах и равняется числу процентов полностью стекловидных зёрен плюс половина числа процентов частично стекловидных зёрен.

Всхожесть семян

Это способность семян образовывать нормально развитые проростки, то есть стебли растения в самом начале его развития из семени (ростки) вместе с развившимися зародышевыми корешками. Всхожесть определяют проращиванием семян в течение семи-десяти дней при оптимальных условиях, установленных для каждой культуры.

Энергия прорастания

Это способность семян быстро и дружно прорастать. Энергию прорастания определяют в тех же условиях и одновременно со всхожестью (в первые 3–4 дня). Энергия прорастания считается важным показателем посевных качеств семян, она характеризует одновременность роста и развития растений, а также созревания и налива зерна, что улучшает его качество и облегчает уборку. Количество нормально развитых проростков подсчитывают в сутках (первая цифра — энергия прорастания, вторая — всхожесть).

Плёнчатость и лузжистость

Плёнчатостью называется процентное содержание в зерне цветковых оболочек (ячмень, просо, рис, овёс), плодовых (гречиха), или семенных оболочек (клещевина). При характеристике семян масличных культур (подсолнечника, сафлора) плёнчатость заменяется лузжистостью.

Содержание оболочек характеризует ценность зерна для переработки. Чем больше содержание оболочек, тем относительно меньше в нём питательных веществ. Наличие оболочек усложняет и удорожает переработку плёнчатых культур. От плотности и массы оболочек зависит выход крупы. Величина плёнчатости изменяется по культурам. Она неодинакова у разных сортов одной и той же культуры, а в пределах сорта колеблется по районам произрастания и годам.

Натура зерна.

Натурой зерна называется масса 1 литра семян в граммах.

Натуру определяют на литровой пурке с падающим грузом — её выражают в граммах на литр или на 20–литровой пурке — выражают в килограммах одного гектолитра зерна.

На величину натуры влияют: примеси, состояние поверхности зерна, форма зерна, крупность, плотность, влажность, плёнчатость, зрелость и выполненность зерна, масса 1000 зёрен, выравненность.

Натура приближённо показывает степень выполненности зерна. Зерно выполненное, полновесное имеет повышенную натуру.

В некоторых случаях устанавливают строгие требования к натуре.

Механические свойства зерна.

Под механическими свойствами зерна понимается способность его сопротивляться разрушению с одновременным изменением формы, т. е. упруго деформироваться под действием внешних механических сил. Механические свойства зерна находят выражение в сопротивлении деформированию, разрушению и пластичности.

Аэродинамические свойства зерна.

Аэродинамические свойства зерна — это особенности его поведения в воздушном потоке. Движущееся зерно в воздухе встречает сопротивление (давление), которое зависит от ряда факторов. Давление воздушного потока на находящееся в нём тело зависит от массы тела, его размеров, формы, состояния поверхности, относительной скорости движения и расположения зерна, а также от состояния воздушной среды.

Аэродинамические свойства зерна и его примесей используют при очистке и сортировании зерновой массы. Воздушным потоком из зерновой массы выделяют органический сор (кусочки соломы, мякину, полову). Вторичный пропуск через воздушный поток позволяет выделить многие семена сорных растений.

Заражённость зерна вредителями.

При неблагоприятных условиях хранения в неподготовленных и необеззараженных хранилищах в зерновой насыпи развиваются вредители, клещи и насекомые.

Вредители наносят значительный ущерб зерну: поедают его, загрязняют его своими трупами, личиночными шкурками и экскрементами, способствуют повышению влажности и развитию микроорганизмов.

В стандартах на зерно установлены степени заражённости клещами, амбарными и рисовыми долгоносиками, зерновками.

Зерно, сильно загрязнённое вредителями, может оказаться для животного организма ядовитым.

Борьба со всеми видами вредителей хлебных запасов в виде профилактических и истребительных мероприятий не только обеспечивает сохранность зерна и предохраняет его от порчи, но и является исключительно важным делом с точки зрения охраны здоровья людей.

Засорённость зерна.

Примеси в зерновой массе усложняют хранение и переработку зерна, ухудшают качество готовой продукции. Все примеси подразделяются на две основные фракции: сорную и зерновую.

Сорная примесь

является бесполезной или вредной для питания. Кроме того, в неё включают зёрна других культур, которые нельзя использовать так же, как зерно основной культуры.

Зерновая примесь

имеет пониженную ценность по сравнению с нормальными зёрнами основной культуры, но может быть использована по целевому назначению последних.

Содержание сорной, вредной и зерновой примеси определяется государственными стандартами на зерно каждой культуры. Норма примесей увязана с целевым назначением зерна. В зависимости от процентного содержания примесей в зерне его делят на две группы: зерно отвечающее базисным кондициям, и зерно, имеющее отклонения по качеству в пределах ограничительных кондиций.

Для очистки зерна от примесей применяют разнообразные производственные машины. Отделение семян сорных растений, как и других примесей, основывается на отличии их физико–механических свойств от свойств зёрен основной культуры. Отделение тем проще и полнее, чем больше отличаются свойства примесей от свойств зерна, и, наоборот, тем сложнее и менее полно, чем меньше это отличие.

Химические показатели качества зерна

К химическим показателям качества зерна относятся: влажность, зольность, количество белковых веществ, кислотность, содержание и качество клейковины.

Влажность зерна.

Содержание влаги играет решающую роль в сохранности зерна и оказывает большое на технологию зерновых продуктов, получаемых при промышленной переработке. В зависимости от количества влаги различают четыре состояния зерна по влажности: зерно сухое, средней сухости, влажное и сырое.

Для основных зерновых культур: пшеницы, ржи, ячменя, овса, гречихи приняты следующие состояния зерна по влажности:

• сухое — до 14%

• средней сухости — свыше 14% до 15,5%

• влажное — от 15,5% до 17%

• сырое — свыше 17%

Состояние по влажности используют для размещения и учёта зерна при хранении.

Содержание белковых веществ в зерне.

Содержание белковых веществ в зерне — один из наиболее важных показателей качества зерна. Он определяет биологическую полноценность и пищевое достоинство зерна.

Как правило, более крупные, нормально созревшие зёрна имеют большее абсолютное и относительное содержание белка, чем мелкие.

Щуплые зёрна при меньшем абсолютном количестве белка в процентном отношении его всегда содержат больше, чем нормально созревшие.

Содержание и качество клейковины.

Клейковина — это высокогидратированная растягивающаяся (резиноподобная) масса, отмываемая водой из мелко размолотого зерна. Клейковина в основном состоит и набухших белков (70–80% на сухое вещество), крахмала (около 20%) и небольшого количества других веществ (жира, клетчатки и др).

Наибольшее значение содержание и качество клейковины имеет для пшеницы. Благодаря клейковине пшеница даёт хлеб отличного качества.

Количество клейковины связано с количеством белковых веществ.

По качеством клейковины понимают совокупность её физических свойств: растяжимость, упругость, эластичность, вязкость, связность, способность сохранять физические свойства во времени.

На количество и качество клейковины оказывают влияние неблагоприятные условия созревания в колосе и при хранении.

Стандартным способом является отмывание клейковины вручную из куска теста, полученного из 25 г или более (30, 35, 40 г) размолотого зерна и соответственно 14, 17, 20 или 22 мл воды.

Количество и качество пшеничной клейковины нормируются стандартом.

Содержание и качество клейковины по классам (классность)
Класс	содержание клейковины	качество клейковины
1 класс	36%	I группа
2 класс	28–32%	I группа
3 класс	23–27%	II группа
4 класс	18–22%	II группа
5 класс	не ограничен

Технологические свойства и ценности зерна

Природные особенности зерна, требующие разных приёмов и режимов переработки, а также способность зерна давать готовые продукты в определённом количестве и определённого качества при соответствующих затратах энергии в совокупности составляют технологические свойства зерна.

Мукомольные свойства зерна.

Мукомольные свойства зерна проявляются в его способности давать при оптимальных условиях переработки муку заданных сортов с наибольшим выходом при наименьших затратах энергии.

Для оценки мукомольных свойств зерна пшеницы при лабораторном помоле применяют четыре показателя: выход муки; качество получаемой муки; длительность размола весовой единицы зерна; удельный расход энергии на размол.

Хлебопекарное достоинство зерна.

Хлебопекарным достоинством зерна называется способность муки, полученной из него, давать при соответствующем режиме тестоведения и выпечки заданные сорта хлеба наилучшего качества с наибольшим выходом.

Хлебопекарные достоинства пшеничного зерна и муки, полученной из него, зависят от газообразующей способности; силы муки, т. е. способности её образовывать тесто с хорошими физическими свойствами; цвета муки и его изменения в ходе приготовления хлеба; крупности частиц муки.

