Меню сайта Рубрики

Особенности сушки и хранения семян сои

 

Соя (Glycine max (L.) Merrill) является наиболее ценной масличной культурой, а также прекрасным источником растительного белка. На востоке соя известна как «полевое мясо», а в США ее называют «бобовой Золушкой». Сою потребляют в виде масла, обогащенных белками продуктов, цельной, полуобезжиренной и обезжиренной соевой муки, обезжиренных хлопьев и круп, белковых концентратов и изолятов, из нее изготавливают снеки, хлебобулочные изделия, тофу, мясные продукты, соусы и супы, десерты, напитки, масло, салатные заправки, она идет также на корм для животных (цельный или обезжиренный). Соевые семена бывают желтого, зеленого, коричневого и черного цвета.

Сою убирают, когда семена созрели, а листья стали сухими. Соя является весьма продуктивной культурой, с вегетативным периодом 90–140 дней от посева до сбора урожая. Сою собирают при содержании влаги в семенах 13–15 %, чтобы избежать потерь при уборке, вызванных растрескиванием пересушенных бобов, и сократить время сушки для достижения влажности, необходимой для безопасного хранения. Сбор урожая при влажности семян менее 12 % приводит к появлению трещин на семенах и растрескиванию бобов. Размер семян зависит от генотипа и условий возделывания.

После сбора урожая, сортировки и очистки соя должна храниться до переработки или потребления. Срок хранения может варьировать от нескольких месяцев до года и больше. Сою рекомендуется очищать от семян сорняков и мелкого мусора, а перед сушкой и хранением проверить на наличие плесени, насекомых или поврежденных семян, чтобы обеспечить более эффективное и длительное хранение. Сорные примеси в семенных партиях могут стать причиной неравномерности потока воздуха вовремя вентилирования и возникновения плохо проветриваемых зон, которые могут стать очагами размножения плесени и насекомых. Для удаления из семян сои таких фракций могут быть использованы воздушно-решетные зерноочистительные машины. Так, например, инородные включения в сое определены стандартами США как все включения, которые проходят сквозь решето с круглыми отверстиями размером 3,2 мм. Грязь и частицы песка, семена сорняков и другие мелкие семена, собранные вместе с культурой, считаются инородными включениями. Наличие семян сорняков может создать небольшие зоны с высоким содержанием влаги в пределах основной массы, которые могут способствовать размножению насекомых или плесени и привести к развитию «горячих точек» (например, локализованных зон интенсивной биологической активности, которая проявляется в производстве грибками или насекомыми метаболического тепла, влаги и СО2). В развитых странах сою обычно хранят в цилиндрических стальных и бетонных силосных башнях. Стальные силосные башни имеют коническую верхнюю часть и оснащены вентиляторами. Они могут быть любого размера и вмещать до 60 тыс. тонн. Заполняют и разгружают такие башни с помощью конвейера. В развивающихся странах уже переходят к системам бестарной погрузки и хранения, хотя по-прежнему преобладает погрузка и хранение сои в мешках.

Если влажность убранной сои опасна для хранения, производится сушка, которая снижает риск порчи семян, вызванной нарушением дыхания семян, поражением плесневыми грибами и самопроизвольным нагревом. Безопасное хранение соевых семян, используемых в качестве посевного материала, зависит от двух основных параметров: влажности и температуры сушки. Рекомендуемое содержание влаги для безопасного хранения сои, предназначенной для двух сфер применения, приведено в табл. 1. Безопасное хранение семян, предназначенных для семенного фонда, требует более низкой влажности, чем хранение семян, предназначенных для переработки (для продажи).


Таблица 1.

Рекомендуемая влажность для безопасного хранения сои

Содержание влаги, % от сырой массы Товарные семена Семенной фонд
10–11 4 года 1 год
10–12,5 1–3 года 6 месяцев
13–14 6–9 месяцев под вопросом, необходима проверка всхожести
14–15 6 месяцев под вопросом, необходима проверка всхожести

В зависимости от содержания влаги соевые семена классифицируются как сухие (до 14 %), твердые (14–16 %), влажные (16–18 %), сырые (18–20 %) и мокрые (более 20 %). Максимально допустимое содержание влаги для классов сои (США) 1, 2, 3 и 4 составляет 13, 14, 16 и 18 %, соответственно. Температура сушки соевых семян для использования в виде пищевых продуктов и масла не должна превышать 49°С, а для использования в виде семян – 43оС. Максимальная безопасная температура при сушке семян, хранимых насыпью на складе, составляет 38°С. Относительная влажность (ОВ) воздуха для сушки – еще один важный фактор, определяющий окончательное содержание влаги в сохнущем урожае. Эта влага называется равновесным влагосодержанием (РВС) семян. Соевые семена являются гигроскопичным материалом, который либо теряет (десорбция), либо вбирает (сорбция) влагу из окружающего воздуха. В табл. 2 показано взаимоотношение температуры, ОВ воздуха для сушки и РВС семян сои. Содержание влаги в семенах сои можно уменьшить за счет понижения влажности среды хранения при постоянной температуре. Эффект гистерезиса (повторяемый цикл сорбции и десорбции) у сои выражен меньше, чем у других зерновых культур в тех же условиях.

