Дыхание зерна имеет существенное значение при хранении и переработке зерновых масс. Все приемы обработки зерна (сушка, очистка, охлаждение) направлены на сокращение интенсивности дыхания. Это связано с задачей хранения зерна в состоянии покоя, когда практически полностью отсутствует прорастание семян. Кроме того, сокращение интенсивности дыхания позволит уменьшить производственные потери при хранении зерна и сохранить ценные в пищевом отношении органические вещества зерна (белки, жиры, углеводы, витамины).
Дыхание чрезвычайно важно для зерна, так как при этом образуется энергия, необходимая для протекания различных биохимических процессов обмена веществ. При прорастании зерна интенсивность дыхания значительно возрастает. Внешние условия — влажность и температура —- способствуют прорастанию зерна. Именно учет этих внешних факторов является основой для выбора режимов правильного хранения зерна.
В большинстве случаев окислению подвергаются углеводы, прежде всего глюкоза.
Часть энергии, которая выделяется при окислении органических веществ зерна, используется живым организмом для осуществления ряда химических реакций обмена веществ; некоторая же часть энергии переходит в тепло, выделяемое в межзерновое пространство зерновой массы.
Как видно из суммарного уравнения дыхания, одним из конечных продуктов является углекислый газ. Проще всего определить интенсивность дыхания зерна путем учета количества СО2. При недостаточном количестве кислорода в замкнутый сосуд помещают навеску зерна и анализируют воздух на содержание кислорода и углекислого газа. Данная методика позволяет определить величину дыхательного коэффициента, который равен отношению объемов выделившегося СО2 и поглощенного зерном СО2.
Интенсивность дыхания в значительной степени зависит от влажности и температуры. Сухое зерно дышит очень слабо. При переходе зерна к состоянию средней сухости (влажность 14-15,5%) резко увеличивается интенсивность дыхания.
Причиной этого скачка является появление свободной воды в зерне и, следовательно, активизация биохимических процессов.
Кроме того, повышение влажности приводит к развитию микроорганизмов на поверхности зерна, которые также дышат, и тем самым увеличивают количество СО2 в межзерновом пространстве.
Таким образом, именно влажность 14,0-15,5% считается критической для перехода зерна из состояния покоя к активной жизнедеятельности.
При 0°С дыхание зерна неощутимо. Оно незначительно и при 10°С. При более высокой
Температуре интенсивность дыхания возрастает скачкообразно.
При температуре 50-55°С, а затем резко падает вследствие процесса денатурации белков зерна.
При изучении совместного влияния температуры и влажности на дыхание зерна выявлено, что снижение влажности и хранение при низких температурах обеспечивает его сохранность.
На дыхание влияет также выполненность зерна, наличие битых зерен. Щуплое и битое зерно дышит интенсивнее, так как имеет относительно большую поверхность, взаимодействующую с окружающей средой.
При недостатке кислорода в межзерновом пространстве зерно может перейти с дыхания на анаэробное дыхание в форме спиртового брожения.
Количество выделяющейся энергии при расщеплении одной молекулы глюкозы при брожении значительно меньше, чем при аэробном дыхании. Это приводит к тому, что расход питательных веществ на поддержание жизненных процессов в зерне возрастает, а как следствие, возрастают и потери массы зерна при хранении. Кроме того, выделяющийся при анаэробном процессе этиловый спирт отравляет зародыш, что ведет к потере всхожести зерна.