Микробиология зерна

 

 

 

 

 

Реферат

По микробиологии

На тему

«Микробиология зерна»

 

 

 

 

Москва 2010

 

 

 

 

 

Оглавление

 

Введение 3

Эпифитная микрофлора 4

Плесневые грибы 7

Обработка зерна 9

Заключение 11

Список литературы 12

 

Введение.

Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Из зерна вырабатывают важные продукты питания: муку, крупу, хлебные и макаронные изделия. Зерно необходимо для успешного развития животноводства и птицеводства, что связано с увеличением производства мяса, молока, масла и других продуктов. Зерновые культуры служат сырьем для получения крахмала, патоки, спирта и других продуктов.

Роль и значение зерна  в питании человека, производстве различных пищевых продуктов, развитии животноводства и других отраслей сельского  хозяйства определяются его исключительного благоприятными объективными свойствами.

Из всех растительных продуктов зерно отличается наиболее благоприятным соотношением белковых и небелковых веществ, которое близко к оптимальному соотношению их в  пище человека (1:6).

Очень важными являются особенности анатомического строения зерна. Основная часть зерна хлебных злаков и гречихи приходятся на долю полноценного в пищевом отношении мучнистого ядра (эндосперма). В связи с этим при переработке зерна в муку и крупу обеспечивается высокий выход полноценных пищевых продуктов.

Зерно, как живой организм, при хранении дышит. В процессе дыхания в зерновой массе повышается температура, влажность, что в свою очередь может способствовать увеличению интенсивности дыхания и развитию микроорганизмов, происходит самосогревание зерна. Микроорганизмы, развиваясь, изменяют химический состав и физические свойства зерна, усиливается выделение влаги и теплоты. При воздействии микроорганизмов (плесеней, молочнокислых и гнилостных бактерий) на белки, углеводы, жиры зерна увеличивается титруемая кислотность и повышается содержание водорастворимых веществ. Изменяется внешний вид зерна: оно становится более темным, исчезает блеск, появляются неприятный гнилостный запах и посторонний вкус. ¹

 

1. Эпифитная микрофлора зерна.

На поверхности зерна обитает разнообразная микрофлора. Часть микроорганизмов попадает из ризосферы, часть заносится с пылью и насекомыми. Однако на зерне, как и на всей поверхности растений, развиваются лишь некоторые микроорганизмы так называемые эпифиты.  Эпифитные микроорганизмы, размножающиеся на поверхности стеблей, листьев и семян растений, получили название микроорганизмов филлосферы. Эпифиты питаются продуктами экзосмоса растений. Условия жизни эпифитных бактерий своеобразны. Они довольствуются небольшими запасами питательных веществ на поверхности растений, устойчивы к высоким концентрациям фитонцидов, выдерживают периодические колебания влажности.

Постоянная эпифитная микрофлора, насчитывает от 40 тыс. до 4,5 млн. микроорганизмов в смывах с 1 г зерна (В. Шляхов). Более 90% эпифитных микроорганизмов составляют гнилостные бактерии. В основном эпифитная микрофлора представлена неспороносными бактериями. Большую часть бактериального населения зерна составляют неспороносные палочки рода Pseudomonas. активно развивающиеся на поверхности растений. Особенно часто встречается Pseudomonas herbicola (Erwinia herbicola), образующая на плотных средах золотисто-желтые колонии. Встречаются также Pseudo¬monas fluorescens, микрококки, молочнокислые бактерии, дрожжи, кишечная палочка. Бациллы и микроскопические грибы составляют небольшой процент.

Основными факторами, способствующими  развитию микрофлоры в зерне, является повышение влажности сохраняемого зерна и ее отдельных компонентов (основного зерна, примесей и воздуха межзерновых пространств), повышение температуры воздуха в хранилищах, степень аэрации. При превышении допустимой влажности (выше 15°) начинается энергичная деятельность сапрофитной микрофлоры, сопровождаемая активизацией ферментов и биохимических реакций с выделением тепла (согревание зерна). При этом температура в зерне может достигать 70° и более.⁴

Существенную роль играют целость и состояние покровных  тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей.

Зерновая микрофлора может сохраняется длительное время даже в условиях, исключающих ее активное развитие. Правда, численность микроорганизмов постепенно уменьшается, изменяется ее видовой состав. При длительном хранении постепенно отмирают неспоровые бактерии, а бактерии, образующие споры, и споры плесневых грибов сохраняются.