Пивоваренные свойства ячменя.

Исключительное значение ячменя как основного пивоваренного сырья вытекает из особенностей его химического состава. Ячмень богат ферментами. При соответствующих условиях замачивания, проращивания, приготовления солода и на последующих этапах производства пива ферменты способствуют прохождению глубоких процессов ферментативного распада и превращения запасных тканей зерна с увеличением количества экстрактивных веществ, придающих вместе с другими составляющими (хмель) соответствующий вкус и аромат конечному продукту.

Из большого количества показателей технологического достоинства пивоваренного ячменя наиболее важными являются: цвет, запах, способность прорастать, выравненность, экстрактивность, содержание крахмала, белка и мякинной оболочки (плёнчатость, натура).

Кондиции на зерно

Кондиции — составная часть стандартов на зерно, это — технические требования, предъявляемые к зерну, показатели его качества.

Базисные кондиции зерна.

Базисными кондициями называют нормы качества, которым должны лтвечать созревшее, здоровое зерно и семена. Базисные кондиции устанавливают по влажности, сорной, зерновой и масличной примесям, натуре и другим показателям. Для одних культур они установлены едиными, для других — дифференцированно по почвенно–кламатеческим зонам.

Требования к качеству и безопасности зерна, муки и хлеба тесно взаимоувязаны между собой. Низкое качество хлеба часто  вызвано переработкой зерна с примесью проросшего зерна, зерна, поврежденного клопом-черепашкой, свежеубранного, морозобойного, высушенного при высокой температуре и др. Такая мука характеризуется низким содержанием и качеством клейковины, повышенной или пониженной ферментативной активностью. Хлеб из такой муки получается низкого объема, с крошковатым или заминающимся мякишем, быстро черствеет или плесневеет, а также может быть опасен для потребления.

Это вызывает необходимость контроля качества и безопасности зерна на всех стадиях его обращения, включая мониторинг качества зерна нового урожая, контроль качества и безопасности при хранении, переработке и реализации.

Зерно живой организм, в котором происходят процессы метаболизма и который реагирует на изменение внешних параметров хранения.

При изменении влажностно-температурного режима хранения может повыситься влажность зерна. Повышенное содержание влаги в зерне приводит к изменению физических и биохимических свойств: повышается способность к прорастанию зерна; появляется дефектность зерна, начиная от первой стадии (солодовый запах) и заканчивая  четвертой стадией (гниение и полная порча);  интенсивно развиваются микроорганизмы, плесени, как продуценты микотоксинов;  увеличивается риск развития «картофельной болезни хлеба»; возрастает интенсивность дыхания зерна и увеличивается риск самосогревания.

Важнейшим показателем является контроль за содержанием примесей в зерне.

Например:

• повышенное содержание минеральной примеси, в т.ч. гальки,  может привести при переработке зерна к ее попаданию в готовую продукцию и вызвать повреждения зубов и желудочно-кишечного тракта;

• фузариозные зерна, которые вызывают токсикозы у людей и животных.

• куколь, ядовитые семена из-за  содержащихся в них ядовитого сапонина гитагина, оказывающего сильное раздражающее действие на желудочно-кишечный тракт. При отравлении куколем наблюдается слюнотечение, тошнота, рвота, затруднение глотания, колики, понос. В дальнейшем отравление куколем проявляется в общей слабости, угнетении сердечной деятельности, судорожных состояниях, признаках сильного раздражения почек и в наступлении параличей. Отравление семенами куколя наблюдается у животных при скармливании им муки или отрубей, засоренных семенами. Особенной чувствительностью обладают молодые животные, которые в случае сильного отравления погибают на третий день.  

• спорынья является вредной примесью. Спорынья – род грибов, паратизирующий на злаковых. Из-за употребления хлеба из зерна, поражённого спорыньёй, возникали эпидемии так называемого «Антониева огня» (эрготизма) — пищевого токсикоза алкалоидами спорыньи. Склероций спорыньи содержит большое количество алкалоидов, наиболее ядовитый из которых — эрготинин, при употреблении в пищу вызывающий судороги и длительные спазмы гладкой мускулатуры; также при отравлении наблюдаются расстройства психики, нарушение глазодвигательной функции, а спустя несколько месяцев — осложнённая катаракта, большие дозы приводят человека к гибели.

• семена горчака ползучего содержат сесквитерпеновые лактоны, которые ядовиты для лошадей. При переработке зерна с повышенным содержанием горчака в муку она приобретает горький вкус. 

• семена софоры лисохвостной содержат алкалоиды. При выраженной форме отравления наблюдается головокружение, рвота, сухость слизистых, атония кишечника, психомоторное возбуждение, тахикардия, судороги.

• термопсис ланцетный содержит алкалоиды, оказывающие вредное воздействие на человека. При повышенном содержании может вызвать обильное слюнотечение, тошноту, рвоту, остановку дыхания, цианоз кожи и слизистых. Возможны судороги, сменяющиеся депрессией. Прогрессирующее расстройство дыхания на фоне сердечно-сосудистой недостаточностим может привести к летальному исходу. 

• семена вязеля разноцветного являются вредной примесью. Семена содержат катартин ядовитый для людей и животных. Вызывает рвоту и диарею. Размолотые семена придают муке горький вкус.

• семена гелиотропа опушенноплодного являются вредной примесью. Токсичность обусловлена гепатотропными алкалоидами под влиянием которых развивается токсический гепатит, тошнота, рвота, боль и вздутие живота, диарея.

• семена триходесмы седой способны передавать токсические вещества непосредственно зерну хлебных злаков.

Особую опасность представляют микотоксины, которые могут развиваться на поверхности зерна при неблагоприятных условиях хранения. Афлотоксины и охратоксины поражают печень и обладают выраженным канцерогенным действием.

Зерно поражается многими болезнями, в результате чего снижается урожай и ухудшается его качество. В процессе переработки зерна минеральная пыль и микроорганизмы переходят в готовый продукт, что приводит к его повышенной бактериальной обсемененности. Одной из самых распространенных бактерий является картофельная палочка. Пораженный картофельной болезнью хлеб приобретает неприятный специфический запах, имеет липкий мякиш, а затем в середине буханки появляется черная пустота с сильным гнилостным запахом. Употребление хлеба, пораженного картофельной болезнью опасно для здоровья.

Для предотвращения распространения картофельной болезни необходимо проведение определенных мероприятий во всех звеньях цепи – начиная с почвы, зерна, и заканчивая приготовлением хлеба.

Развитие в хранящемся зерне амбарных вредителей, особенно клещей, влияет на вкус и запах зерна. При небольшом их количестве зерновая масса приобретает приятный медовый запах, дальнейшее размножение и жизнедеятельность клещей приводит к образованию запаха тухлых яиц (сероводорода). При чрезмерно длительном хранении зерна постепенно могут появляться привкусы и запахи, свойственные прогоркающему жиру.

Зараженность зерна амбарными вредителями наблюдается при  неблагоприятных условиях хранения в неподготовленных и необеззараженных хранилищах. В зерновой насыпи развиваются насекомые и клещи. Они не только поедают зерно, но и сильно загрязняют его, снижают пищевые достоинства, способствуют повышению влажности, что может вызвать самосогревание, развитие микроорганизмов.

Это далеко не полный перечень опасных факторов, влияющих на здоровье человека и животных при использовании зерна и продуктов его переработки без контроля качества и безопасность

Роль микроорганизмов в жизни человека, животных и растений

Жизнедеятельность микроорганизмов – необходимое условие существования на Земле органического мира. Благодаря деятельности микробов осуществляется минерализация органических остатков, что обеспечивает непрерывное поступление в атмосферу углекислоты, без которой невозможен фотосинтез растениями. Они принимают самое активное участие в различных геологических процессах. Выветривание горных пород, формирование почв, образование селитры, различных руд (в том числе серных), известняков, нефти, каменного угля, торфа – все эти и многие другие процессы протекают при непосредственном участии микроорганизмов.

Со многими микробами люди сталкиваются с очень давних времен: при закваске теста, изготовлении кисломолочных продуктов, пива, вина, уксуса и пр. Микроорганизмы участвуют в процессах самоочищения окружающей среды. Их жизнедеятельность лежит в основе промышленных процессов, связанных с выпуском антибиотиков, витаминов, стимуляторов роста, кормов для скота и пр.

С помощью микроорганизмов из шлама можно извлекать полезные ископаемые, предотвращать опасность взрыва гремучего глаза в шахтах и т.д.

В подавляющем большинстве микробы или безвредны, или приносят пользу и становятся активными помощниками человека.