Как только семена высушены и содержат безопасное для хранения количество влаги, их немедленно охлаждают с помощью соответствующей системы аэрации (вентиляторы с диапазоном мощности от 0,001 до 0,003 м3/с на м3). Соевые семена с содержанием влаги 14,0–14,3 %, содержащиеся при 5–8оС, можно хранить более двух лет, не беспокоясь о появлении плесени, в то время как семена, хранящиеся при температуре 30°С, становятся восприимчивыми к плесени уже через несколько недель и серьезно поражаются ею через шесть месяцев. Рост грибков в хранящихся семенах может привести к ухудшению всхожести, локальному нагреву и образованию ядовитых микотоксинов. В табл. 3 приведены условия хранения, которые могут быть чреваты образованием плесени. Микотоксины обычно развиваются при хранении семян, зараженных плесневыми грибками Aspergillus и Penicillium. Обычно в семенах, зараженных Penicillium, встречается охратоксин и цитринин.

Таблица 2.

Равновесное влагосодержание соевых семян

Температура воздуха при сушке, оС Относительная влажность, %
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Равновесное влагосодержание (%)
5 5,2 6,3 6,9 7,7 8,6 10,4 12,9 16,9 22,4
15 4,3 5,7 6,5 7,2 8,1 10,1 12,4 16,1 21,9
25 3,8 5,3 6,1 6,9 7,8 9,7 12,1 15,8 21,3
35 3,5 4,8 5,7 6,4 7,6 9,3 11,7 15,4 20,6
45 2,9 4,0 5,0 6,0 7,1 8,7 11,1 14,9
55 2,7 3,6 4,2 5,4 6,5 8,0 10,6

Таблица 3.

Типичные условия хранения, благоприятствующие росту грибков в соевых семенах

Относительная влажность, % Равновесное влагосодержание, % Грибки
66–70 11–12 Aspergillus halophilicus
71–75 12–14 A. restrictus, A. glaucus, Wallemia sebi
76–80 14–16 A. candidus, A. ochraceus плюс вышеперечисленные
80–85 16–19 A. flavus, Penicillium spp. плюс вышеперечисленные
85–90 19–23 Любой из вышеперечисленных

Для предотвращения распространения влаги и нагревания семян в хранилище требуется проводить периодическое проветривание, а для сохранения качества семян необходимо поддерживать постоянную температуру. Даже при безопасном для хранения содержании влаги нестабильная температура в хранилище сыпучих материалов создает между семенами воздушный поток (0,06 м/мин для перепада температуры 16,7°С), что приводит к миграции влаги и порче семян. Как правило, насекомые развиваются и размножаются в температурном диапазоне 27–35оС, но становятся неактивными или погибают при температуре ниже 16°С. В холодное время года соя может храниться при влажности семян до 14 %, но для безопасного хранения летом или весной она должна содержать не более 11–12 % влаги.

Сушка семян предотвращает рост микроорганизмов, замедляет ферментативные изменения и значительно продлевает срок хранения. Она также уменьшает массу семян и, таким образом, облегчает его транспортировку и обработку. Как правило, сушка сои осуществляется путем нагнетания воздуха через массу семян при различных температурах: естественной (окружающей среды), приближенной к естественной (температура окружающей среды 1–5°С), низкой (температура окружающей среды 5–15оС) и высокой (50–200оС). Сушка сои осуществляется с помощью различных сушилок, таких как низкотемпературные, напольные, силосные, среднетемпературные, лотковые, радиального потока, многотрубные сушилки с поддувом, противотоковые семясушилки открытым пламенем и солнечные сушилки. Чаще всего используются сушилки непрерывного действия или силосные сушилки. Системы напольной сушки или радиально вентилируемые бункера хорошо подходят для медленной сушки.


Определение содержания влаги

Для определения содержания влаги в необрушенных семенах сои проба объемом 15 г должна пройти осушку при температуре 103 ± 1оС в сушильном шкафу в течение 72 часов в соответствии со стандартом S352.2 Американского общества инженеров сельскохозяйственного производства (ASABE,2008).

