Наибольшее воздействие микроорганизмов наблюдают в зонах с повышенной влажностью, когда убираемый урожай представляет благоприятную среду для развития сапрофитной (в том числе и эпифитной) микрофлоры. Несвоевременное доведение зерновых масс до состояния, исключающего развитие микроорганизмов, вызывает потери массы и качества зерна, и в первую очередь его посевных достоинств.
Факторов, влияющих на состояние и развитие сапрофитных микроорганизмов, очень много. Решающее значение имеют: средняя влажность зерновой массы и влажность её отдельных компонентов (основного зерна, примесей и воздуха меж зерновых пространств), температура и степень аэрации. Существенную роль играют целостность и состояние покровных тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей.
Свойственная зерновой массе микрофлора сохраняется длительное время даже в условиях, исключающих её активное развитие. Правда, численность микроорганизмов постепенно уменьшается, видовой состав изменяется в процентном отношении. Объясняется это тем, что при длительном хранении постепенно отмирают не споровые бактерии, а бактерии, образующие споры, и споры плесневых грибов сохраняются.
В свежеубранном зерне к типичным эпифитным бактериям, не образующих спор, относятся представители семейства Enterobacteriaceae (род Erwinaieae) и Pseudomonadaceae (род Pseudomonas).
Перечисленные бактерии не могут разрушать (гидролизировать) оболочки зерна и не участвуют непосредственно в его порче. Лишь в свеже- убранной зерновой массе, обладая большей способностью к газообмену, они выделяют много тепла, чем и способствуют возникновению самосогревания.
Эпифитные бактерии гибнут при активном развитии на зерна кокковых форм и плесневых грибов. Это позволяет считать E. herbicola биологическим индикатором, характеризующим состояние зерновой массы. По её содержанию судят о свежести данной партии зерна и продолжительности её хранения.
Спорообразующие бактерии в зерновой массе представлены главным образом картофельной и сенной палочками. Будучи типичными сапрофитами и обладая высоко устойчивыми спорами, эти палочки сохраняются в зерновой массе длительное время. В единичных экземплярах бактерии всегда обнаруживаются на свежеубранном и хранившемся зерне. Относительная численность их сильно запыленного или подвергавшегося самосогреванию зерна резко возрастает и абсолютная численность.
Микрофлора зерновой массы почти полностью состоит из аэробных микроорганизмов, количество строгих анаэробов в ней ничтожна. В связи с этим, при хранении в обычных хранилищах (складах и даже силоса элеваторов), на токах и в бунтах при благоприятных факторах (температуре и влажности), всегда существуют условия для развития микробов. 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 5-10° С, оптимум - при 20- 40 и максимум - при 40 - 45° С). Следовательно, понижение температуры зерновых масс при хранении до 8-10° С и ниже значительно задерживает развитие микроорганизмов.
Низкие температуры оказывают в основном лишь консервирующее действие на микрофлору. Часть её, 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. При относительно равномерном распределении влаги в зерновой массе интенсивное развитие микроорганизмов наблюдают только при влажности выше критической. Чем больше свободной влаги в зерне и примесях, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы. Но в связи с тем что среди микробов, находящихся в зерновой массе, присутствуют ксерофиты, мезофиты и гидрофиты, динамика развития отдельных представителей микрофлоры зависит от влажности зерна.
Наименее требовательны к влаге плесневые грибы. Их активное развитие при других благоприятных условиях (оптимальной температуре, доступе кислорода и др.) возможно при влажности зерна основных культур 15-16 % и более, так как среди плесневых грибов распространённых на зерне много ксерофитов и мезофитов (представители мукоровых, кладоспориум, альтернария и др.). Колонии бактерий и дрожжей образуются при влажности 18 % и более.
Некоторые плесневые грибы - ксерофиты способны медленно развиваться в зерне с влажностью на уровне критической и даже менее её. Это особенно заметно при температуре близкой к максимальной 15-20° С и более.
Очень важный и решающий фактор в начальный период развития микроорганизмов - неравномерность распределения влаги в зерновой массе. При средней влажности, не выходящей за уровень критической в ней возможны более увлажнённые участки. Это особенно характерно для свежеубранной зерновой массы, где влажность компонентов может быть различной.
Исключительно благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов создаются при образовании конденсационной влаги. Она появляется на поверхности зёрен и очень хорошо используется бактериями и спорами плесневых грибов. В данном случае возможно развитие микроорганизмов при влажности зерновой массы ниже критической. Таким образом, снижение влажности зерна до уровня ниже критической и предупреждения образования в зерновой массе капельножидкой влаги - надёжное средство защиты от активного воздействия микроорганизмов.
Травмированные зёрна (дроблённые, колотые, с повреждёнными оболочками и т.д.) 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 численность микрофлоры, её видовой состав и возможность развития влияют количества и состав примесей: чем больше примесей в зерновой массе, тем значительнее и её насыщенность микроорганизмами. Особенно обильной микрофлорой отличаются испорченные и битые зёрна, органический и минеральный сор. В зависимости от засорённости зерновой массы пшеницы от 31 до 66 % микрофлоры находится в примесях.
Решающее влияние на состояние и качество зерновой массы оказывают плесени хранения. Не смотря на малую численность, в свежеубранном зерне при активном развитие они занимают преобладающее положение: содержание плесневых грибов возрастает в сотни и тысячи раз, изменяются признаки свежести партии зерна, понижается всхожесть и выделяется огромное количество зерна. Кроме того, среди них имеются штаммы, образующие микотоксины. Больше всего токсинов накапливают аспергилловые грибы.
Как в свежеубранной, так и в долго хранившейся зерновой массе всех культур сначала развиваются плесневые грибы. Они более приспособлены к существованию, чем бактерии и дрожжи. Это объясняется следующими свойствами плесеней: способностью размножаться при меньшей влажности зерновой массы, в том числе и относительной влажности воздуха меж зерновых пространств; невысоким температурным оптимумом (20- 40°С) и способностью хорошо развиваться при более низкой температуре (15-20°С); аэробным характером дыхания (при обычных способах хранения в зерновой массе достаточный запас кислорода); большим ассортиментом гидролитических ферментов, способных интенсивно воздействовать на покровные ткани зерна и содержащие в нём вещества.
При активном развитии плесневых грибов в зерновой массе изменяется и их видовой состав. Так называемые «полевые» плесени, характерные для эпифитной микрофлоры зерна, исчезают и в место них развиваются типичные плесени хранения, а среди последних, прежде всего представители родов Aspergillus и Penicillium. Присутствие большого количества плесеней хранения и отсутствие «полевых» свидетельствуют о том, что в зерновой массе идут или происходили активные микробиологические процессы. Такие зерновые массы при дальнейшем хранении менее устойчивы.
Жизнедеятельность насекомых и клещей.
Вредители хлебных запасов - насекомые и клещи при благоприятных условиях для их существования интенсивно питаются, дышат и размножаются.
Насекомые и клещи находятся в зерновых массах, продуктах переработке зерна и хранилищах, где они расселяются в трещинах элементах конструкций, то есть там, где возможно скопление остатков продуктов: просыпей, органической пыли и т.д.
Температура - важнейший фактор, определяющий возможность и интенсивность развития насекомых и клещей в зерновых продуктах и хранилищах. Нижний температурный предел активного существования находится на уровне 6-12°С верхний 36-42° С. Между указанными порогами лежат оптимальные температурные точки развития каждого вида. За их пределами как в сторону низких, так и в сторону высоких температур наступает депрессия: насекомые и клещи становятся почти неподвижными. При низкой температуре наступает холодовое оцепенение, при повышенной - состояние тепловой депрессии. Дальнейшее отклонение от температурных порогов приводит насекомых к гибели.
Находясь в зерновой массе, насекомые и клещи перемещаются на участки с более благоприятной для их температурой. Это не редко приводит к повышенному образованию тепла в той или иной части насыпи. Возможность миграции учитывают и при проверке зерновой массы на заражённость. Точечные пробы отбирают из различных участков насыпи, каждую из них отдельно исследуют на наличие вредителей.
Меньше, чем температура, но всё же существенно на развитие насекомых и клещей влияет влажность зерновой массы. Содержание воды в теле вредителей составляет 48-67 %, в личинках и гусеницах - 63-70 %. Поэтому только при наличии в продуктах известного минимума влаги насекомые и клещи могут существовать и размножаться. Пополнение запасов воды в их организме совершенно необходимы в связи с потерей её (при дыхании, выделение в месте с экскрементами и т.д.). Количество влаги в теле вредителей зависит от влажности потребляемой пищи.
Механическими способами из зерновой массы удаляют большую часть вредителей, но полное обеззараживание не возможно. При дальнейшем хранении без создания консервирующих условий (понижения температуры) заражённость вновь растёт. Интенсивные или многократные воздействия сопровождаются травмированием зерна, и тем самым создаются благоприятные предпосылки к большому развитию вредителей.
Несмотря на различную вредоносность насекомых, развитие их в зерновых продуктов всегда очень опасно и приводит к потерям массы и качества. Наличие клещей в партии зерна и семян также снижает их ценность, однако не связана с такими потерями и во многих случаях не ухудшает посевные качества и продовольственные свойства зерна. Это объясняется изложенными выше данными: большой потребностью во влаге, неспособностью питаться целыми, не повреждёнными зёрнами.