黃淑霞 蔡靜平 田海娟

(河南工業(yè)大學(xué),鄭州 450052)

主要糧食品種儲(chǔ)藏期間霉菌活動(dòng)特性研究

黃淑霞 蔡靜平 田海娟

(河南工業(yè)大學(xué),鄭州 450052)

研究了稻谷、玉米和小麥在 25℃,相對(duì)濕度分別為 75%、85%和 95%儲(chǔ)藏,以及在高于安全水分2%的相似水活度條件下儲(chǔ)藏期間霉菌的活動(dòng)特性。結(jié)果表明,小麥最易出現(xiàn)霉菌生長(zhǎng)活動(dòng),稻谷的抗霉菌生長(zhǎng)作用最強(qiáng),玉米介于小麥和稻谷之間;其中 85%相對(duì)濕度下儲(chǔ)藏至 28 d,小麥的微生物活性值升高了 475 u,分別是稻谷和玉米同期升高值的 5.6和 3.5倍。儲(chǔ)糧中霉菌活動(dòng)特性的不同表現(xiàn)與各糧種的吸濕性能及糧粒外皮 (穎殼或種皮)的霉菌可生長(zhǎng)性差異有關(guān),但將相同霉菌活動(dòng)強(qiáng)度的儲(chǔ)糧樣品作相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)小麥的黏度、發(fā)芽率變化不明顯,而玉米和稻谷的脂肪酸值和發(fā)芽率則有較大的變化。因此,對(duì)于儲(chǔ)藏品質(zhì)較穩(wěn)定但易滋長(zhǎng)霉菌的小麥應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注霉菌活動(dòng)的狀況,僅僅監(jiān)測(cè)品質(zhì)指標(biāo)變化難以準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)藏的安全性和糧食相關(guān)的食品安全性。

稻谷 玉米 小麥 儲(chǔ)藏 霉菌

稻谷、小麥和玉米是我國(guó)農(nóng)業(yè)種植的主要糧食種類,也是國(guó)家糧庫(kù)和農(nóng)戶主要的存儲(chǔ)糧種。在糧食儲(chǔ)藏期間,國(guó)家大型糧庫(kù)主要通過測(cè)溫、檢測(cè)糧食品質(zhì)指標(biāo)變化判斷儲(chǔ)藏狀況,以通風(fēng)、降溫等手段控制霉菌等微生物的危害性活動(dòng)[1-3],農(nóng)戶也通過干燥等方法防止糧食變質(zhì)。但由于我國(guó)糧食儲(chǔ)存期普遍較長(zhǎng),外界濕度及糧倉(cāng)內(nèi)濕熱空氣流動(dòng)會(huì)影響局部糧食,導(dǎo)致其水分發(fā)生變化。當(dāng)環(huán)境溫濕度滿足霉菌生長(zhǎng)的條件后,儲(chǔ)糧就有可能發(fā)生霉腐現(xiàn)象[3]。

霉菌在糧食中的活動(dòng)不僅影響糧食的食用及加工工藝品質(zhì),而且會(huì)產(chǎn)生黃曲霉毒素等真菌毒素及霉菌的其他有毒代謝產(chǎn)物[4],可能影響相關(guān)食品的食用安全性。但是長(zhǎng)期以來,人們較多地關(guān)注儲(chǔ)藏糧食的品質(zhì)變化,各種糧食品種儲(chǔ)運(yùn)、加工、流通的標(biāo)準(zhǔn)也均以食用及加工工藝特性參數(shù)作為衡量糧食品質(zhì)的最主要指標(biāo),很少考慮儲(chǔ)糧中微生物活動(dòng)影響食品安全的問題。如果霉菌在糧食中的活動(dòng)程度與儲(chǔ)糧的實(shí)際品質(zhì)變化程度不相對(duì)應(yīng),則有可能掩蓋某些糧食種類存在較多霉菌代謝產(chǎn)物的可能性,導(dǎo)致食品安全性的風(fēng)險(xiǎn)[5]。擬在相同的條件下模擬儲(chǔ)藏稻谷、小麥和玉米,研究三種糧食中霉菌的生長(zhǎng)、代謝活動(dòng)特性及一些品質(zhì)指標(biāo)變化的相關(guān)性,探討各糧種在抗霉菌活動(dòng)方面存在的差異性,為糧食的科學(xué)儲(chǔ)藏和食品安全控制提供基礎(chǔ)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)糧食

