Классификация микроорганизмов при хранении зерна и семян

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет»

Кафедра технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

Реферат

по дисциплине «Технология хранения и переработки продукции растениеводства»

на тему: «Классификация микроорганизмов при хранении зерна и семян»

Выполнил: студент 41 группы факультета

биотехнологии и природопользования,

направление подготовки 35.03.07

Судоргин Д.С.

Оренбург 2019



Введение

Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от условий среды их обитания: при благоприятных условиях они развиваются и размножаются, при неблагоприятных -- погибают или переходят в состояние покоя. Наиболее важными факторами, определяющими условия среды обитания и, как следствие, активность микроорганизмов в хранящемся зерне, являются: влажность зерновой массы и ее отдельных компонентов (зерна, примесей, воздуха межзернового пространства), температура зерновой массы, доступ воздуха (кислорода) в межзерновое пространство, целостное состояние зерна и его покровных тканей, количество и видовой состав примесей. Влажность зерновой массы.

Вода -- необходимый фактор жизнедеятельности микроорганизмов, составляющий 80...96 % массы их тел. Следовательно, количество содержащейся в окружающей среде воды регулирует жизнедеятельность микроорганизмов; недостаток воды замедляет и останавливает жизненные функции последних. По величине минимальной потребности во влаге микроорганизмы делятся на три группы: гидрофиты, мезофиты и ксерофиты.

Гидрофиты -- микроорганизмы, успешно развивающиеся на плотных средах при относительной влажности воздуха 100 % (нижний предел 90 %). В их число входят микроорганизмы из группы сапрофитов -- бактерии, многие дрожжи и актиномицеты, многие виды грибов из рода Mucorales, некоторые виды Penicillиm; большая часть фитопатогенных грибов.

Мезофиты -- микроорганизмы, успешно развивающиеся при относительной влажности воздуха 95...100% (нижний предел 80...90 %). В их числе грибы некоторых видов Aspergillus, некоторых видов Penicillium, многих Mucorales, Altemaria, Cladosporium. Ксерофиты -- микроорганизмы, успешно развивающиеся при относительной влажности воздуха 90...95% (нижний предел 70... 79 %). В их числе плесени A. glaucus, A. candidus, A. restrictus. Приведенная характеристика свидетельствует, что рост и развитие

микроорганизмов (в том числе плесеней) происходят в широком диапазоне относительной влажности воздуха.

Причем, как установлено исследованиями, споры плесеней при оптимальной влажности среды обитания прорастают в течение одного дня, а если влажность близка к минимальной (наблюдается при критической влажности зерна), то прорастание спор растягивается на длительное время (несколько месяцев, год и более). При влажности ниже минимальной (ниже критической влажности зерна на 0,5...1 %) споры плесеней постепенно погибают, причем тем быстрее, чем выше температура (например, споры некоторых ксерофитов A, repens и др. погибают при относительной влажности воздуха 60 % и температуре 25 °C в течение одного года). Влажность зерна выше критической в сочетании с оптимальной температурой способствует бурному развитию микроорганизмов, приводящему к заметному ухудшению качества зерна.



Микроорганизмы и их влияние на хранение продукции растениеводства

Микроорганизмы оказывают положительное влияние на процессы разложения веществ неприродного происхождения - ксенобиотиков, искусственно синтезированных, попадающих в почвы и водоемы и загрязняющих их.

Наряду с полезными микроорганизмами существует большая группа так называемых болезнетворных, или патогенных, микроорганизмов, вызывающих разнообразные болезни сельскохозяйственных животных, растений, насекомых и человека. В результате их жизнедеятельности возникают эпидемии заразных болезней человека и животных, что сказывается на развитии экономики и производительных сил общества.

Последние научные данные не только существенно расширили представления о почвенных микроорганизмах и процессах, вызываемых ими в окружающей среде, но и позволили создать новые отрасли в промышленности и сельскохозяйственном производстве. Например, открыты антибиотики, выделяемые почвенными микроорганизмами, и показана возможность их использования для лечения человека, животных и растений, а также при хранении сельскохозяйственных продуктов. Обнаружена способность почвенных микроорганизмов образовывать биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений - ростовые вещества и т. д. Найдены пути использования белка микроорганизмов для кормления сельскохозяйственных животных. Выделены микробные препараты, усиливающие поступление в почву азота из воздуха.

Открытие новых методов получения наследственно измененных форм полезных микроорганизмов позволило шире применять микроорганизмы в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а также в медицине. Особенно перспективно развитие генной, или генетической, инженерии. Ее достижения обеспечили развитие биотехнологии, появление высокопродуктивных микроорганизмов, синтезирующих белки, ферменты, витамины, антибиотики, ростовые вещества и другие, необходимые для животноводства и растениеводства продукты.

С микроорганизмами человечество соприкасалось всегда, тысячелетия даже не догадываясь об этом. С незапамятных времен люди наблюдали брожение теста, готовили спиртные напитки, сквашивали молоко, делали сыры, переносили различные заболевания, в том числе эпидемические. Свидетельством последнего в библейских книгах служит указание о повальной болезни (вероятно, чуме) с рекомендациями сжигать трупы и делать омовения.

