Кретович (1945), суммируя результат опытной работы по изучению причин самонагревания зерна, приходит к выводу, что при наличии материала с кондиционной влажностью процесс начинается, очевидно, с активации ферментативной деятельности. Только после того как усиленное дыхание создаст в межзерновом пространстве повышенную относительную влажность, ведущая роль переходит к микроорганизмам.
В производственной обстановке самонагревание зерна происходит, конечно, под влиянием одновременного воздействия значительного разнообразия микроорганизмов. При постепенном повышении температуры микробные группировки, населяющие зерно, весьма закономерно меняются. В дальнейшем изложении мы кратко рассмотрим последовательность данной смены.
На поверхности здорового зерна всегда содержится довольно богатая микрофлора, но его внутренние ткани остаются стерильными. Эта микрофлора размножается на зерне в период регетации растения, питаясь выделениями его клеток. Она получила название «эпифитной микрофлоры». Среди эпифитных бактерий встречается много пигментных форм, относимых к виду Bact. herbicola aureum. Термофильные микроорганизмы здесь представлены бедно.
Эпифитная микрофлора зерновой массы должна быть причислена в основном к мезофилам. При самонагревании она играет роль лишь в первых фазах процесса. При дальнейшем повышении температуры создается обстановка, элективная для термотолерантных и термофильных микробов, немногочисленные зародыши которых всегда имеются в зерне. Они быстро размножаются при повышении температуры зерна и становятся доминирующей его микрофлорой.
Прежде чем несколько подробнее охарактеризовать микрофлору отдельных фаз процесса самонагревания, мы дадим общую схематическую обрисовку их, предложенную Марченко (1928). Как и каждая схема, эта классификация является, конечно, весьма условной.
Марченко различает ряд стадий самонагревания.
Первая — характеризуется повышением температуры до 24—30°. Отпотевания не замечается, сыпучесть зерна изменяется весьма мало и посторонних запахов не имеется. Заметных изменений в цвете нет, наблюдается лишь потемнение недозрелых зерен во влажном овсе и зародышей у зерен кукурузы (налет плесени).
При второй фазе наблюдается дальнейшее повышение температуры до 34—38°. Появляется отпотевание зерна, понижение сыпучести (большее у овса и ячменя и меньшее у тяжелого зерна); отмечается солодовый запах и запах печеного хлеба, Влажные зерна ржи и пшеницы несколько темнеют, у овса и ячменя происходит потемнение пленок (белый и светложелтый цвета переходят в желтый). Недозрелые зерна становятся мягкими.
При третьей фазе температура достигает 50° и более. От зерна исходит сильный запах (затхлый, гнилостный), сыпучесть всех культур значительно понижается, а низконатурный овес теряет ее совсем. Интенсивное потемнение оболочек у зерна пшеницы и ржи; во влажном зерне они имеют пригорелый вид. Пленки ячменя и овса краснеют, недозрелые зерна овса покрываются черной плесенью, иногда зеленой.
В зависимости от обстоятельств продолжительность отдельных стадий может быть весьма различной. В некоторых случаях кривая нарастания температуры имеет крутой, в других случаях пологий характер.
В первую фазу самонагревания число микроорганизмов в зерне сильно увеличивается, в силу размножения преимущественно неспороносных и не образующих пигмента палочек. Желтоокрашенные бактерии типа В act. herbicola очень быстро вымирают, не выдерживая конкуренции в новой обстановке.
Во вторую фазу самонагревания число микроорганизмов продолжает обычно нарастать. Температура в 40° достаточно благоприятна для развития теплолюбивых спороносных бактерий, грибов и актиномицетов, число которых в данную фазу может значительно увеличиться.
Ячевский (1940) в греющемся зерне обнаруживал виды мукоровых грибов, Penicillium, Aspergillus, Dematium, Cladosporium и представителей других родов.