Изменения качества семян сои в процессе сушки и хранения

Раскалывание

Сохранение качества сои представляет огромный интерес для целей международной торговли, особенно у таких крупных стран-экспортеров, как США и Бразилия. К основным факторам, ухудшающим качества сои, относятся влажность, трещины, инородные частицы и повреждения. Пониженный уровень влажности иногда может стать причиной большого количества расколов. Поскольку соевые семена имеют две структурно сильные половинки, соединенные относительно слабыми связями, низкая влажность может значительно облегчить их расщепление. Раскалывание семян сои становится проблемой современных грузоперевозок. В основном раскалывание происходит в конце разгрузки в результате падения семян сои с большой высоты. Раскалывание семян сои ускоряет рост плесени и изменения в ее составе. Горячий воздух также становится причиной высыхания оболочки семян и растрескивания семядолей, а последующая обработка или транспортировка только увеличивает расщепление. Соя подвержена трещинам и расколам, когда влажность составляет ниже 11 % от сырой массы. Прорастание соевых семян, которые упали на бетонный пол, меньше на 10 %, по сравнению с семенами, которые упали с той же высоты на пол из оцинкованного железа, а повреждение семян приводит к заражению микробами или насекомыми. Таким образом, все вышеназванное означает, что обработка сои требует большой осторожности.

Изменение цвета семян из-за внутреннего нагрева

Порой температура в массе соевых семян может повышаться в связи с деятельностью микроорганизмов или насекомых, что может спровоцировать формирование содержащих кислород горячих точек, которые могут стать причиной пожара или окисления соевого масла. Кроме того, в отличие от других видов продовольственного зерна, температура семян сои при нагреве может превышать 200оС, что приводит к потере 30 % сухого веса. Таким образом, необходимы частые проверки температуры семян.

Окраска семян сои – это еще один показатель порчи. Цвет оболочки старых и сухих семян сои часто изменяется от оливкового до темно-коричневого, а цвет семядолей – от желтовато-коричневого до темно-коричневого. Изменение цвета происходит из-за размножения плесени или бактериального повреждения, вызванного чрезмерным нагревом. Зараженная насекомыми или плесенью соя становится сморщенной, затхлой, приобретает коричневый или темно-коричневый цвет и неприятный запах и часто покрывается серой плесенью. Прогорклые соевые семена часто бывают розового цвета. С увеличением срока хранения, температуры и относительной влажности содержание влаги в семенах увеличивается, а их окраска бледнеет.

Другие качественные изменения семян сои

Общее содержание свободных сахаров в составе значительно снижается с течением времени. Рост грибков в массе семян провоцирует возникновение комков или слеживание. Во время хранения семян могут произойти их физические, физиологические и химические изменения, а именно: увеличение количества свободных жирных кислот, снижение жизнеспособности семян, повышение влажности и разложение фосфолипидов или денатурация белка. Концентрация свободных жирных кислот повышается вместе с повышением уровня влажности и температуры хранения, когда содержащиеся в семенах жиры уже расщеплены липазой. Семена также могут повредиться из-за изменений условий возделывания (например, жара, дождь, мороз).

Хранение в мешках способствует самовентиляции и охлаждению, но неравномерный поток воздуха во время аэрации становится причиной неоднородной температуры семян, которая ухудшает их качество. Хранение насыпью способствует хорошему проветриванию и поддержанию прохладной температуры, а значит, сохранению желаемого качества семян. В США, например, максимально допустимые значения для поврежденных соевых семян составляют >1, 2, 5 и 10 % для классов 1, 2, 3 и 4 соответственно.

Системы компьютерного видеоизмерения

Компьютерное видеоизмерение, или обработка изображений, является быстро развивающейся областью исследований и внедрения в сфере хранения и обработки семян. Различные приспособления, используемые в типичной системе компьютерного видеоизмерения, включают камеру (фото- или видеокамеру, аналоговую или цифровую) для фиксации изображения (отдельное семя или слой семян), вспышку для получения изображения (например, лампы накаливания, галогенные или люминесцентные), устройство захвата кадра для приема и хранения изображений (как правило, поставляется с камерой), монитор, а также компьютерное оборудование и программное обеспечение для подсчета измерений (коммерческое программное обеспечение или собственные алгоритмы). Три взаимосвязанных шага по анализу изображения включают его создание, обработку и интерпретацию. Камера генерирует сигнал, представляющий собой изображение, сходное с тем, что воспринимает человеческий глаз, и передает его в устройство захвата кадров, которое преобразует его в цифровую форму и присваивает номер, чтобы отобразить интенсивность в каждом небольшом участке изображения, называемом пикселем. Можно избежать стадии преобразования изображений из аналоговых в цифровые, если использовать цифровую камеру, которая фиксирует изображение в цифровом виде. Наконец, изображение обрабатывается с помощью предназначенного для этого программного обеспечения, написанного на разных языках. Компьютерное видеоизмерение является мощным и недеструктивным компьютеризированным методом, который имеет потенциал для выполнения многофункциональных, автоматизированных работ при хранении и обработке семенного материала.

