主要糧食品種儲藏期間霉菌活動特性研究

黃淑霞 蔡靜平 田海娟

(河南工業(yè)大學,鄭州 450052)

主要糧食品種儲藏期間霉菌活動特性研究

黃淑霞 蔡靜平 田海娟

(河南工業(yè)大學,鄭州 450052)

研究了稻谷、玉米和小麥在 25℃,相對濕度分別為 75%、85%和 95%儲藏,以及在高于安全水分2%的相似水活度條件下儲藏期間霉菌的活動特性。結果表明,小麥最易出現(xiàn)霉菌生長活動,稻谷的抗霉菌生長作用最強,玉米介于小麥和稻谷之間;其中 85%相對濕度下儲藏至 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。儲糧中霉菌活動特性的不同表現(xiàn)與各糧種的吸濕性能及糧粒外皮 (穎殼或種皮)的霉菌可生長性差異有關,但將相同霉菌活動強度的儲糧樣品作相關品質指標的檢測,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,對于儲藏品質較穩(wěn)定但易滋長霉菌的小麥應該重點關注霉菌活動的狀況,僅僅監(jiān)測品質指標變化難以準確判斷儲藏的安全性和糧食相關的食品安全性。

稻谷 玉米 小麥 儲藏 霉菌

稻谷、小麥和玉米是我國農(nóng)業(yè)種植的主要糧食種類,也是國家糧庫和農(nóng)戶主要的存儲糧種。在糧食儲藏期間,國家大型糧庫主要通過測溫、檢測糧食品質指標變化判斷儲藏狀況,以通風、降溫等手段控制霉菌等微生物的危害性活動[1-3],農(nóng)戶也通過干燥等方法防止糧食變質。但由于我國糧食儲存期普遍較長,外界濕度及糧倉內濕熱空氣流動會影響局部糧食,導致其水分發(fā)生變化。當環(huán)境溫濕度滿足霉菌生長的條件后,儲糧就有可能發(fā)生霉腐現(xiàn)象[3]。

霉菌在糧食中的活動不僅影響糧食的食用及加工工藝品質,而且會產(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],可能影響相關食品的食用安全性。但是長期以來,人們較多地關注儲藏糧食的品質變化,各種糧食品種儲運、加工、流通的標準也均以食用及加工工藝特性參數(shù)作為衡量糧食品質的最主要指標,很少考慮儲糧中微生物活動影響食品安全的問題。如果霉菌在糧食中的活動程度與儲糧的實際品質變化程度不相對應,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,導致食品安全性的風險[5]。擬在相同的條件下模擬儲藏稻谷、小麥和玉米,研究三種糧食中霉菌的生長、代謝活動特性及一些品質指標變化的相關性,探討各糧種在抗霉菌活動方面存在的差異性,為糧食的科學儲藏和食品安全控制提供基礎參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗糧食

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

1.2 培養(yǎng)基及檢測試劑

霉菌帶菌量分析采用改良察氏培養(yǎng)基;所有檢測試劑均為市售分析純試劑。

1.3 試驗儀器

微生物活性檢測儀: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℃,相對濕度 1%,鄭州貝博電子有限公司組裝;儲藏容器:1.2 mm鍍鋅板制成直徑 650 mm,高 1 000 mm的圓筒狀容器,容器側面開有直徑 50 mm的小孔可供采集一定深度的儲糧樣品。

1.4 試驗方法[4]

1.4.1 糧食模擬儲藏方法

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,維持設定的溫濕度,將糧食儲藏在鍍鋅鐵板制成的容器中。

1.4.2 微生物活性檢測方法

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,補足500 mL.然后加到微生物活性檢測儀的反應室中,得到儀器的提示后加入檢測底物 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 糧食含水量調節(jié)方法

將市場中購入的糧食置于塑料薄膜上,按其含水量計算調節(jié)至目標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方法

將小麥、玉米、稻谷三種試驗糧食調節(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藏容器中,控制空間的相對濕度為 85%,定時檢測表層下 10 cm糧食的水分含量變化。