Однако до середины прошлого века даже никто не представлял, что разного рода бродильные процессы и заболевания могут быть следствием деятельности ничтожно малых существ. Классификация микроорганизмов по способам питания. Сущность автотрофного и гетеротрофного питания. Сапрофиты и паразиты.

В соответствии с принятой сейчас классификацией микроорганизмы по типу питания разделяют на ряд групп в зависимости от источников потребления энергии и углерода. Так, выделяют фототрофы, пользующиеся энергией солнечного света, и хемотрофы, энергетическим материалом для которых служат разнообразные органические и неорганические вещества.

В зависимости от того, в какой форме микроорганизмы получают из окружающей среды углерод, их подразделяют на две группы: автотрофные ("сами себя питающие"), использующие в качестве единственного источника углерода диоксид углерода, и гетеротрофные ("питающиеся за счет других"), получающие углерод в составе довольно сложных восстановленных органических соединений.

Таким образом, по способу получения энергии и углерода микроорганизмы можно подразделить на фотоавтотрофы, фотогетеротрофы, хемоавтотрофы и хемогетеротрофы. Внутри группы в зависимости от природы окисляемого субстрата, называемого донором электронов (Н-донором), в свою очередь, выделяют органотрофы, потребляющие энергию при разложении органических веществ, и литотрофы (от греч. lithos - камень), получающие энергию за счет окисления неорганических веществ. Поэтому в зависимости от используемого микроорганизмами источника энергии и донора электронов следует различать фотоорганотрофы, фотолитотрофы, хемоорганотрофы и хемолитотрофы. Таким образом, выделяют восемь возможных типов питания.

Микроорганизмы оказывают положительное влияние на процессы разложения веществ неприродного происхождения - ксенобиотиков, искусственно синтезированных, попадающих в почвы и водоемы и загрязняющих их.

Наряду с полезными микроорганизмами существует большая группа так называемых болезнетворных, или патогенных, микроорганизмов, вызывающих разнообразные болезни сельскохозяйственных животных, растений, насекомых и человека. В результате их жизнедеятельности возникают эпидемии заразных болезней человека и животных, что сказывается на развитии экономики и производительных сил общества.

Последние научные данные не только существенно расширили представления о почвенных микроорганизмах и процессах, вызываемых ими в окружающей среде, но и позволили создать новые отрасли в промышленности и сельскохозяйственном производстве. Например, открыты антибиотики, выделяемые почвенными микроорганизмами, и показана возможность их использования для лечения человека, животных и растений, а также при хранении сельскохозяйственных продуктов. Обнаружена способность почвенных микроорганизмов образовывать биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений - ростовые вещества и т. д. Найдены пути использования белка микроорганизмов для кормления сельскохозяйственных животных. Выделены микробные препараты, усиливающие поступление в почву азота из воздуха.

Открытие новых методов получения наследственно измененных форм полезных микроорганизмов позволило шире применять микроорганизмы в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а также в медицине. Особенно перспективно развитие генной, или генетической, инженерии. Ее достижения обеспечили развитие биотехнологии, появление высокопродуктивных микроорганизмов, синтезирующих белки, ферменты, витамины, антибиотики, ростовые вещества и другие, необходимые для животноводства и растениеводства продукты.

С микроорганизмами человечество соприкасалось всегда, тысячелетия даже не догадываясь об этом. С незапамятных времен люди наблюдали брожение теста, готовили спиртные напитки, сквашивали молоко, делали сыры, переносили различные заболевания, в том числе эпидемические. Свидетельством последнего в библейских книгах служит указание о повальной болезни (вероятно, чуме) с рекомендациями сжигать трупы и делать омовения.

Однако до середины прошлого века даже никто не представлял, что разного рода бродильные процессы и заболевания могут быть следствием деятельности ничтожно малых существ.

В соответствии с принятой сейчас классификацией микроорганизмы по типу питания разделяют на ряд групп в зависимости от источников потребления энергии и углерода. Так, выделяют фототрофы, пользующиеся энергией солнечного света, и хемотрофы, энергетическим материалом для которых служат разнообразные органические и неорганические вещества.

В зависимости от того, в какой форме микроорганизмы получают из окружающей среды углерод, их подразделяют на две группы: автотрофные ("сами себя питающие"), использующие в качестве единственного источника углерода диоксид углерода, и гетеротрофные ("питающиеся за счет других"), получающие углерод в составе довольно сложных восстановленных органических соединений.

Таким образом, по способу получения энергии и углерода микроорганизмы можно подразделить на фотоавтотрофы, фотогетеротрофы, хемоавтотрофы и хемогетеротрофы. Внутри группы в зависимости от природы окисляемого субстрата, называемого донором электронов (Н-донором), в свою очередь, выделяют органотрофы, потребляющие энергию при разложении органических веществ, и литотрофы (от греч. lithos - камень), получающие энергию за счет окисления неорганических веществ. Поэтому в зависимости от используемого микроорганизмами источника энергии и донора электронов следует различать фотоорганотрофы, фотолитотрофы, хемоорганотрофы и хемолитотрофы. Таким образом, выделяют восемь возможных типов питания.