Поврежденные семена сои быстро и эффективно обнаруживаются с помощью соответствующей системы компьютерного видеоизмерения. Ученные разработали быстрый алгоритм, способный в течение нескольких секунд обнаруживать 96 % случаев растрескиваний оболочки соевых семян и 100 % случаев растрескиваний семядолей. На этих монохромных изображениях хорошие семена сои были чисто-белыми, а черные трещины создавали на семенах полосы. При этом методе необходимо было размещать по одному семени под камерой, но его алгоритм не был достаточно надежным, чтобы обнаружить трещины на неправильно размещенных семенах. Хотя ручное размещение семян для обработки изображений является утомительным и трудоемким и делает невозможным применение этого метода в промышленности, он, несомненно, стоит дальнейшего изучения на предмет его использования при обработке объемных образцов, непрерывно или партиями. В настоящее время в США сотрудники правительственных служб, местных элеваторов (пунктов обработки семян) и перерабатывающих предприятий прибегают к визуальному осмотру и отделению поврежденных семян сои от неповрежденных. Визуальный осмотр является субъективным процессом, который требует от человека принятия надлежащего решения. Компьютерное видеоизмерение может заменить использование химических веществ (например, тетразолия или индоксил ацетата), применяемых в ручном режиме обнаружения повреждений оболочки семян, что делает процесс более объективным, равномерным и избавляет от необходимости применения химикатов.

Ученные используют обработку цветных изображений для выявления здоровых и пораженных грибком семян. Средняя точность их классификации по отделению здоровых семян от поврежденных грибком составила 77–91 %. Система компьютерного видеоизмерения также была применена Ахмадом и др. (1994) для характеристики морфологических особенностей (например, главная и малая ось, соотношение осей, округлость, общая площадь пикселей, толщина), а также идентификации и классификации здоровых и поврежденных семян. Мбуви и др. (1989) упоминали, что здоровые семена отличаются большим объемом, чем инфицированные Fusarium или Phomopsis. Ахмад и др. (1999) также классифицировали здоровые и поврежденные семена, используя ориентированную на выделение признаков многовариантную модель принятия решений на основе красного, зеленого и синего (RGB) цветов. Однако сам по себе цвет не дает возможности классифицировать поврежденные семена. Точность общей классификации составила 88 % для здоровых и поврежденных семян, а точность индивидуальной классификации составила: здоровые – 97 %; виды Alternaria – 30 %; виды Cercospora – 83 %; виды Fusarium – 62 %; зеленые незрелые семена – 91 %; виды Phomopsis– 45 %; потивирус соевой мозаики (черной) – 81 % и потивирус соевой мозаики (коричневой) – 87 %. Информация, полученная благодаря этому исследованию, будет полезна в развитии интеллектуальных автоматизированных систем классификации сои.

Спектроскопия в ближней инфракрасной области спектра

Стереоскопия в ближней инфракрасной (ИК) области спектра используется для определения химических компонентов из твердых или жидких образцов. Это быстрый и неразрушающий метод, который почти или вообще не требует подготовки проб. Кроме того, он позволяет одновременно определить несколько компонентов за одно измерение с возможностью дистанционного отбора проб и, следовательно, может в режиме реального времени предоставить информацию о ситуации в технологическом потоке. Спектрометр ближней ИК–области собирает информацию из твердых образцов либо в режиме отражения (700–2500 нм), либо в режиме пропускания (700–1100 нм). Вон и др. (2002) классифицировали здоровые и поврежденные (высокими и низкими температурами, прорастанием и плесенью) соевые семена с помощью спектральной информации, которую они получили с одного семени в режиме отражения, воспользовавшись спектрометром ближней ИК–области с диодной матрицей. Для этой цели они использовали многомерный анализ данных с помощью метода частных наименьших квадратов (ЧНК) и искусственных нейронных сетей (ИНС) для разработки моделей, которые коррелируют спектральным характеристикам каждого образца на индивидуальных длинах волн с концентрацией химического вещества в образце. Для модели частных наименьших квадратов (ЧНК) точность классификации здоровых и поврежденных семян составила 99 % для двух классовой модели (здоровые и поврежденные). Для шести классовой модели (классификация «здоровое и пять поврежденных») точность была следующей: здоровые – 90 %; поврежденные погодой – 61 %; поврежденные морозом – 72 %; поврежденные прорастанием – 54 %; поврежденные теплом – 84 %; поврежденные плесенью – 86 %. Для моделей ИНС точность классификации была следующей: здоровые – 100 %; поврежденные погодой – 98 %; поврежденные морозом – 97 %; поврежденные прорастанием – 64 %; поврежденные теплом – 97 %, поврежденные плесенью – 83 %. Шатадаль и Тан (2003) разработали четырехклассовую (здоровые, поврежденные теплом, заморозками и щитниками) модель ИНС, основанную на цветовых свойствах: RGB; значения оттенка, насыщенности и интенсивности; избыток красного (2R–G–B); избыток зеленого (2G–R–B) и избыток синего (2B–R–G). Точность классификации составила: здоровые – 99,6 %; поврежденные теплом – 95 %; поврежденные заморозками – 90 %; поврежденные щитниками – 50,6 %.