В свежеубранном зерне  присутствуют типичные эпифитные бактерии, не образующие спор (подвижная мелкая палочка). Эти бактерии не могут разрушать (гидролизовать) оболочки зерна и не участвуют непосредственно в его порче. Однако они выделяют много тепла, чем и способствуют возникновению самосогревания. Эпифитные бактерии гибнут при активном развитии на зерне спорообразующих бактерий и плесневых грибов. Это позволяет считать эпифиты биологическим индикатором и по их содержанию судят о свежести сроке хранения данной партии зерна.

Спорообразующие бактерии в зерновой массе представлены главным  образом картофельной и сенной палочками. Это типичные сапрофиты, споры их очень устойчивы, поэтому эти  палочки сохраняются в зерновой массе длительное время. Численность сапрофитов сильно возрастает при длительном хранении, особенно, если пapтии зерна сильно запылены или подверглись самосогреванию.

Картофельная и сенная палочки активно участвуют в  процессе самосогревания и форсируют его в зоне высоких температур (30...40°С). Споры их очень устойчивы: они выдерживают нагревание до 109-1130С в течение 45 мин, а кипячение - несколько часов. При помоле зерна значительная часть их попадает в муку. Если споры не подавляются в процессе приготовления теста (для этого повышают его кислотность), то при выпечке хлеба они сохраняются. При известных условиях (медленном охлаждении хлеба после выпечки или хранении его при повышенных положительных температурах) палочки бурно размножаются в мякише, хлеб портится. Такой порок печеного xлеба называют тягучей или картофельной болезнью. При ее развитии мякиш теряет упругость, делается липким и тянущимся, в нем появляются тонкие серебристые нити, образуются очень неприятные запах и вкус. Хлеб становится непригодным для употребления. Разрушение хлеба и образование запаха происходят под действием ферментов, гидролизующих белки и крахмал.

Микрофлора зерновой массы почти полностью состоит  из аэробных микроорганизмов, количество строгих анаэробов в ней ничтожно. В связи с этим только полная герметизация зерновой массы и отсутствие запаса в ней кислорода исключают возможность развития аэробных микроорганизмов.

Основную часть микрофлоры зерновой массы составляют мезофильные микроорганизмы (минимум развития при температуре 5 - 100С, оптимум - при 20...40 и максимум - при 40..45°С). Следовательно, понижение температуры зерновых масс до 8...100С и ниже задерживает развитие микроорганизмов.

Низкие температуры оказывают  в основном лишь консервирующее действие на микрофлору. Часть ее, например, многие плесневые грибы, может медленно развиваться в этих условиях и даже при более низкой температуре (0 - 5°С).

Влажность - важнейшее условие, определяющее возможность развития микроорганизмов в зерновой массе. Чем больше свободной влаги в зерне и примесях, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы. Наименее требовательны к влаге плесневые грибы. Они активно развиваются при влажности зерна 15..16 %. Колонии бактерий и дрожжей образуются только при влажности 18 % и более. Решающий фактор в начальный период развития микроорганизмов - неравномерность распределения влаги в зерновой массе. Это особенно характерно для свежеубранной зерновой массы, где влажность компонентов (отдельных зерен, семян сорных растений) может быть различной.

Особо благоприятные  условия для бурного развития бактерий и плесневых грибов создаются  при образовании на поверхности  зерна конденсата (капельно-жидкой влаги).

Травмированные зерна (дробленые, колотые, с поврежденными  оболочками) способствуют активному развитию микроорганизмов. При нарушении покровных тканей внутренние части зерна становятся доступными для питания многих микроорганизмов, не способных разрушать клетчатку, ускоряется развитие плесневых грибов.

На развитие, численность микрофлоры, ее видовой состав влияют примеси – их количество и состав. Чем больше примесей в зерновой массе, тем более насыщена она микроорганизмами. Особенно обильной микрофлорой отличаются испорченные и битые зерна, органический и минеральный сор. В зависимости от засоренности зерновой массы пшеницы от 31 до 66% микрофлоры находится в примесях. ³

 

2. Плесневые грибы.

Так называемые «полевые»  плесени, характерные для эпифитной  микрофлоры зерна, исчезают и вместо них развиваются - типичные плесени  хранения. Присутствие большого количества плесеней хранения и отсутствие «полевых» указывает на активные микробиологические процессы. Такие зерновые массы при дальнейшем хранении менее устойчивы.

