Життєдіяльність зерна

Дихання - це нормальний процес життєдіяльності зерна при зберіганні. Крім того, в свіжоприбраного зернах йдуть біохімічні процеси, що отримали назву післязбиральної дозрівання. При неправильному зберіганні зернових мас спостерігається проростання зерен. Зерна для підтримки життя отримують необхідну їм енергію в процесі дисиміляції запасних органічних речовин, головним чином цукрів.

Витрачений цукор поповнюються в результаті гідролізу крохмалю або окислення жирів. Дисиміляція цукрів може відбуватися аеробно, тобто окисленням, або анаеробно. При зберіганні зерна спостерігаються обидва види дисиміляції.

Аеробний процес дисиміляції відбувається при аеробному диханні, коли спостерігається повне окислення гексози (глюкози) із вихідних продуктів фотосинтезу - діоксиду вуглецю і води. При анаеробному диханні йде анаеробна дисиміляція, яка представляє собою спиртове бродіння, при цьому гексоз розщеплюється з утворенням етилового спирту. При достатньому доступі повітря в зерні переважає процес аеробного дихання.

Подання про тип дихання можна отримати за дихального коефіцієнту ДК = CO2: О2. При повністю аеробному диханні ДК = 1. При анаеробних процесах збільшується кількість виділяється діоксиду вуглецю (без споживання кисню повітря). Якщо частина кисню насіння витрачають не тільки на дихання, але й на інші потреби, наприклад на окислення жирів, дихальний коефіцієнт менше одиниці. Це характерно для насіння олійних культур.

Величина дихального коефіцієнта у зерна злакових і насіння бобових культур при зберіганні завжди більше одиниці при низькій вологості зерна, наближається до одиниці у зерна вологістю 16 - 17% і менше одиниці при вологості більше 17%. В результаті дисиміляції в зернах відбуваються такі зміни, як втрата маси сухих речовин зерна, збільшення гігроскопічної вологи в зерні і підвищення вологості повітря міжзернових просторів, зміна складу повітря міжзернових просторів, виділення тепла. Вода, що виділяється при подиху, утримується зерном. В результаті збільшується його вологість, що призводить до більш інтенсивного газообміну і створює умови для розвитку мікроорганізмів.

Вологонасичене повітря міжзернових просторів може зростати до межі і приводити до утворення конденсату на поверхні зерен - їх «запотівання». Такі явища особливо характерні для свіжоприбраного зернової маси. В результаті дихання зерна виділяється також діоксид вуглецю. Якщо зберігається зерно не переміщують, то діоксид вуглецю затримується в міжзернових просторах. У зерновій масі створюються умови, що змушують живі організми переходити на анаеробний тип дихання. Продукт анаеробного дихання - етиловий спирт. Він гнітюче діє на функції клітин і призводить до втрати життєздатності зерна.

Особливо це спостерігається у внутрішніх ділянках большіx насипів і в досить герметичних сховищах. У процесі дисиміляції звільняється енергія. У покояться зернах майже все тепло виділяється в навколишнє середовище. Утворюється в зерновій масі тепло внаслідок її поганої теплопровідності може затримуватися в ній і приводити до самозігрівання. Таким чином, при диханні зерна відбуваються втрати маси сухої речовини, збільшується вологість зернової маси, змінюється склад повітря міжзернових просторів і накопичується тепло. Все це призводить до необхідності організації зберігання зернових мас в умовах, що скорочують до мінімуму процеси дихання.

Інтенсивність процесу дихання висловлюють кількома показниками:

  • втратою маси сухих речовин (в міліграмах або відсотках),
  • кількістю тепла, що виділяється при диханні (калориметричних),
  • кількістю поглиненого кисню або виділеного діоксиду вуглецю. Для визначення інтенсивності дихання використовують різні апарати.

Фактори, що впливають на інтенсивність дихання зерна всіх культур ділять на дві групи:

  • впливають на інтенсивність дихання в будь зерновій масі (до них відносять вологість, температуру і ступінь аерації зернової маси)
  • мають значення тільки при зберіганні окремих партій зерна зі специфічними особливостями.