1.4.5 相關指標測定方法

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

2 結果與分析

2.1 環(huán)境濕度對儲糧霉菌活動的影響

將三種安全水分的糧食儲藏在 25℃,相對濕度(RH)分別為 75%、85%及 95%的環(huán)境下,監(jiān)測糧食中微生物的活動狀況,結果如圖 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跡象,小麥和玉米僅在儲藏 30 d后顯示較弱的微生物活動。當環(huán)境濕度達到 RH 85%時,儲糧中的微生物活動明顯變得活躍,尤其是小麥,在儲藏至 28 d時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,其差異是相當顯著的。進一步升高儲藏環(huán)境的相對濕度 (RH 95%),糧食中的微生物活動更為活躍,儲藏 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%時相同,即在同一環(huán)境條件下儲藏,小麥中的霉菌活動最活躍,玉米次之,稻谷具有較強的抗霉菌生長特點。

2.2 水分含量對儲糧霉菌活動的影響

糧食在相同水活度下的儲藏狀態(tài)可排除多種可能因素的影響,更準確地反映儲糧的霉菌活動特性。將三種糧食樣品的含水量調節(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藏,結果表明 (圖 4),小麥在儲藏 10 d時霉菌的生長現(xiàn)象已非常明顯,儲藏 25 d時微生物活性值升高了 371 u,但水活度基本相當?shù)牡竟葍Σ?25 d時基本沒有顯示霉菌生長的跡象,玉米的霉菌生長狀態(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各糧種影響的試驗結果相同。

圖 4 相似水活度糧食的儲藏霉菌活動狀況(25℃)

2.3 不同糧種霉菌活動特性差異的影響因素

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

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%的相對濕度條件下儲藏,監(jiān)測表層下 0.1 m糧食水分的變化,結果如圖 5所示,稻谷的吸濕速率明顯低于相同條件下儲藏的小麥和玉米,試驗過程中前14 d稻谷的水分增量僅為 2.2%,遠低于小麥的4.2%和玉米的 3.4%水分增加量;在整個 42 d的試驗期間,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的表現(xiàn)完全一致。

圖 5 不同糧食儲藏吸濕性能比較(30℃,RH 85%)

2.3.2 霉菌在糧粒外皮(穎殼或種皮)上的可生長性

糧粒外殼對糧食抗霉保護作用是非常明顯的。三類糧食在外皮 (穎殼或種皮)的化學成分、厚度等方面存在較大差異,可能對它們的霉菌活動特性產(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,適當干燥后置于相對濕度為 90%左右的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)試驗,經(jīng)霉菌帶菌量檢測 (平板菌落計數(shù)),結果表明 (圖6),稻殼中幾乎沒有霉菌的生長跡象,說明稻殼的抗霉菌活動作用較強,這可能與稻殼的主要成分是生物難以分解利用的木質素有關;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)對糧食霉菌活動的保護性強弱依次為稻殼、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 霉菌活動狀況與儲糧品質變化的關系

儲糧中霉菌的活動可導致糧食品質的劣變已經(jīng)被人們廣泛地認識。由于目前微生物尚未作為儲糧的品質指標,在儲糧實踐中,人們通常以食用品質的變化衡量不同糧食的儲藏穩(wěn)定性。在常規(guī)儲藏條件下,一般認為小麥是最耐儲的品種,通常儲藏 3～5年不會有明顯的食用品質或加工工藝品質的變化;稻谷較易陳化,通常 1～2年后就會導致顯著的食用品質下降;玉米的某些品質指標在儲藏期間的變化速率也較快。儲糧品質的變化程度與霉菌的活動并非完全對應,以微生物活性值作為儲糧中霉菌活動強度的比較指標,將初始品質均為正常,初始微生物活性值分別為小麥 85 u、玉米 66 u、稻谷 93 u的樣品儲藏至微生物活性的升高值達到 400 u時幾種常規(guī)指標的變化[6],結果如表 1所示,小麥的指標值變化率最小,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,在霉菌生長活動強度與小麥相當?shù)那闆r下,其主要品質指標脂肪酸值均發(fā)生了較大的變化,升高幅度高達 80%以上,發(fā)芽率的降低幅度也明顯大于小麥。