Вон и др. (2004) также использовали ближнюю ИК-область для классификации семян сои, поврежденных грибком. С моделями был использован тот же диодно-матричный спектрометр, о котором упоминалось выше и который позволяет получить точность классификации свыше 99 % для двухклассовой модели ЧНК (здоровые и поврежденные). Для пяти классовой модели ИНС (здоровые, поврежденные Cercospora, Phomopsis, вирусом мозаики сои и ложной мучнистой росой) точность классификации составила 100 %, 99 %, 84 %, 94 % и 96 %, соответственно.

Поражение сои насекомыми-вредителями и борьба с ними

В местах хранения сои было обнаружено около 55 видов насекомых (табл. 4). Степень послеуборочного повреждения урожая и убытки, причиненные насекомыми партий семян и зернопродукции, трудно оценить количественно. Следует соблюдать надлежащие процедуры санитарной обработки, а также просушивать и охлаждать семена, в противном случае им грозит заселение и повреждение насекомыми. Некоторые из насекомых, заражающих хранящиеся на ферме семена, являются вредителями. К ним относятся мукоед ржаво-красный, хрущак каштановый, хрущак малый мучной, рисовый долгоносик и моль мучная. Зараженная масса семян может содержать яйца, яичные оболочки, личинки и сброшенные личиночные экзоскелеты, куколки, кукольные оболочки и коконы, а также зрелых насекомых.

Таблица 4.

Насекомые обнаруженные в хранилищах сои

Латинское название Русское название
  Acanthoscelides obtectus   Зерновка фасолевая
  Ahasverus advena   Масличная плоскотелка
  Alphitobius diaperinus   Смоляно-бурый хрущак
  Alphitobius laevigatus   Хрущак темный
  Anisopteromalus calandrae
  Araecerus fasciculatus   Ложнослоник кофейный
  Attagenus unicolor   Кожеед ковровый
  Cadra cautella   Огневка сухофруктовая
  Callosobruchus analis   Зерновка азиатская многоядная
  Callosobruchus chinensis   Зерновка китайская
  Callosobruchus maculatus   Зерновка четырехпятнистая
  Callosobruchus phaseoli   Зерновка фасолевая
  Callosobruchus theobromae
  Carcinops pumilio   Хищный жук-карапузик
  Carcinops troglodytes
  Carpophilus ligneus
  Carpophilus maculates
  Carpophilus marginellus
  Corcyra cephalonica   Огневка рисовая
  Cryptolestes ferrugineus   Мукоед ржаво-красный
  Cryptolestes pusillus   Мукоед крошечный
  Dermestes ater   Кожеед черный
  Dinarmus basalis
  Enicmus minutus   Эникмус минутус
  Ephestia kuehniella   Огневка мельничная
  Eupelmus vuilleti
  Lasioderma serricorne   Жук табачный
  Leguminivora glycinivorella   Плодожорка соевая
  Leichenum canaliculatum   Чернотелка
  Liposcelis bostrychophila   Сеноед
  Liposcelis entomophila
  Lophocaterers pusillus
  Mezium sulcatum
  Monanus concinnulus
  Necrobia rufipes   Некробия красноногая
  Nemapogon granella   Моль зерновая
  Oryzaephilus Mercator   Плоскотелка арахисовая
  Palorus ficicola
  Paralipsa gularis   Ореховая огневка
  Plodia interpunctella   Южная амбарная огневка
  Ptinus japonicus
  Pyralis manihotalis
  Sitophilus oryzae   Долгоносик рисовый
  Stator pruininus   Зерновка сизая
  Stegobium paniceum   Точильщик хлебный
  Tenebroides mauritanicus   Козявка мавританская
  Thorictodes heydeni
  Tinea ditella
  Tribolium anaphe
  Tribolium castaneum   Хрущак каштановый
  Tribolium confusum   Хрущак малый мучной
  Trogoderma granarium   Кожеед зерновой
  Trogoderma variabile   Трогодерма изменчивая
  Xylocoris afer

