Микрофлора зерна, муки, хлеба

Микрофлора зерна. В свежеубранном зерне преобладают бактерии рода Pseudomonas (90-99% всех бактерий). Из них 70-95% составляют P.herbicola. Эти микроорганизмы не вызывают порчи зерна, но, находясь в большом количестве и активном состоянии, интенсивно выделяют тепло и способствуют началу самосогревания. Вторым по значению количеству микроорганизмом является P.fluorescens. При развитии других микроорганизмов (грибы, кокки, спорообразующие бактерии) бактерии рода Pseudomonas отмирают. Это свидетельствует о снижении качества зерна. При хранении запыленного зерна резко возрастает количество бактерий рода Bacillus, таких как B.subtilis, B. mycoides, B.megaterium и др. Дрожжевая микрофлора (грибы родов Saccharomyces, Torulopsis, Candida) не оказывают существенного влияния на качество зерна. Но при повышенной влажности они способствуют самосогреванию и появлению "амбарного запаха". Грибы родов Alternaria и Cladosporium встречаются только в свежеубранном зерне (их называют "полевые плесени"). В хранящемся зерне они заменяются плесневыми грибами родов Mucor, Penicillium, Aspergillus ("плесени хранения"). На микрофлору зерна влияю различные факторы. Это погодные условия, способы уборки и транспортировки урожая, механические повреждения зерна, наличие сорных примесей, вид и сорт культуры.

Патогенные микроорганизмы попадают в зерно случайно, наиболее вероятно попадание возбудителей антропозоонозов. Зерно не является благоприятной средой для их развития. Поэтому большинство из них быстро отмирает при хранении. Зерно может выполнять роль переносчика инфекции.

Фитопатогенные микроорганизмы зерна. Зерновые культуры чаще всего поражаются фитопатогенными грибами. Среди них встречаются головня, спорынья, фузарии.

Головневые грибы относятся к классу базидиомицетов (Basidiomycetes) и насчитывают свыше 700 видов. Все виды являются паразитами. Особенно часто они паразитируют на злаковых растениях. Эти грибы образуют споры темного цвета с утолщенной оболочкой. Скопление черных спор на пораженном растении придает ему сходство с обугленным стержнем. Головня может вызывать расстройство слюнных желез, кишечника, служить причиной закупорки мелких кровеносных сосудов. В муке содержание головни не должно превышать 0,05%.

Наиболее распространена твердая головня ("мокрая", или "вонючая") пшеницы. Ее возбудитель Tilletia tritici (рисунок Д.1) внедряется в растение во время прорастания семян. К моменту цветения растения мицелий гриба проникает в завязь цветка и убивает ее. Вместо зерновки образуются округлые головневые мешочки, заполненные черными спорами (8-10 млн спор). Во время уборки урожая мешочки частично разрушаются и споры попадают на поверхность здорового зерна. Споры имеют гигроскопические свойства и при попадании влаги легко мажутся. При попадании спор в муку она приобретает темноватый оттенок и неприятный запах за счет содержания триметиламина. Пыльная головня вызывается грибом Ustilago tritici (рисунок Д.1). Вместо здоровых колосьев появляются колосья с разрушенными цветками, превращенными в черную пылящую споровую массу. С пораженных колосьев в начале цветения пшеницы споры разносятся ветром и попадают на рыльца здоровых цветков. Затем споры прорастают. Мицелий гриба проникает главным образом в зародыш. По внешнему виду зараженное зерно не отличается от здорового. Мицелий можно обнаружить только под микроскопом. При посевах зараженного зерна образуются черные пылящие деформированные колосья.

Спорынья (рисунок Д.2) относится к роду Claviceps класса Ascomycetes. На месте завязи в колосе образуются твердые крупные темно-фиолетовые рожки (склероции). Созревший склероций падает на землю, где и зимует. Весной рожки прорастают, образуют плодовые тела, которые представляют собой красноватые головки на длинных ножках. Внутри головок находятся перитеции с пучком асков, в каждом из которых содержится восемь нитевидных аскоспор. При созревании головок аски лопаются и аскоспоры с силой вылетают. Споры переносятся ветром и попадают на здоровые растения, где прорастают, образуя мицелий, который разрушает завязь цветка. Гифы грибов в пораженной завязи постепенно образуют рожки. В рожках содержатся вещества, ядовитые для человека и животных. С пораженным зерном спорынья может попадать в муку, в изделия из муки и вызывать эрготизм. Микотоксины спорыньи очень стойкие и могут длительно сохраняться в зерне. Примесь спорыньи в зерне строго регламентируется (не более 0,05%).

Фузариозы зерна вызывают грибы рода Fusarium. Размножаются с помощью конидий, которые у многих видов грибов этого рода имеют серповидную или удлиненно-овальную форму. Фузариозы широко распространены в районах с влажным прохладным климатом и поражают не только зерновые, но и некоторые другие культуры (картофель, свеклу и др.). Конидии могут заражать семена, они также хорошо сохраняются в почве и служат источником заражения.

