Зерновая масса, хранящаяся в складе или силосе элеватора, представляет собой скопление огромного количества живых организмов — зерен.
Для понимания происходящих в ней процессов необходимо прежде всего ознакомиться с биологическими особенностями этих организмов.
Зерно образуется в результате оплодотворения пыльцой завязи цветка и проходит на колосе длительный процесс роста и развития.
Этот процесс заключается в увеличении размеров зерна и накоплении в нем запасных питательных веществ, притекающих через колос из листьев и стебля растения.
В период с момента оплодотворения до наступления уборочной спелости наблюдается очень энергичная жизнедеятельность зерна. В нем происходят биохимические процессы построения сложных углеводов — крахмала, гемицеллюлез и клетчатки из простейших сахаров; запасных белковых веществ эндосперма из растворимых белков и небелковых азотистых соединений, жиров из глицерина и жирных кислот. Активность ферментов, принимающих участие в этих синтетических процессах, очень велика. Зерно в указанный период интенсивно дышит, оно поглощает значительное количество кислорода и выделяет много углекислого газа, получая за счет этого процесса необходимое количество энергии.
Влажность зерна в начальный период его формирования очень высока; сухого вещества в нем содержится немного. По мере хода процесса созревания в зерне накапливается все большее количество сухого вещества, влажность постепенно падает, дыхание становится менее энергичным. Одновременно снижается и активность ферментов. По внешнему виду и свойствам зерна можно различить несколько фаз его созревания:
Фаза молочной спелости. Зерно имеет еще зеленый цвет, содержимое его — жидкое, молочнобелое, влажность — 50—55%.
Фаза восковой спелости для многих культур является в то же время и уборочной спелостью. Зерно — желтого цвета, содержимое его — мягкое, тягучее, затем оно приобретает консистенцию воска, влажность 40—45%.
Полная техническая спелость (уборочная спелость). Зерно становится твердым, влажность резко снижается и составляет, в зависимости от района произрастания, 12—20%.
По мере созревания значительно уменьшается активность ферментов и одновременно с падением влажности снижается также интенсивность дыхания. Необходимо отметить, что процесс созревания отдельных зерен в колосе протекает не одновременно. У пшеницы и ржи первыми зацветают колоски средней части колоса, зерна в которых, следовательно, раньше заканчивают свое развитие. Цветение проса и овса начинается с верхних колосков метелки, поэтому зерна нижних частей метелки созревают позднее. У кукурузы цветение начинается с нижней части початка.
Из-за неравномерного созревания по колосу в момент уборки урожая, когда основная масса зерна достигла полной технической спелости, некоторое, хотя и очень незначительное, количество зерен находится еще в стадии восковой спелости, обладает повышенной влажностью и интенсивно дышит. Это обстоятельство, как будет показано ниже, имеет очень большое значение для дальнейшего хранения. Но зерно, даже и достигшее полной технической спелости, часто еще не завершило своего развития и продолжает его после уборки. В этот период, который обычно именуют периодом послеуборочного дозревания, зерно достигает полной всхожести и высокой энергии прорастания; в нем заканчивается построение сложных органических веществ, и в связи с этим активность всех ферментов падает до минимума. Дыхание зерна также постепенно ослабевает, пока не достигнет наименьшей величины. Продолжительность периода послеуборочного дозревания в значительной степени зависит от условий хранения и не одинакова у разных сортов. Так, послеуборочное дозревание некоторых озимых пшениц Украины продолжается 1—2 месяца, а яровые пшеницы Цезиум 111 и Новинка достигают полной физиологической зрелости через 7—7,5 месяца.
Однако эти сортовые особенности не являются неизменными; продолжительность периода послеуборочного дозревания зерна различных сортов может изменяться в ту или иную сторону в зависимости от условий созревания и хранения. Тепловая обработка — сушка, а также активное вентилирование значительно ускоряют процессы дозревания убранного зерна, что в свою очередь способствует достижению им наибольшей стойкости при хранении.
Таким образом, с момента опыления завязи в зерне проявляется жизнедеятельность, вначале очень энергичная, затем менее энергичная, пока, наконец, она не достигнет таких малых размеров, что с трудом обнаруживается. Зерно с низкой влажностью, завершившее послеуборочное дозревание, обладает настолько незначительным дыханием, что, только применяя очень чувствительные методы анализа, можно его уловить. Даже при длительном хранении такого зерна почти невозможно обнаружить изменение в содержании белков, жиров и углеводов. Однако достаточно повысить его влажность, чтобы при соответствующих температурных условиях его жизнедеятельность резко повысилась, энергия дыхания бурно возросла, в результате чего могут наступить нежелательные изменения в количестве и качестве зерновой массы.