Изменение состава микрофлоры зерна при хранении

Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности растений, получили название эпифитов. Микробы-эпифиты не паразитируют на растении, питаясь нормальными выделениями его тканей. Кроме стебля, листьев и других наземных органов растений, микроорганизмы живут также и на семенах. У бобовых растений семена до раскрытия плодовых или семенных оболочек лишены микрофлоры.

В процессе развития растения происходит накопление микрофлоры на всех его частях. На растениях, как и в ризосфере, главным образом размножаются неспороносные бактерии, а бациллы составляют лишь небольшой процент бактериального эпифитного населения.

При уборке и обмолоте зерно сильно загрязняется микроорганизмами. Большое значение при этом имеет пыль. Количество пыли и микробов, задерживающихся на зерне, зависит отчасти от условий обмолота, и в большей степени от морфологических признаков зерна. Зерно злаковых больше заселено микроорганизмами, чем семена некоторых масличных и бобовых, имеющих ровную, гладкую поверхность.

При многофазной уборке, когда между косьбой и обмолотом зерно находится в колосе при неблагоприятных условиях (дождливой погоде, высокой относительной влажности воздуха), а также значительной влажности зерна может происходить бурное развитие микроорганизмов. Особенно энергично они размножаются на зародыше, влажность которого выше, чем у остальных частей зерна.

Микроорганизмы накапливаются в зерновой массе во время перевозки ее к зернохранилищу, при этом от транспортного средства оно может загрязниться некоторыми видами патогенных микроорганизмов, а в некоторых случаях клещами.

Доброкачественному зерну свойственна довольно типичная микрофлора, которая существенно изменяется при неправильном хранении и порче.

Поэтому видовой состав микроорганизмов может быть использован как показатель качества хранящегося зерна. В таблице 3 представлены ориентировочные данные по численности микроорганизмов в зерне разных видов.

Основная микрофлора зерна состоит из бактерий.

В таблице 4 общее количество микробов при молочной спелости пшеницы принято за 100%.

Таблица 3 - Численность микроорганизмов на зерне (тыс.на 1 г)

Зерно	Численность микроорганизмов
Рожь	2 500
Пшеница	1 500
Овес (без цветочных пленок)	700
Рис (без цветочных пленок)	250
Горох	40
Кукуруза	20
Просо	20

Таблица 4 - Качественный и групповой состав микрофлоры пшеничного зерна

Стадии спелости	Общее число микроорганизмов	%
		бактерий	грибов	актиномицетов
Молочная	100	98,0	1,4	0,6
Восковая	218	98,5	0,8	0,7
Полная уборочная	126	99,9	0,1	0,0

зерно хранение микроорганизм

Большую часть бактериального населения семян всех растений составляет неспороносная палочка из рода Pseudomonas, активно размножающаяся на поверхности растений. Особенно часто встречается Ps.herbicola, которая образует на твердых питательных средах колонии золотисто-желтого цвета. Преобладание этой бактерии на зерне служит показателем его высоких качеств. При всевозможных пороках этот микроорганизм вытесняется другими. Нередко на зерне может быть найден Ps.fluorescens, дающий флюоресцирующие колонии. Из бактерий других видов на зерне встречаются микрококки, молочнокислые бактерии. На зерно вместе с пылью и насекомыми попадают маслянокислые бактерии и бациллы, которые на растениях сохраняются в пассивном состоянии, не размножаясь. Всего на растениях обнаруживаются до 50 видов бактерий.

Грибов на поверхности растений и на зерне немного, вероятно их размножению препятствует слабая концентрация питательных веществ. Один грамм доброкачественного зерна содержит несколько тысяч зародышей грибов. В грибной флоре свежеубранного зерна обычно присутствуют Altemaria, Cladosporium, Helminthosporium, Ascochyta. Пенициллы и аспергиллы обнаруживаются в небольших количествах. Встречаются дрожжи и актиномицеты. При хранении значительно изменяется состав грибной флоры. Доминирующими компонентами становятся пеницилловые и аспергилловые грибы (получившие название «плесени хранения»), а типичные представители свежеубранного зерна -- «полевые плесени» -- сохраняются в небольшом количестве.

Видовой состав грибной микрофлоры на поверхности зерна представлен в таблице 5.