Без преувеличения можно сказать, что польза, какую приносят микроорганизмы, значительно больше, чем вред, который они причиняют.

Однако, как правило, при обычных ситуациях мы забываем об этом. И очень часто, когда говорим о микробах, вспоминаем прежде всего болезнетворных, потому что очень трудно забыть страх перед невидимыми возбудителями многих болезней.

На протяжении миллионов лет макро- и микроорганизмы взаимно приспосабливались и стали необходимыми друг другу. Микробы – нормальные обитатели организма человека или животного стали неотъемлемыми спутниками макроорганизма и играют значительную роль в их жизни. Так представители нормальной микрофлоры кишечника завершают переваривание питательных веществ, способствуют более эффективному их использованию макроорганизмом. Многие микробы, обитающие в кишечнике, являются антагонистами гнилостных и болезнетворных бактерий, а также вырабатывают витамины, которые используются организмом человека или животного.

Нормальная микрофлора человека и животного – необходимое условие сохранения здоровья макроорганизма. Нарушение микробных биоценозов в разных органах и системах организма ведет к развитию патологических процессов, снижению активности защитных сил организма, развитию дисбактериоза. Если новорожденного выращивать в стерильных условиях, кормить стерильной пищей, т.е. лишить его нормальной микрофлоры, он будет плохо развиваться, отстанет в росте и может погибнуть.

Многие из микроорганизмов, обитающих в организме человека или животного, представляют нормальную микрофлору и относятся по патогенности к непатогенным или условно – патогенным.

Обитающие в теле человека или животного представители сапрофитной и условно – патогенной микрофлоры в прошлом изучались меньше, так как эту микрофлору считали безвредной для макроорганизма и основное внимание было направлено на представителей патогенной микрофлоры.

Первое сообщение в печати о том, что некоторые непатогенные микробы могут вызывать заболевания у людей и животных появились в 1922 году. В последующие годы периодически появлялись сообщения о случаях инфекционных заболеваний у людей, вызванных сапрофитами, но им не придавали особого значения, поскольку случаи были единичны.

В настоящее время значение непатогенных микробов в возникновении и развитии заболеваний у людей возросло до проблемы, которую трудно переоценить.

Сапрофитные и условно – патогенные микробы, находящиеся в организме, или проникшие из окружающей сред, при определенных условиях на фоне инфекции, авитаминоза, постоянного физического и умственного переутомления, переохлаждения, стрессовых ситуаций, радиоактивного облучения, белкового истощения и других факторов могут вызывать как у людей, так и у животных могут вызвать инфекционные заболевания, которые нередко оканчиваются летальным исходом.

Резидентная микрофлора полости рта может играть существенную роль в заболеваниях инфекционного происхождения (например, при агранулоцитозе), при этом обнаруживаются бактероиды, фузиформные бактерии, стрептококки, Ps.aeruginosa, C.albicans, St.aueus, E.cjli.

Такие микроорганизмы, как E.coli, Kl.pneumoniae, Pr.vulgaris, Cl.perfringens, St.aureus, входящие в состав нормальной микрофлоры кишечника могут вызвать развитие воспалительных процессов, а нередко – и абсцессы.

Представители резидентной микрофлоры могут стать возбудителями бактериемии и сепсиса. Сапрофитные и условно – патогенные микроорганизмы могут обусловить развитие бактериального шока, который развивается в результате одновременного поступления в кровь значительного количества микробных особей и их токсинов, или даже только микробных токсинов. Бактериальный шок возникает после внезапно наступившей массовой бактериемии вследствие хронической очаговой инфекции, преодолевшей защитные барьеры, хирургического вмешательства на фоне септического очага. Очень часто бактериальный шок развивается при манипуляциях мочеполовой системы в период инфекции, при переливании загрязненной микробами крови, при продолжительных внутривенных вливаниях медикаментов и питательных веществ, с которыми в кровь попадают и бактерии.

Наиболее частыми возбудителями бактериального шока являются E.coli, Ps.aeruginosa, Proteus vulgaris, St.epidermidis, St.aureus, Kl. Pneumoniae, представители рода Bacteroides, Cl.perfringens, гемолитический стрептококк, менингококки, пневмококки.

Тяжелее всего бактериальный шок протекает при инфекции, вызванной псевдомонасами, протеями, эшерихиями. При ослаблении организма (переохлаждение, травмы, истощение и пр.) микроорганизмы, являющиеся постоянными обитателями верхних дыхательных путей, могут вызывать различные заболевания (бронхиты, пневмонию и др.), поражая при этом и нижние отделы дыхательных путей.

Резидентная микрофлора мочеполовых органов, в состав которой входят St.aureus, St.epidermidis, E.coli, Klebsiella sp., Cl.perfringens, кандиды, дифтероиды, вибрионы, бактероиды, микоплазмы и другие микроорганизмы, могут вызвать развитие вульвитов, уретритов, заболевание матки, предстательной железы, придатков.

В последние десятилетия в стационарах лечебных учреждений значительно увеличилось число больных, у которых представители резидентной микрофлоры, условно – патогенные микроорганизм нередко взывают тяжелые гнойно – воспалительные процессы.

За последние годы значительно увеличилось число больных с гнойно – воспалительными процессами в челюстно – лицевой области, особенно у лиц со сниженной активностью факторов естественной защиты. Микроорганизмы полости рта играют большую роль в развитии кариеса зубов, стоматита, воспалеия мягких тканей.

В начальной стадии воспалительного процесса преобладают кокки, бактероиды, актиномицеты. По мере развития кариеса к ним присоединяются гнилостные бактерии (протеи, клостридии и др.).

Наиболее часто при воспалительных процессах в ротовой полости встречаются St.aureus, St.enteritidis, E.cjli, Ps.aeruginoa, Pr.vulgaris, Pr.hominis, Klebsiella sp., C.albicans. Из спорообразующих – Bac.subtilis, Bac.mesentericus.

Известно, что стафилококки взывают у людей и животных гнойную инфекцию, характеризующуюся многообразием клинических проявлений. Они обнаруживаются при ринитах, фурункулезах, абсцессах, флегмонах, фарингитах, трахеитах, бронхитах, пиелоцистите, менингите, пневмонии и др.

Стафилококкам, как этиологическому фактору инфекций в родовспомогательных учреждениях, гинекологических, хирургических, стоматологических и соматических стационарах принадлежит более 80% частоты встречаемости.

В последнее время значительно увеличился процент инфекций, возбудителями которых являются представители грамположительной и грамотрицательной палочковидной микрофлоры.

Постоянный обитатель кишечника – условно патогенная E.coli может вызвать у человека при снижении иммунной защиты энтерит, менингит, перитонит и пр. Наиболее опасны эти заболевания для детей грудного возраста.

Протей и синегнойная палочка преимущественно обуславливают септические состояния, менингит, остеомиелит, раневые инфекции.

Bac.subtilis и Bac. mesentericus при нарушении целостности кожи и слизистых, при попадании в органы и полости вызывают гнойно – воспалительные процессы.

Эти микроорганизмы выделяют при обследовании больных с кишечной инфекцией, остеомиелитом, пародонтозом, флегмонами, при гнойно – септических осложнениях после хирургических и иных манипуляциях в стационарах и поликлинических отделениях, при урологических, травматолого – ортопедических и других заболеваниях.

Представители родов Klebsiella и вызывают септические состояния при инфекциях мочеполовой системы, кишечника и легких. В реанимационных отделениях клебсиеллы очень часто бывают возбудителями бактериемии.

E.coli, Proteus sp., Ps.aeruginosa, Kl.pneumoiniae нередко являются этиологическим фактором тяжело протекающих пневмоний.

Ведущая роль среди грамотрицательных микроорганизмов, вызывающих гнойно – воспалительные процессы, принадлежит Ps.aeruginosa.

Чаще всего восприимчивыми к развитию синегнойной инфекции являются больные с тяжелыми ожогами, больные получающие медикаментозное лечение и рентгенотерапию при злокачественных новообразованиях, лейкозах, пересадке органов, стоматологические больные после инокуляции зуба, люди с ослабленным питанием, новорожденные и, особенно, недоношенные дети.

В настоящее время синегнойную инфекцию можно рассматривать как типичную внутрибольничную инфекцию ожоговых, педиатрических, хирургических, акушерских, стоматологических стационаров.

Ps.aeruginosa вызывают тяжело протекающие септические процессы. Обладая хорошо выраженной устойчивостью к бактерицидному действию сыворотки крови, эти микроорганизмы могут длительное время сохраняться в крови. Инфекции, вызываемые Ps.aeruginosa, трудно поддаются лечению, поскольку этот микроб обладает высокой устойчивостью к антибиотикам.

