1. Биохимические процессы при послеуборочном дозревании и хранении ячменя

ячмень хранение дозревание кислород

Свежеубранное зерно ячменя плохо прорастает. Это объясняется плохой газо- и водопроницаемостью оболочек зерна. Оболочки, главным компонентом которых является целлюлоза, пропитаны липидами, восками, гумми-веществами, танином, лигнином. Некоторые из этих веществ в ходе послеуборочного дозревания в течение 4…8 и более недель подвергаются химическим изменениям вплоть до разложения, к зародышу начинает поступать кислород и влага, необходимые для нормального прорастания зерна.

Во время послеуборочного дозревания прорастанию зерна препятствует присутствие ингибиторов (кумарина, фенольных кислот). Со временем их концентрация снижается за счет связывания или разложения, ингибирование прекращается. Некоторые вещества-ингибиторы в низкой концентрации действуют как активаторы роста.

В ходе послеуборочного дозревания зерна в первые дни после уборки активность ферментов зерна уменьшается, затем в течение первых недель дозревания наблюдается рост активности ферментов зерна, после чего новый спад активности и период покоя. Этот факт надо учитывать при выборе момента воздействия на зерно с целью сокращения срока послеуборочного дозревания.

Для нормальной жизнедеятельности зародыша необходимы глютатион и цистеин, серусодержащие соединения со свободными сульфгидрильными группами (SH). Вероятно, они служат индукторами дыхательных ферментов.

Роль SH-групп доказана опытами по добавлению при замачивании зерна 0,05%-ного раствора сероводорода, тиолов, например, 1%-ного раствора тиокарбамида. Добавление раствора гибереллиновой кислоты способствовало появлению в зародыше глютатиона и цистеина и стимулированию роста зародыша.

Для искусственного сокращения срока послеуборочного дозревания было предложено несколько способов, наиболее приемлемыми из которых являются: 1) осторожное нагревание и подсушивание зерна в зерносушилке при температуре 400С и выдержка при этой температуре не менее 3 суток (вероятно, в этих условиях окисляются ингибиторы); 2) применение при замачивании зерна 1%-ного раствора перекиси водорода, которая оказывает окисляющее воздействие на ингибиторы и служит источником кислорода для зародыша.

Кроме невозможности проращивания зерна, не прошедшего послеуборочное дозревание, существует проблема водочувствительности зерна. Водочувствительное зерно быстро переувлажняется, зародыш теряет способность к прорастанию. Эту особенность зерна объясняют влиянием феруловой кислоты, тормозящей жизнедеятельность зародыша.

Водочувствительность снижается и иногда исчезает в ходе хранения зерна в течение нескольких месяцев, а также в результате нагревания и сушки зерна при температуре 400С и поддержания этой температуры в течение 1..2 недель.

Величина энергии активации для преодоления состояния покоя зерна равна 73,5 кДж/моль, а для преодоления водочувствительности - 76,86 кДж/моль, поэтому для преодоления водочувствительности требуется более продолжительная термообработка зерна, чем для сокращения срока послеуборочного дозревания.

В практике солодоращения применяют такой способ преодоления водочувствительности зерна, как замачивание его в 0,1%-ном растворе перекиси водорода и применение длительной воздушной паузы во время замачивания ячменя при влажности зерна (32…35)%.

Зерно, предназначенное для производства солода, должно храниться без потери своих технологических свойств (способности к прорастанию и энергии прорастания) вплоть до переработки на солод.

Во время хранения большую роль играет влажность зерна. Сухое зерно влажностью (10…12)% находится в состоянии покоя, дыхание зародыша еле заметно.

Зародыш зерна средней влажности, (14,0…15,5)%, дышит в 2…4 раза интенсивнее, чем зародыш сухого зерна, но при этом газообмен позволяет хорошо сохранять зерно.

Влажность 15,5% является критической для зерна всех злаковых культур, так как в результате дыхания зародыша появляется свободная влага.

Зародыш влажного зерна (влажность 15,6…17,0%) дышит в 4…8 раз интенсивнее зародыша сухого зерна.

Зародыш сырого зерна влажностью выше 17 % дышит в 20…30 раз энергичнее, чем зародыш сухого зерна. Особенно заметно это проявляется при температуре (15…18) 0С и выше.

На дыхание расходуются сухие вещества зерна. Если кислорода в межзерновом пространстве зерновой массы достаточно, то зародыш осуществляет аэробное дыхание, а если недостаточно - анаэробное дыхание с образованием этилового спирта. Этиловый спирт даже в незначительных концентрациях «отравляет» зародыш, затем следует необратимая гибель зародыша. Чтобы этого не произошло, зерновую массу во время хранения надо регулярно вентилировать, чтобы удалить СО2 и избыток тепла.

Во время вентиляции надо стараться снизить температуру зерновой массы и ее влажность, чтобы свести дыхание зародыша до минимума. Допускается хранить зерно при температуре 00С.

Температура, при которой хранят зерно, не менее важна, чем влажность зерна. Чем выше температура хранения, тем интенсивнее дыхание зародыша. При достаточном количестве свободной влаги

Чем выше температура хранения и влажность зерна, чем меньше допустимый срок хранения зерна без повреждения зародыша. Так, при температуре 20 0С зерно влажностью 14 % рекомендуется хранить не дольше 100 дней, а зерно влажностью 18 % - только 16 дней. При температуре 15 0С рекомендуемая продолжительность хранения зерна, соответственно, 180 и 20 дней.

Дыхание зародыша и устойчивость зерна при хранении в большей степени зависят от влажности, чем от температуры. Повышение влажности зерновой массы на 2 % приводит к росту потерь сухих веществ при хранении в 80 раз, в повышение температуры зерновой массы на 12 0С - в 5 раз.

На поверхности зерен обязательно присутствуют микроорганизмы, которые начинают активно развиваться при повышении температуры и влажности зерновой массы.

Особенно опасно развитие плесневых грибов, которые необратимо портят зерно.

В результате жизнедеятельности микроорганизмов в зерновой массе появляются очаги самосогревания. Самосогревание и местное переувлажнение наблюдаются в зерновой массе, если в ней присутствуют семена сорняков, вредители зерна - насекомые, поврежденные зерна основной культуры и зерна других растений, поэтому перед подачей на хранение зерновая масса должна быть очищена от примесей для обеспечения нормального режима хранения.

Различают три степени самосогревания зерновой массы при хранении:

первая степень самосогревания - температура повышается до (24…30) 0С, накапливаются водорастворимые сахара вследствие гидролиза крахмала с участием бета-амилазы;

вторая степень самосогревания - температура повышается до (34…38) 0С, появляется запах свежих огурцов и печеного хлеба, зерно отпотевает, сыпучесть зерновой массы снижается. Кроме растворимых углеводов накапливаются кислоты и этиловый спирт, начинается тепловая денатурация белков;

третья степень самосогревания - температура еще выше, еще более резко снижается сыпучесть зерна, зародыш зерна погибает.

Во избежание самосогревания, кроме очистки от примесей, зерновую массу надо проветривать и подсушивать либо с помощью стационарных устройств, смонтированных в силосах, либо с помощью переброса из одного силоса в другой с помощью системы транспортеров, подключенных к системе аспирации для отсоса пыли и вентилирования.