Накопичення поживних речовин починається з моменту запилення зав'язі зерна і закінчується при його обмолоті. Весь період дозрівання зерна умовно поділяють на три фази.
Перша фаза формування харчової цінності зерна
характеризується високою вологістю (85 - 65%), переважанням в зернівці розчинних сполук, що надходять з основних фотосинтезуючих органів - листя, де з неорганічних сполук (вуглекислого газу, води, мінеральних солей) утворюються цукру, амінокислоти, жирні кислоти , аміди й ін У цій фазі формується довжина зернівки, тому дуже важлива наявність в грунті достатньої кількості вологи і розчинних мінеральних солей. Вступники в зерно розчинні органічні речовини під дією ферментів поступово полімеризуються з утворенням крохмалю, білків, жирів, проте вміст зернівки в цій фазі рідке, схоже на «молочко», звідси інша її назва - молочна стадія стиглості.
Друга фаза формування харчової цінності зерна
- фаза наливу. Завершує формування розмірів зерна - його ширини та товщини. На початку фази в колос активно надходять поживні речовини, до кінця цей процес сповільнюється. Активність ферментів до середини цього періоду досягає максимуму, потім починає поступово знижуватися, так само змінюється і швидкість перетворення розчинних речовин в нерозчинні; вологість знижується приблизно до 35%. Оболонки втрачають хлорофіл і набувають жовтувате забарвлення. Ендосперм з рідкого поступово стає в'язким, щільним, воскоподібних, тому другу фазу часто називають воскової стиглості стадією.
Третя фаза формування харчової цінності зерна
- фаза дозрівання. Завершує формування врожаю. До її початку надходження поживних речовин у зерно сповільнюється, а потім і припиняється. Проте синтез високомолекулярних сполук
з затухаючої швидкістю продовжується і після збирання врожаю. У цей період остаточно формується типова забарвлення зерна, його вологість знижується до 15 - 18% і залежить від погодних умов, консистенція стає твердою. Обсяг зерна може трохи зменшуватися, що призводить до його осипання та втрати частини врожаю при перестої. Встановлено, що найкраща якість борошна виходить при скошуванні рослин в кінці воскової стадії стиглості, коли нижня частина стебел ще зелена, і при обмолоті валків через 4 - 6 днів після скошування. За ці дні частина поживних речовин із стебел додатково переходить в зерно, сприятливо позначаючись на кількості та якості врожаю. Харчова цінність продуктів, що виробляються із зерна, не залишається постійною, а знаходиться в залежності від вихідної сировини.
Якість врожаю визначається співвідношенням і сукупністю дії внутрішніх і зовнішніх факторів. До внутрішніх факторів відносять природні особливості рослин, їх біологічну сутність, спадкові ознаки. Зовнішніми факторами є кліматичні умови, склад грунту і сукупність агротехнічних заходів.
Селекція та її теоретична основа - генетика в даний час забезпечують широкі можливості створення сортів інтенсивного напрямку, врожайність яких в 2 - 3 рази перевищує відомі сорти. Наприклад, озимі сорти пшениці Аврора і Кавказ при належному догляді дають до 70 - 80 ц / га при середній врожайності пшениці в світі 22,5 ц / га. Американські вчені Нельсон і Мертц вперше вказали на те, як можна управляти кількістю і якістю білка в кукурудзі, впливаючи на її генний апарат. Відкриті ними мутації генів Опейк-2 і Флаурі-2 дозволили отримати гібриди кукурудзи, що містять до 1,7 - 18% білка, а лізину і триптофану в 2 -3 рази більше, ніж зазвичай. До теперішнього часу селекціонери різних країн вивели висококолізіновие сорти сорго, рису, ячменю. Ведеться робота по виведенню урожайних сортів високобілкової і висококлейковінной пшениці; створюються високоолійні сорти кукурудзи, з яких одночасно з крупою можна отримувати велику кількість харчового масла; є позитивні результати по виведенню високовітамінних сортів зерна пшениці.