表 1 糧食儲藏期間微生物活性值升高 400 u時主要品質指標的變化

3 討論

已有的研究表明,儲糧中霉菌的生長和代謝活動可分解和利用糧食中的成分,使糧食的品質發(fā)生不同程度的劣變[6]。常規(guī)的研究一般是針對單一糧食品種儲藏試驗獲得的結果,尚缺乏對不同糧食種類抗霉變特性比較的資料。試驗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行儲藏試驗,采用了對儲糧霉菌生長活動較為敏感的微生物活性值為檢測指標,研究不同糧食品種的霉菌生長活動特性及霉菌活動影響糧食品質變化的相關性,結果表明,小麥最易出現(xiàn)霉菌生長活動,稻谷的抗霉菌生長作用最強,玉米則介于小麥和稻谷之間;對其差異性的機理做初步的試驗探索表明,不同糧食品種糧粒的吸濕性存在一定差異,糧粒吸濕將導致水分含量升高,這是所有霉菌進行生長活動的基礎;糧粒外皮的保護作用也是影響霉菌生長活動的重要因素,稻殼所含不易被分解的木質素導致其霉菌可生長性最差,從而使稻谷儲藏的霉菌活動受到抑制。進一步的試驗還表明,霉菌生長活動的強弱與不同儲糧品種的品質變化程度不完全相對應,容易滋長霉菌的小麥是儲藏品質最穩(wěn)定的品種,抗霉菌生長比較明顯的稻谷儲藏時卻最易劣變,這些現(xiàn)象可以說明儲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霉菌的試驗結果與常規(guī)的儲藏概念有一些矛盾[7-10],實際上這是人們的評判角度不同所致。在我國目前的糧食儲藏、流通領域中,一般僅以糧食的食用和加工工藝品質變化作為檢測和衡量優(yōu)劣的指標,由于糧食在發(fā)生嚴重霉變前,霉菌等微生物的個體發(fā)展不易被人們肉眼觀察到,小麥表皮雖然可滋長霉菌,但對于加工工藝品質和食用品質的影響可能需要較長的時間,使得儲藏品質較為穩(wěn)定的小麥自然地被認為是不易霉變的糧種。

霉菌在糧食中的活動必然會產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物,代謝活性越強,形成的代謝產(chǎn)物量越多,產(chǎn)生真菌毒素等有害物質的可能性也越大。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)有的糧食去毒技術處理成本高,對糧食品質的破壞性大。因此,在食品安全問題日益引起人們高度重視的今天,對于小麥這些容易滋長霉菌,而品質指標不易發(fā)生變化的糧食品種,在儲藏期間應該對其霉菌活動的狀況實施更為嚴格的監(jiān)測,從而能夠在霉菌活動的早期加以有效的控制;同時,在糧食儲藏品質評估時,除了常規(guī)的糧食加工工藝指標外,還應引入儲糧霉菌活動相關的指標,從而確保相關糧食及其產(chǎn)品的食用安全性。

4 結論

4.1 在相同的儲藏溫、濕度條件,或在相似的水活度下,各糧種的霉菌生長速度有較大差異,其霉菌的易生長順序為:小麥、玉米、稻谷。

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

4.3 鑒于容易滋長霉菌的小麥難以從儲藏品質指標和加工工藝指標反映霉菌活動情況,其被霉菌有害物質污染的風險高于玉米和稻谷,因而儲藏期間更需要監(jiān)測霉菌等微生物的活動。

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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

國家科技支撐計劃項目子專題(2006BAK02A25)

2009-03-05

黃淑霞,女,1957年出生,高級工程師,糧食及農(nóng)產(chǎn)品儲藏