Критична вологість зерна і насіння
Чим зерно вологіше, тим інтенсивніше воно дихає. Інтенсивність дихання дуже сухих зерен (пшениці, жита, ячменю, вівса, кукурудзи та бобових вологістю до 11 - 12% і високоолійних вологістю 4 ... 5%) незначна. Навпаки, дуже сире зерно (вологістю більше 30%) та насіння олійних (вологістю більше 15 ... 20%), що знаходяться в неохолодженому стані при вільному доступі повітря, втрачають 0,05 ... 0,2% сухих речовин в добу.

Вологість, при якій в зерні з'являється вільна волога і різко зростає інтенсивність дихання зерна і насіння, називають критичною.

Величини критичної вологості зерна і насіння різних культур наступні (%):

  • гороху, квасолі, сочевиці - 15 ... 16
  • пшениці, жита, ячменю - 14,5 ... 15,5
  • кукурудзи, пpoca, сорго, столового буряку - 12,5 ... 14
  • томатів - 11,5 ... 12,5
  • соняшника (среднемаслічного), моркви - 10 ... 11
  • огірків - 9,5 ... 10,5
  • капусти - 9 ... 10
  • соняшника (високоолійного) - 0 ... 8

Зерно та насіння основних злакових культур вологістю до 14% (нижче критичної) стійкі. Їх можна зберігати в насипу великої висоти (до 30 м і більше). Зерно середньої сухості, що перебуває на межі критичної вологості, дихає приблизно в два - чотири рази інтенсивніше сухого, але в нього малий газообмін, тому таке зерно досить стійко при зберіганні. Вологе зерно дихає в 4 ... 8 разів інтенсивніше сухого, сире (вологістю понад 17%) - у 20 ... 30 разів енергійніше сухого.

Температура зернової маси з підвищенням температури інтенсивність дихання зерна збільшується.

При високих температурах (50 ° С і більше) інтенсивність дихання знижується внаслідок руйнування речовин, що входять до складу клітин зерна (білків, ферментних систем та ін.)

Вплив температури на дихання зерна залежить і від часу дії даної температури. Так, максимальна інтенсивність дихання зерна пшениці при температурі 50 ... 55 ° С виявляється тільки короткий термін.

При знижених температурах газообмін різко знижується.

При температурі 0 і 10 ° С інтенсивність дихання зерна навіть вологістю 18% незначна. Критична вологість зерна пшениці чітко проявляється лише при температурі 18 ° С і вище. Тому для збереження зерна так важливо підтримувати знижені (до 10 ° С) температури.

Склад газового середовища. Інтенсивність і характер дихання зерна і насіння безпосередньо залежать від складу навколишнього середовища. Тільки в присутності кисню можливе їх нормальне (аеробне) дихання. Особливо це важливо для насіння з вологістю, близькою до критичної або вище її. На сухе ж зерно суттєво не впливають навіть великі концентрації діоксиду вуглецю і відсутність кисню, так як інтенсивність дихання у такого зерна мізерно мала.

При тривалому зберіганні зернових насипів без переміщення та вентиляції в міжзернових просторах іноді створюються умови для накопичення діоксиду вуглецю і втрати кисню. Склад газового середовища частіше змінюється в зернових масах, що зберігаються у залізобетонних силосах елеватора, а також у складах з каменю, цегли і залізобетону з щільними статями (асфальтовими і т.п.)

Таким чином, зернові маси (основних зернових і бобових) вологістю нижче критичної на 2-3% досить тривалий час зберігає схожість і енергію проростання без обміну навколишнього газового складу повітря. Зернові маси вологістю, близькою до критичної і вище, при нестачі кисню втрачають посівні якості в перші місяці зберігання.

Інтенсивність дихання залежить від виду зерна. Так, дихання у зерен кукурудзи, проса, вівса, насіння соняшнику більш інтенсивний, ніж у пшениці, жита, ячменю, бобових. Домішка недозрілих, щуплих, травмованих, пророслих зерен різко збільшує інтенсивність дихання.