C.albicans могут вызвать менингит, блефарит, сепсис, стоматит, заболевания половых органов, пищевода, бронхов, легких, кожи. Предрасполагающим фактором при этом являются беременность, применение кортикостероидов, диабет, новообразования, применение высоких доз антибиотиков, наркомания, алкоголизм.

Гнойно – воспалительные процессы могут протекать как моноинфекции или как ассоциированные.

Гнойно – воспалительные процессы, протекающие как моноинфекция, наиболее тяжело протекают, если их этиологическим фактором являются стафилококки, синегнойная палочка или протей. По сравнению с моноинфекцией гнойно – воспалительные процессы, обусловленные различными ассоциациями микробов, характеризуются более тяжелым течением. Наиболее часто при ассоциированных инфекциях выделяют стафилококк и протей, стафилококк и синегнойную палочку, протей и синегнойную палочку.

Нередко при микробиологических исследованиях ассоциированных инфекций с участием синегнойной палочки через некоторое выделяется только Ps.aeruginosa. Объяснить это можно тем, что синегнойная палочка, выделяет метаболиты, оказывающие ингибирующее действие на микробных спутников.

Лечить инфекцию, участие в развитии которой принимает синегнойная палочка, чрезвычайно трудно.

Гнойно – воспалительные процессы до 90% обуславливаются ассоциацией аэробно – анаэробной микрофлорой.

Выделение условно – патогенных микроорганизмов не только из гнойного материала, но из воздуха палат, коридоров, перевязочных, манипуляционных, с поверхностей мягкого и твердого инвентаря, обнаружение их в смывах с подоконников, дверных ручек, выделение их с рук и слизистых носоглотки и ротовой полости больных и здоровых людей указывает на их широкую циркуляцию везде, в том числе и в больничной среде.

Наиболее частыми инфекционными осложнениями, с которыми встречаются хирурги в амбулаторных условиях и в стационарах, особенно при пересадке сердца или других органов, являются септические состояния и пневмонии, пиэлиты, эмпиемы, инфекции мозга. Пересадка сердца сопровождается в основном бактериальными и грибковыми инфекциями, реже вирусными и протозойными осложнениями.

Основными возбудителями послеоперационных осложнений являются Klebsiella, E.coli, Bacteroides, бета – гемолитические стрептококки, гноеродные стафилококки, кандиды, нокардии, аспергиллы.

Весьма актуальной в настоящее время стала проблема гнойных осложнений в стационарах челюстно – лицевой хирургии. К хирургам – стоматологам нередко обращаются больные с гнойными периоститами челюстей, с абсцессами, остеомиелитами. Возросло число гнилостно – некротических флегмон, отмечается резкое увеличение случаев пародонтоза, растет частота острого и особенно хронического периодонтита, значительная доля приходится на острые и хронические одонтогенные воспалительные процессы.

При заболеваниях дыхательных путей чаще всего гнойно – воспалительные процессы связаны с развитием острых и хронических ринитов, синуситов, трахеобронхитов, фарингитов, бронхопневмоний, абсцессом и эмипиемой легких, гангреной легких.

При острых и хронических синуситах и других гнойно – воспалительных процессах органов дыхания выделяют E.coli, H.influenzae, Kl.pneumoniae, Proteus sp., Ps.aeruginosa, альфа-, бета- или гамма- стрептококки, стафилококк, пневмококки. В некоторых случаях при хронических поражениях околоносовых полостей можно обнаружить и грибки рода Candida.

При заболеваниях пищеварительной системы хирургам приходится сталкиваться с перипроктальными абсцессами и перианальными фистулами, циррозом печени, поддиафрагмальным абсцессом.

Хирургические вмешательства на желчных протоках могут способствовать инфицированию печени, особенно при септических операциях. При развитии гнойно – воспалительных процессов в желчном пузыре и желчных протоках преимущественно обнаруживаются E.coli, Cl.perfringens, представители родов Enterobacter, Klebsiella, Bacteroides, актиномицеты, кишечные и анаэробные стрептококки.

При хирургических операциях поджелудочной железы регистрируются абсцессы, связанные с воспалительными процессами в желчных протококках, кишечнике. При поддиафрагмальном абсцессе обнаруживаются все микроорганизмы кишечной флоры, вызывающие бактериемии и сепсис, но главным образом – энтерококки, стафилококки, E.coli, Klebsiella, Bacteroides, H.influencia.

В брюшной полости нет микроорганизмов (она стерильна), но при прободении какого – либо органа развивается перитонит и, чаще всего, при этом выделяют E.coli, Proteus sp., Klebsiella, золотистый стафилококк, кишечные стрептококки. В некоторых случаях инфекция оказывается преимущественно анаэробной. Развитию гангренозного перитонита иногда способствуют травмирующие операции. Нередко при перитонитах обнаруживаются одновременно несколько видов микроорганизмов.

Анализ многочисленных наблюдений показал, что гнойные осложнения обуславливаются различными видами микроорганизмов и нередко представляют опасность для жизни людей и особенно для лиц со сниженной активностью факторов естественной защиты. Воспалительная реакция, вызванная микроорганизмами, ведет к нарушению микроциркуляции, затруднению снабжения тканей кислородом и как следствие – развивается некроз тканей, обусловленный токсическими продуктами микроорганизмов, особенно в условиях обменного процесса по анаэробному типу.

Возрастающие объемы и сложности хирургических вмешательств, частые инструментальные обследования, нарушение правил асептики и антисептики, необоснованное применение антибиотико- и химиотерапии обуславливают увеличение гнойных осложнений, вызванных не только аэробами или факультативными анаэробами, но и облигатными анаэробами - бактероидами, фузобактериями, вейлонеллами, пептококками и другими видами микроорганизмов.

В организм животного, также как и в организм человека, микробы из окружающей среды попадают вместе с вдыхаемым воздухом, употребляемом кормом и водой. В окружающую среду от животных микроорганизмы выделяются в основном фекальным и воздушно – капельным путем.

У животных, так же как и у людей, инфекции могут быть обусловлены не только патогенными, но и условно – патогенными или сапрофитными микроорганизмами. Крупный и мелкий рогатый скот, лошади, свиньи, верблюды и другие животные и птицы болеют кампилобактериозом и сальмонеллезом, бруцеллезом и лептоспирозом. У них диагностируются анаэробная дизентерия, сап, диплококковая, стафилококковая и стрептококковая инфекции, мыт, рожа, инфекция агалактия, некроз кожи, трихомоноз, актиномикоз и многие другие инфекции.

Большое внимание ветеринарных специалистов привлекают массовые вспышки инфекционного гастроэнтерита свиней, вызванного вирусом инфекционного атрофического ринита. Очень широко распространенной во многих странах и весьма опасной является зооантропонозная инфекция – листериоз животных.

Среди энтеропатогенных серотипов кишечной палочки выявлены возбудители желудочно – кишечных заболеваний у молодняка крупного рогатого скота.

Дрожжеподобные грибы рода Candida, широко распространены в природе и являются постоянными обитателями наружных покровов, слизистых оболочек и желудочно – кишечного тракта как людей, так и животных. Установлена этиологическая роль Candida albikans, C.tropicalis в возникновении абортов у коров, крольчих, кошек, мышей, морских свинок. При исследовании гистологических препаратов пораженных органов (почек, селезенки, легких, печени) обнаруживаются не только дрожжеподобные, но и мицелиальные формы гриба, прорастающие в ткани. Это свидетельствует об активном развитии гриба в организме.

Патогенные спирохеты у взрослых свиней вызывают лептоспироз, а патогенные кишечные палочки у поросят вызывают коли – бактериоз. Нередко инфекции у животных вызывают вирусы.

У свиней инфекции вызывают респираторный коронавирус, вирус гриппа, вирус трансмиссивного гастроэнтерита, вирус эпизоотической диареи. Вирус болезни Ауески вызывает заболевание не только у свиней, но и у овец, и у пушных зверей. Классическая чума свиней в настоящее время занимает одно из основных мест в инфекционной патологии свиней и обуславливает наибольшие убытки в свиноводстве.

У сельскохозяйственных животных нередко развивается колибактериоз, сальмонеллез, инфекционный ринотрахеит. Телята нередко могут заражаться вирусом парагриппа. У крупного рогатого скота регистрируется вирусный лейкоз, ящур, герпес – инфекция, микоплазмоз.

Овцы болеют вирусной катаральной лихорадкой, а птицы – хламидиозом, пастереллезом, ньюкастельской болезнью, инфекционным ларинготрахеитом, реовирусной инфекцией.

Крупный и мелкий рогатый скот и свиньи болеют бруцеллезом, лошади – сапом. Тутовые шелкопряда поражаются вирусом ядерного полиэдроза.

