Вопросы безопасного хранения и переработки зерна, собранного в период засухи и суховея

Уважаемые коллеги!

Научное мировое сообщество по науке и технологии зерна совместно с мировыми общественными, политическими и коммерческими организациями разработали на текущую пятилетку программы фундаментально-прикладных исследований по влиянию изменения климата  по всем этапам производства зерна от поля до потребителя.

Как отмечают зарубежные коллеги (Российская газета от 19.01.2011 г.) «Климат правит историей»: « аномально теплая погода спровоцировала распространение бубонной чумы в Средние века, а 300-летний период длительных засух, заморозков и других погодных катаклизмов совпал с закатом Римской империи. К такому выводу пришли ученые, изучая тысячи останков деревьев, которые служили строительным материалом для древнейших построек. Напротив, расцвет Римской империи совпал с идеальным для сельского хозяйства теплым и влажным летом в Европе».

 По данным Гидрометцентра РФ почти 70% пахотных земель в России находятся в зоне рискованного земледелия. В России в ХХ столетии была зарегистрирована засуха  5 раз:   в 1911, 1921, 1946, 1972 и в 1998 гг.  

Уже в начале XXI столетия в 2010 году в 43 субъектах Российской Феде-рации было объявлено чрезвычайное положение в связи с засухой. 
В 2010 году было собрано 60,9 млн.т. зерна, в том числе пшеницы 41,47 млн.т (68%), в 2009 г собрано 97,1 млн.т зерна, в том числе пшеницы 61,7 млн.т (63%). Надо отметить процентное соотношение пшеницы к общему объему практически не изменилось, но резко изменилось качество.

Валовой сбор по регионам показывает резкое снижение по ЦФО, ПФО, УФО, наиболее пострадавших от засухи и суховея.

Какие же регионы пострадали в 2010 г. в части объемов заготовок пше-ницы? На слайде (3) представлен валовой сбор пшеницы по регионам: в 2009 (синий цвет) и в 2010 (красный цвет) годах. Пострадали по объемам: ЗФО, ПФО, УФО, СФО. Из рисунка видно, что в 2010 году в ЦФО собрано пшеницы практически в 2 раза меньше, в Приволжском ФО в 3,2 раза меньше, при этом это зерно собрано при резко засушливом периоде и подверженное засухой и суховеем.

 Вопросы качества и безопасности зерна, собранного в период засухи или поврежденного суховеем, при его хранении и переработке имеют   очень важные особенности, которые  специалисты должны учитывать  при хранении и переработке зерна, а ученые – в своих дальнейших исследованиях. 

Остановимся на некоторых особенностях зерна, убранного в период засухи или суховея, которые могут повлиять на его условия хранения и переработки. Отметим, что такое суховейное зерно, и что такое засуха.
Суховейное зерно образуется, когда суховей длится не менее 5 дней с минимальной относительной влажностью воздуха 30% и менее, максимальной температурой воздуха 25% и более при средней скорости ветра 5м/с и более. Сегодня этого термина в ФЗ «О развитии сельского хозяйства» нет, а термин засуха есть. Поэтому страховые компенсации сельхозпроизводителям по слу-чаю суховея не выплачиваются. В настоящее время в Госдуму внесен проект поправок в этот закон по включению в число рисков и суховея.
 Засуха, длительный и значительный недостаток осадков, чаще при по-вышенной температуре и пониженной влажности воздуха, в результате которого иссякают запасы влаги в почве, приводит к снижению или полной гибели урожая. Обилие солнечного тепла и сухость воздуха создают повышенную испаряемость (атмосферная засуха), и запасы почвенной влаги без пополнения их дождями истощаются (почвенная засуха).

В большинстве случаев наблюдается совмещение атмосферной и  поч-венной засухи. О влиянии суховея на физиологические процессы, происходя-щие в растениях даже сегодня известно очень мало. Рассмотрим некоторые закономерности, которые были установлены российскими учеными.

По данным А.Б.Вакара и З.Б.Дроздовой (1948), суховейное зерно (сухо-вей в течение 5 дней) более щуплое, масса 1000 зерен суховейного зерна мень-ше нормального на 35,3%, но клейковины в нем на 57,7% больше, чем в нор-мальном зерне, при постоянной II группы качества (табл.1).

По данным Е.Д. Казакова и  В.Л. Кретовича  (1979), в зерне, захвачен-ном суховеем, поступление питательных веществ снижается на 40-60% и значительно увеличение стекловидности зерна пшеницы (табл.2).
Но как отмечает  Е.П. Попова (1979), в созревающем зерне, захваченном суховеем, под действием высокой температуры, при наличии свободной воды в коллоидных веществах клетки происходит необратимая коагуляция – в белковой матрице образуются пустоты 6 (рис.1). Белковая матрица как бы «запекается», быстро отдавая влагу сухому горячему воздуху. Процесс созревания зерна приостанавливается, мелкие крахмальные зерна 5 не успевают сформироваться, зерно не наливается.
В  белковой  матрице 2  (рис.2)  в  большом количестве образуются пус-тоты 5, характерные для суховейного зерна.

Поперечный разрез суховейного зерна пшеницы, представленный на рис.3, показал, что структура бороздки у него, характерная для щуплого сухо-вейного зерна: петли бороздки 4 широкие, оболочки 2 (рис.3) отслаились от эндосперма 1 и образовали большие воздушные полоски. Бороздка открытая, так как зерно щуплое.