Изменение микрофлоры зерна при хранении. На микрофлору зерна при хранении влияют температура, аэрация, целостность зерна, состояние его покровных тканей, количество и видовой состав примесей. Губительно действуют на микрофлору прямые солнечные лучи. Если зерно содержится в сухом состоянии и при постоянной температуре, то при хранении наблюдается снижение количества микроорганизмов и изменение их видового состава. При дальнейшем хранении микроорганизмы находятся в состоянии покоя и не размножаются. При повышении температуры и влажности микрофлора начинает развиваться. При этом происходит замена одних видов микроорганизмов другими, в частности замена эпифитной микрофлоры плесневыми грибами. Может происходить процесс медленного плесневения.

Роль микроорганизмов в самосогревании зерна. Самосогревание зерновой массы наступает в результате активной жизнедеятельности всех ее живых компонентов, в т.ч. и микроорганизмов. Основными условиями являются повышенная влажность, оптимальная температура и доступ воздуха. Зерновая масса имеет малую теплопроводность, поэтому образующееся тепло задерживается в ней и температура постепенно повышается. В процессе самосогревания наиболее активная роль принадлежит плесневым грибам. Самосогревание обычно начинается при температуре около 25⁰С (оптимальной для плесневых грибов) и влажности зерна около 20%. В процессе самосогревания модно выделить несколько этапов.

- Температура повышается до 24-30⁰С. Увеличивается общее количество микроорганизмов, в том числе количество эпифитных бактерий и плесневых грибов. При этом P.herbicola активно размножаются только в самом начале первого этапа самосогревания, в конце его постепенно погибают. Вместо этого вида появляются другие неспорообразующие бактерии. Качество зерна на первом этапе снижается незначительно.

- Температура повышается до 40⁰С. Значительно снижается количество эпифитных микроорганизмов. Усиленно размножаются плесневые грибы родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium, а также актиномицеты, аэробные бациллы (B.mesentericus, B.subtilis,), кокки. Наблюдается отпотевание зерна, понижение сыпучести, солодовый запах и запах печеного хлеба, потемнение зерна.

- Температура повышается до 50⁰С. Происходит снижение общего количества микроорганизмов за счет полного исчезновения эпифитной микрофлоры и значительного сокращения числа плесневых грибов (встречаются отдельные представители рода Aspergillus). Наблюдается накопление спорообразующих термофильных бактерий. Зерно приобретает затхлый, и даже гнилостный запах, сыпучесть его значительно снижается. Ярко выражено потемнение оболочек зерна пшеницы и ржи.

- Температура повышается до 70-75⁰С. При такой температуре в зерновой массе гибнут почти все ее живые компоненты, в том числе и микроорганизмы. Это конечная стадия. Затем зерно начинает постепенно охлаждаться, но вместе с тем оно теряет к тому времени все свои ценные питательные качества.

Если процесс самосогревания не приостановить в его начальной стадии (на первом этапе), то зерно испортится. Для ликвидации начавшегося самосогревания зерна применяют активное вентилирование, сопровождаемое основательным охлаждением зерна

Микрофлора муки. Содержание микроорганизмов в муке зависит от их содержания в зерне, способа очистки зерна, выхода и сорта муки. Видовой состав микрофлоры свежесмолотой муки аналогичен микрофлоре зерне. При хранении качественный состав микрофлоры изменяется – накапливаются молочнокислые и другие кислотообразующие бактерии, отмирают неспорообразующие бактерии. При нарушении режимов хранения муки в ней могут возникать различные виды порчи

Плесневение – наиболее распространенный порок муки, возникает при относительной влажности воздуха выше 75%. Развиваются плесневые грибы родов, Aspergillus. Penicillium. Мука приобретает неустранимый запах плесени, становится недоброкачественной. Распространение плесневения во внутренние слои муки может привести к самосогреванию.

Прокисание муки обычно начинается во внутренних слоях (в отличие от плесневения). причиной прокисания является развитие в муке кислотообразующих бактерий (например, молочнокислых), которые сбраживают сахара с образованием различных органических кислот. Воздействие на крахмал амилаз муки и амилолитических бактерий приводит к увеличению в муке сахаров и, следовательно, к развитию кислотообразователей. В муке появляется специфический кислый запах и вкус, возрастает титруемая кислотность.

Прогоркание муки возникает вследствие воздействия на содержащиеся в ней жиры кислорода воздуха и липах, продуцируемых плесневыми грибами и бактериями. Свободные жирные кислоты и другие продукты распада липидов придают муке неприятный запах и горький вкус.

Для предотвращения порчи муки необходимо строго соблюдать правила хранения, не допуская повышения влажности и колебания температуры.