Накопичення поживних речовин починається з моменту запилення зав'язі зерна і закінчується при його обмолоті. Весь період дозрівання зерна умовно підрозділяють на три фази.

Перша фаза формування харчової цінності зерна характеризується високою вологістю (85 - 65 %), переважанням в зернівці розчинних з'єднань, що поступають з основних фотосинтезуючих органів - листя, де з неорганічних з'єднань (вуглекислого газу, води, мінеральних солей) утворюється цукор, амінокислоти, жирні кислоти та ін. У цій фазі формується довжина зернівки, тому дуже важлива наявність в грунті достатньої кількості вологи і розчинних мінеральних солей. Розчинні органічні речовини, що поступають в зерно, під дією ферментів поступово полімеризуються з утворенням крохмалю, білків, жирів, проте вміст зернівки в цій фазі рідкий, схоже на «молочко», звідси інше її назва - молочна стадія стиглості.

Друга фаза формування харчової цінності зерна - фаза наливання. Завершує формування розмірів зерна - його ширину і товщину. На початку фази в колос активно поступають 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 жовтуватого забарвлення. Ендосперм з рідкого поступово стає в'язким, щільним, воскоподобним, тому другу фазу часто називають восковою стадією стиглості.

Третя фаза формування харчової цінності зерна - фаза дозрівання. Завершує формування урожаю. До її початку надходження поживних речовин в зерно сповільнюється, а потім і припиняється. Проте синтез високомолекулярних з'єднань із затухаючою швидкістю продовжується і після збирання врожаю. У цей період остаточно формується типове забарвлення зерна, його вологість знижується до 15 - 18% і залежить від погодніх умов, консистенція стає твердою. Об'єм зерна може декілька зменшуватися, що приводить до його обсипання і втрати частини урожаю при перестої. Встановлено, що якнайкраща якість муки виходить при скошуванні рослин в кінці воскової стадії стиглості, коли нижня частина стебел ще зелена, і при обмолоті валів через 4 - 6 днів після скошування. За ці дні частина поживних речовин із стебел додатково переходить в зерно, сприятливо позначаючись на кількості і якості урожаю. Харчова цінність продуктів, що виробляються із зерна, не залишається постійною, а знаходиться залежно від початкової сировини.

Якість урожаю визначається співвідношенням і сукупністю дії внутрішніх і зовнішніх чинників. До внутрішніх чинників відносять природні особливості рослин, їх біологічну суть, спадкові ознаки. Зовнішніми чинниками є кліматичні умови, склад грунту і сукупність агротехнічних заходів.

Селекція і її теоретична основа - генетика в даний час забезпечують широкі можливості створення сортів інтенсивного напряму, врожайність яких в 2 - 3 рази перевищує відомі сорти. Наприклад, озимі сорти пшениці Аврора і Кавказ дають до 70 - 80 ц/га при середній врожайності пшениці в світі 22,5 ц/га. Американські учені 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 містить до 1,7 - 18 % білка, а лізину і тріптофану в 2 -3 разу більше, ніж зазвичай. До теперішнього часу селекціонери різних країн вивели висококолізінові сорти сорго, рису, ячменю. Ведеться робота по виведенню урожайних сортів високобілкової і висококлейковинної пшениці; створюються високоолійні сорти кукурудза, з якої одночасно з крупою можна отримувати велику кількість рослинного масла; є позитивні результати по виведенню високовітамінних сортів зерна пшениці.

На харчову цінність зерна впливає зовнішнє середовище. Вперше вплив географічного чинника на хімічний склад пшениці довів Ляськовській в 1865 р. Він встановив, що найбільш багата білком пшениця, вирощена в середньому і Нижньому Поволжі, на Україні, Північному Казахстані, Західному Сибіру. Надалі було показано, що накопичення великої кількості білка в зерні залежить від складу грунту, наявність в ній необхідної, але не надмірної кількості вологи, достатньої освітленості і тепла -оптимально 20 - 30'С). Накопиченню поживних речовин заважають дощі в перший період наливання зерна, коли поживні речовини, що поступають в нього, знаходяться в низькомолекулярному, розчинному стані. Розчинні вуглеводи і білки як би вимиваються із зерна, «стікають», і воно залишається щуплим, таким, що погано налилося. Тому райони, де часті дощі в цей час, дають урожай з меншим змістом білка. Відзначено, що зернові культури характеризуються різною опірністю до несприятливих умов вирощування. Найбільш стійким є озиме жито, потім яровий ячмінь, озима і ярова пшениця.

Склад грунтів і застосування мінеральних добрив є найбільш істотними чинниками, що забезпечують отримання високих урожаїв зерна. В даний час родючості навіть наймогутніших чорноземів недостатньо для забезпечення високих урожаїв за інтенсивними технологіями вирощування зернових культур, тому застосування органічних і мінеральних добрив необхідне. За даними інституту агрохімічного обслуговування сільського господарства, надбавка врожаю зерна в результаті застосування макродобрив (солей азоту, фосфору і калія) склала (у ц/га): озимому житу - 7,0; озимой пшениці - 6,7; яровій пшениці - 4,4; кукурудзі - 11,6; яровому ячменю - 6,8; вівсу - 7,1; гречці і просу - 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 суровим 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 властивості і може привести до утворення шкідливих речовин, наприклад нітрозамінів.

Захист рослин від шкідливих чинників при вирощуванні дозволяє підвищити урожай на 10-30 % і більш. Вживані при цьому пестициди (отрутохімікати): гербіциди, що знищують бур'яни; фунгіциди, що оберігають рослини від хвороб; інсектициди, що знищують шкідників; ретарданти, регулюючі ріст і тим оберігаючі рослини від вилягання і втрати урожаю; десиканти, що викликають підсихання рослин перед прибиранням, при невмілому використанні можуть накопичуватися в зерні і надавати несприятливу дію на його якість. Проникаючи в рослини, пестициди можуть змінювати фізіко – хімічні властивості протоплазми клітин, внаслідок чого порушуються физиолого-біохімічні процеси, що протікають в рослинах. В результаті можливі перерозподіл речовин між органами рослин, стимуляція або пригноблення синтезу окремих поживних речовин, руйнування особливо цінних інгредієнтів продукту, а також утворення токсичних з'єднань при взаємодії хімікатів з природними речовинами рослинних тканин.

Відмічено, що накопичення деяких пестицидів в зерні може бути причиною їх попадання в продукти переробки, оскільки вони накопичуються не тільки в оболонках, але і в ендоспермі. Тому в більшості країн світу встановлені граничні норми вмісту пестицидів в харчових продуктах - їх кількість не повинна перевищувати 0,01 - 5,0 міліграм на 1 кг продукту залежно від токсичності і швидкості розпаду пестициду.