Зерно після збирання врожаю

Якість хліба, який ми споживаємо щодня, — це показник, на який впливають багато факторів і протягом вегетації, і під час зберігання зерна, і в процесі приготування кінцевого продукту.

Ураження зерна
фузаріозом, мікотоксинами, цвілевими грибами
В Україні та інших країнах товарного виробництва зерна основних зернових культур кількість товарних партій пшениці та інших культур, уражених фузаріозом, мікотоксинами й особливо цвілевими грибами значно збільшилась. Усе це та інші грибні хвороби виводять товарне зерно не тільки з категорії продовольчого, а й роблять його непридатним для використання на корм.
Останніми роками із зерна озимої пшениці з різних областей України було виділено 21 вид і різновид грибів роду Fusarium. Найбільш поширеними були F.graminearum, F.culmorum, F.sambucinum Fuck. Інші види й різновиди зустрічались у невеликих кількостях.
Згідно з даними літератури, нині відомо близько 60 токсичних сполук, які синтезуються грибами роду Fusarium. До найбільш поширених і водночас небезпечних належать трихотецинові мікотоксини (ТТМТ). За хімічною структурою ТТМТ належать до сесквітерпенів. Із 45 виділених і вивчених ТТМТ як природні забруднювачі визначено лише 4: Т-2-токсин, ніваленол, дезоксиніваленол та діацетоксискірпенол.
Етіологічну роль грибів-продуцентів ТТМТ у розвитку аліментарних мікотоксикозів у людей і сільськогосподарських тварин було встановлено давно.
Токсикоз від “п’яного хліба” — це захворювання людини та тварин, пов’’язане з уживанням зернових продуктів, уражених грибами F.graminearum. Вперше воно спостерігалося на Далекому Сході в 1882 році. Також є повідомлення про подібні випадки в Італії, Німеччині, Швеції, Франції та Фінляндії. Захворювання може протікати як у гострій, так і в хронічній формах. Тривале використання продуктів, виготовлених із ураженого зерна, призводить до виснаження організму, втрати зору, явищ порушення психіки. У тварин характерними симптомами отруєння є відмова від корму, пригнічення рефлексів.
З 1890 року в Японії у людей та сільськогосподарських тварин лікарі почали виявляти захворювання, яке носить назву акабабі. Зазвичай, воно з’являється в роки, що характери-зуються тривалими опадами під час жнив. Токсичні властивості зерна пов’язані з ураженням грибом F.nivale — продуцентом фузаринону-Х, ніваленолу та діацетоксиніваленолу і F.graminearum — продуцентом дезоксиніваленолу і 3-ацетилніваленолу. У людей захворювання проходить по типу харчового отруєння, а у тварин нерідко призводить до загибелі.

