Самонагревание зерна приносит значительный вред народа ному хозяйству, так как связано с порчей ценного продукта.
Самонагреванию подвергается не только свежеубранное зерно с повышенной влажностью, но нередко и продукт с кондиционной влажностью, благополучно хранившийся длительное время. Последние случаи, правда, связаны с миграцией влаги и ее конденсацией в определенных очагах, превращающихся в греющиеся центры.
Наблюдения, сделанные в производственных условиях, показывают, что очаг самонагревания остается локализованным весьма короткое время. Зона разогревания обычно довольно быстро распространяется и в короткий срок охватывает большие участки или всю массу зерна.
В зависимости от разных причин очаг самонагревания в зернохранилище может быть расположен весьма различно. В практике хранения зерна принято различать следующие виды самонагревания: гнездовое, низовое, верховое, вертикальное пластовое и сплошное. Последняя форма самонагревания представляет собой запущенные случаи первых четырех видов.
Совокупность ряда работ позволяет сделать заключение, что во время самонагревания температура зерна может повыситься до 60—70°. В некоторых случаях греющееся зерно разогревается до 80°. Столь сильное повышение температуры приводит к существенным изменениям зерна, что более подробно будет разобрано в конце настоящей главы.
Зерно представляет собой малопористый материал, на поверхности которого не возникают благоприятные условия для автооксидационных явлений. В силу этого никогда не происходит самовозгорания зерна. Однако иногда сильно гревшееся зерно, не теряя своей структуры, окрашивается в почти черный цвет, почему получает название «обуглившегося». Подобное зерно сильно слеживается и превращается в глыбообразную массу, зерновой материал в которой располагается ровными рядами. Последнее явление зависит от так называемого «самосортирования» зерна. Для удаления обуглившегося зерна из зернохранилища его приходится подчас разламывать ломом.
Как и при каждом случае термогенеза, в самонагревании зерна микроорганизмам, особенно термофильного типа, принадлежит исключительно большая роль. Однако для зерна прямое доказательство отмеченного положения затрудняется рядом моментов. В ранее разбиравшихся случаях разогревания компостируемых масс и навоза приходилось иметь дело преимущественно с мертвым органическим веществом и единственным активным началом тогда могли быть лишь микроорганизмы. Масса зерна состоит из совокупности живых организмов, и вполне законно появляется предположение о возможной роли ферментативных процессов, осуществляющихся в зерне, как продуцентов тепла и возбудителей термогенеза.
Помимо отмеченного, в литературе имеются указания, свидетельствующие о роли сорных примесей и амбарных вредителей в повышении температуры хранящегося зерна. Так, например, Убеллоде (1933) на примере хранения партии масляничных семян в силосах элеватора, при полном соблюдении одинаковых условий, установил, что сорные семена в значительной степени влияют на процесс самонагревания, ускоряя его. Это вызывается, очевидно, тем, что более влажные семена сорняков являются микрозонами, около которых активируется деятельность микроорганизмов. При наличии определенных условий эти зоны могут разрастись и создать очаг самонагревания.
По существу, аналогичным образом действуют и насекомые-вредители зерна. Выдыхаемый ими воздух насыщен парами воды, и избыток влаги может поглощаться хранящейся массой зерна или экскрементами самих же насекомых. Как известно, испражнения клещей богаты водопоглотительными солями и жадно притягивают влагу. Вследствие этого насекомые создают в зерне зоны, благоприятные для размножения микробов, что, в свою очередь может привести к повышению температуры.
Бели исключить возможную роль семян сорных трав и насекомых в разогревании зерна, то для анализа остается двухкомпонентная система — с одной стороны, зерно, обладающее проявлениями физиологического порядка, а с другой — микроорганизмы, находящиеся на зерне, роль которых в явлениях термогенеза уже достаточно освещалась. В дальнейшем мы, попытаемся на основании некоторых данных выяснить роль самого зерна и находящихся на нем микроорганизмов в явлении Самонагревания.
Переходя к фактическому материалу, следует отметить, что» практическая важность процесса самонагревания зерна привела к значительному числу исследований, посвященных данному явлению. Почетное место среди них должно быть отведено советским работам, из числа которых мы упомянем труды Исаченко (1934), Трисвятского (1939—1944), Кретовича и Раутенштейна (1941), а также исследования, проведенные с участием автора настоящей работы э Институте зерна и продуктов его переработки (1932—1935).