稻谷為鄭州本地產(chǎn)粳稻;小麥為鄭州本地產(chǎn)硬質(zhì)白麥;玉米為鄭州本地產(chǎn)馬齒型黃色玉米。

1.2 培養(yǎng)基及檢測(cè)試劑

霉菌帶菌量分析采用改良察氏培養(yǎng)基;所有檢測(cè)試劑均為市售分析純?cè)噭?/p>

1.3 試驗(yàn)儀器

微生物活性檢測(cè)儀:四川晟榮科技發(fā)展有限公司生產(chǎn);溫濕度傳感器:精度為溫度 0.1℃,相對(duì)濕度 1%,鄭州貝博電子有限公司組裝;儲(chǔ)藏容器:1.2 mm鍍鋅板制成直徑 650 mm,高 1 000 mm的圓筒狀容器,容器側(cè)面開有直徑 50 mm的小孔可供采集一定深度的儲(chǔ)糧樣品。

1.4 試驗(yàn)方法[4]

1.4.1 糧食模擬儲(chǔ)藏方法

在無菌室中用溫度、濕度傳感器[5]分別控制電加熱器和超聲波加濕器,維持設(shè)定的溫濕度,將糧食儲(chǔ)藏在鍍鋅鐵板制成的容器中。

1.4.2 微生物活性檢測(cè)方法

取 100 g樣品于具塞三角瓶中,分三次 (每次150 mL左右)分別加入蒸餾水至瓶中,每次在振蕩器上振蕩 2 min,把濾液過濾到 500 mL量筒中,補(bǔ)足500 mL.然后加到微生物活性檢測(cè)儀的反應(yīng)室中,得到儀器的提示后加入檢測(cè)底物 10 mL,加蓋密閉,10 min后屏幕上顯示的數(shù)值即為微生物活性值。

1.4.3 糧食含水量調(diào)節(jié)方法

將市場(chǎng)中購(gòu)入的糧食置于塑料薄膜上,按其含水量計(jì)算調(diào)節(jié)至目標(biāo)含水量所需的理論添加水量,用噴霧器分 3次將 1.3倍理論添加水量的蒸餾水噴到糧食表面,用薄膜覆蓋使水分被完全吸收和平衡,獲得所需水分的糧食。

1.4.4 糧食吸濕性比較試驗(yàn)方法

將小麥、玉米、稻谷三種試驗(yàn)糧食調(diào)節(jié)至含水量分別為 10.5%、11.8%和 11.4%,分別裝入鍍鋅鐵板制成的儲(chǔ)藏容器中,控制空間的相對(duì)濕度為 85%,定時(shí)檢測(cè)表層下 10 cm糧食的水分含量變化。

1.4.5 相關(guān)指標(biāo)測(cè)定方法

脂肪酸值按照 GB5510—1985方法測(cè)定;發(fā)芽率按照 GB5520—1985方法測(cè)定;黏度按照 GB/T 5516—1985方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境濕度對(duì)儲(chǔ)糧霉菌活動(dòng)的影響