Таблица 5 - Видовой состав грибной микрофлоры зерна при хранении (в тыс. на 1 г)

Культура	Общее число грибов	Penicilli um	Aspergil lus	Clado- sporium	Alterna- ria	Mucor
Пшеница	0,91	0,89	0	0	0	0
Рожь	6,0	4,0	0	1,0	1,0	0
Рис (без пленок)	1,46	0,79	0,56	0	0,11	0
Рис (с пленками)	6,6	0,5	3,0	1,0	1,5	0
Овес (без пленок)	0,83	0,1	0,73	0	0	0
Овес (с пленками)	15,0	12,4	2,5	0	0	0,1
Кукуруза	0,3	0,2	0,1	0	0	0
Просо	0,04	0,02	0,02	0	0	0

Большинство грибов представлены видами рода Penicillium. Род Aspergillus представлен на здоровом зерне менее обильно. В зерне южного происхождения роль грибов рода Aspergillus возрастает, так как их больше вюжных почвах. В значительно меньшем количестве на зерне встречаются другие грибы из родов Cladosporium, Alternaria, Mucor. На свежеубранном зерне кукурузы встречаются грибы из родов Cephalosporium и Fusarium. При хранении зерна количество этих грибов резко уменьшается.

В отличие от эпифитной микрофлоры болезнетворные микроорганизмы могут внедряться в зерно, которое становится источником распространения инфекции.

Болезнетворные микроорганизмы растений и их влияние на качество зерна

Болезни растений вызываются преимущественно грибами разных систематических групп. Кроме того их вызывают бактерии и вирусы. Главным источником фитопатогенных микроорганизмов в природе являются больное растение и его остатки. Распространению возбудителей болезней способствуют воздушные течения и насекомые. На ход инфекционного процесса огромное влияние оказывают температура и влажность.

Головня хлебных злаков - поражает ведущие зерновые культуры и вызывает значительное снижение урожая. Зараженное растение дает вместо зерна непригодную споровую массу паразита. Головней поражаются пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, сорго, просо, чумиза и другие злаки. Возбудителями головни являются головневые грибы, принадлежащие к классу базидиальных. На определенной стадии развития мицелий головневых грибов распадается на отдельные клетки, которые покрываются утолщенной оболочкой и превращаются в споры. Споры образуют пылящую или плотную темноокрашенную массу в видоизмененных зернах, стеблях, а иногда на листьях. Скопления спор придают пораженным частям растений вид обугленных или покрытых сажей. У многих головневых грибов споры сохраняют свою жизнеспособность в течение нескольких лет.

Мокрая, твердая или вонючая головня пшеницы наиболее распространенный вид головни, которая вызывается грибами Tilletia tricici и Tilletia levis. Споры мокрой головни имеют неприятный запах селедочного рассола. Споры гигроскопичны и при отсыревании легко мажутся, отчего головня получила название «мокрой». Головневое зерно следует подвергать тщательной очистке от мешочков и спор, иначе при размоле споры попадут в муку, и она будет темного цвета. Такая мука приобретает запах, свойственный головне. Хлеб, испеченный из этой муки, плохо пропекается, имеет серый или синеватый оттенок, противный запах и вкус.

Споры различных видов головни могут вызвать раздражение слюнных желез, функциональные расстройства в работе кишечника. Поэтому они относятся к группе вредных примесей зерна. Для очистки продовольственного зерна от мешочков и спор головни применяют очистку на сепараторах, сепарирование воздухом и мокрая очистка (мойка). Для удаления запаха применяется тепловая сушка и мойка зерна. В целях борьбы с заболеванием применяется протравливание семенного материала гранозаном.

Пыльная головня пшеницы вызывается грибом Ustilago tritici. Гриб поражает преимущественно мягкую пшеницу, разрушая не только завязь, но и все другие органы цветка - тычинки, цветковые и кроющие чешуйки. Такой колос совсем не образует зерен. Мука с большой примесью сухой головни отличается грязным цветом и неприятным вкусом, но запаха селедочного рассола не имеет.

Стеблевая и мокрая головня поражает рожь. При стеблевой головне ржи (возбудитель Urocistis occulta) заболевание затрагивает стебель растения, а иногда и листья. Мокрая, вонючая, или твердая головня ржи, возбудителем которой является Tilletia secalis, ближайший аналог мокрой головни пшеницы.

Головневые болезни ячменя. Твердая, или каменная головня ячменя (Ustilago hordei), как и мокрая головня пшеницы. Пыльная головня ячменя вызывается грибом Ustilago nuda. Борются с возбудителем при помощи термической дезинфекции увлажненного зерна.

Несколько видов головни встречается на кукурузе.

Пузырчатая головня кукурузы (Ustilago zeae) поражает любые органы растения. Пыльная головня кукурузы (Ustilago reiliana) поражает только метелки и початки. Весь зараженный початок превращается в темную массу спор, прикрытую сухими жесткими обвертками. Растения кукурузы и ее семена, пораженные пузырчатой и пыльной головней, перед скармливанием необходимо подвергнуть силосованию или запарить, чтобы убить споры паразита. Иначе они проходят через кишечник животного, сохраняя жизнеспособность.

Пыльная головня овса (возбудитель Ustilago avenae) превращает в споровую массу не только завязь, но и чешуйки. Для борьбы с возбудителем используют протравливание формалином. Твердая головня овса (Ustilagolevis) отличается тем, что споровая масса гриба более плотная и не распыляется в поле.