Больные животные являются источниками инфекционных болезней.

Люди, соприкасаясь непосредственно с больными животными или с различными субстратами, обсемененными микробами, выделяемыми от этих животных, инфицируются и заболевают.

Опаснейшими антропозоонозными инфекциями являются сибирская язва, сап, бруцеллез, туберкулез, чума, трипаносомоз, бешенство и многие другие.

Исследования, проводимые учеными на всех континентах на протяжении многих десятилетий, позволили понять роль микроорганизмов не только в круговороте веществ, но и в возникновении инфекционных заболеваний у людей, животных и растительных организмов.

На протяжении миллионов лет макро- и микроорганизмы взаимно приспосабливались и стали необходимы друг другу. Микробы – нормальные обитатели животного или растительного организма стали неотъемлемыми спутниками макроорганизма и играют значительную роль в их жизни.

Значение микроорганизмов в жизни растений очень велико.

Взаимодействие почвенных микроорганизмов с высшими растениями очень сложно и многообразно.

Растения на жизнедеятельность почвенных микробов оказывают влияние не в меньшей степени, чем микроорганизмы на растения.

Растительный покров является фактором, накладывающим свой отпечаток на количественный и качественный состав микрофлоры почвы. Растения создают и формируют микробные ценозы. Видовой состав микрофлоры почвы в свою очередь оказывает определенное и значительное влияние на видовой состав растительных организмов. Микроорганизмы почвы не только создают условия для роста растений, но и влияют на них непосредственно продуктами своей жизнедеятельности.

Влияние одних на другие может носить как положительный, так и отрицательный характер.

Изучение характера взаимодействия микроорганизмов и растений является одной из главных проблем микробиологии, почвоведения и растениеводства.

Растения являются мощным экологическим фактором, обеспечивающим селекцию определенных видов микроорганизмов. При неправильной агротехнике и нарушении севооборота почва засоряется вредными видами микробов. Влияние микроорганизмов на рост и развитие высших растений весьма разнообразно. Роль микробов не ограничивается только минерализацией органических веществ в природе. Микроорганизмы нельзя рассматривать только как звено в круговороте веществ.

Микроорганизмы почвы оказывают положительное или отрицательное влияние на растения в зависимости от конкретных внешних условий, вида и свойств самих микробов, а также особенностей иммунной защиты растений.

Микроорганизмы являются биологическими факторами, способствующими нормальному питанию и развитию растений. Растения могут находиться в тесном симбиозе с разными микроорганизмами.

Известно, что семена орхидей не могут прорастать без присутствия микозных грибов. Некоторые папоротники не могут без помощи грибов усваивать поглощенный из атмосферы углерод. Бесполое спороносное поколение папоротника Ophioglossum simplex питается только за счет грибов, поглощая органические продукты их метаболизма и распада.

Многие высшие растения без сожительства с микроорганизмами не могут нормально ни развиваться, ни достигать цветения и плодоношения. Такие растения широко распространены в природе. Большинство растений имеют на корнях грибницу, что является не обязательным, но очень полезным. Грибы в таких ситуациях улучшают рост и питание растения. Растения при наличии грибницы лучше растут, быстрее приживаются в новых местах обитания, дают более высокий прирост растительной массы.

Растения могут находиться в тесном симбиозе не только с грибами, но и с бактериями. Хорошо известны клубеньковые бактерии, которые проникают в корни бобовых растений. Эти бактерии размножаются и накапливаются в клетках корневой ткани и способствуют усвоению растениями азотистых веществ.

Аналогичные клубеньки на корнях не бобовых растений могут образовываться бактериями и актиномицетами, которые так же, как и клубеньковые бактерии, способствуют лучшему росту, цветению и плодоношению.

Актиномицеты – одна из активных и очень распространенных в почве групп микроорганизмов.

У многих растений микробы – симбионты поселяются не на корнях, а на листьях. Все микробы – симбионты, обитающие в тканях корней или листьев зеленых растений, влияют на растения продуктами своей жизнедеятельности. Одни из них образуют и выделяют биотические вещества, активизирующие рост и развитие растений, другие, кроме того, еще фиксируют азот атмосферы и в связанном виде передают его растениям.

Изучение положительной роли микробов – симбионтов, таких, как клубеньковые бактерии, микоризные грибы, свободноживущие азотфиксаторы (азотобактер), клостридии и др., позволило разработать и создать препараты для удобрения почвы, в состав которых входят бактерии и грибы.

Придавая большое значение микробам – симбионтам зеленых растений, обеспечивающих растения органическими веществами, нельзя не обратить внимание на ризосферную микрофлору.

К настоящему времени еще не до конца изучена роль видов свободноживущих микроорганизмов, особенно тех, которые обитают в зоне корней. Их видовой состав и влияние на растения весьма разнообразны и многочисленны. Вокруг корней растений обитает огромное количеств микроорганизмов – бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей, простейших, фагов, дрожжей и других живых существ. Сразу же можно заметить, что корневая система растений значительно влияет на расселение микробов. Среди микроорганизмов ризосферы встречаются Bac.mycoides, Bac.mesentericus, Bac.megatherium, Bac.idosus, Bac.glutinosus, Bac.oligonitrophilus, Azotobacter chroococcum, Pseudomonas fluorescens, Ps.adiobacter, Ps.sinuosa. В ризосфере встречаются некоторые фитопатогенные бактерии из родов Pseudomona, Corynebacterium, Erwinia. В ризосфере пшеницы наиболее распространенными оказались Actinomyces olivacens, Act.coelicolor, Act.dlobisporus, Act.longisporus, Act.cylindroporus, Act.chromogenes. Между бактериями и актиномицетами нередко складываются антагонистические взаимоотношения. На групповой состав микрофлоры ризосферы оказывают влияние, вносимые в почву органоминеральные удобрения.

Среди бактерий ризосферы есть бактерии – ингибиторы и бактерии – активаторы. Видовая принадлежность таких микроорганизмов различна в ризосфере различных растений. Так, к бактериям – активаторам ризосфер сахарной свеклы относятся Mycobacterium salivarum, а к бактериям – ингибиторам – Mycobacterium globiforme.

Среди прикорневой флоры обитают виды, которые продуцируют различные биологические вещества – витамины, ауксины, аминокислоты и другие вещества необходимые для роста, развития и защиты растений. Среди обитателей ризосфер есть и антагонисты фитопатогенным грибам, бактериям, простейшим, защищающие растения от возбудителей инфекций. К активным продуцентам ауксинов относятся Bac.mycoides, Ps.radiobacter, Bac.subtilis, Proteus sp., Mycobacterium album . и др.

Активными продуцентами витаминов являются представители родов Vibrio, Pseudomonas, Mycobacterium. Много продуцентов биотических веществ известно и среди грибов – Aspergilis niger, Penicilium glaucum, Mucor mucado, Candida albicans и др. Биотические вещества в почве образуются также и водорослями.

Наряду с этими видами имеются представители, которые образуют токсические вещества и действуют угнетающе на растения, подавляя их развитие и рост.

Вокруг корней растений обитает огромное количество микроорганизмов. Усвоение растениями минеральных и органических веществ протекает с различной интенсивностью и зависит это не только от состава и свойств поглощенных веществ, но также от количественного и видового состава микроорганизмов, окружающих корневую систему.

Микроорганизмы оказывают влияние на поступление органических соединений, на процессы превращения азота и других веществ в корнях, на процессы аминокислотного обмена. В присутствии микроорганизмов изменяется скорость поглощения минеральных и органических соединений. Кроме того, микроорганизмы ускоряют перемещение питательных веществ в почве, доставляют к корневой системе растений различные элементы питания.

Растения также как и организмы животного происхождения подвержены различным инфекционным заболеваниям.

Микроорганизмы, вызывающие заболевания у растений называются фитопатогенными, а заболевания, которые они вызывают у растений называются бактериозами.

Заражению патогенными микроорганизмами подвергаются как корневая система, так и наземная часть растительного организма.

Среди микробов прикорневой зоны есть немало видов, способных вызвать развитие инфекции у растений.

Этиологическими факторами этих заболеваний могут быть различные микроорганизмы – бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, простейшие, вирусы, попадающие в растения из воздуха через устьица или раневые участки, а также из почвы через корневую систему. Среди микробов прикорневой зоны есть немало видов, способных вызвать развитие инфекции у растений.