Зернові маси вологістю, близькою до критичної і вище, при нестачі кисню втрачають посівні якості в перші місяці зберігання.

Всі зернові маси, що містять зерна з різними відхиленнями, характеризуються підвищеною інтенсивністю дихання і менш стійкі при зберіганні.

Післязбиральное дозрівання

Партії свіжоприбраного зерна ще не володіють хорошими технологічними якостями, т.к. до часу збирання зерно не досягає повної фізіологічної стиглості, в ньому не закінчені процеси вторинного синтезу. За сприятливих умов зберігання в зерні підвищується енергія проростання, і поліпшуються деякі технологічні властивості: зменшується кількість водорозчинних речовин і небілкового азоту, з цукрів синтезується крохмаль, з жирних кислот і гліцерину - жир.

Комплекс процесів, що відбуваються в зерні при зберіганні, називають післязбиральних дозріванням.

У міру завершення цих процесів активність ферментів та інтенсивність дихання зерна знижуються, воно стає фізіологічно зрілим і вступає в стан спокою.

Післязбиральне дозрівання відбувається тільки в тих випадках, коли процеси синтезу в насінні переважають над гідролізом. І можливо це тільки при низькій вологості зерна.

У щойно зібраного зерна підвищеної вологості переважають процеси гідролізу. У цих умовах посівні якості насіння не тільки не поліпшуються, але можуть і знизитися. Тому необхідно вживати термінових заходів для консервації насіння сушінням або охолодженням. Теплова сушка не тільки зупиняє гідролітичні процеси, але і сприяє післязбиральної дозріванню.

На хід процесів післязбирального дозрівання у великій мірі впливає температура. Насіння дозрівають тільки при позитивній температурі і найбільш інтенсивно при 15 ... 30 ° С. Тому в перший період зберігання сухі Щойно зібране насіння сильно не охолоджують. За допомогою сушіння процесів дозрівання протікають протягом 1 ... 2 міс.

Якщо насіння підвищеної вологості не можна висушити, то їх консервують охолодженням (але не промораживание). Післязбиральної дозрівання завершується через деякий час після зниження вологості і підвищення температури. Недолік кисню і накопичення в зерновій масі діоксиду вуглецю сповільнюють дозрівання, а іноді навіть знижується первісна схожість насіння.

У північних районах країни сприятливі умови для післязбиральної дозрівання зерна важко забезпечити. У деякі роки врожай тут прибирають в дощову погоду, в результаті зерно надходить на зберігання з підвищеною вологістю. Тільки сушка або тимчасове охолодження дозволяють зберегти життєздатність і хорошу схожість зерна.

Таким чином, перший період зберігання зернових мас нового врожаю за активністю і різноманіттю що протікають в них процесів найбільш складний. У цей час необхідні специфічний підхід до організації зберігання партії зерна з різною вологістю і систематичний контроль за його станом. У цей період рекомендується проводити щоденної перевірки температури свіжоприбраного зернової маси і спостерігати за її станом.

Проростання зерна при зберіганні

Проростання супроводжується інтенсивним диханням зерна, значним виділенням енергії, великими втратами сухих речовин (іноді до 45-47%), погіршенням технологічних якостей.

Проростання зерна будь-якого цільового призначення при зберіганні неприпустимо. Вологість - єдиний фактор, що обмежує можливість проростання зерна під час зберігання. Інші умови, що сприяють проростанню (температура і кисень), присутні практично завжди.

Для проростання зерна необхідна наявність крапельно-рідкої вологи, що дозволяє насінню набрякнути і почати проростати.

При правильній організації зберігання в зернових масах немає крапельно-рідкої вологи. Вона утворюється лише в результаті термовлагопроводності (при значних перепадах температур) або потрапляє в зерно при несправності стін, даху чи підлоги сховищ, тобто в результаті підмочки атмосферними або грунтовими водами. Будь-який випадок проростання зернових мас розглядають як результат неправильного або недбалого зберігання, відсутності спостережень за даною партією.