Для борьбы с различными видами головни разработаны специальные мероприятия, к которым относятся:

-создание вполне здорового фонда;

-использование устойчивых к головне сортов;

-мокрое, полусухое и сухое протравливание;

-термическое обеззараживание семян в горячей воде или токе теплого воздуха (при пыльной головне пшеницы, когда мицелий паразита находится внутри зерна);

-агротехнические мероприятия, способствующие быстрому росту растений;

-зерно, при его переработке следует подвергать сухой и мокрой очистке.

Спорынья. Спорынья - это заболевание культурных и диких злаковых растений. Она вызывается сумчатым грибом Claviceps purpurea. В колосках вместо семян образуются плотные, довольно крупные фиолетовые рожки 2-4 см, представляющие собой склероции гриба. Спорынья чаще всего встречается на ржи. Рожки спорыньи содержат ядовитые вещества, которые попадая в пищу или корм вызывают серьезные заболевания - в том числе «эрготизм». Рожки спорыньи используются для приготовления препаратов, используемых в медицине.

К мерам борьбы со спорыньей следует отнести:

-тщательную очистку семенного материала от рожков;

-подбор сортов злаков с кратким периодом цветения;

-отдельную уборку хлебов с краевых зон поля, поражающихся сильнее;

-уничтожение сорняков, ведение правильных севооборотов, лущение стерни, глубокую зяблевую пахоту поля.

Фузариозы злаков

Болезни зерновых злаков - фузариозы, вызываемые грибами рода Fusarium, распространены больше в районах с влажным климатом. Заболевание чаще проявляется на пшенице, рисе и кукурузе. Но, могут поражаться ячмень, бобовые и сорняки. Зерно пшеницы, ржи, ячменя и овса, пораженное грибом Fusarium graminearum, приобретает токсические свойства и вызывает отравления, напоминающие опьянение. Заражение зерна этим грибом ухудшает его свойства:

-понижается натурный и абсолютный вес;

-снижаюся мукомольно-хлебопекарные качества;

-в пораженном зерне частично разрушается крахмал, белки и другие вещества.

Фузариоз на колосьях проявляется в начале молочной спелости. Более заметным становится на стадии полной спелости, особенно, если влажность воздуха высокая - 70% и выше. Пораженные колоски желтеют и часто покрываются розовым налетом, представленным мицелием гриба с характерными многоклеточными конидиями. Позднее розовый налет превращается в черноватые скопления. Зерна в больных колосках недоразвиваются - становятся легковесными, оболочка их окрашивается в сероватый цвет, пораженные зерна теряют всхожесть. Если зерна заболевают в стадии восковой спелости, то внешне они неотличимы от здоровых. Зерно с повышенной влажностью может поражаться и после уборки.

Борьбе с фузариозными заболеваниями помогают уборка в сжатые сроки и хорошую погоду, просушка урожая и его хранение при нормальной влажности. При повышенной влажности масса зерна может оказаться сцементируема мицелием гриба. Для предотвращения его роста необходимо довести влажность зерна до 12-13%. Пораженное зерно нужно хранить отдельно от здорового.

От фузариоза страдает и кукуруза. Одним из вредоносных заболеваний, вызываемых Fusarium graminearum, является красная гниль початков. Гриб поражает початки в период молочно-восковой спелости. Зерновки становятся красновато-коричневыми и хрупкими, так как внутри образуются пустоты, заполненные сплетениями грибницы.

Фузариоз початков и зерна, вызываемый F.moniliforme, одна из наиболее вредных болезней этой культуры. Признаком заболевания является образование на поверхности початка густого розового или бело-розового паутинистого налета. Пятна налета сливаются и покрывают весь початок. Мицелий гриба обволакивает отдельные зерна и проникает к стержню. Зерна растрескиваются, становятся грязно-бурыми. Стержень початка окрашивается в розоватый цвет, становится дряблым и расщепляется на волокна.

Прочие грибные заболевания

Многие злаки поражаются ржавчиной (возбудитель Puccinia graminis). Ржавчинные грибы развиваются только на живых растениях и имеют сложный цикл развития. На вегетативных частях растений образуются порошащиеся подушечки ржаво-бурого цвета. Зерно получается легковесным и щуплым. Ржавчинные грибы поражают также бобовые растения.

Культурные и дикорастущие злаки страдают и от мучнистой росы (возбудитель Erysiphe graminis). Возбудитель образует на поверхности листьев мицелиальный мучнистый налет. Пораженные растения отстают в росте и дают щуплое зерно.

Озимые хлеба поражаются иногда склеротинией (возбудитель Sclerotinia graminearum). Ранней весной больные с осени растения или отмирают или теряют большую часть листьев. Для борьбы с болезнью необходимо соблюдать все агротехнические мероприятия (правильный севооборот, глубокую зяблевую вспашку, внесение удобрений и т.д).

Значительно снижает урожайность пшеницы, ячменя, кукурузы и др. гельминтоспориоз (возбудитель несовершенный гриб из рода Helmintosporium).