Вредное воздействие различных видов микроорганизмов на растительные организмы внешне проявляются по – разному. На различных частях растения, главным образом на листьях и стеблях может образовываться пятнистость. Развитие гнили растения связано с растворением внеклеточного вещества, мацерацией тканей, разрушением клеточных оболочек. Под влиянием микроорганизмов в нисходящем направлении может развиться поникание листьев и побегов, что приводит к увяданию и засыханию растений. На растениях могут развиваться наросты. Их возникновение связано с раздражающим действием некоторых видов бактерий, грибов, вирусов, которые вызывают бурное разрастание и беспорядочное деление растительных клеток. В результате влияния микроорганизмов на различных частях растения, но особенно часто на листьях и плодах, может развиться изменение формы пораженного органа (деформация).

Растительные организмы, как и животные, могут быть обсеменены представителями нормальной микрофлоры растений, а также фитопатогенными – возбудителями болезней растительных организмов.

Микроорганизмы, вызывающи заболевания растений, часто живут в почве, как сапрофиты.

В почве вокруг корней обитает ризосферная микрофлора, качественно и количественно специфичная для каждого вида растений. Почвенные микроорганизмы могут быть необходимыми для растений или оказывать вредное действие. Микроорганизмы образуют ферменты, дающие им возможность жить в тканях растений, вызывая их заболевание. Так, Ps.aeruginosa, находясь в зоне ризосферы, защищает растение от болезнетворных микробов, но попав через поврежденные ткани во внутрь растительного организма, может вызвать его загнивание.

Нормальная (эпифитная) микрофлора растений различна на поверхности листьев, семенах и прикорневой системы.

На поверхности свежесрезанных листьев независимо от географической зоны обнаруживаются Bact.herbicola aureus, Ps.fluorescens, Bac.vulgaris, Bac.mesentericus, Bact.putidam, грибы.

Обсемененность растительных организмов микробами зависит от условий произрастания, высоты и целостности растений, времени года. Растения лесов и лугов имеют меньше микробов, чем произрастающие на окультуренных почвах. Осенью на листьях микробов больше, чем ранней весной. Верхние листья содержат микробов меньше, чем нижние. На высушенных растениях микробов меньше, чем на свежих. Особенно сильно заселены микробами растения, растущие на полях орошения, свалках, местах выпаса скота.

Среди почвенных микроорганизмов имеются представители, продуцирующие токсические вещества, которые действуют угнетающе на растения, подавляя их рост и развитие. Они подавляют прорастание семян, рост проростков, развитие растения в целом. При массовом развитии эти микроорганизмы могут существенным образом влиять на плодородие почвы и урожайность растений. Большую роль при этом играют токсические вещества, продуцируемые микроорганизмами.

Микробы, поражающие и подавляющие растения, называют микробами –ингибиторами. Наиболее активными микробами – ингибиторами являются бактерии, грибы, актиномицеты. По видовому составу микробы – ингибиторы очень многообразны. Среди бактерий – ингибиторов есть виды, образующие и не образующие споры. При этом среди аспорогенных бактерий ингибиторов меньше, чем среди спорообразующих. Из спорообразующих бактерий – ингибиторов прежде всего выделяют Bac.subtilis, Bac.mesentericus, Bac.cereus, Bac.brevis. Среди аспорогенных бактерий – ингибиторов наиболее часто обнаруживаются Ps.aeruginosa, Ps.fluorescenc, Proteus sp. Из грибов и актиномицетов как ингибиторы нередко встречаются Act.globisporus, Penicillium notatum, Aspergillus niger, Asp.fumigatus. Активными ингибиторами растений являются представители родов Alternaria, Microsporum.

Биологическая роль микроорганизмов весьма многогранна и разнообразна. Один и тот же вид в зависимости от ситуации может обусловить развитие инфекции у животных или растительных организмов, участвовать в процессах круговорота веществ, улучшать плодородие почвы или ингибировать развитие и рост растительных организмов, вызывать инфекционные заболевания и пр.

Заражение растений и распространение бактериозов происходит через зараженные семена, почву, грунтовую и дождевую воду, через воздух и насекомых.

Микроорганизмы могут проникать в растения через устьица, чечевички, нектарники, через повреждения защитного слоя.

Тканевые клетки под влиянием ферментов и ядов микробных клеток мацирируются и отслаиваются, что и облегчает микробам доступ внутрь растительных тканей.

Различают бактериозы паренхиматозные, сосудистые, опухоли. Инфекция развивается в динамике. Симптомы заболевания растений могут быть мало заметны, особенно в начальный период заболевания, или могут проявляться в резко выраженной форме.

К бактериозам относятся различные виды гнилей, бактериальные пятнистости, деформация растения, ожоги, увядание, опухоли, галлы, ржавчины, курчавость, мозаичные болезни и пр.

Бактериозы различают местные и общие. Гниль растений связана с растворением межклеточного вещества, мацерацией тканей и разрушением клеточных оболочек. Пятнистости развиваются на различных частях растений, но главным образом на листьях и стеблях. Вызывают пятнистость бактерии, грибы, вирус. Увядание растения проявляется в том, что первоначально начинают поникать верхние листья, затем нижние, после них – побеги, а в конечном итоге растение засыхает. Деформация растений – изменение формы пораженного микробами органа, наблюдается на различных частях растения, но особенно часто – на листьях и плодах. Опухоли и галлы возникают в результате пролиферации тканевых клеток в связи с индуцированием онкогенной лазмиды.

Этиологическим фактором инфекций растительных организмов могут быть вирусы, грибы, актиномицеты, бактерии, микоплазмы, простейшие, среди которых представители родов Erwinia, Pectobacterium, Pseudomonas, Xanthomonas, Rhizobium, Corynebacterium, Agrobacterium и др.

Erw.amylovoza является возбудителем ожога плодовых деревьев, Pect.carotovarum, Pect.phytophtorum, Pect.aroidae вызывают мягкую гниль растений. Ps.yzingae, Ps.fluorescens являются возбудителями бактериальной пятнистости листьев, а Rh.leguminosorum, Rh.lupini поражают корни бобовых. Cor.sepedonicum вызывают гниль клубней и медленное увядание всего растения. Особенно часто это заболевание встречается у картофеля. Возбудитель передается с посадочным материалом. Из пораженных клубней картофеля бактерии при образовании побегов проникают в сосуды стебля, а затем – в молодые формирующиеся клубни. Пораженные взрослые растения выглядят угнетенными, вянущими, несут скрученные и пожелтевшие листья. Постепенно растения отмирают. На поперечном срезе стебля пораженных растений обнаруживается пожелтении сосудов. На клубнях заболевание проявляется в виде кольцевой или ямчатой гнили. При кольцевой гнили клубни внешне выглядят здоровыми и только при их разрезе обнаруживается размягчение ткани в виде кольца и загнивание. Заражение клубней может происходить и во время уборки картофеля через чечевички или при механических повреждениях кожицы. Результатом этого является образование ямчатой гнили. Другой возбудитель Bac.phytophtorus вызывает у картофеля заболевание известное под названием «черная ножка картофеля». При этом заболевании корневая шейка чернеет и загнивает. Больные растения имеют слаборазвитую корневую систему. Клубнеобразование при этом значительно снижается – клубни или вовсе не образуются или они бывают мелкими. В пораженных клубнях в результате загнивания тканей образуются полости с черными неровными мокнущими краями.

Заражение растения может произойти и в результате проникновения возбудителя из почвы в местах повреждения растения, возбудитель передается от клубня к клубню при хранении. При высадке зараженных клубней возбудитель вновь заносится в почву.

Картофельную гниль могут вызвать также Bac.mesentericus, а также токсинообразующие Cor.insidiosum и Cor.fascians.

Представитель рода Agrobacterium A.tumefaciens известен как возбудитель

Корончатых галлов и опухолей у многих растений. Развитие этого возбудителя в тканях растений вызывает беспорядочную пролиферацию тканей, что и приводит к образованию опухолей. A.rhizogenes вызывает патологическую пролиферацию корней у плодовых деревьев (яблонь, груш), в результате чего развивается заболевание, известное под названием «нитевидные корни». Вид A.rubus вызывает аналогичное заболевание при поражении смородины и малины.

Заболевания у растений вызывают и различные виды несовершенных грибов.

Повсеместно распространена головня хлебных злаков. Возбудителем твердой головни пшеницы является Tilletia ritici. Попадая внутрь зерна, гриб разрушает содержимое зерна, не нарушая при этом целостности его оболочек. При уборке и обмолоте урожая зерна, пораженные головней, разрушаются, в результате чего освободившиеся споры возбудителя инфицируют здоровые зерна, солому, мякину, почву. Возбудитель твердой головни в зерне от периода уборки до посева сохраняется в зерне в форме хламидоспор. При высеве зерна в почву хламидоспоры прорастают, образуются половые споры которые и заражают пшеницу в период прорастания зерен. В зараженных всходах злаков грибница распространяется в межклетниках, а в период формирования колоса и зерна, она заполняет все клетки, распадаясь затем на хламидоспоры.