將三種安全水分的糧食儲(chǔ)藏在 25℃,相對(duì)濕度(RH)分別為 75%、85%及 95%的環(huán)境下,監(jiān)測(cè)糧食中微生物的活動(dòng)狀況,結(jié)果如圖 1、圖 2和圖 3所示。在 RH 75%條件下,稻谷中的微生物基本上無活動(dòng)跡象,小麥和玉米僅在儲(chǔ)藏 30 d后顯示較弱的微生物活動(dòng)。當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到 RH 85%時(shí),儲(chǔ)糧中的微生物活動(dòng)明顯變得活躍,尤其是小麥,在儲(chǔ)藏至 28 d時(shí)微生物活性值即升高了 475 u,分別是稻谷和玉米同期升高量的 5.6和 3.5倍,少數(shù)麥粒的胚部和腹溝甚至可發(fā)現(xiàn)霉菌的菌落;在 56 d的儲(chǔ)藏中,稻谷、玉米和小麥的微生物活性值升高值分別為 203、634和 860 u,其差異是相當(dāng)顯著的。進(jìn)一步升高儲(chǔ)藏環(huán)境的相對(duì)濕度 (RH 95%),糧食中的微生物活動(dòng)更為活躍,儲(chǔ)藏 7 d即可發(fā)現(xiàn)顯著的微生物活性值升高及糧食表觀的變化,但所表現(xiàn)的規(guī)律與 RH 85%時(shí)相同,即在同一環(huán)境條件下儲(chǔ)藏,小麥中的霉菌活動(dòng)最活躍,玉米次之,稻谷具有較強(qiáng)的抗霉菌生長(zhǎng)特點(diǎn)。

2.2 水分含量對(duì)儲(chǔ)糧霉菌活動(dòng)的影響

糧食在相同水活度下的儲(chǔ)藏狀態(tài)可排除多種可能因素的影響,更準(zhǔn)確地反映儲(chǔ)糧的霉菌活動(dòng)特性。將三種糧食樣品的含水量調(diào)節(jié)到超過規(guī)定安全水分約 2%的水平,置于在密封性較好的容器中儲(chǔ)藏,結(jié)果表明 (圖 4),小麥在儲(chǔ)藏 10 d時(shí)霉菌的生長(zhǎng)現(xiàn)象已非常明顯,儲(chǔ)藏 25 d時(shí)微生物活性值升高了 371 u,但水活度基本相當(dāng)?shù)牡竟葍?chǔ)藏 25 d時(shí)基本沒有顯示霉菌生長(zhǎng)的跡象,玉米的霉菌生長(zhǎng)狀態(tài)則介于小麥和稻谷之間。這一規(guī)律性與前述外界濕度對(duì)各糧種影響的試驗(yàn)結(jié)果相同。

圖 4 相似水活度糧食的儲(chǔ)藏霉菌活動(dòng)狀況(25℃)

2.3 不同糧種霉菌活動(dòng)特性差異的影響因素

不同糧種霉菌活動(dòng)的差異性可能受到多種因素的影響,由于霉菌的生長(zhǎng)是糧粒水分升高所致,霉菌是在糧粒的表面生長(zhǎng),因此糧食的吸濕性能和糧粒外皮的保護(hù)性能應(yīng)該是影響霉菌生長(zhǎng)活動(dòng)特性的重要因素。

2.3.1 吸濕性的比較

將低于安全水分 2%左右的三種糧食置于 85%的相對(duì)濕度條件下儲(chǔ)藏,監(jiān)測(cè)表層下 0.1 m糧食水分的變化,結(jié)果如圖 5所示,稻谷的吸濕速率明顯低于相同條件下儲(chǔ)藏的小麥和玉米,試驗(yàn)過程中前14 d稻谷的水分增量?jī)H為 2.2%,遠(yuǎn)低于小麥的4.2%和玉米的 3.4%水分增加量;在整個(gè) 42 d的試驗(yàn)期間,三種糧食的吸濕能力始終為小麥最大,玉米次之,稻谷最低。這一特性與糧食霉菌活動(dòng)的表現(xiàn)完全一致。

圖 5 不同糧食儲(chǔ)藏吸濕性能比較(30℃,RH 85%)