В условиях повышенной влажности в период уборки и хранения в порче зерна кукурузы участвуют различные сапрофитные грибы, вызывающие серо-зеленое, темное и розовое плесневение.

Серо-зеленое вызывается видами гриба Penicillium, Mucor, Aspergillus при температуре 8-10 оС.

Возбудителями темного плесневения являются виды Cladosporium, Alternaria, Macrosporium, Coniosporium и др. Развиваются при температуре выше +12 оС и относительно невысокой влажности.

Розовое плесневение вызывается грибами из родов Trichothecium, Sporotrichum, реже Cephalosporium. Наблюдается на початках при температуре 8-10 оС и повышенной влажности в поле и при хранении.

Влияние условий хранения зерна на его микрофлору

Часть зерна сразу после уборки урожая перерабатывается на промышленных предприятиях. Основная масса зерна, используемая для продовольственных, фуражных или промышленных целей, хранится от нескольких месяцев до года. Срок хранения резервных фондов зерна исчисляется годами.

Если в зерновой массе нет благоприятных условий для активной жизнедеятельности микроорганизмов, то по мере удлинения срока хранения общее число их снижается. В течение года хранения состав микрофлоры существенно не изменяется. Для свежеубранного зерна характерно незначительное количество плесеней и спороносных бактерий (3,6-6,0%).

При длительном хранении резко уменьшается общее число микроорганизмов, увеличивается процент спорообразующих бактерий (до 60-90%). На состояние и развитие микроорганизмов в зерне, а следовательно, и на сохранение его, решающее значение оказывают:

Влажность зерновой массы (средняя составляющих ее компонентов);

Температура зерновой массы;

Степень ее аэрации;

Целость зерна и состояние его покровных тканей;

Количество и видовой состав примесей.

Реакция среды, свет и другие факторы существенного значения не имеют.

Влажность зерна и микроорганизмы

В процессе уборки урожая получается зерновая масса с влажностью от 7-9 до 25-30%.

По потребности во влаге микробы делятся на гидрофиты, которые развиваются на питательных средах при относительной влажности воздуха около 100%, мезофиты - при относительной влажности 98% и ксерофиты - при 90-95% (нижний предел для их развития - 70-79%).

При понижении температуры воздуха равновесная влажность повышается. При любой относительной влажности воздуха снижение температуры с 30 до 0оС приводит к увеличению равновесной влажности зерна примерно на 1,5%. Грибы ксерофиты начинают развиваться на зернах пшеницы с влажностью 14,5-15%, кукурузы - 14-15%, на семенах бобов - 16% и подсолнечника 7-9%.

Влажность, при которой в условиях положительных температур (15- 20оС) резко возрастает энергия дыхания зерна, называется критической влажностью. Критическая влажность зависит от химического состава и особенностей анатомического строения зерна.

Культура	Критическая влажность, %
Пшеница, рожь, ячмень	14,5-15,5
Кукуруза	13-14
Просо	12-13
Семена кормовых трав	11-13
Подсолнечника (низкомасличных)	10-11
Подсолнечника (высокомасличных)	6-9
Семян льна	8-9

Резкое возрастание энергии дыхания семян объясняется появлением в семенах свободной воды. Эта влага позволяет всей сапрофитной микрофлоре, обладающей большой сосущей силой, интенсивно развиваться.

Чтобы сохранить высокие посевные качества семян зерновых их нужно хранить при влажности ниже критической (сразу же после уборки урожая).

В силосы элеваторов на более менее длительное хранение разрешается загружать партии сухого зерна для пшеницы, ржи, ячменя -14% или средней сухости (до 15,5 % включительно). Более высокая влажность разрешается только при загрузке зерна на короткие сроки. В связи с влажностью зерновой массы находится и допустимая высота его насыпи. Даже при высоте насыпи 1,0-1,5 и 2 м часто не обеспечивается его сохранность.

В связи с недостатком влаги само зерно и находящиеся в нем микроорганизмы находятся в анабиотическом состоянии. Однако не исключена порча зерна в результате развития амбарных вредителей из мира насекомых (амбарного и рисового долгоносиков, хрущаков, притворяшки- вора и др.). Они могут существовать в зерновых массах при влажности зерна ниже критической на 2-5 %.

Возможность развития микробов в зерновой массе связана с неравномерным распределением в ней влаги, что связано с содержанием в ней семян сорняков и вегетативных частей растений, влажность которых при уборке комбайном достигает 35-60 %. От примесей влага передается основному зерну.

В связи с плохой теплопроводностью зерновой массы при перепаде температур происходит перераспределение влаги. Более холодные участки насыпи увлажняются и на поверхности образуется конденсационная, т.е. капельно-жидкая, влага, что способствует активному развитию микроорганизмов.