На харчову цінність зерна впливає зовнішнє середовище. Вперше вплив географічного фактора на хімічний склад пшениці показав Лясковський в 1865 р. Він встановив, що найбільш багата білком пшениця, вирощена в Середньому та Нижньому Поволжі, на Україні, Північному Казахстані, Західному Сибіру. Надалі було показано, що накопичення великої кількості білка в зерні залежить від складу грунту, наявності в ній необхідної, але не надмірної кількості вологи, достатньої освітленості і тепла-оптимально 20 - 30С). Накопичення поживних речовин заважають дощі в перший період наливання зерна, коли надходять в нього живильні речовини знаходяться в низькомолекулярних, розчинній стані. Розчинні вуглеводи і білки як би вимиваються з зерна, «стікають», і воно залишається щуплим, погано налівшімся. Тому райони, де часті дощі в цей час, дають урожай з меншим вмістом білка. Відзначено, що зернові культури характеризуються різною опірністю до несприятливих умов вирощування. Найбільш сталою є озиме жито, потім ярий ячмінь, озима та яра пшениця.
Склад грунтів і застосування мінеральних добрив є найбільш суттєвими факторами, що забезпечують отримання високих врожаїв зерна. В даний час родючості навіть самих потужних чорноземів недостатньо для забезпечення високих урожаїв за інтенсивними технологіями вирощування зернових культур, тому застосування органічних і мінеральних добрив необхідно. За даними інституту агрохімічного обслуговування сільського господарства, збільшення врожаю зерна в результаті застосування макродобрив (солей азоту, фосфору і калію) склала (в ц / га): озимого жита - 7,0; озимої пшениці - 6,7; ярої пшениці - 4, 4; кукурудзи - 11,6; ярого ячменю - 6,8; вівса - 7,1; гречки та проса - по 4. Додаткове застосування мікродобрив (марганцю і бору) збільшувало, за даними академіка П. А. Власюка, урожай озимої пшениці ще на 3 ц / га.
Проте застосування мінеральних добрив повинне проводитися під строгим контролем хімічної служби агропромислового комплексу. Рослини повинні отримувати необхідні елементи живлення з урахуванням їх наявності в грунті і прогнозованого урожаю. Надлишок добрив, так само як і їх недолік, знижує урожай, погіршує його технологічні і харчові достоїнства і може привести до утворення шкідливих речовин, наприклад нітрозамінів.
Захист рослин від шкідливих чинників при вирощуванні дозволяє підвищити урожай на 10-30% і більше. Застосовувані при цьому пестициди (отрутохімікати): гербіциди, що знищують бур'яни; фунгіциди, що оберігають рослини від хвороб; інсектициди, знищують шкідників; ретарданти, що регулюють ріст і тим оберігають рослини від полягання і втрати врожаю; десиканти, що викликають підсихання рослин перед збиранням, при невмілому використанні можуть накопичуватися в зерні і надавати несприятливу дію на його якість. Проникаючи в рослини, пестициди можуть змінювати фізико-хімічні властивості протоплазми клітин, наслідком чого є порушення фізіолого-біохімічних процесів, що протікають у рослинах. В результаті можливі перерозподіл речовин між органами рослин, стимуляція або пригнічення синтезу окремих поживних речовин, руйнування особливо пінних інгредієнтів продукту. а також утворення токсичних сполук при взаємодії хімікалії з природними речовинами рослинних тканин
1.
Відзначено, що накопичення деяких пестицидів в зерні може бути причиною їх попадання в продукти переробки, так як вони накопичуються не тільки в оболонках, але і в ендоспермі. Тому в більшості країн світу встановлені граничні норми вмісту пестицидів у харчових продуктах - їх кількість не повинна перевищувати 0,01 - 5,0 мг на 1 кг продукту в залежності від токсичності і швидкості розпаду пестициду.