На території колишнього СРСР в окремі роки (1932—1934, 1944—1945, 1952—1953, 1955) спостерігалося захворювання аліментарною токсичною алейкією, основними симптомами якої є гіперемія та набряки мигдалин, некрози слизової оболонки. Тяжкі випадки закінчувалися летально. Причиною захворювання є вживання продуктів із зерна, ураженого грибом F.sporotrichiella var. sporotrichioides, F.sporotrichiella var.poae, який продукував Т-2- і НТ-2-токсини.
З грибами F.sporotrichiella var.poae та F.sporotrichiella var.tricinctum пов’язують уровську (Кашина-Бека) хворобу, яка проявляється в дитячому віці і супроводжується гальмуванням росту скелета, особливо трубчастих кісток, а також деградацією хрящової тканини. Захворювання не смертельне, проте може призвести до повної інвалідності. Як і в попередніх випадках, воно є наслідком вживання забруднених фузаріями хліба і крупи. ЛД50 для теплокровних ніваленолу — 4,1 мг/кг живої ваги; Т-2-токсину — 5,2; НТ-2- токсину — 9; діацетоксицирпенолу — 23; ДОН — 70 мг/кг. У ТТМТ були виявлені тератогенні властивості та непрямі докази канцерогенної дії.
Поряд із цим, небезпечні речовини, що синтезуються фузаріями, можуть мати й позитивні якості. Зокрема, в лабораторних умовах було встановлено, що поїн, який продукується F.sporotrichiella var.poae, знімає білокрів’я у білих мишей, а також виявляє активність проти пухлин.
Іншим небезпечним токсином, який продукують гриби роду Fusarium, є зеараленон. Історія відкриття цього мікотоксину бере початок у 1927 році, коли в ряді країн Європи, у США, Канаді, Японії та Австралії були зареєстровані спалахи захворювання невідомої етіології у свиней, яке пов’язували з використанням корму, ураженого пліснявими грибами, зокрема F.graminearum. Проте лише в 1962 році M.Stob та ін. виділили речовину з вираженими анаболічними та естрогенними властивостями, яка дістала назву зеараленон (лактон резорцилової кислоти).
Основним продуцентом зеараленону є F.graminearum. У невеликих кількостях цей токсин можуть продукувати F.moniliforme, F.tricinctum і F.oxysporum Schlecht. emend Snyd. et Hans. Зеараленон відрізняється від інших мікотоксинів наявністю виражених гормональних властивостей і відсутністю гострої токсичної (летальної) дії навіть у разі введення його тваринам у дуже великих дозах. Найчутливіші до зеараленону свині, а також велика рогата худоба, вівці, курчата. У дослідах на щурах було доведено тератогенну дію зеараленону.
Досить високий токсигенний потенціал має вид F.monilifоrme. Цей вид, а також його різновиди здатні синтезувати моніліформін, фумонізин, фузаріоцин, фузарин, фузарієву кислоту.
Моніліформін уперше було виділено в 1973 році із культури F. moniliforme. Пізніше його виділили із культур F.acuminatum (Ell. et Ev.) Booth, F.avenaceum, F.oxysporum. В Україні доволі поширеним продуцентом моніліформіну є F.moniliforme var. lactis (Ріг. et Rib.). Токсин викликає захворювання коней на лейкоенцефаломацію, яка характеризується високою смертністю, некротичним розплавленням білої речовини головного мозку і сірої речовини спинного мозку. При підгострій інтоксикації моніліформіном на перший план виступають симптоми недостатнього кровопостачання міокарда. Вважають, що причиною цього захворювання також може бути фумонізин. Токсини фузаріоцин та фузарин, виділені з ізолятів F.moniliforme, є високомутагенними сполуками.
Фузарієва кислота належить до числа нестійких сполук. Уперше вона була ізольована японськими вченими із F. moniliforme. Пізніше Гойман виділив її із F.oxyspomni var. lycopersici. Кислота знижує кров’яний тиск, впливає на серцево-судинну систему, має селективну транквілізуючу дію і здатність посилювати активність інших фузаріотоксинів. Тому, на нашу думку, потрібно звертати належну увагу на одночасну колонізацію зерна кількома видами фузаріїв, а це є досить поширеним явищем (особливо в західних областях України).
Таким чином, гриби роду Fusarium мають високий токсичний потенціал і широкий спектр токсинів, які вони здатні продукувати, а отже, становлять загрозу для здоров’я людей і тварин. Це зумовлює необхідність постійного і дуже ретельного контролю за якістю зерна. Гранично допустима концентрація дезоксиніваленолу (ДОН) у продовольчому зерні становить 0,7 мг/кг, а в зерні, що використовують для виготовлення комбікормів — 1 мг/кг. У борошні ГДК ДОН — 0,7 мг/кг, Т-2-токсину — 0,1 мг/кг, зеараленону — 1 мг/кг. У борошні, яке використовують для виготовлення дитячого та дієтичного харчування, вміст токсинів не допускається. Партії пшениці, що містять ДОН більш ніж 1,4 мг/кг, а зеараленону більш ніж 2 мг/кг, використовують тільки на фуражні чи на технічні цілі за умови змішування їх з незабрудненим зерном. Товарні партії з наявністю фузаріозних зерен слід розміщувати окремо і старанно контролювати наявність у них фузаріозних зерен і дезоксиніваленолу для визначення їхнього цільового призначення.

Основні ознаки,
що характеризують
фузаріоз зерна пшениці:
q уражені зерна плюсклі, зморшкуваті, з утисненою глибокою борозенкою і загостреними бочками; поверхня зерна знебарвлена (біляста), крейдяниста, без блиску;
q ендосперм пухкий, кришиться; низька склоподібність зерна або повна її втрата;
q у борозенці, й особливо в зародковій частині зерна, є павутиноподібний наліт міцелію гриба, білого або рожевого кольору, і подушечки скупчення конідій;
q зародок зерна нежиттєздатний, на зрізі темного кольору.