Некоторые насекомые (например, долгоносик рисовый) питаются в основном эндоспермом, в то время как другие (например, мукоед ржаво-красный) потребляют зародыш. Другие вредители, такие как южная амбарная огневка, не питаются сами, но их личинки вызывают обширные поверхностные повреждения хранящихся семян своим сильным ротовым аппаратом. Мавританская козявка и хрущак малый мучной сначала едят зародыш, а затем эндосперм. Качественные и количественные потери влекут за собой снижение сортности семян и их рыночной стоимости. Распределение насекомых в массе семян во многом зависит от температуры, влажности, СО2, посторонних примесей, видов и концентрации насекомых, а также от типа семян. Температура имеет резко выраженное влияние на распределение насекомых в семенных бункерах. Иногда насекомые погибают под действием высокой температуры, вызванной метаболизмом плесневых грибов, поэтому они предпочитают мигрировать в направлении масс семян с показателями, близкими к оптимальным. Весной, летом и осенью большинство насекомых в бункере с массой семян находятся в его верхней части, а в середине зимы они, скорее всего, переместятся в его нижнюю половину. В середине лета насекомые, как правило, равномерно распределены в четырех квадрантах, а зимой большинство из них будет обнаружено в южном квадранте. Некоторых насекомых привлекают влажные семена, а также участки с посторонними примесями в массе семян.

Так, например, федеральная хлебная инспекция США определяет партию сои как зараженную при соблюдении любого из следующих условий: более одного живого долгоносика, или один живой долгоносик плюс пять или более других живых насекомых-вредителей, или ни одного живого долгоносика, но десять или более других живых насекомых-вредителей, наносящих вред хранящемуся зерну, на килограмм. Как правило, зерновки (виды Bruchidius) заражают сою еще в поле, и часто зараженные семена бывает трудно обнаружить во время сбора урожая, так как уровень заражения слишком низок. Зерновки – это мелкие жуки (менее 1 см в длину), которые быстро размножаются в хранящихся семенах и обычно обнаруживаются примерно на третий месяц хранения. К тому времени, как они будут обнаружены, зараженные семена, как правило, уже оказываются в неподходящем для продажи состоянии. Зерновки считаются угрозой для семян сои во всей цепочке поставок (от заготовки до экспорта). Следовательно, требуется принять соответствующие меры контроля для борьбы с ростом числа зерновок в хранящихся семенах.

Обнаружение насекомых

Обнаружение заражения сои насекомыми-вредителями на как можно более ранних сроках имеет решающее значение для предотвращения повреждения хранящихся семян. Существуют различные методы и процедуры, которые могут быть использованы для обнаружения насекомых в семенах во время хранения. В следующих статьях, я обязательно детально опишу методы, которые могут быть использованы для обнаружения насекомых-вредителей в соевых хранилищах, так что подписывайтесь на обновления блога.

Визуальный осмотр

Визуальный осмотр семян и семенной продукции насыпью или на складе является очень простой техникой. Визуальный осмотр может выявить ранние стадии заражения молью, потому что она образует небольшие скопления семян или паутину на поверхности семян или на стенах складского сооружения. Расположение таких личинок моли ограничивается в основном верхней частью основной массы семян, поэтому их нельзя легко удалить с помощью зондов-ловушек. Личинки рисового долгоносика питаются алейроновым слоем, который находится сразу под семенной оболочкой, что приводит к появлению видимых бледных рубцов на внешней стороне семян. Семена, зараженные зрелыми насекомыми, которые питаются внутренней частью семян, слегка темнеют, а ядро становится заметно мягче.

Семенные щупы и зонды-ловушки

Семенные щупы используются для оценки популяции насекомых в семяхранилищах. Семенной щуп представляет собой полую металлическую трубку, которая вводится в семенную массу на заданную глубину и открывается, и закрывается для забора образцов, а затем извлекается из семян и опустошается. Затем образец просеивают, чтобы отделить насекомых от семян. Это довольно трудоемкий способ, особенно если образцы отбирают в нескольких местах для надежного определения числа и видов насекомых.

Зонды-ловушки в основном используются для обнаружения насекомых в семенной массе. Лочиаво и Аткинсон разработали ловушку, которая вставляется в массу семян для сбора движущихся насекомых. Эта ловушка состоит из заостренного щупа (около 25 мм в диаметре и 220 мм в длину), содержащего стеклянные пробирки (19×65 мм). Над трубкой со сплошными стенками находится полый цилиндрический отсек длиной 100 мм, перфорированный отверстиями 2,2 мм в диаметре. Этот щуп вводится с поверхности семян с помощью металлической палочки. Потом палочку удаляют и используют для введения следующих ловушек. Через 4–7 дней ловушку вытаскивают за привязанную к ней веревку.

Содержимое ловушки можно распределить по плоской поверхности, чтобы идентифицировать и подсчитать насекомых, которые в нее попали.