 Внешние признаки суховейного зерна: щуплое, стекловидное, обесцвеченное, с морщинистыми оболочками.

Хранение  зерна
Режимы хранения суховейного зерна имеют свои особенности. Они должны учитывать пониженную физиологическую активность многих компо-нентов зерновой массы, связанную с недостатком  влаги. Физиологические процессы проявляются в форме замедленного дыхания, где на первом этапе микроорганизмы не развиваются, сокращается деятельность некоторых насекомых и клещей. Но при дальнейшем хранении, если не принять срочных мер по охлаждению и очистке зерна, в нем могут произойти резкие изменения, связанные с высокой температурой  зерна.

Во ВНИИЗе разработана классификация факторов риска при хранении продовольственного зерна на основе международных принципов ХАССП, по-священных безопасности продуктов питания (рис.4). Все факторы риска обос-нованы как химические, биологические и физические.

Учеными института на основе научных исследований установлены дополнительные показатели безопасности при хранении свежеубранного зерна, сухого зерна, муки (рис.5).

При приемке зерна: токсинообразующие плесневые грибы, спорообра-зующие бактерии, патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, плесневые грибы и споровые бактерии в зерновой пыли (биологические риски); нитраты и нитриты, продукты жизнедеятельности вредителей хлебных запасов, свободные жирные кислоты (химические риски).

При хранении сухого очищенного зерна: микотоксины в результате «сухого» самосогревания, продукты жизнедеятельности вредителей хлебных запасов (химические риски).
При хранении муки: плесневые грибы в отрубях, споры бактерий, вызывающих «картофельную» болезнь хлеба (биологические риски); продукты жизнедеятельности вредителей хлебных запасов (химические риски). 
 Учеными ВНИИЗ предложено разделение гигиенических требований к зерну на биологические и химические факторы риска (табл.3), что позволило впервые установить причинно-следственные связи между различными группа-ми опасностей и определить  наиболее эффективные, предупреждающие действия по устранению или сведению их до требуемых уровнях, в соответст-вии с санитарно-эпидемиологическими  Правилами и нормативами Минздрава России. В действующих Правилах такое разделение отсутствует.
 
Определены основные факторы риска суховейного зерна (рис.6).
 Химические: 
- температура 25°С и выше, в зерне в результате окисления жиров могут об-разовываться токсичные продукты и микотоксины.
 
Биологические: 
- высокое содержание вредной примеси;
- в сухом, не вентилированном зерне, в результате сухого самосогревания зерна могут развиваться и размножаться вредители хлебных запасов и накапливаться микотоксины, которые представляют биологическую опас-ность.
 
Физические, химические: 
 - высокое содержание зерновой примеси, в том числе травмированных зе-рен (битых, обрушенных, трещиноватых и т.д.), в которых при хранении значительно возрастает  кислотное число жира, что сопровождается на-коплением токсичных продуктов.
 
Поэтому  предприятия по хранению зерна, в первую очередь должны организовать очистку и охлаждение суховейного зерна, активное вентили-рование или перемещение зерна по транспортным  коммуникациям и сепари-рующему оборудованию. Иногда для охлаждения  зерна используют сушильное оборудование. Эти мероприятия препятствуют потерям суховейного зерна при хранении.

Особенности при переработке суховейного зерна

 Загрязнение растительного сырья микотоксинами (токсичные и канцерогенные метаболиты микроскопических грибов) установлено во многих странах мира, даже в период засухи. В последнее время в Южной Африке обнаружены две новые формы разрушительного гриба пшеницы, известного как ржавчина стебля Ug99, который может очень быстро распространиться во всем мире. Токсигенные грибы обычно поражают определенные анатомические части зерна, в которых и сосредотачивается основная масса микотоксинов. Чаще всего этому подвержены оболочки зерна, зародыш, алейроновый слой и эндосперм. При переработке зерна в муку и крупу происходит перераспределение микотоксинов по продуктам переработки, некоторое их разрушение и удаление с отходами.

Очень важно иметь данную информацию при переработке зерна, под-вергнутого засухе,  так как  щуплое зерно с раскрытой оболочкой, имеет пониженный удельный вес. Воздушные полости в зерне – благоприятная среда для развития микотоксинов. По данным ВНИИЗ, от 80 до 100% афлатоксинов сосредоточено в оболочках зерна. 

 С целью улучшения санитарно-гигиенического состояния зерна и удаления загрязняющих его веществ (микотоксинов, тяжелых металлов, бенз(а)пирена, инсектицидов) при переработке неблагополучных партий целе-сообразно увеличить снятие оболочек перед помолом до 3,5-5,0% независимо от характера помола. Это особенно важно для суховейного, щуплого зерна.

Выводы по хранению и переработке суховейного зерна:
1. Зерно температурой  25°С и выше, убранное во время засухи, требует срочного охлаждения, очистки при закладке  на хранение и дальнейшего тщательного контроля его влажности и температуры. 
2. Переработка отдельно суховейного зерна приведет к уменьшению выхода муки с низкой белизной и к увеличению выхода отрубей. 
3. В результате переработки щуплого и запекшегося зерна увеличиваются энергозатраты на его обработку. 
4. При производстве хлеба из суховейного зерна происходит увеличение его объемного выхода и снижение отношения высоты подового хлеба к его диаметру.
5. Суховейное зерно целесообразно перерабатывать в подсортировке к нормальному зерну с применением пищевых добавок.

Спасибо за внимание

---