При пыльной головне пшеницы, называемой Ustilago tritici, разрушаются все части колоса – завязь, чешуйки, ость. Пораженные части колоса превращаются в черную пылящую массу хламидоспор гриба.

Puccinia graminis вызывает стеблевую или линейную ржавчину пшеницы, овса, ржи, ячменя, поражаются при этом стебли и влагалища. Растения, пораженные стеблевой ржавчиной имеют недоразвитые щуплые зерна с пониженной всхожестью и засухоустойчивостью.

Puccinia tricina и Puccinia dispersa вызывают бурую ржавчину пшеницы и ржи.

Phytophtora infestans поражает картофель. Поражение клубней картофеля происходит в почве или в период уборки при соприкосновении клубней картофеля с пораженной ботвой. Пораженные клубни плохо хранятся, быстро загнивают, становятся более чувствительными к сапрофитным грибкам и бактериям.

Пасмурная, влажная и теплая погода способствуют распространению фитофторы в полевых условиях.

Фитопатогенные вирусы вызывают изменения в структуре растительных тканей, которые хорошо выявляются при сравнении срезов органа.

Вирусные болезни растений по внешним проявлениям, анатомическим и биохимическим изменениям, происходящим в тканях пораженных растений, разделяются на мозаики и желтухи.

Мозаики характеризуются мозаичной раскраской листьев, морщинистостью, курчавостью или нитчатостью листовой пластинки. Количество хлоропластов в пораженных листьях снижается или они полностью разрушаются.

Для желтухи характерны деформация пораженных органов (цветков, листьев, плодов, угнетении растений, отмирание сосудистых пучков). К желтухам относится скручивание листьев картофеля, вызываемое Solanum virus. Урожай от заболевших растений может быть снижен на 40 – 90%.

При поражении картофеля и многих других растений Х- вирусом в растительных клетках происходит синтез вирусного нуклеопротеида. В результате этого в растительных клетках происходит нарушение физиологических и биохимических процессов, что способствует гибели клеток растительных тканей и в конечном итоге – гибель всего растения.

На растениях могут находиться и патогенные для человека и животных микроорганизмы.

В цепи взаимосвязи растительных и животных организмов с окружающей средой микроорганизмы, с одной стороны, занимают такое место, благодаря которому живые существа получают пищевые ресурсы, недоступные им непосредственно. С другой стороны, растительные организмы, люди и животные представляют одно из звеньев круговорота микроорганизмов в окружающей среде, являясь резервуаром и источником распространения микробов различных физиологических групп, среди которых есть сапрофиты, условно – патогенные и патогенные виды, способные вызвать различные инфекционные заболевания как у растительных, так и у животных организмов (в том числе и у человека).

Например, Alternaria sp. и Serpulina lacrymas – возбудители болезней растений, у людей вызывает бронхиальную астму, аллергию. Возбудитель черной ножки картофеля (Bac.phytophtorus) и возбудитель кольцевой гнили картофеля (Corynebacter sepedonicum) у человека могут вызвать поражения жизненно важных органов со смертельным исходом. Возбудители твердой головни пшеницы (Puccinia dispersa, P.grominis, P.triticina) и возбудитель фитофторы картофеля (Phytophtora infestons) у людей и животных вызывают токсические пищевые отравления. Грибы Mucor mucedo, Aspergillus niger, Penicillium notatum, P.glaucum), обитающие в почве на различных субстратах, у человека и животных вызывают микозы с поражением системы органов дыхания, половых органов, слухового аппарата, кровеносной системы. Микробы, участвующие в биохимических процессах круговорота азота, являющиеся представителями нормальной микрофлоры человека и животных (Pr.vulgaris, Bac.mesentericus, Bac.subtilis, E.coli, Bac.sporogenes, Cl.perfringens), у лиц со сниженной иммунной защитой вызывают гнойно – воспалительные процессы эндогенного или экзогенного характера.

Обитатели открытых водоемов, ассоциирующие с сине – зелеными водорослями и простейшими (Legionella pneumophylla, L.boremania, L.gormanii и др.), у людей поражают систему органов дыхания с осложнениями в печени, селезенке, центральной нервной, системе и могут быть виновниками смертельного исхода (до 30%).

Деятельность микробов очень обширна и разнообразна, и порой не всегда доступна к пониманию. Каждый вид микробов в зависимости от конкретной ситуации и от взаимосвязей может биологически проявить себя по – разному, и нередко в диаметрально противоположных ролях.

Чтобы понять обширную и разнообразную роль микроорганизмов, в первую очередь необходимо освоить основы микробиологии, разобраться в их физиологии, понять их эволюционные и экологические требования.

Целью избирательного разрушения корнеклубнеплодов и зерна является высвобождение из них целых зерен крахмала, разрыв их связей с другими компонентами сырья без излишнего измельчения твердых веществ, а также получение растворимых веществ в виде концентрированного раствора.

Для разрушения структуры сырья с целью извлечения крахмала применяются физические, химические и биологические способы воздействия, выбор вида которых обусловлен строением, структурой и технологическими свойствами перерабатываемого сырья.

При извлечении крахмала из корнеклубнеплодов, у которых зерна крахмала находятся в клетках и имеют слабую связь с их стенками и растворимыми веществами, ставится задача разорвать эти стенки при минимальном разрушении клеток. Для этих целей применяются ударно-истирающие способы измельчения без предварительного разрушения структуры сырья.

В зерновом и зернобобовом сырье зерна крахмала также находятся в клетках, но они прочно связаны с твердыми веществами (в основном с белками), поэтому для извлечения крахмала необходимо не только разрушить внешние оболочки зерна и стенки клеток, но и ослабить и разорвать его связи с белками. Решение этой задачи основано на способности белков зерна (альбуминов, глобулинов, глютелинов, проламинов) избирательно растворяться в воде, спирте, слабых щелочах и кислотах. Однако для некоторых видов зернового сырья при химических способах разрыва связей крахмальных зерен с белковыми веществами происходит частичное разрушение клетчатки и гемицеллюлоз с образованием слизей - комплексов некрахмальных полисахаридов (пентозанов) и белковых веществ, что затрудняет отделение от них зерен крахмала. Более эффективен в этом случае биологический метод с использованием протеолитических и целлюлолитических ферментных препаратов. Для избирательного разрушения макроструктуры зернового сырья, т.е. для разрыва оболочек и отделения зародыша, широкое применение получил ударный способ измельчения. При определенной скорости удара по замоченному зерну с уже ослабленной структурой пластические деформации не успевают развиться, и оболочка разрушается по образовавшимся микротрещинам и поверхностям раздела эндосперма с зародышем. Отделение частиц эндосперма от семенных оболочек также успешно решается ударным способом [42,38,53].

Прочность связей зерен крахмала с белками и стенками клеток эндосперма неодинакова для различных видов зернового и зернобобового сырья. Так, в сравнении с кукурузой она намного выше у пшеницы, ржи, ячменя, поэтому для разрушения этих связей применяется разновидность ударного способа - кавитационный [40,80].

 

5.4.1. Разрушение структуры зернового сырья при замачивании в воде

Замачивание - процесс гидротермической обработки зернового и зернобобового сырья с целью размягчения их роговидной части, разрыва и разрушения белковой цементирующей прослойки, удерживающей крахмальные зерна в клетках эндосперма, выведение растворимых веществ зерна в замочную воду - это наиболее древний и широко распространенный способ изменения и ослабления структуры зернового сырья.

Исследованию процесса замачивания посвящены работы, многих ученых в нашей стране и за рубежом [56,57,76,101]. Цель этих исследований - установить основные закономерности физико-химических процессов, происходящих в зерне при замачивании. При этом зерно рассматривалось на молекулярном уровне как комплекс высокополимеров углеводного и белкового происхождения, особенностью структуры которых является отсутствие прочной кристаллической решетки. В связи с этим в глубь высокополимеров могут внедряться адсорбированные молекулы. Это вызывает набухание компонентов сырья, особенно при образовании водородных связей, как это наблюдается при взаимодействии зерна с водой. Из-за беспорядочного расположения активных центров в объеме зерна адсорбированные молекулы воды группируются вокруг активных центров в виде гроздьев, не образуя сплошного, непрерывного мономолекулярного слоя. Однако условно можно представить, что активные центры равномерно распределены на некоторой плоскости поверхности, на которой возможно образование моно- или полимолекулярного слоя.

