ОСОБЛИВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕРНОВИХ ЯК ПРОДУКТУ ЗБЕРІГАННЯ

Зернові як живий організм. Зерно у стані спокою — це жива зернівка, у якій зародок та алейрон мають знижену метаболічну активність, яка може швидко збільшуватись у сприятливому навколишньому середо­вищі. Ендосперм клітин складається в основному із резервних речовин (вуглеводи, білки та, у менших кількостях, ліпіди), що постачають енергію для метаболічних процесів.

Дихання, яке в основному впливає на вуглеводи і ліпіди, відбувається за аеробних умов, якщо вміст вологи і температура зерна досить високі; під час дихання виділяється вуглекислий газ, водяна пара і значна кількість тепла (2 830 кДж на моль окисненої глюкози).

В анаеробних умовах бродильний метаболічний процес відбувається, але виділяється менша кількість тепла (92 кДж на моль глюкози). Зерно, яке почало бродити, має типовий кисло-солодкий алкогольний запах; воно зазнає й інших змін, які роблять його непридатним для споживання людиною, але придатним для годівлі тварин.

Окиснення є нормальним явищем для зерна, яке перебуває на зберіганні, але воно незначне, якщо зерно сухе; потрібно стежити, чи не відбувається помітного прискорення даного процесу, оскільки це вказує на те, що зерно непридатне для подальшого зберігання.

Проростання зерна, яке є нормальним результатом його метаболічної діяльності у присутності кисню та за оптимальних умов вологості і температури, відбувається в кілька послідовних стадій: усмоктування (насичення вологою), активація ферментів, активне розмножування клітин, яке супроводжується їхнім швидким ростом, і подальшим розвитком молодої рослини; лише остання стадія видима зовні.

Проростання, навіть на його початкових стадіях, є серйозною зміною в зерні, яке вже збе­рігається або його готують до зберігання. Найчастіше проростання зерна трапляється у до­щові роки, коли врожай довго не збирають з поля. Це призводить до двох важливих практичних наслідків:

  1. змін у хімічному складі поживних речовин;
  2. зростання ферментативної активності: пшениця з високим вмістом сс-амілази, зібрана у північній Європі в дощові роки, є відомим прикладом.

Такі зернові часто непридатні для споживання людиною.

Потенціал проростання, який визначає життєздатність зерна взагалі, потрібно зберігати, якщо зерно планують використовувати для солодження або посіву.

Мікрофлора

Зерно — постійне місце розвитку значної кількості мікрофлори; більшість із цих мікроор­ганізмів банальні та нешкідливі, але деякі виробляють шкідливі побічні продукти. Представни­ками мікрофлори на свіжозібраному зерні є велика кількість різних типів бактерій, плісняви та дріжджів.

Із дозріванням зерна вміст його вологи падає, кількість польових мікроорганізмів, голов­ним чином бактерій, зменшується. Коли зерно зібране, розвиваються мікроорганізми зберіган­ня і польова мікрофлора поступово зникає. Якщо вміст вологи нижчий 14 %, мікрофлора не розмножується, якщо ж вищий 14 %, то це відбувається дуже швидко. Однак межа вмісту воло­ги залежить від температури (див. 7.3).

Таким чином якісний та кількісний склад мікрофлори врожаю залежить більше від еколо­гічних чинників ніж від різновиду хлібного злаку.

Під час транспортування і зберігання збільшується популяція мікрофлори.

Насіння бур’янів та інші сторонні речовини

Велика частина неочищеного і непросіяного зерна містить частину іншого зерна, насіння бур’янів, лушпайки, солому, каміння, пісок і т.ін. Рослинні домішки можуть мати інші фізичні та біологічні властивості ніж у основної маси, і тому можуть впливати на процес зберігання.

Важливі фізичні властивості, які впливають на зберігання

Найсуттєвіші фізичні властивості, які впливають на зберігання — вологість і температура зерна.

Насип зернових містить, крім зерна, значний об’єм проміжного повітря; наприклад, у
пшениці приблизно 40 % всього об’єму — повітря.

Завдяки властивій текучості зерно можна подавати у будь-який бункер або конвеєр, це робить його придатним до просушування та охолоджування продуванням через нього сухого повітря.

Через дуже низьку теплопровідність зерна (від 0,125 Вт/(мК) до 0,167 Вт/(м-К)), рівень тепла, як наслідок метаболічних явищ, за відсутності вентиляції місцями збільшується, спри­чиняючи різке підвищення температури, тим більше, що зерно має відносно низьку теплоємність (приблизно 1,88 кДж / (кг-К) для пшениці із вмістом вологи — 15 %); однак вона зростає зі збільшенням вологості зерна. Крім властивої метаболічної активності, висока температура може створюватися діяльністю мікроорганізмів і комах.

  • Зерно — гігроскопічне: воно виділяє чи поглинає вологу у такій кількості, щоб зберег­лася рівновага з концентрацією вологості в навколишній атмосфері. Відношення може бути виражене сигмоїдальною кривою, яка є фактично прямою на більшій частині важливого діапа­зону зберігання, між 80 % і 20 % відносної вологості. Є певна різниця у відношеннях між вмістом вологості зерна (вираженого зазвичай як відсоток від маси) і вмістом вологості повітря (прий­нято виражати як відсоток відносної вологості) та температурою. У разі підвищування темпе­ратури вміст вологи зерна падає за постійної відносної вологості. Є також певна різниця між зерном, яке отримує вологу і втрачає її; тобто існує явище гістерезису у відношенні вмісту во­логи зерна до відносної вологості атмосфери між зернами. Приклади адсорбції-десорбції ізо­терм — наведено у додатку А.

Періодичні зміни відносної вологості атмосфери впливають лише на верхні шари насипу зерна, відносна вологість проміжного повітря між зернами нижче поверхні в основному регу­люється початковим вмістом вологи і температурою. Відхили між урівноваженою відносною вологістю і вмістом вологи можуть бути спричинені постійною різницею температури верхньо­го шару і внутрішньої частини насипу зерна, спричиненою змінами зовнішньої температури або підігрівом маси зерна. Вологість переносить температуру і відхили тиску пари до найбільш прохолодної частини зерна і збільшує там вміст вологи.

Терміни «сухе», «сире» і «безпечне» можна застосовувати до зерна під час зберігання.
Терміни «сухе» або «безпечне» вказують на те, що зерно має вміст вологи у разі якого,

беручи до уваги ймовірний діапазон температури, який треба контролювати протягом збері­гання і транспортування, немає ніякого ризику помітної метаболічної активності зерна безпо­середньо, ні ушкодження пліснявою та іншими мікроорганізмами.

«Сире» — це зерно, вміст вологи якого є вищий від встановленого рівня. Діапазон «без­печного» вмісту вологи залежить від урожаю, температури (зокрема від штучних способів зни­жування температури) і періоду зберігання. Зерно, вміст вологи якого не перевищує вмісту вологи, врівноваженого з відносною вологою 65 %, відноситься до терміну «безпечний».

Зберігання якості зерна

Необхідно зберегти деякі обов’язкові властивості зерна, яке призначене для харчування людини чи в годівлі тварин або для солодження чи посіву:

  1. певний рівень ферментативної активності, особливо сс-амілази, яку (якщо це зерно) ви­користовують для виготовляння хліба;
  2. первинну природу різних складових білка, оскільки вони визначають реологічні власти­вості тіста;
  3. відсоток проростання та енергію росту, яка повинна дуже добре зберегтися для посіву та солодження ячменю.

Ці вимоги усувають будь-яке інтенсивне термічне обробляння, таке як теплова стериліза­ція, яка порушує природні властивості білків і обмежує використання високотемпературних способів сушіння.

Для продовольчого використання (для харчування людей чи тварин) дуже важливо зберегти харчову цінність продукту (смак, харчові властивості, поживну ефективність) на найвищому рівні. Також необхідно дотримуватись вимог захисту продукції від будь-яких можливих шкідливих ре­човин (токсинів) і залишків пестицидів.