Температура зерновых масс и микроорганизмы

Чувствительность всех живых компонентов зерновой массы к температуре известна. С ростом температуры до определенного предела (40--50°) повышается энергия дыхания зерна и семян сорняков. Оптимум развития почти всех насекомых и клещей-вредителей зерновых продуктов находится между 25--35°. Жизнедеятельность микрофлоры зерна также зависит от температуры. Ранее мы отмечали, что но отношению к температуре микроорганизмы подразделяют на психрофилы, мезофилы и термофилы. Нормальная микрофлора зерна в основном состоит из мезофилов. Самые опасные для зерна микроорганизмы (плесневые грибы) почти все имеют температурный оптимум в пределах 20--30°. Бактерии группы Вас. mesentericus, некоторые кокки и Aspergillus fumigatus, нередко встречающиеся на зерне, относятся к термотолерантам, составляя промежуточную группу между мезо- и термофилами. Мезофилы при пониженных температурах развиваются крайне медленно.

Однако микрофлора зерна весьма устойчива к низким температурам. Применяемое в практике хранения так называемое промораживание партий зерна (т. е. охлаждение их до температур ниже 0°, нередко до -10, -20° и ниже) лишь подавляет развитие микрофлоры зерна и не приводит ее к гибели. Это доказано многочисленными наблюдениями в условиях производственного хранения и лабораторными опытами. Наши наблюдения за пшеницей с влажностью 24,1% в условиях сибирской зимы показали, что за весь зимний период (ноябрь -- март) пшеница, хранящаяся в мешках на морозе (от -- 15° до -- 36,4°), почти не изменила численного и видового состава микрофлоры.

После промораживания часть этого зерна была отогрета до комнатной температуры, помещена в деревянный ящик и дала типичную картину самосогревания.

Специально поставленные опыты показали, что при содержании образцов семян различных культур и с разной влажностью в холодных камерах (при температурах от -10° до -40°) численный и видовой состав микрофлоры почти не изменился. Особенно устойчивыми оказались плесневые грибы.

Доставленные из холодильника после месячного хранения семена кукурузы, подсолнечника и различных кормовых трав (имевшие повышенную влажность) в условиях лаборатории очень скоро заплесневели.

Положительная роль пониженных температур заключается в том, что они тормозят развитие и жизнедеятельность живых организмов. Так, при температуре ниже 10° не размножаются насекомые и клещи, резко падает энергия дыхания зерна и семян всех культурных и диких растений, крайне замедляется развитие микроорганизмов.

Именно на этом основан режим хранения зерна в охлажденном состоянии.

Плесневые грибы -- уже при температуре ниже +8 -- 10° развиваются крайне медленно и длительное время не оказывают влияния на качество хранящегося зерна. Так, в опыте Н.П. Михаловского зерновая масса с влажностью 18,2%, т. е. благоприятной для активного развития плесеней, хранилась в течение 60 дней в условиях двух температурных режимов. Если при +20° число плесеней за два месяца хранения увеличилось в 2730 раз и зерно полностью потеряло свои продовольственные и семенные качества, то при +8° количество плесневых грибов возросло только в 5,5 раза.

Таким образом, пониженные температуры (даже в пределах положительных) позволяют сохранять зерновые массы от активного воздействия микроорганизмов. Однако, как нам уже известно, пониженные температуры вызывают лишь замедление или остановку развития микрофлоры зерна, но не ее гибель. Поэтому при дальнейшем хранении зерновых масс с повышенной влажностью, когда температура их естественно повышается в результате обогрева наружным воздухом, быстро происходит массовое развитие плесеней. Это явление наблюдается в весенний период в насыпях зерна различных культур во всех зонах страны; особенно сильно оно проявляется в зерне кукурузы в южных районах страны. Оно сопровождается резким понижением всхожести и энергии прорастания семян. Предотвратить его можно только путем своевременного снижения влажности хранимых партий.

Из всего сказанного ясно, что глубокое промораживание зерновой массы длительного хранения нецелесообразно. Сильное охлаждение в осенне-зимний период неизбежно приводит к большому перепаду температур весной и образованию в том или ином слое насыпи зерна конденсационной влаги. В таком полуотогретом слое легко активизируются плесневые грибы и другие микробы, начинается заплесневение и самосогревание зерна.

Более глубокое изучение представителей микрофлоры зерновой массы показало, что и среди ее мезофилов имеются некоторые различия в точках температурного оптимума и минимума. Так, для плесеней из рода Penicillium оптимум находится в пределах +25°, для многих видов Aspergillus -- около 30°, а для кокковых форм бактерий -- от 25 до 35°. Установлено, что при пониженных температурах (ниже +10°) наблюдается развитие почти исключительно видов Penicillium, а при более высоких -- развитие Aspergillus.

Эпифитная микрофлора зерна из разных климатических зон развивается при различной температуре (Е.Н. Мишустин) .

Особый интерес для практики представляет вопрос о совместном влиянии влажности и температуры на состояние и развитие микрофлоры зерновой массы. Ниже мы попытаемся сделать обобщения по этому вопросу. Как правило, в зерновой массе любой культуры, имеющей влажность ниже критической и температуру не выше 30°, развития микроорганизмов не происходит. При более высокой температуре (порядка от 30 до 40° С) и влажности также ниже критической, в зерновых массах основных зерновых культур (не имеющих признаков самосогревания), происходит даже некоторое уменьшение количества эпифитных микроорганизмов.

Понятно, что все это будет закономерно при правильном хранении зерна. Появление, например, капельножидкой влага сразу нарушает анабиотическое состояние микрофлоры и других живых компонентов. Если влажность зерновой массы выше критической, то скорость развития микроорганизмов находится в прямой зависимости от процента влажности и температуры хранения. Это положение хорошо иллюстрируется данными табл. 11 и 12.

В приведенных опытах фиксировались явные признаки размножения плесеней. Этому предшествует период их скрытого развития. При недостаточной влажности и отсутствии температурного оптимума идет «вялое плесневение». Ю.С. Ралль (TCXA) проследила этот процесс на зернах кремнистой и зубовидной кукурузы. При влажности зерна 15,5% и температуре 15--20° плесени заметно развиваются на зародышах лишь через два-три месяца хранения. Последствием такого вялого плесневения может быть сначала понижение полевой, а затем и лабораторной всхожести.

При температуре и влажности, благоприятных для роста микроорганизмов, активное развитие последних в зерновых массах различных культур начинается в различные сроки. Пшеница, рожь, ячмень, горох, бобы и гречиха более устойчивы; в просе, кукурузе и подсолнечнике развитие микробов происходит быстрее и интенсивнее. Одной из причин такого различия является, по-видимому, меньшая величина критической влажности зерна у менее устойчивых культур.

Возможность и скорость активного развития микроорганизмов зависят также от морфологических, анатомических и химических особенностей семян. Это показал М.Г. Голик на примере различных разновидностей и сортов кукурузы. В условиях одинаковой влажности кремнистая кукуруза (сорт Грушевская) при более низких температурах (15° и 5°) оказывалась более стойкой к плесневым грибам, чем зубовидная (Минесотта 13). Сроки появления плесеней (в сутках) у разных сортов кукурузы в початках при влажности 19% таковы:

Заканчивая рассмотрение комплексного влияния влажности и температуры зерновой массы на развитие ее микрофлоры необходимо напомнить, что различное отношение отдельных видов и групп микроорганизмов к влаге и температуре при известных условиях хранения приводит к частичной или полной смене видового состава микробов. Так, наиболее интенсивный рост микробов в зерновой массе повышенной влажности (наблюдаемый при температурах 25--30°) приводит к развитию микрококков и плесневых грибов родов Aspergillus и Penicillium, что вызывает отмирание типичной эпифитной микрофлоры зерна. Наглядно это видно из номограммы, составленной О.П. Подъяпольской (рис. 44). Дальнейшее хранение в условиях, благоприятных для развития микроорганизмов, приводит к вытеснению грибов рода Penicillium, бурному росту представителей рода Aspergillus и повышению температуры зерновой массы. Еще более рельефная картина смены микрофлоры зерновой массы наблюдается при ее самосогревании.



Заключение

Для характеристики качества зерна применяют показатели, определяемые органолептическими и аналитическими методами. Но наиболее объективной оценкой качества (свежести) зерна является степень зараженности его микроорганизмами, количественный и качественный состав которых может дать достоверный показатель качества зерна и спрогнозировать безопасность дальнейшего хранения. Микроорганизмы существенно влияют на качество зерновых продуктов при их производстве и хранении. В определенных условиях эпифитные микроорганизмы могут быть полезны для растений, так как препятствуют проникновению паразитов в ткани растения. При хранении зерна эпифитные микроорганизмы могут играть отрицательную роль.

В зрелом зерне вода находится в связанном состоянии и недоступна микроорганизмам. На таком зерне они находятся в состоянии анабиоза (покоя). Поэтому, нужно очень тщательно следить за хранением зерна и вовремя устранять все причины его порчи. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких «вкусовых» рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной «вкусовой слепоте». Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды - на изменения освещенности.

Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка - Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды.



Список использованной литературы

Васильев А.Н., Будников Д.А. Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. 2012. 216 с.

Вобликов Е.М. Зернохранилища и технологии элеваторной промышленности. М.: Лань, 2005. С. 156-167.

И.А. Еремина, Н.И. Лузина, О.В. Кригер - Микробиология продуктов растительного происхождения: учебное пособие: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.- Кемерово, 2003.- 87 с.

Казаков Е.Д., Кретович В.Л. Биохимия зерна и продуктов его переработки М.: Колос,1980.

Макеенко, М. М. О развитии зернового хозяйства / М.М. Макеенко // Экономика сельского хозяйства. - 2009. - № 7. - С. 4. 8

Пиляева О.В. Повышение эффективности послеуборочной обработки зерна // Эпоха науки- 2017- № 12- с.158-159

Чернышева Е.В., Алексеев Ю.В., Гречко О.И. Хранение и переработка зерна. 2011. № 12. С. 11-25

Размещено на Allbest.ru