2.3.2 霉菌在糧粒外皮(穎殼或種皮)上的可生長(zhǎng)性

糧粒外殼對(duì)糧食抗霉保護(hù)作用是非常明顯的。三類糧食在外皮 (穎殼或種皮)的化學(xué)成分、厚度等方面存在較大差異,可能對(duì)它們的霉菌活動(dòng)特性產(chǎn)生重要的影響。分別收集麩皮、玉米皮、稻殼,充分洗滌除去殘留的胚乳成分,適當(dāng)干燥后置于相對(duì)濕度為 90%左右的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)試驗(yàn),經(jīng)霉菌帶菌量檢測(cè) (平板菌落計(jì)數(shù)),結(jié)果表明 (圖6),稻殼中幾乎沒有霉菌的生長(zhǎng)跡象,說明稻殼的抗霉菌活動(dòng)作用較強(qiáng),這可能與稻殼的主要成分是生物難以分解利用的木質(zhì)素有關(guān);在麩皮和玉米皮培養(yǎng)物中均有較明顯的霉菌帶菌量升高的現(xiàn)象,18 d培養(yǎng)的霉菌增加量分別為 1.0×102和 4.8×102cfu/g。因此,糧粒外皮 (穎殼或種皮)對(duì)糧食霉菌活動(dòng)的保護(hù)性強(qiáng)弱依次為稻殼、玉米種皮和小麥種皮。

圖 6 糧食種皮的霉菌培養(yǎng)(30℃,RH 95%)

2.4 霉菌活動(dòng)狀況與儲(chǔ)糧品質(zhì)變化的關(guān)系

儲(chǔ)糧中霉菌的活動(dòng)可導(dǎo)致糧食品質(zhì)的劣變已經(jīng)被人們廣泛地認(rèn)識(shí)。由于目前微生物尚未作為儲(chǔ)糧的品質(zhì)指標(biāo),在儲(chǔ)糧實(shí)踐中,人們通常以食用品質(zhì)的變化衡量不同糧食的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。在常規(guī)儲(chǔ)藏條件下,一般認(rèn)為小麥?zhǔn)亲钅蛢?chǔ)的品種,通常儲(chǔ)藏 3～5年不會(huì)有明顯的食用品質(zhì)或加工工藝品質(zhì)的變化;稻谷較易陳化,通常 1～2年后就會(huì)導(dǎo)致顯著的食用品質(zhì)下降;玉米的某些品質(zhì)指標(biāo)在儲(chǔ)藏期間的變化速率也較快。儲(chǔ)糧品質(zhì)的變化程度與霉菌的活動(dòng)并非完全對(duì)應(yīng),以微生物活性值作為儲(chǔ)糧中霉菌活動(dòng)強(qiáng)度的比較指標(biāo),將初始品質(zhì)均為正常,初始微生物活性值分別為小麥 85 u、玉米 66 u、稻谷 93 u的樣品儲(chǔ)藏至微生物活性的升高值達(dá)到 400 u時(shí)幾種常規(guī)指標(biāo)的變化[6],結(jié)果如表 1所示,小麥的指標(biāo)值變化率最小,發(fā)芽率基本沒有變化,黏度僅降低 26%;稻谷與玉米基本相似,在霉菌生長(zhǎng)活動(dòng)強(qiáng)度與小麥相當(dāng)?shù)那闆r下,其主要品質(zhì)指標(biāo)脂肪酸值均發(fā)生了較大的變化,升高幅度高達(dá) 80%以上,發(fā)芽率的降低幅度也明顯大于小麥。

表 1 糧食儲(chǔ)藏期間微生物活性值升高 400 u時(shí)主要品質(zhì)指標(biāo)的變化

3 討論

已有的研究表明,儲(chǔ)糧中霉菌的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)可分解和利用糧食中的成分,使糧食的品質(zhì)發(fā)生不同程度的劣變[6]。常規(guī)的研究一般是針對(duì)單一糧食品種儲(chǔ)藏試驗(yàn)獲得的結(jié)果,尚缺乏對(duì)不同糧食種類抗霉變特性比較的資料。試驗(yàn)將不同的糧食品種置于相同的環(huán)境溫濕度條件,以及水活度基本相似的條件下進(jìn)行儲(chǔ)藏試驗(yàn),采用了對(duì)儲(chǔ)糧霉菌生長(zhǎng)活動(dòng)較為敏感的微生物活性值為檢測(cè)指標(biāo),研究不同糧食品種的霉菌生長(zhǎng)活動(dòng)特性及霉菌活動(dòng)影響糧食品質(zhì)變化的相關(guān)性,結(jié)果表明,小麥最易出現(xiàn)霉菌生長(zhǎng)活動(dòng),稻谷的抗霉菌生長(zhǎng)作用最強(qiáng),玉米則介于小麥和稻谷之間;對(duì)其差異性的機(jī)理做初步的試驗(yàn)探索表明,不同糧食品種糧粒的吸濕性存在一定差異,糧粒吸濕將導(dǎo)致水分含量升高,這是所有霉菌進(jìn)行生長(zhǎng)活動(dòng)的基礎(chǔ);糧粒外皮的保護(hù)作用也是影響霉菌生長(zhǎng)活動(dòng)的重要因素,稻殼所含不易被分解的木質(zhì)素導(dǎo)致其霉菌可生長(zhǎng)性最差,從而使稻谷儲(chǔ)藏的霉菌活動(dòng)受到抑制。進(jìn)一步的試驗(yàn)還表明,霉菌生長(zhǎng)活動(dòng)的強(qiáng)弱與不同儲(chǔ)糧品種的品質(zhì)變化程度不完全相對(duì)應(yīng),容易滋長(zhǎng)霉菌的小麥?zhǔn)莾?chǔ)藏品質(zhì)最穩(wěn)定的品種,抗霉菌生長(zhǎng)比較明顯的稻谷儲(chǔ)藏時(shí)卻最易劣變,這些現(xiàn)象可以說明儲(chǔ)糧的劣變除了霉菌的作用外,可能還有其他多種影響因子。

從表面上看小麥相比稻谷和玉米更容易滋長(zhǎng)霉菌的試驗(yàn)結(jié)果與常規(guī)的儲(chǔ)藏概念有一些矛盾[7-10],實(shí)際上這是人們的評(píng)判角度不同所致。在我國(guó)目前的糧食儲(chǔ)藏、流通領(lǐng)域中,一般僅以糧食的食用和加工工藝品質(zhì)變化作為檢測(cè)和衡量?jī)?yōu)劣的指標(biāo),由于糧食在發(fā)生嚴(yán)重霉變前,霉菌等微生物的個(gè)體發(fā)展不易被人們?nèi)庋塾^察到,小麥表皮雖然可滋長(zhǎng)霉菌,但對(duì)于加工工藝品質(zhì)和食用品質(zhì)的影響可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間,使得儲(chǔ)藏品質(zhì)較為穩(wěn)定的小麥自然地被認(rèn)為是不易霉變的糧種。

霉菌在糧食中的活動(dòng)必然會(huì)產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物,代謝活性越強(qiáng),形成的代謝產(chǎn)物量越多,產(chǎn)生真菌毒素等有害物質(zhì)的可能性也越大。由于真菌毒素等霉菌代謝物危害性大,一旦在糧食中產(chǎn)生,迄今沒有任何方法可以完全消除其存在,而且現(xiàn)有的糧食去毒技術(shù)處理成本高,對(duì)糧食品質(zhì)的破壞性大。因此,在食品安全問題日益引起人們高度重視的今天,對(duì)于小麥這些容易滋長(zhǎng)霉菌,而品質(zhì)指標(biāo)不易發(fā)生變化的糧食品種,在儲(chǔ)藏期間應(yīng)該對(duì)其霉菌活動(dòng)的狀況實(shí)施更為嚴(yán)格的監(jiān)測(cè),從而能夠在霉菌活動(dòng)的早期加以有效的控制;同時(shí),在糧食儲(chǔ)藏品質(zhì)評(píng)估時(shí),除了常規(guī)的糧食加工工藝指標(biāo)外,還應(yīng)引入儲(chǔ)糧霉菌活動(dòng)相關(guān)的指標(biāo),從而確保相關(guān)糧食及其產(chǎn)品的食用安全性。