Основною відмінністю знебарвленого зерна від фузаріозного є нормальна форма зерна, щільний ендосперм, нормально забарвлений життєздатний зародок, відсутність нальоту гриба. Рожевозабарвлене зерно нефузаріозного походження відрізняється від фузаріозних нормальною формою і розміром зерна, наявністю блиску і склоподібності, життєздатного зародку нормального кольору (солом’яно-жовтого кольору), але на оболонках зернівки мають плями різних відтінків рожевого, червоного або коричневого кольору.
До можливих дефектів зерна і продуктів його переробки, крім зазначених, можна віднести цвілевими грибами, дріжджами та іншими мезофільними, аеробними та факультативно анаеробними мікроорганізмами і бактеріями (наприклад, кишковою паличкою). Наявність у зернопродуктах перерахованих вище грибів і мікроорганізмів не тільки погіршує їхні технологічні властивості, а й шкодить здоров’ю — особливо дітей.
v v v
Ще однією небезпечною хворобою є картопляна хвороба, збудником якої є бактерії Васillus mesentezicus (картопляна паличка), що розвиваються в м’якушці хліба. Картопляна паличка дуже поширена в природі. Вона є в грунті, повітрі, рослинах та ін. Ця бактерія дуже дошкуляє борошномельним підприємствам і хлібозаводам, бо є збудником картопляної хвороби хліба. Останніми роками зерно перед помелом не миють. Тому під час розмелювання зерна картопляна паличка потрапляє в борошно. За сприятливих умов бактерії картопляної палички швидко розмножуються. Оптимальними умовами для розвитку спор картопляної палички є температура близько 40°С, наявність вологи, живильного середовища, зниженої кислотності. Її клітини не витримують нагрівання до 80°С, а спори залишаються життєздатними за 120°С. Тому бактерії під час випічки хліба гинуть, а спори залишаються життєдіяльними.
Кисле середовище гнітить розвиток бактерій картопляної палички. Тому в житньому хлібі, що має підвищену кислотність, картопляна хвороба розвивається рідше.
На розмноження картопляної палички значно впливає порушення санітарного і технологічного режиму збереження й переробки зерна, борошна, а також випічки хліба та його збереження. У зв’язку з цим велике значення має дотримання вимог санітарних і технологічних інструкцій, що діють в елеваторній, борошномельній та хлібопекарській промисловості, а також у торгівлі.
Із розвитком картопляної хвороби відбувається посилене розмноження бактерій картопляної палички. Цей процес відбувається під впливом активних амілаз картопляної палички, і в хлібі збільшується кількість декстринів, що надають м’якушці липкості. Продукти розпаду, що утворюються під дією протеолітичних ферментів картопляної палички, мають різкий специфічний запах.
Уражений картопляною хворобою хліб набуває неприємного специфічного запаху, має липкий м’якуш, який за сильного ураження тягнеться нитками, а потім у середині хлібини з’являється чорна порожнина із сильним гнильним запахом.
Іншим шкідливим об’єктом, який впливає на якість зерна, є клоп шкідлива черепашка. Ураження дорослими особинами клопа шкідливої черепашки у воскову і, особливо, у повну стиглість озимої пшениці призводить до різкого погіршення хлібопекарських властивостей зерна. Як правило, високій шкідливості сприяє жарка суха погода в передзбиральний і збиральний періоди. Шкідливий клоп черепашка, прокльовуючи своїм довгим (до 6 мм) хоботком оболонку зерна, вводить у центр зернівки біля зародку секрет слинних залоз, що містить досить сильні ферменти. При цьому в місці укусу утворюється біла пляма з чорною точкою. Якщо натискувати на ендосперм, то він у місці ураження легко кришиться.
Введені клопом ферменти залишаються в зерні і надовго зберігають активність. Після помелу зерна, поки борошно залишається сухим, ферменти не діють або діють слабко, залежно від його вологості та відносної вологості навколишнього повітря. Щойно з борошна починають місити тісто, ферменти активізуються, і відбувається бурхливий процес розщеплення білкових молекул. У результаті клейковина втрачає свої пружні властивості, стає липкою, тягнеться; набуває сірого або темно-сірого кольору.