В третью фазу основная роль переходит к спороносным, преимущественно к термофильным и термотолерантным микроорганизмам. Они становятся доминантными формами, что весьма красочно было показано опытами Мирзоевой (1939). Основную роль при более сильном разогревании играют бактерии и отчасти актиномицеты, так как число плесеней, среди которых отсутствуют формы, переносящие высокие температуры, в эту фазу самонагревания сильно уменьшается.
При далеко зашедшем самонагревании происходит снижение числа микроорганизмов. Это объясняется в значительной степени подсушиванием сильно разогревшегося зерна, влага из которого мигрирует в другие слои хранящегося зерна.
Динамика микрофлоры в греющемся зерне была прослежена многими исследователями. Мы приводим лишь данные одного из опытов, проведенных Мишустиным и Подъяпольской в 1935 г. в производственных условиях во Всесоюзном научно — исследовательском институте зерна.
Здесь весьма красочно вырисовывается быстрая гибель пигментных форм бактерий в начале самонагревания зерна и постепенная смена мезофильных микроорганизмов термофилами. Плесени, как это хорошо видно, в более поздние стадии самонагревания сходят на-нет. Актиномицеты, представленные в греющемся зерне, значительно беднее, чем бактерии. Дрожжи» как и следовало ожидать, при повышенной температуре не размножаются. К конечному сроку наблюдения число микроорганизмов резко снижается вследствие подсушивания и самостерилизации зерна.
Из приведенных материалов становится совершенно очевидным, что в период наибольшего подъема температуры основную роль в процессе самонагревания играют термофильные бактерии. Как уже отмечалось ранее, продолжительность их жизни незначительна, поэтому абсолютное число термофильных бактерий в греющемся продукте может быть сравнительно невелико.
Кратко отметим биохимические и химические изменения, вызываемые в зерне процессом самонагревания. Мы не стремимся здесь дать исчерпывающую сводку и ограничиваемся выборочными данными.
Прежде всего следует осветить сущность изменения ферментного комплекса зерна. Установлено, что некоторые ферменты, связанные с дыхательным процессом (как каталаза) и менее стойкие к действию высоких температур, заметно инактивируются при температурах, превышающих 40°. Гидролазы, в том числе амилаза, лучше выносят нагрев и разрушаются в зоне более высоких температур. Умеренный нагрев зерна заметно активирует деятельность амилазы, почему в греющемся зерне первоначально обычно обнаруживается повышенное количество естественных сахаров.
Интересно то, что даже в обуглившемся зерне амилаза полностью на разрушается. В разогревшемся зерне отмечается значительная потеря сухого вещества. В основном она падает на углеводы. Содержание белкового азота снижается за счет увеличения аминной и аммиачной его форм. Суммарное количество азота при этом практически остается неизменным. Титруемая кислотность и содержание редуцирующих сахаров возрастают, что указывает на наличие в зерне глубоких автолитических процессов.
В результате необратимой денатурации белки зерна теряют способность к набуханию и образованию упругого студня клейковины. Это, а также прочие изменения резко снижают хлебопекарные качества муки, полученной из гревшегося зерна.
Следует отметить, что в самонагревающемся зерне тепло распределяется весьма неравномерно. Поэтому в одной и той же партии гревшегося зерна можно найти зерна с различной степенью порчи.
Особенно сильно гревшееся зерно приобретает почти черную окраску. По нашим исследованиям, это зависит от образования в зерне веществ, весьма близких к гуминовой кислоте. Эти вещества хорошо растворяются в щелочах.
Химизм образования темноокрашенных веществ в греющемся зерне был детально изучен Кретовичем и Токаревой (1948). Эти соединения, называемые «меланоидинами», получаются при соединении сахаров с аминокислотами, ди — или трипептидами.
Источник:
http://www.activestudy.info/rol-termofilnyx-mikroorganizmov-v-samonagrevanii-zerna-i-muki/ © Зооинженерный факультет МСХА