Механизм сорбционного взаимодействия зерна с водой может быть представлен следующим образом. Зерно по массе сухих веществ более чем на 90% состоит из гидрофильных биополимеров — белков и углеводов. Их макромолекулы содержат большое количество функциональных групп, располагающих запасом свободной энергии. Такими группами в углеводах являются —ОН и —О—, а в белках —NH—, —NН₂, —СООН, —СОNН₂ и т.п. Эти группы атомов выступают в качестве активных центров, непосредственно взаимодействующих с молекулами воды. Иначе говоря, при определенных значениях влажности резко изменяется характер взаимодействия зерна с водой. Несомненно, это должно отражать те изменения свойств зерна, которые обусловлены изменением его влажности. При влажности зерна около 20,5% крахмальные зерна и белковые прослойки между ними в эндосперме имеют одинаковую влажность. В остальных случаях вода в эндосперме распределяется неравномерно: при влажности зерна <20,5% содержание влаги в крахмале выше, чем в белке, при влажности зерна >20,5% - наоборот.

При 13—14%-ной влажности белки зерна приобретают повышенную способность к поглощению воды. Это связано с деформацией белковой макромолекулы, раздвижением её боковых ветвей, благодаря чему молекулы воды получают доступ к экранированным ранее активным центрам белковых молекул и заполняют по тину капиллярной конденсации расширившиеся межмолекулярные промежутки. В результате такого неравномерного набухания основных химических компонентов эндосперма в пределах 14-17%-ной влажности физико-химические свойства зерна резко изменяются. Его повышенная гидратация вызывает интенсификацию происходящих в нем биохимических и физиологических процессов.

В целом протекающие в зерне при замачивании в воде процессы приводят к изменению его технологических свойств. Внутренний перенос влаги в зерне, механизм распределения ее по химическим веществам и технологические свойства зерна оказываются тесно взаимосвязанными.

 

Термодинамические особенности взаимодействия зерна с водой. Влагообмен зерна с окружающей средой — это самопроизвольно идущий изотермический процесс; при этом зерно с термодинамической точки зрения представляет собой открытую систему. При его увлажнении происходит диффузионное проникновение молекул воды в его внутреннюю структуру, сопровождающееся изменением энтропии, и адсорбционное связывание молекул воды активными центрами макромолекул белков и углеводов зерна, сопровождающееся тепловым эффектом (изменением энтальпии). Основной причиной процесса может быть любое из этих явлений: необходимо или наличие теплового эффекта, или же возрастание энтропии [57]. При этом самопроизвольный переход молекул из газообразной фазы в адсорбированный слой возможен только при уменьшении изобарно-изотермического потенциала (DG), поскольку наблюдается изобарно-изотермическое сопряжение системы с окружающей средой, т.е.

DG < 0. (5.1)

Основные термодинамические параметры состояния системы связаны между собой соотношением

 

               DG = DН - ТDS, (5.2) где DН и    DS  -   соответственно изменения энтальпии и энтропии, Т  -  абсолютная температура.

 

Анализ показывает, что при увлажнении зерна DН <0 и DS < О, но по абсолютному значению | DН | > | ТDS | .

При таком сочетании изменений энтальпии и энтропии обеспечивается требуемое снижение свободной энергии DG , что и определяет самопроизвольное развитие процесса поглощения зерном воды.

Для оценки процесса связывания воды наиболее показательно изменение энтропии (рис.5.6). Оно имеет отрицательный знак, а по абсолютному значению с повышением влажности (W) убывает, стремясь к нулю в пределах гигроскопического влагосодержания. Снижение энтропии указывает на увеличение порядка структурных элементов зерна на молекулярном уровне, связанное не только с образованием гроздьев сорбированных молекул воды, но и с повышением степени кристалличности, гидратированных белков и углеводов [57] .

На графике (рис.5.6) можно отметить два подобных один другому участка: от 0 до 8%-ного содержания влаги и выше 8%. Таким образом, о завершении образования монослоя можно судить по существенному изменению термодинамической характеристики процесса связывания воды. По достижении 15—17% влагосодержания значение энтропии резко снижается.

Поглощенная зерном вода переходит в связанное состояние, причем степень этой связи определяется энергетическими уровнями активных центров, а также размерами и структурными особенностями капилляров зерна. Большой практический интерес представляет анализ тех изменений, которые претерпевают свойства связанной воды, поскольку технологические свойства зерна в значительной мере определяются именно энергией связи влаги с его биополи­мерами, состоянием связанной воды.

По классификации академика П. А. Ребиндера, в границах гигроскопического влагосодержания различают химически, физико-химически и механически связан­ную влагу.

Расчет показывает, что основной уровень энергии связи в пределах монослоя составляет 20,9 кДж/моль, т. е. соответствует уровню водородной связи. Это дает основание считать, что в зерне химически связанной влаги нет, поскольку нижний уровень энергии хемосорбции равен 125 кДж/ моль [57].

В зерне в пределах гигроскопического влагосодержания нет и механически связанной влаги, о чем свидетельствует отсутствие в нем макрокапилляров, в которых эта влага может появляться. Наиболее вероятный диаметр капилляров зерна (точнее, размер межмолекулярных промежутков) равен 2,5*10^-7 см, следовательно, условий для накопления в зерне заметных количеств механически связанной влаги нет, так как размер макрокапилляров превышает 10^-5 см.

Таким образом, в равновесном состоянии вся сорбированная в зерне вода связана физико-химически. Однако с повышением температуры и в зависимости от степени завершенности процесса картина может резко измениться. Так, только что прошедшее мойку зерно содержит значительное количество механически связанной воды. Экспериментально установлено и теоретически доказано, что свойства связанной и свободной воды существенно различаются. Наиболее заметна эта разница при анализе термодинамических и некоторых физических ее свойств.

 

 

В свободном состоянии вода является одним из наиболее активных растворителей. Адсорбируясь на активных центрах, связываясь ими, она теряет эту способность. Поэтому связанная вода не может активно участвовать в переносе минеральных веществ в объеме зерна.

Удельная теплоемкость воды при связывании (г) должна уменьшаться, поскольку этот процесс формально аналогичен фазовому переходу. Значение этого показателя во всей гигроскопической области заметно понижено (рис. 5.7).

На графике хорошо выявляется точка, соответствующая завершению образования монослоя и началу интенсивного развития капиллярной конденсации воды в зерне (при W=10%).

Степень изменения свойств поглощенной воды связана и с длительностью взаимодействия молекул воды с активными центрами. Каждая сорбированная молекула находится в положении равновесия ограниченный период, продолжительность которого пропорциональна энергии взаимодействия рассматриваемой пары молекула - активный центр.

Расчет среднестатистического времени жизни сорбированных зерном молекул воды показывает, что при гигроскопической влажности зерна они находятся во взаимодействии с активными центрами лишь около 10^-12 с; затем связь разрывается, молекулы десорбируются, чтобы сразу же локализоваться на другом активном центре или же продиффундировать в окружающую среду; на освободившемся активном центре адсорбируется другая молекула воды. Таким образом, даже в равновесном состоянии при неизменных условиях происходит постоянный влагообмен зерна с окружающей средой, а также внутренняя диффузия влаги по типу "перескоков" молекул воды с одного активного центра на другой.

В результате связывания воды все ее свойства претерпевают изменения, степень которых определяется энергией связи. Процесс сопровождается значительным тепловым эффектом, а также изменением плотности воды; следовательно, происходит фазовый переход первого рода - связанная вода отличается от свободной фазовым состоянием.

Существенно влияет на свойства связанной воды температура. При ее повышении заметно снижается энергия связи влаги, вода приобретает более высокую подвижность, создаются условия для развития в зерне различных биохимических процессов.

То, что в пределах гигроскопического влагосодержания вся вода в зерне связана физико-химически, имеет большое технологическое значение. Невысокая энергия связи обеспечивает быстрое смещение динамического равновесия вслед за изменением внешних условий. Особое значение имеет повышение температуры: при этом происходит «плавление связей» адсорбированных молекул воды, а часть их десорбируется с активных центров, образуя свободную воду. Однако вследствие структурных особенностей зерна извлечь эту воду в окружающую атмосферу трудно; оставаясь в его объеме, свободная (точнее - слабосвязанная) вода влияет на физико-химические свойства биополимеров, вызывает повышение гибкости и подвижности боковых цепей их макромолекул. Наряду с расширением межмолекулярных промежутков должно происходить снижение плотности и твердости зерна, влияющее на характер его деформации [57].

Перенос влаги внутри зерна может происходить в различных направлениях и с разной интенсивностью в зависимости от параметров конкретного процесса. Изучение его особенностей имеет, как уже отмечалось, большое практическое значение, так как с ними связано изменение структуры и технологических свойств зерна.