Проростання зерна
на корені й у валках
При частому випаданні дощів у передзбиральний і збиральний періоди відбувається проростання зерна пшениці і, особливо, жита на корені або у валках. Це може відбуватися також за збереження зерна на відкритих токах. Проросле зерно різко погіршує хлібопекарські властивості жита і пшениці: випечений хліб має малий обсяг, щільний м’якуш, він липкий, легко зминається, скоринка біляста, із сильними підривами. Це відбувається в результаті біохімічного розпаду речовин зерна і, передусім, переходу крохмалю в більш прості з’єднання — цукри. У разі сильного проростання може початися також розпад клейковинних білків та ліпідів. Тому за наявності в партії пророслих зерен навіть у невеликій кількості (менше 1%), необхідний контроль амілолітичної активності зерна.
Ушкодження зерна сушінням
Товарне зерно може втратити свою якість не тільки в полі. Сушіння вологого або сирого зерна на різноманітних типах сушарок, особливо за недотримання встановлених режимів сушіння також погіршує її, адже відбувається зміцнення клейковини і зниження її кількості. Розпізнавання зерна проводять за наявністю зернівок, ушкоджених сушінням, що мають характерний коричневий або чорний колір, передусім у районі зародку.
Якщо такого зерна в партії більше норми, то якість товарної партії через часткову денатурацію білків і, отже, зменшення кількості клейковини та зміни її якості різко знижується. Клейковина стає надто міцною, нееластичною, крихкою. Хліб із зерна з такою клейковиною має низьку якість зі рваною скоринкою і щільним м’якушем, що не відповідає вимогам стандарту. Через це товарну партію з клейковиною, що кришиться, у чистому вигляді на помел використовувати не можна.
Щоб виявити ступінь пошкодження товарної партії, що піддавалась сушінню, необхідно поряд із підрахунком коричневих і чорних (обвуглених) зерен обов’язково визначати кількість і якість клейковини.

Недорозвинені
(зелені) зерна
За несприятливих умов погоди (наприклад, у першу половину літа — посуха, а в другу — випадає багато дощів, що сприяють поновленню росту і розвитку рослин, у тому числі цвітінню й дозріванню нових паростків) зерно в нових паростків дозріти не встигає. Це призводить до нерівномірного дозрівання рослин: на одних паростках зерно перестигло і починає обсипатися, на інших — ще перебуває в стані молочної або початку воскової стиглості. Така зернова маса містить багато недорозвинених, плюсклих або зелених зерен, які не можна використовувати на продовольчі цілі.
За післязбиральної обробки зернової маси на сепарувальних машинах плюскле, недорозвинене (легковаге) зерно іде, зазвичай, на відходи. Маса товарної партії при цьому зменшується, якість поліпшується і зерно стає придатним для продовольчого використання.
Наявність у товарній партії зелених і плюсклих зерен негативно впливає на хлібопекарські властивості товарної партії. Наявність 5—10% зелених зерен значно погіршує якість зерна, і передусім стан клейковинного комплексу пшениці, що негативно позначається на хлібопекарських властивостях усієї товарної партії. Тому для виявлення повноцінності в хлібопекарському відношенні товарних партій пшениці з домішкою зелених зерен необхідний обов’язковий контроль за показниками кількості та якості клейковини.

Знебарвлене зерно
Знебарвлення зерна відбувається в результаті впливу атмосферних опадів у передзбиральний період, у процесі складання, й особливо, через перебування скошеної маси у валках, різку зміну вологості і температури навколишнього повітря. Знебарвлення зерна може відбуватися й у післязбиральний період, особливо у разі збереження зерна на відкритих майданчиках або збереження зерна підвищеної вологості.
До того ж, знебарвлене зерно значно гірше зберігається. В оболонках знебарвленого зерна утворюються мікротріщини, що сприяють розвиткові шкідливої мікрофлори і підвищують інтенсивність дихання зернівок. Як наслідок цього, підвищуються активність ферментів і кислотність зерна, що призводить до різкого погіршення борошномельних і хлібопекарських властивостей.
Основним чинником, що спричинює знебарвлення зерна, є перемінне зволоження атмосферними опадами і підсушування зерна. Знебарвлене зерно утворюється практично в усіх зонах виробництва товарного зерна.
v v v
Через вплив біотичних та абіотичних факторів на якість зерна і продуктів його переробки необхідно ретельно дотримуватись як технології вирощування зернових культур, так і технологічних і санітарно-епідеміологічних норм на всьому ланцюжку — від збирання зерна до його переробки в кінцеві продукти.

С. Ретьман,
Т. Кислих,
С. Коломієць,
Інститут захисту рослин УААН