Количество попавших в ловушку насекомых зависит от их подвижности, температуры, посторонних примесей, размера отверстий в ловушке, видов насекомых и длительности пребывания ловушки в семенах. Ловушки часто помогают определить заражение, которое невозможно установить с помощью обычного отбора образцов, потому что ловушки могут собрать насекомых из значительно большего объема семян, чем щуп. По этой причине данные, полученные с помощью ловушки, нельзя использовать для определения степени заражения.

Ловчая яма

Обнаружение и, в некоторой степени, количественный анализ заражения сельскохозяйственной продукции насекомыми производится с помощью ловчих зондов-ловушек. Лочиаво (1974) спроектировал модифицированную ловчую яму для использования в товарных вагонах для перевозки семенного материала. Опытный образец этой ловчей ямы был создан путем приваривания металлической крышки к 340-миллиметровому стеклянному лабораторному стакану глубиной 8 см с внутренним диаметром 28,5 см. Перед привариванием в крышке было проделано отверстие 6,5 см в диаметре. Отверстие подобного размера было прорезано в днище ведра и прикрыто куском перфорированной латунной пластины, подобной той, что используется в ловушках погружного типа. Латунь была приварена к днищу ведра по периферии отверстия. Таким образом, стакан можно было ввинтить в крышку через днище ведра. Эта ловушка помогает определить наличие большего количества насекомых, чем ловушки, погружаемые в массу семян. По сообщениям некоторых ученных, раннее определение популяции насекомых в семенах лучше всего осуществлять именно с помощью таких ловчих ям.

Воронка Берлезе

Она состоит из металлической воронки с решетчатым дном и может вмещать пробы семян весом до 1 кг. Тепло, обычно от 60-ватгной электрической лампы, расположенной над поверхностью семян, привлекает насекомых, которые пролезают через решетчатое днище. Воронку располагают над сосудом, содержащим около 50 мл воды или 70 % алкоголя, который убивает и сохраняет насекомых и клещей. Потом жидкость можно изучить под микроскопом, чтобы идентифицировать и подсчитать насекомых, содержащихся в пробе.

Ультразвук, излучаемый насекомыми во время питания

Скрытое заражение насекомыми можно обнаружить с помощью ультразвуковых сигналов. Питание насекомых отслеживается по ультразвуковым волнам на определенной частоте. Ультразвуковые волны выделяются во время питания, но не движения, с начала первой и по последнюю возрастную стадию насекомых. Количество приемов пищи, как правило, пропорционально количеству насекомых на семя. С помощью этой техники можно определить наличие долгоносиков рисовых и моли.

Электроакустический детектор для использования в семенном хранилище

Переносной прибор разработан в лаборатории энтомологии и акарологии хранящихся продуктов в Бордо (Франция). Этот прибор используется для обнаружения типичных сигналов, сопровождающих деятельность насекомых. Он точно определяет заражение бункера насекомыми, без необходимости отбора проб. Наличие насекомых определяется задолго до того, как заражение начинает представлять риск для долговременного хранения.

Рентгеновские лучи

Обнаружение насекомых с использованием рентгеновских лучей изучалось несколькими исследователями, которые анализировали рентгенограммы разных жизненных циклов насекомых внутри семян. На экспериментальном уровне с помощью рентгенографии удалось достичь точности определения наличия личинок и куколок долгоносика рисового >97 %.

Относительная плотность

Зараженные семена можно отделить от здоровых, поместив образцы семян в жидкий раствор с определенной относительной плотностью. При этом, здоровые семена тонут, а зараженные остаются на плаву.

Раскалывание и флотация

Раскалывание и флотация – это официальные методы Американской ассоциации химиков-аналитиков (методы 44.041 и 44.042, соответственно; ААОХ, 1984). Насекомые отделяются и всплывают на поверхность раствора, плавающий материал собирают на фильтровальную бумагу и изучают под микроскопом.

Мочевая кислота

В связи с тем, что мочевая кислота является важной составляющей испражнений насекомых, ее содержание в хранящемся семенном материале может коррелировать со степенью заражения насекомыми. Однако чаще всего мочевая кислота остается после предыдущего, а не текущего заражения.

Измерение СО2

По мере развития насекомых в семенах они дышат и вырабатывают СО2 в качестве побочного продукта метаболизма. С помощью обычного газоанализатора Хоу и Оксли (1952) определили, что 1 % СО2, произведенного в стандартной пробе за 24-часовой период в запечатанном контейнере, является индикатором наличия приблизительно 25 личинок в 450 г семян. Инфракрасный газоанализатор СО2 более чувствителен и позволяет ускорить текущий осмотр собранного урожая на скрытое заражение насекомыми. Инфракрасный газоанализатор может обнаружить 0,15–0,3 % СО2, вырабатываемого одним-двумя насекомыми в килограмме семян в течение 48 часов. Инфракрасные газоанализаторы также можно использовать для обнаружения содержания СО2 между семенами, взяв пробы из одного или более мест в массе семян.