Решающее влияние на состояние и качество зерновой массы  оказывают плесени хранения. В свежеубранном зерне их очень мало, но с увеличением срока хранения они активно развиваются, содержание плесневых грибов возрастает в сотни и тысячи раз, изменяются признаки свежести партии зерна, понижается всхожесть и выделяется огромное количество тепла. Кроме того, среди них имеются штаммы, образующие микотоксины. Больше всего токсинов накапливают аспергилловые грибы.

Таким образом, как в  свежеубранной, так и в долго  хранившейся зерновой массе сначала  развиваются плесневые грибы. Они более приспособлены к существованию, чем бактерии и дрожжи. Но при активном развитии плесневых грибов изменяется и их видовой состав.

Плесневые грибы. Под влиянием жизнедеятельности плесневых грибов нарушается целостность оболочки зерна, в результате чего открывается свободный доступ к эндосперму, который подвергается при этом большему увлажнению и инфицированию различными микроорганизмами.

Под влиянием ферментов плесеней происходит выраженное самосогревание зерна.

Головня. Жизнедеятельность  головневых грибов протекает в основном в зерне, находящемся в стадии роста и развития, т. е. в процессе роста хлебного растения в поле. Головневые грибы образуют огромное количество спор, которые могут заполнить все зерно. Споры воспринимаются на растении в виде темной, пылевидной маркой массы. Различают несколько видов головни — твердую (вонючую, мокрую), пыльную и стеблевую. Твердая головня (Filletia caries) паразитирует на колосе, образуя похожие на зерно мешочки, заполненные черными спорами. Пыльная головня (Ustillago carbo) поражает колосья путем развития спор непосредственно на колосе, сплошь покрывающих его в виде черной маркой пыли. Стеблевая головня поражает не колос, а стебель и таким образом препятствует развитию зерна. Развитие головни может нанести серьезный ущерб хозяйству, так как она резко снижает урожай зерновых культур. Поражение зерна головней сказывается на качестве получаемых из такого зерна продуктов. Влияние, оказываемое головней на организм, не выяснено. Содержание головни в муке допускается не выше 0,06%.

Спорынья. Наиболее часто  спорыньей поражается рожь, несколько  реже пшеница и ячмень. Рожок спорыньи (secale cornutum) представляет собой грибковый  мицелий, называемый склероцием, и является зимующей формой гриба.

Рожки спорыньи содержат ряд токсических веществ — алкалоиды эрготин, эргометрин, эрготоксин и др., обладающие определенным фармакологическим действием. Содержание алкалоидов в спорынье составляет 0,015—0,017%.

При потреблении продуктов  из муки, зараженной спорыньей, развивается  отравление, получившее название эрготизма.

Фузариоз. Известны поражения  хлебных злаков грибами из рода фузариум. Использование в питании пораженных хлебных злаков приводит к возникновению  ряда своеобразных алиментарных заболеваний, получивших название фузариозов.²

 

3. Обработка зерна.

При сборе, хранении, переработке  зерна, выработке комбикорма для  животных и птицы пpoисходит его  загрязнение патогенными микроорганизмами и плесневыми грибками. В результате их жизнедеятельности в зерновой массе и комбикорме накапливаются токсины. При содержании последних более 5мг на 1кг зерна его запрещено использовать в качестве корма животных. Химическое обеззараживание зерна имеет избирательный характер, трудоемко, требует большого расхода дорогостоящих реагентов и экологически небезопасно.

Обработка зерна зараженного  патогенной микрофлорой и плесневыми грибами, озоном (200мг/м3) в течение  одного часа снижает содержание колоний  плесневых грибков в 1мл. вытяжки  зерна в 3 раза, во столько же раз  падает содержание токсинов, вырабатываемых этими грибами. В результате биологическая ценность корма повышается, его усвоение птицей увеличивается примерно на 15%. Обработку зерна, пораженного микроорганизмами, можно осуществлять озоно-воздушной смесью.

Применение озона нашло  свое место и в предпосевной подготовке семенного зерна. Семена, обработанные озоно-воздушной смесью имели более высокую стойкость к разного рода заболеваниям. Несколько возростала всхожесть и энергия прорастания. Стоимость затрат связанных с протравливанием несравнимо выше нежели при озонировании. В отличии от химических препаратов для протравливания семян, озон экологически чистое вещество, имеющее короткое время «жизни».

Исследования ВНИИЗ  проведенные ещё в 1993 г. показали что, зерно, обработанное озоном, не меняет своих технологических свойств. Мукомольные и хлебопекарные свойства зерна пшеницы, подвергнутого обработке озоном, приведены ниже.