Рассмотрим, в какой же обстановке возникают предпосылки, благоприятные для процесса самонагревания. Если встать на ту точку зрения, что продукция тепла в зерне является следствием деятельности микробов и ферментов самого зернового материала, то станет очевидной необходимость наличия в нем достаточной влажности. Хотя в хорошо просушенном зерне и имеется некоторый запас влаги, но она находится не в свободной, а в связанной форме. В силу отмеченного ферменты зерна и содержащиеся на нем многочисленные микроорганизмы не проявляют своей деятельности и находятся в покоящемся состоянии. Если появляются причины, вызывающие хотя бы очаговое увлажнение зерна, то это приводит к усилению микробной и ферментативной деятельности. При хорошей изоляции тепло аккумулируется и возникает греющийся очаг.
Интенсивное дыхание зерна, а также разрушение части его органических соединений микробами связано с образованием, помимо других химических соединений, значительного количества воды. Таким образом, греющаяся зона является местом, увлажняющим смежные с зерном участки, вследствие чего последние имеют тенденцию к постоянному расширению. Отмеченный момент подчеркивает большое значение своевременного выявления и ликвидации саморазогревающихся очагов, которые, в противном случае, могут вызвать сплошное самонагревание зерна.
Местное увлажнение зерна обусловливается разными причинами — неравномерным нагревом стенок силосного помещения, вызывающего миграцию влаги и ее конденсацию в определенных местах, деятельностью насекомых-вредителей и т. д.
Для зерновых продуктов к настоящему времени достаточно хорошо выявлены степени увлажнения, представляющие опасность при их хранении. Эти сведения легли в основу требований, предъявляемых сдатчикам зерна. Можно лишь указать, что в зависимости от физиологического состояния зерна критический порог влажности может несколько варьировать. Например, в свежеубранном зерне, пока влага не перешла в связанную форму, довольно энергичные физиологические процессы могут протекать при относительно низких уровнях влажности. В силу этого свежее зерно требует к себе более внимательного отношения при уборке на длительное хранение.
По данным Кизеля и Гордиенко (1937), а также и других: исследователей, можно сделать заключение, что в пшенице повышенная жизнедеятельность проявляется при влажности около 45%. Примерно при этой же степени влажности на поверхности зерна начинают размножаться грибы, обладающие довольно сильным осмотическим аппаратом. Бактерии более влаголюбивы, и их рост на зерне устанавливается при влажности около 17%.
Таким образом, в практических условиях, когда имеется нестерильное зерно, при увлажнении возникают одновременно микробиологические и ферментативные процессы. Их совокупность вызывает значительное повышение температуры массы зерна. О динамике температуры в греющемся зерне можно судить по диаграмме, составленной |на основании работы Мишустина и Подъяпольской. В рассматриваемом случае опыт производился в лабораторных условиях. Увлажненное до 28 % зерно пшеницы было помещено в ящик, изолированный войлоком, в котором оно аэрировалось слабым током воздуха в течение суток. Температура зерна в данном случае поднялась до 55°.
В другом графике приводится материал, отмечающий температуру зерна, хранившегося на одном из элеваторов. Данное зерно было оставлено самонагреваться в опытных целях.
Как видно, и здесь, при отсутствии активной аэрации, отмечалось значительное повышение температуры. Темпы нарастания температуры в данном случае были более низкими.
Энергия разогревания зерна в значительной степени зависит от его влажности — чем влажнее зерно, тем быстрее оно разогревается и тем более высокая температура отмечается при термогенезе. Данная закономерность хорошо подтверждается материалами Раутенштейна (1939). Он изучал самонагревание зерна в условиях лабораторного опыта, причем опытные сосуды помещались в термостат, установленный на 30°.
Помимо повышенной влажности зерна, его самонагревание может быть усилено и другими факторами, из числа которых считаем целесообразным остановиться на температуре окружающей среды.
Поскольку взятое для описываемого опыта зерно имело почти нормальную влажность, то выделение CO2 должно быть в основном отнесено к дыханию зерна. В более влажном зерне кривая продукции углекислоты должна нарастать еще более резко так как к дыханию зерна присоединяется деятельность микробов, возрастающая до определённого предела при повышении температуры. При температуре около 55° дыхательные ферменты зерна инактивируются, и вся продуцирующая углекислота должна быть принята как результат жизнедеятельности микроорганизмов.