Ядерная магнитно-резонансная спектроскопия

Ядерная магнитно-резонансная спектроскопия – это недеструктивный метод определения заражения семян насекомыми. Он дает изображение пиковых значений, поступающих из содержащихся в личинках воды и липидов, которые могут коррелировать с развитием долгоносиков и потерей семенами веса.

Бумага, пропитанная нингидрином

Деннис и Деккер (1962) использовали обработанную нингидрином бумагу для определения зараженности семян насекомыми. Свободные аминокислоты в жидкости организмов насекомых реагируют с нингидрином, в результате чего на бумаге появляются фиолетовые пятна.

Иммунологический анализ

Сообщается, что по сравнению с тремя традиционными методами – рентгенографическим анализом, раскалыванием и флотацией, а также тестированием фрагментов насекомых – использование иммунологического анализа в обнаружении насекомых обеспечивает наиболее точную информацию о степени фактического заражения насекомыми.

Спектроскопия в ближней инфракрасной области спектра

БИК-спектроскопия представляет собой процедуру, которая дает возможность быстро обнаружить и измерить химический состав биологических материалов. Если длина волны падающего инфракрасного излучения соответствует частоте колебаний конкретной молекулы, эта энергия поглощается молекулой. Оптические датчики измеряют это поглощение, количество которого потом можно связать с концентрацией конкретной составляющей. Доуэлль и др. (1998) использовали БИК–спектроскопию (1000–1660 нм) с целью выявления заражения долгоносиками и молью.

Тест на двигательную активность после облучения

Заражение насекомыми-вредителями можно обнаружить с помощью локомоторного теста. Различные виды по-разному реагируют на g-облучение, поскольку оно оказывает сильное влияние на их двигательную активность и/или способность к рассредоточиванию. Двигательная активность g-облученных жуков в хранящейся продукции обратно пропорциональна примененной дозе. Для радиационной дезинсекции используют смертельную дозу для насекомых 0,3–1,0 кГр. С ее помощью можно снизить двигательную активность хрущака малого мучного.

Красящие вещества

Для обнаружения заражения семян долгоносиком (яйца, личинки, куколки или взрослые насекомые) используются различные красящие вещества. Долгоносики прогрызают в семенной оболочке небольшое отверстие, проникая в эндосперм и откладывая в него яйца. После введения яйцеклада женская особь выделяет гелеобразную пробку, которая заполняет канал с яйцом таким образом, что эту полость трудно обнаружить без микроскопа. Было выявлено, что различные красящие вещества окрашивают гелеобразную пробку, не окрашивая при этом семенную оболочку, если только она не имеет механических повреждений. Так, например, растворимый в воде флуоресцентный краситель сульфат берберина окрашивает гелеобразную пробку в желтый цвет.

Борьба с насекомыми, клещами и плесневыми грибами в семенных хранилищах

С насекомыми, как правило, борются путем охлаждения семян с помощью аэрации: ниже 20оС сразу после сбора и ниже –20оС в зимнее время. Быструю дезинсекцию можно провести путем фумигации разрешенными препаратами при температуре выше 10оС. Пневматическое перемещение семян убивает насекомых и клещей и разбивает участки с высокой влажностью. Перемещения семян в систему коммерческого оборота убивает большинство насекомых или клещей, за исключением Cryptolestes ferrugineus, которые могут быть обнаружены в 1–6 % вагонов, которые поступают на терминальный элеватор.

Надлежащая практика хранения семян

Надлежащая практика хранения семян включает в себя следующие процедуры:

  1. подготовка хранилища перед закладкой новых семян. Подметите или пропылесосьте пол и стены, сожгите или закопайте мусор, который содержит испорченные или зараженные семена; заделайте трещины, чтобы не допустить проникновения летающих насекомых, дождя и снега, а также обработайте стены и полы рекомендованным инсектицидом;
  2. установка системы вентилирования для уменьшения перепадов температуры и конденсации влажности;
  3. осушите влажные семена вскоре после сбора урожая, поскольку они нагреваются и подвергаются заражению насекомыми и клещами намного быстрее, чем сухие семена. После осушки охладите семенной материал;
  4. каждые две недели осматривайте хранящиеся семена на признаки нагревания или заселения вредителями, либо проверяйте температуру, уровень СО2 и активность насекомых с помощью ловушек, зондов и просеянных проб;
  5. переместите нагретые или зараженные семена в другое семяхранилище, если температура снаружи достаточно холодная, чтобы разбить горячие очаги и уничтожить заражение;
  6. проверьте верхний слой семян в бункере и удалите снег (при его наличии), прежде чем начнет появляться налет плесени;
  7. если случилось заражение насекомыми-вредителями, а вентилирование невозможно, запечатайте бункер и проведите фумигацию массы семян.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *