程樹峰 唐 芳 伍松陵

(國家糧食局科學(xué)研究院,北京 100037)

小麥儲藏安全水分的研究

程樹峰 唐 芳 伍松陵

(國家糧食局科學(xué)研究院,北京 100037)

對儲糧安全水分、真菌生長臨界水分、儲糧水分遷移進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn),在常規(guī)條件下,儲糧安全水分 (MC)與真菌生長臨界水分 (mc)和儲糧中水分遷移最大增量值 (Δmc)有關(guān),當(dāng) MC+Δmc≤mc時,儲糧是安全的,否則,是不安全的。并由此可得出儲糧安全水分臨界值MC=mc-Δmc。通過這個理論計算公式,以我國北方小麥儲藏為例,進(jìn)行了我國北方小麥儲藏安全水分的初步研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,小麥真菌生長臨界水分為 14.0%,水分遷移最大增量值為 1.0%,我國北方小麥儲藏安全水分臨界值在 13.0%左右。

小麥儲藏安全水分 真菌生長臨界水分 水分遷移最大增量值

儲糧安全水分不僅涉及到儲糧安全,還與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和儲糧品質(zhì)有關(guān),它是在儲糧過程中需要嚴(yán)格控制的一個重要安全、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但由于儲糧過程中存在一系列復(fù)雜變化,人們目前還無法準(zhǔn)確的確定這一量值。在我國,現(xiàn)行的儲糧安全水分多是由各地方根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制定的,對于普適性缺乏有說服力的解釋。因此,開展儲糧安全水分研究,探討儲糧過程中糧食水分變化和真菌生長的關(guān)系,建立儲糧安全水分計算方法,對我國儲糧安全水分標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

儲糧安全水分主要與儲糧真菌危害有關(guān)。一般認(rèn)為在儲糧中可生長的真菌有十幾種,主要是曲霉和青霉[1]。這些真菌在糧食中的生長與糧食水分有緊密的相關(guān)性,因此,人們通過控制糧食水分,來預(yù)防這些真菌的危害,以實(shí)現(xiàn)儲糧安全。但在實(shí)際儲糧過程中,真正將糧食水分降到一個合適水平,既保證儲糧安全,又兼顧企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益,決非一件易事。儲糧安全水分的確定,首先需要解決兩個問題,一是儲糧安全水分確定的依據(jù)是什么?如在儲糧中最初生長的,對糧食可造成較為嚴(yán)重危害的真菌是哪些,它們生長的最低水分是多少?二是在儲糧過程中,糧食水分遷移的問題,它也直接影響了儲糧安全水分的確定。本試驗(yàn)對儲糧安全水分、真菌生長臨界水分和儲糧水分的遷移進(jìn)行了研究,提出了一個儲糧安全水分的理論計算公式。通過這個理論計算公式,以我國北方小麥平房倉儲藏為例,初步研究了小麥儲藏安全水分。

1 材料與方法

1.1 材料

小麥樣品由中儲糧總公司承德直屬庫提供。本試驗(yàn)所用水均為去離子水。

E200顯微鏡:日本 Nikon公司;HPS-250生化培養(yǎng)箱:哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司;QLY-T型鉗式糧食水分快速測定儀:山東青州市巨豐糧油儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 樣品著水與儲藏

將經(jīng)清理、除雜的小麥樣品 (水分為 10.8%),分為若干份,每份約 3 kg,采用噴霧著水法,分別將樣品的水分調(diào)至試驗(yàn)所需的水平,然后裝入塑料袋中,密封于 5℃冰箱中平衡 24 h,然后,將平衡后的樣品,裝入 1 000 mL廣口瓶中,每瓶約 750 g,加蓋橡膠塞,放置 30℃恒溫箱中儲藏。

1.2.2 危害真菌孢子計數(shù)法

取 10.00 g樣品,于 50 mL具塞試管中,加 30 mL水,加塞,用力搖動 1 min,用 300目濾布過濾,然后在顯微鏡下進(jìn)行危害真菌孢子計數(shù)。

1.2.3 水分測定方法

采用電阻式水分測定方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 儲糧安全水分理論計算公式

經(jīng)初步研究發(fā)現(xiàn),在常規(guī)條件下,儲糧安全水分(MC)與真菌生長臨界水分 (mc)和儲糧中水分遷移最大增量值 (Δmc)有關(guān) ,當(dāng) MC+Δmc≤ mc時 ,儲糧是安全的,否則,是不安全的。并由此可得出儲糧安全水分臨界值MC=mc-Δmc。在本公式中,MC是指糧食在儲藏過程中,為預(yù)防真菌危害,需要控制糧食的最高初始水分 (入庫水分)。mc是指在儲糧過程中,糧食中最初生長的危害真菌生長所需的最低水分。Δmc為儲糧中水分遷移最大增量值,這是本項研究提出的一個新概念,它主要包含三層意思:①儲糧過程中糧食水分是動態(tài)的,不斷發(fā)生變化的;②這個量值主要反映了環(huán)境因素如溫度、濕度等對糧堆中水分變化影響的程度;③它是儲糧安全水分計算重要的組成部分。只有當(dāng)儲糧安全水分和水分遷移最大增量值之和小于儲糧真菌生長臨界水分,才能保證儲糧的安全?，F(xiàn)以小麥為例,采用上述儲糧安全水分理論計算公式,對小麥儲藏安全水分進(jìn)行初步驗(yàn)證。

2.2 臨界水分下真菌生長變化情況

儲糧真菌生長的臨界水分是本項研究提出的一個概念,它是指在儲糧過程中最初生長的,對糧食有較為嚴(yán)重危害的那類真菌生長所需的臨界水分。研究表明,儲糧中最初生長的危害真菌以灰綠曲霉為主[2-4]。因此,在本項研究中,將灰綠曲霉的生長所需最低水分設(shè)定為儲糧真菌生長的臨界水分。本試驗(yàn)對在真菌生長臨界水分附近,小麥中真菌生長變化規(guī)律進(jìn)行了初步的研究。水分設(shè)置分為 13.3%、14.2%、15.7%3個梯度,14.2%為臨界水分附近的樣品,13.3%為安全水分對照樣品,15.7%為真菌生長水分對照樣品。操作按方法 1.2.1進(jìn)行,定期取樣,進(jìn)行危害真菌孢子計數(shù)和樣品水分的測定,結(jié)果見圖 1。

圖 1 不同水分小麥儲藏真菌生長情況

從圖 1可看出,13.3%、14.2%、15.7%3個水分的小麥樣品,在 30℃下儲藏 120 d的過程中真菌生長的變化情況。13.3%水分為對照組,在 120 d中,小麥樣品始終未檢出有危害真菌的生長。14.2%水分的樣品儲藏到 80 d,開始出現(xiàn)真菌生長,這時危害真菌孢子濃度為 2.0×105個 /g,水分為 14.1%。120 d后,真菌孢子濃度上升到 1.1×106個 /g,而水分降到 13.9%。在整個試驗(yàn)期間真菌生長十分緩慢,經(jīng)檢驗(yàn),生長的真菌為灰綠曲霉。這一結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了灰綠曲霉是最初生長的主要危害真菌,其最低生長水分在 14.1%左右,這與相關(guān)文獻(xiàn)報道基本相同[2]。從 80 d和 120 d儲藏樣品中水分檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn),灰綠曲霉孢子萌發(fā)所需的水分要略高于其營養(yǎng)菌絲生長所需的水分。15.7%水分的對照樣品在儲藏 20 d時,可檢測出有危害真菌的生長,孢子數(shù)已達(dá) 1.2×106個/g,30 d時用肉眼可看出糧食表面有真菌的生長,50 d時,已有部分樣品出現(xiàn)霉變。從圖 1中可看出,在這個水分下儲藏的小麥樣品真菌生長速度快、危害大,與臨界水分的樣品相比,兩者真菌生長的曲線有明顯的不同。

2.3 小麥儲藏真菌生長臨界水分與水分遷移最大增量值

試驗(yàn)地點(diǎn)為我國北方某地方糧庫,倉庫大小為24.7 m ×17.49 m ×4.32 m(長 ×寬 ×高 ),于 2004年 10月入庫小麥 1 481 t,入庫水分為 13.4%。取樣點(diǎn)設(shè)置為三縱三橫,深度為 0.35 m,南北三條取樣線分別設(shè)置在,西墻至東約 6、12、18 m處,每條線設(shè)取樣點(diǎn) 11個,共 33個采樣點(diǎn),采樣順序由西至東,三條線分別為南北 1、南北 2、南北 3。東西三條線分別設(shè)置在,南墻至北 1.5、8.0、16.5 m處,每條線設(shè) 14個采樣點(diǎn),共 42個采樣點(diǎn),采樣順序由南至北,三條線分別為東西 1、東西 2、東西 3。用手動取樣器取樣,按照方法 1.2.3測定每個采樣點(diǎn)樣品的水分,兩次測定結(jié)果取平均值,結(jié)果見表 2、表 3。

表 2 平房倉小麥儲藏水分的變化(南北向)

表 3 平房倉小麥儲藏水分的變化(東西向)

從表 2和表 3可看出,在本試驗(yàn)的平房倉中,小麥儲藏過程中水分變化的基本情況?？傮w水分分布為,靠墻小麥的水分明顯低于中心區(qū),倉庫南側(cè)小麥的水分高于北側(cè),西側(cè)小麥水分高于東側(cè)。這些變化與儲糧區(qū)的氣候條件有直接關(guān)系。在本試驗(yàn)所設(shè)的 75個采樣點(diǎn)中,小于入庫水分13.4%的點(diǎn)共 40個,變化范圍在 11.9%～13.3%,均值為 12.7%,占總采樣點(diǎn)的 53.33%;13.4%水分的點(diǎn)為 6個,占總采樣點(diǎn)的 8.0%;大于入庫水分 13.4%的采樣點(diǎn)為29個,變化范圍在 13.5%～15.3%,均值為 14.0%,占總采樣點(diǎn)的 38.67%。

在上述 75個采樣點(diǎn)中,其中有 6個點(diǎn)檢出有危害真菌的生長,占總采樣點(diǎn)的 8.0%,各個點(diǎn)的水分分別是 13.9%、14.0%、14.0%、14.3%、14.5%、15.3%,分布在南北 1線 ,2、4、6、8 m處和東西 2線,6、8 m處。在這 6個點(diǎn)真菌檢出濃度為 1.5×105、1.5×105、2.5×105、6.0×105、1.6×106和 3.7×106個/g,生長的真菌主要為灰綠曲霉。除 14.3%、14.5%和 15.3%3個點(diǎn)因水分偏高有可能會受到真菌生長的影響外,其他 3個點(diǎn)處于真菌生長的初期,是實(shí)驗(yàn)倉檢測有真菌的 3個最低水分點(diǎn),本試驗(yàn)將其平均值 (14.0%)定為小麥儲藏真菌生長的臨界水分。這一結(jié)果與文獻(xiàn)報導(dǎo)的灰綠曲霉生長最低水分(14.0%～14.5%)的下限值完全吻合[5]。

由表 2、表 3可看出,在實(shí)驗(yàn)倉中,除檢出有真菌生長的采樣點(diǎn)外,未檢出有真菌生長的水分最高采樣點(diǎn)在南北 3的 2 m處,水分值為 14.4%是實(shí)驗(yàn)倉未檢出有真菌生長的所有測試點(diǎn)中的最高值,在本研究中將它稱為本實(shí)驗(yàn)倉水分遷移的最大值。用儲糧水分遷移最大值減去入庫水分 13.4%,得到本倉小麥儲藏水分遷移的最大增量值為 1.0%。這一結(jié)果與 s mith等[6]研究的小麥儲藏水分遷移的結(jié)果相近。

2.4 小麥儲藏安全水分

根據(jù)提出的儲糧安全臨界水分理論計算公式MC=mc-Δmc、實(shí)倉所測小麥儲藏真菌生長臨界水分(mc)14.0%和小麥儲藏水分遷移最大增量值(Δmc)1.0%的結(jié)果,可計算出我國北方地區(qū)小麥在平房倉儲藏安全水分的臨界值在 13.0%左右——高于我國現(xiàn)行小麥國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值 (≤12.5%)[7],與美國儲糧安全水分 (≤13.0%)相同[8]。

2.5 儲糧安全水分參考定義

在我國現(xiàn)行儲糧安全水分定義的基礎(chǔ)上,根據(jù)研究,我們提出一個儲糧安全水分參考定義:在特定儲糧區(qū)域,糧食 (含油料)在常規(guī)條件下儲藏,不發(fā)熱、不發(fā)霉,能安全度過儲藏期的最高初始水分,稱為儲糧的安全水分。在定義中,特定儲糧區(qū)域的劃分主要是依據(jù)我國各儲糧所在地的氣候條件,考慮到我國整體氣候變化情況,在我國設(shè) 2～4個為宜。在常規(guī)條件下儲藏是指糧食在自然條件下儲藏,包括為了儲糧的安全,采取的一些應(yīng)急措施,如機(jī)械通風(fēng)等,但不包括低溫、CO2、N2等儲糧。不發(fā)熱是指在儲糧期間,用現(xiàn)有測溫系統(tǒng),不能在糧堆中檢出有非正常的升溫現(xiàn)象。不發(fā)霉指糧食中用肉眼不能看到有生霉現(xiàn)象。最高初始水分是指糧食入庫時的最高水分。

3 結(jié)論

3.1 提出了儲糧安全水分理論計算公式MC=mc-Δmc,以小麥為例進(jìn)行了驗(yàn)證,初步研究結(jié)果表明,本公式用于我國儲糧安全水分計算是可行的。

3.2 經(jīng)實(shí)倉試驗(yàn),得到小麥真菌生長臨界水分和小麥儲藏水分遷移最大增量值,分別為 14.0%和1.0%,采用上述理論計算公式,計算出我國北方小麥儲藏安全水分的臨界值在 13.0%左右,這一結(jié)果高于我國現(xiàn)行小麥國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值 (≤12.5%),與美國儲糧安全水分 (≤13.0%)相同。

3.3 提出了小麥儲藏真菌生長臨界水分和儲糧安全水分的定義,供大家參考。

[1]Christensen CM,Kaufmann H H.Deterioration of stored grains by fungi[J].Annu.Rev.Phytopathol.,1965,3:69-84

[2]Christensen CM,Kaufmann H H.Microflora[M]//Christens2 en C M.Storage of cereal Grains and their Products.2nd ed.St.Paul:American Association of Cereal Chemists Inc.,1974:158-192

[3]程樹峰,唐芳,伍松陵.小麥儲藏危害真菌生長規(guī)律的研究[J].中國糧油學(xué)報,2009,24(6):118-121

[4]唐芳,程樹峰,伍松陵.稻谷儲藏危害真菌生長規(guī)律的研究[J].中國糧油學(xué)報,2009,24(4):98-101

[5]糧食微生物學(xué)編寫組.糧食微生物學(xué) [M].北京:中國財政經(jīng)濟(jì)出版社,1983:139-189

[6]Smith E A,S Sokhansanj.Moisture transport caused by natu2 ral convection in grain stores[J].J.Agric.Eng.Res,1990,47:23-34.

[7]GB 1351—2008小麥 [S]

[8]Hellevang K J.Crop storage Management[R].NDSU.Exten2 sion Service,ND 58105-AE-791,North Dakota:NDSU Publications,1990.

Study on SafeMoisture Contents ofWheat in Storage

Cheng Shufeng Tang Fang Wu Songling
(The Academy ofAdministration of Grain,Beijing 100037)

The safe moisture content of stored grain,the critical moisture content for spoilage fungi growth and the moisture content transfer during storage were studied.Pilot study showed that safe moisture contents(MC)in stored wheatwere relative with criticalmoisture contents for spoilage fungi growth(mc)and the maximal increment of moisture content transfer(Δmc)during a conventional storage;when MC+Δmc≤ mc,the stored grain was safe,or else itwas not safe.Through above-mentioned the equation of safemoisture content for stored grain could be educed as:MC=mc-Δmc.The safe moisture content of stored wheat in north of China was studied based on this academic for mula.Results:The criticalmoisture content for spoilage fungi growth is 14.0%,the maximal increment ofmoisture content transfer is 1.0%,the safe moisture content of stored wheat in north of China is 13.0%.

safe moisture content of wheat,criticalmoisture content of fungi growth,the maxi mal increment of moisture content transfer

S-3

A

1003-0174(2011)01-0088-04

國家科技支撐計劃(2006BAD08B07-2)

2010-03-04

程樹峰,男,1956年出生,副研究員,糧食微生物