В общем, указанные факты свидетельствуют о том, что значительное повышение температуры в помещении опасно даже для зерна, имеющего кондиционную влажность.
Относительное усиление энергии дыхания непропорционально увеличению температуры. Критической температурой, скачкообразно повышающей интенсивность дыхания, примерно можно считать 40—50°.
Из сообщенных фактов следует, что при явлениях самонагревания постепенно повышающаяся температура все более и более усиливает протекание происходящих в зерне процессов. Поэтому процесс термогенеза в зерне и в других субстратах может рассматриваться как явление автокаталитического порядка.
Мы детально не останавливаемся на роли кислорода в процессе самонагревания зерна. Этот момент был достаточно освещен в предыдущих разделах, и из сообщенных сведений вполне очевидно, что лишь при достаточном доступе воздуха может развиться сколь-либо сильное разогревание продукта.
Отметим лишь одно любопытное положение, непосредственно связанное с особенностями зерна. Физиологами установлено, что дыхание растений не ослабевает при весьма пониженном содержании кислорода в атмосфере (до 3—5%). Лишь уменьшение кислорода в газовой смеси до 1—2% несколько изменяет соотношение CO3 : O2, нормальное для обычного .дыхательного коэффициента.
Практически при хранении зерновая масса не подвергается активному вентилированию, и пополнение потребляемого зерном кислорода осуществляется диффузным путем. Лишь при герметизации происходит заполнение межзернового пространства углекислым газом, и в подобной обстановке Может быть достигнуто автоконсервирование зерна, так как углекислота подавляет развитие микробиологических и ферментативных процессов. Даже влажное герметически закрытое Верно совершенно не подвергается самонагреванию, но его всхожесть практически теряется, а хлебопекарные качества муки, приготовленной из подобного зерна, снижаются. Эти нежелательные явления отмечаются, впрочем, при длительном хранении зерна в атмосфере, обогащенной углекислым газом; поэтому кратковременная герметизация начавшегося греться зерна; в том случае, если невозможна его незамедлительная сушка, вполне приемлема. Практическое осуществление герметического хранения зерна затруднено техническими причинами.
При хранении зерна в обычных условиях даже ограниченный доступ воздуха не препятствует развитию достаточно энергичных ферментативных и микробиологических процессов в нем, почему влажное зерно, как известно из практики, подвергается самонагреванию.
При всех прочих равных условиях, проникновение микроорганизмов к питательным веществам, имеющимся в зерне, ускоряет процесс самонагревания. Большое значение, в частности, имеет состояние покровных тканей зерна. Зерна сплошь покрыты мертвыми клетками эпидермиса и тонким слоем кутикулы, состоящими главным образом из клетчатки и восковидных веществ. Покровные ткани зерна ограничивают развитие многих микробов и препятствуют их проникновению внутрь зерна.
На целых зернах развитие микробов начинается обычно на зародышевых тканях, содержащих большое количество питательных веществ, обладающих относительно большей влажностью и слабее всего защищенных от микробов поверхностными оболочками. Если имеются битые зерна, то микроорганизмы в первую очередь поражают их. В литературе имеются данные, свидетельствующие также о том, что в битом зерне происходят более энергичные дыхательные процессы. Совокупность отмеченных причин объясняет, почему битое зерно легче подвергается самонагреванию.
Возникает также вопрос — бактерии или ферменты зерна определяют в основном явление термогенеза? Данный вопрос решался исследователями различно. Отдельные ученые приписывали ведущую роль ферментам растительного материала; другие высказывали мысль, что в основном самонагревание определяется деятельностью микробов. Кон (1893), выдвинувший микробиологическую теорию самонагревания зерна, предполагал, что в этом процессе большую роль играют некоторые грибы, как, например, Aspergillus fumigatus.
Для выяснения поднятого вопроса многие исследователи ставили лабораторные опыты с зерном, в котором ферменты инактивировались нагреванием. Подобное зерно заражалось затем теми или иными чистыми культурами микроорганизмов.