4 結(jié)論

4.1 在相同的儲(chǔ)藏溫、濕度條件,或在相似的水活度下,各糧種的霉菌生長(zhǎng)速度有較大差異,其霉菌的易生長(zhǎng)順序?yàn)?小麥、玉米、稻谷。

4.2 不同種類糧食的霉菌活動(dòng)差異可能與糧粒的吸濕性及外皮的霉菌可生長(zhǎng)特性等因素有關(guān)。

4.3 鑒于容易滋長(zhǎng)霉菌的小麥難以從儲(chǔ)藏品質(zhì)指標(biāo)和加工工藝指標(biāo)反映霉菌活動(dòng)情況,其被霉菌有害物質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)高于玉米和稻谷,因而儲(chǔ)藏期間更需要監(jiān)測(cè)霉菌等微生物的活動(dòng)。

[1]鄒小波,趙杰文.電子鼻快速檢測(cè)谷物霉變的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20(4):121-124

[2]劉長(zhǎng)安,安學(xué)義,陳連軍,等.高大平房倉(cāng)控溫控濕儲(chǔ)糧試驗(yàn)[J].糧食儲(chǔ)藏,2007,36(3):40-42

[3]唐芳,程樹峰,伍松陵.玉米儲(chǔ)藏主要危害真菌生長(zhǎng)規(guī)律的研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2008,23(5):137-140

[4]J.W.Bennett,M.Klich.Mycotoxins[J].ClinicalMicro2 biology Reviews[J],2003,16(3):497-516

[5]N.Magan,P.Evans.Volatiles as an indicator of fungal ac2 tivity and differentiation between species,and the potential use of electronic nose technology for early detection of grain spoilage[J]. Journal of Stored Products Research,2000(36):319-340

[6]蔡靜平.儲(chǔ)糧微生物活性及其應(yīng)用的研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2004,19(4):76-79

[7]殷貴華,于林平,朱京立,等.常溫倉(cāng)低溫倉(cāng)儲(chǔ)存小麥品質(zhì)變化規(guī)律研究[J].糧油加工,2007(7):93-95

[8]張瑛,吳先山,吳敬德,等.稻谷儲(chǔ)藏過程中理化特性變化的研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2003,18(6):20-24

[9]吳存榮,張玉榮,劉婷,等.玉米儲(chǔ)藏過程中品質(zhì)指標(biāo)變化研究[J].鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào),2004,25(2):50-52

[10]展海軍,李建偉,金華麗,等.小麥儲(chǔ)藏期間品質(zhì)變化的研究[J].鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào),2002,23(2):41-43.

Mould Development Characters ofDifferent Stored Grains

Huang Shuxia Cai Jingping Tian Haijuan
(Henna University of Technology,Zhengzhou 450052)

The characters for mould development of paddy,corn and wheat,stored at 25℃ and RH 75%,85%or 95%,orwith excess moisture of 2%over safe moisture,were investigated.Results:Wheat occurs mould developmentmost easy;paddy exhibits best anti-mould growing ability;and corn exhibits at the middle between wheat and paddy.Stored in RH 85%for 28d,the microbe activity ofwheat increases by 475 u that is 5.6 ti mes and 3.5 times higher than those of paddy and corn in the same period.The differences are found to be related with the hygroscopic character of the grain and the usable property formould of the grain coatOn the other hand,comparing the grains in the same mould activity status,it is found that the fatty acid value and ger mination percentage change remarkably for paddy and corn,but not evidently forwheat.Therefore,attention should be emphasized on mould de2 velopment for stored wheatwith easy growing character formould,in order to insure the quality of stored wheat and the related food safety.

paddy,corn,wheat,storage,mould

S379

A

1003-0174(2010)01-0099-05

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子專題(2006BAK02A25)

2009-03-05

黃淑霞,女,1957年出生,高級(jí)工程師,糧食及農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