Ниже мы приводим некоторые эксперименты Исаченко и его сотрудников (1934), посвященные интересующему нас вопросу. В одном из них рожь с влажностью в 26.9%, простерилизованная сухим жаром при 80° в течение одного часа, инокулировалась после прогрева культурой актиномицета, гриба или термофильной бактерии. Наличие в зерне только одной культуры обеспечивает довольно сильный его разогрев. Это указывает на микроорганизмы как на ведущий фактор, определяющий самонагревание зерна.
Опыты, поставленные Исаченко с семенами пшеницы, ячменя, кукурузы и подсолнечника, при их заражении культурами разных микроорганизмов дали картину, аналогичную только что приведенной.
Работа Исаченко была проведена в 1934 г. Позднее к совершенно аналогичным выводам пришел Раутенштейн (1939), подтвердивший термогенную роль в зерне грибов, актиномицетов и бактерий.
Как уже отмечалось ранее, все микроорганизмы при их развитии на органических средах могут выделять тепло, но совершенно очевидно, что особенности физиологического характера отдельных культур должны сильно сказываться на размере теплопродукции. Это весьма наглядно показали Джемс с сотрудниками, заражавшие стерильное увлажненное зерно кукурузы чистыми культурами различных микроорганизмов. К сожалению, в их коллекции отсутствотсвали типичные термофилы, особенно интересующие нас в данной работе. Тем не менее, весьма многие мезофилы и факультативные термофилы могут достаточно сильно повышать, температуру зерна. В полном соответствии с данными Исаченко здесь отмечается склонность к термогенезу как у грибов, так и у бактерий.
Отдельные испробованные Джемсом культуры весьма слабо повышали температуру зараженного ими зерна, несмотря на достаточную влажность и обеспеченную аэрацию. Опыты Джемса проводились при комнатной температуре.
По данным Христенсена и Гордон (Christensen a. Gordon, 1948), наиболее сильно повышают температуру влажного зерна Aspergillus candidus и Aspergillus flavus.
В опытах, проведенных нами совместно с Подъяпольской во Всесоюзном научно-исследовательском институте зерна (ВНИИЗ, 1935), была осуществлена попытка хранения увлажненного зерна при достаточной степени активной аэрации. При этом в воздух, пропускавшийся через зерно, добавлялись разные летучие антисептики, депрессировавшие развитие микробов, но относительно слабо влиявшие на активность ферментов зерна. Подобное зерно весьма незначительно повышало температуру в течение всего опыта, в то время как аналогичная же партия без добавки антисептика разогревалась свыше 55°. Это лишний раз подчеркивает правильность положения о том, что основную роль продуцентов тепла в зерне играют разнообразные микробы.
Свансон и Фентон (Swanson a. Fenton, 1932) прямо указывают, что они не знают материалов, которые доказывали бы способность зерна разогреваться вследствие дыхательных процессов, без одновременной деятельности микроорганизмов.
Весьма ценное подтверждение получила микробиологическая теория в работе Миэ (1930); он проследил образование тепла стерильными и нестерильными проростками подсолнечника. Стерильно выращенные и контрольные проростки подсолнечника помещались в сосуды Дюара, в которых и производилось наблюдение за продукцией тепла. Заметное выделение тепла наблюдалось лишь в нестерильном варианте. В этом случае на проростках был обнаружен Actinomyces thermophilus. Ряд подобных опытов убедил Миэ; что широко известное самонагревание прорастающих семян зависит не от образования тепла самими проростками, а в основном вызывается развивающимися на них микроорганизмами.
Вычисления Веселова (1946), приведенные в разделе о термогенезе, также показывают малую вероятность получения значительного количества тепла за счет жизнедеятельности зерна.
Из выдвинутого положения о роли микробов при самонагревании зерна можно сделать известный практический вывод. Так, если ставится вопрос о необходимости приостановить на некоторое время начавшееся самонагревание, то этого можно достигнуть введением в зерно того или иного антисептика, подавляющего развитие микробов. Удобнее всего для этой цели пользоваться летучими антисептиками, быстро распространяющимися в массе зерна. Конечно, данное мероприятие может быть рассмотрено как временное, и к нему следует прибегать лишь в некоторых особых случаях, как, например, при отсутствии возможности немедленной сушки значительной массы начавшего самонагреваться зерна.
В проведенных Мишустиным и Подъяпольской опытах (ВНИИЗ) было доказано, что введение в разогревшееся зерно хлорпикрина вызывает незамедлительное резкое падение температуры. Упоминаемые эксперименты были осуществлены в лабораторных условиях. Приведен результат одного из подобных опытов. В данном случае в двух совершенно одинаковых ящиках, изолированных войлоком, подвергалась самонагреванию увлажненная пшеница. После того как температура зерна повысилась до 55°, в один из ящиков был введен хлорпикрин. Как видно, уже через сутки температура в нем снизилась до уровня, бывшего в термостатной установке.
Совершенно очевидно, что для борьбы с начинающимся самонагреванием могут быть использованы и другие летучие антисептики. К сожалению, до сих пор не было произведено в производственных условиях достаточной проверки рекомендованного нами мероприятия. Работники элеваторов, правда, отмечают, что при использовании хлорпикрина для борьбы с вредителями зерна никогда самонагревания не возникает.
Интересно отметить, что хлорпикрин лишь подавляет развитие микробов на зерне, но ни в коей мере не производит его полного обеззараживания. Произведенный нами микробиологический анализ показывает достаточное богатство микробами, в том числе и термофилами обработанного антисептиком зерна. Фумигация, как видно, сильно действовала главным образом на плесени.
Почти одновременно с нашей работой были произведены исследования Лармуром, Клейтоном и Вреншеллом (Larmour, Clayton u. Wrenshell, 1935) по выяснению влияния паров четыреххлористого углерода на самонагревание зерна. Данное вещество, введенное во влажное зерно, полностью подавляло процесс разогревания. Это подтверждает правильность сделанных нами выводов о доминирующей роли микрофлоры в явлении термогенеза в зерновой массе.
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.
По данным Кретовича и Токаревой, в эту реакцию наиболее легко вступают сахара, имеющие свободную карбоксильную группу. При протекании рассматриваемой реакции образуются альдегиды и фурфурол, что указывает на осуществление при ней сложного окислительно-восстановительного процесса, а не простой реакции присоединения.
Приведены данные Кретовича, иллюстрирующие биохимические изменения в гревшемся свежеубранном зерне. Они делают понятным, почему мука из такого зерна обладает весьма низкими хлебопекарными свойствами.
Из оригинального материала мы считаем небезынтересным привести наблюдения, сделанные над зерном, сильно разогревшимся и обуглившимся в одном из элеваторов. В данном случае избыточно влажное зерно (рожь) было загружено в элеватор при внешней температуре — 1°. Первую неделю продукт хранился благополучно, затем началось быстрое его нагревание. Температура поднималась каждые сутки на 10°. Попытки борьбы с самонагреванием пропуском зерна через транспортеры и сепараторы желательных результатов не дали. Рожь приобрела солодовый запах, перешедший затем в резко кислый. Низкие слои зерна сделались комкообразными и обуглились. В потемневшем слое влажность зерна упала до 5%. Максимальная температура зерна была зарегистрирована 80°.
Из зерна, хранившегося в указанном выше элеваторе, были отобраны три фракции, резко разнящиеся по внешнему виду. Первая из них содержала почти нормальное, слегка побуревшее зерно. Она была взята из относительно слабо разогревавшейся зоны. Вторая — более сильно почерневшие зерна и находилась в зоне с более высоким нагревом. Третий образец был представлен обуглившимся зерном. В данном случае было зарегистрировано разогревание до 80°.
В первом из образцов зерна было значительное количество пигментных бактерий типа Bad. herbicola. В остальных двух преобладали спороносные палочки. Как видно, на первых фазах самонагревания общее число бактерий в зерне (особенно термофильных) сильно возрастает. При обугливании отмечается самоетерилизация зерна.
Обуглившееся зерно полностью теряет свою пищевую ценность и может быть использовано лишь для переработки. В этом, казалось бы, полностью испорченном продукте содержится весьма значительное количество углеводов. Проведенные опыты показали, что подобное зерно с успехом может быть использовано в бродильной промышленности.
Процессу самонагревания подвержено не только зерно, но и мука. Принципиальная сущность процесса разогревания хранящейся муки должна быть понятна из изложенного выше материала, и мы на данном вопросе подробно останавливаться не будем.