芽麥儲(chǔ)藏吸濕性及其生物活性變化研究

胡元森 段永康 李翠香

芽麥儲(chǔ)藏吸濕性及其生物活性變化研究

胡元森 段永康 李翠香

(河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，鄭州 450001)

對(duì)2個(gè)品種芽麥分別在25℃和30℃、RH70%環(huán)境條件下進(jìn)行模擬儲(chǔ)藏，定期測(cè)定芽麥含水量、發(fā)芽率、呼吸作用及微生物活動(dòng)等，研究芽麥儲(chǔ)藏吸濕過(guò)程中主要生物學(xué)活性的變化情況。結(jié)果表明:芽麥在儲(chǔ)藏初期表現(xiàn)較強(qiáng)的吸濕性，5 d后達(dá)到水分平衡，25℃時(shí)的平衡水分較30℃的高。萌動(dòng)芽麥仍具有較高的發(fā)芽率，但隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，芽麥發(fā)芽率明顯下降。微生物在芽麥吸濕時(shí)表現(xiàn)出較高活性，當(dāng)芽麥達(dá)到平衡水分后，微生物活性隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)而下降。在2個(gè)試驗(yàn)溫度下，含水量12%的芽麥呼吸強(qiáng)度弱，而含水量14．5%的芽麥呼吸速率較12%的高，且在30℃時(shí)的呼吸強(qiáng)度較25℃高。芽麥脂肪酸值在芽麥快速吸濕時(shí)增速明顯，當(dāng)達(dá)到水分平衡時(shí)上升緩慢。

芽麥 吸濕 微生物活性 呼吸

小麥?zhǔn)侨澜绲闹饕Z食作物之一，在成熟期遇到連續(xù)陰雨天氣，或收獲上場(chǎng)后沒(méi)有及時(shí)翻曬，便會(huì)出現(xiàn)麥粒胚部萌動(dòng)和生芽現(xiàn)象［1－2］。與自然成熟的小麥相比，芽麥在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工工藝品質(zhì)方面發(fā)生了較大變化，如蛋白質(zhì)降解、面筋變劣、容重下降、粉質(zhì)黏性降低等［3－5］，國(guó)內(nèi)外研究也多集中于芽麥品質(zhì)性狀分析及品質(zhì)改善方法上［6－7］。儲(chǔ)藏工作中發(fā)現(xiàn)，芽麥?zhǔn)斋@后的儲(chǔ)藏狀態(tài)對(duì)其后續(xù)品質(zhì)的維護(hù)也至關(guān)重要。從芽麥粒結(jié)構(gòu)上看，芽麥胚芽突破種皮，使種皮組織結(jié)構(gòu)松軟［8］，容易吸收濕氣和遭受微生物侵染，倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)通常采用降低含水量的方法來(lái)保證其儲(chǔ)藏安全。然而，低水分芽麥不斷從環(huán)境中吸濕，導(dǎo)致芽麥含水量上升，給芽麥儲(chǔ)藏穩(wěn)定性帶來(lái)隱患。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)芽麥儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的相關(guān)研究還較少，對(duì)芽麥儲(chǔ)藏吸濕及其生物學(xué)性質(zhì)變化的了解不多。本試驗(yàn)?zāi)M小麥儲(chǔ)藏條件，研究芽麥在稍高濕度環(huán)境中的吸濕性及吸濕后的生物學(xué)性質(zhì)變化情況，為芽麥安全儲(chǔ)藏提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1．1 材料

小麥品種分別為軟筋白麥品種矮抗58和中筋紅麥品種鄭麥366，購(gòu)自河南維特種子公司，于2010年6月份收獲。這2個(gè)小麥品種在中原地區(qū)普遍種植，產(chǎn)量高。

1．2 方法

1．2．1 芽麥制作方法

參照文獻(xiàn)［9］的方法，略有改動(dòng)。稱取一定量的小麥種子，先用清水浸泡30 min，濾干后將小麥平鋪于墊有多層濕紗布的托盤(pán)上，在小麥上鋪一層濕紗布以保持水分適中，置于25℃室溫中，定時(shí)翻動(dòng)以保證麥粒水分均勻和防止發(fā)熱。約12 h后，小麥種皮開(kāi)始破裂，露白，將芽麥瀝干水分，置于40℃烘箱中干燥，使小麥含水量降到試驗(yàn)所需含水量。

1．2．2 芽麥儲(chǔ)藏條件

稱取2個(gè)品種的芽麥各2 000 g平鋪于白瓷托盤(pán)上，分別置于25℃和30℃、相對(duì)濕度為70%的恒溫恒濕箱中模擬儲(chǔ)藏。托盤(pán)中芽麥層厚度約4 cm，為保證芽麥籽粒吸濕均勻，定時(shí)將芽麥攪動(dòng)拌勻。

1．2．3 水分測(cè)定:

按GB 5497—1985方法測(cè)定。

1．2．4 發(fā)芽率測(cè)定

按GB 5520—1985方法測(cè)定。

1．2．5 脂肪酸值測(cè)定

按GB/T 15684—1995方法測(cè)定。

1．2．6 微生物活性值測(cè)定

微生物活性值是表征微生物活動(dòng)狀況的一個(gè)指標(biāo)，它既與糧食中微生物的數(shù)量有關(guān)，也與微生物的生理狀態(tài)有關(guān)?；钚灾荡笮y(cè)定參照黃淑霞等［10］的方法進(jìn)行。

1．2．7 芽麥儲(chǔ)藏過(guò)程中CO2濃度測(cè)定［11］

將含水量分別為12%和14．5%的芽麥200 g裝入2．75 L的塑料容器中，用橡膠塞封口，封口部位設(shè)置兩根導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管外部端口與三通閥門(mén)相連。檢測(cè)時(shí)，將兩根導(dǎo)氣管的外部端口分別與CO2檢測(cè)儀器進(jìn)、出氣口相連接，打開(kāi)閥門(mén)，用微型氣泵將氣體從一根導(dǎo)氣管抽出，從進(jìn)氣口進(jìn)入檢測(cè)部位并由出氣口通過(guò)另一根導(dǎo)氣管排回密閉容器內(nèi)。通過(guò)檢測(cè)儀顯示屏可直接讀出儲(chǔ)藏容器中CO2濃度值。

2 結(jié)果與分析

2．1 芽麥吸濕與含水量變化

低水分芽麥在儲(chǔ)藏時(shí)，不斷從周?chē)h(huán)境中吸濕，直至達(dá)到水分平衡。試驗(yàn)測(cè)定了25℃和30℃，RH70%儲(chǔ)藏條件下芽麥吸濕導(dǎo)致的含水量變化情況(圖1)。結(jié)果顯示，芽麥在儲(chǔ)藏的前3 d，吸濕性強(qiáng)，含水量迅速上升。5 d后，芽麥水分基本達(dá)到平衡狀態(tài)，儲(chǔ)藏后期含水量略有升高，但變化量不大。兩小麥品種在儲(chǔ)藏期水分變化規(guī)律相似，二者的吸濕性沒(méi)有明顯差異。

圖1 RH70%環(huán)境中不同溫度下芽麥含水量變化

芽麥吸濕性強(qiáng)弱與其初始含水量有較大關(guān)系。初始含水量相當(dāng)?shù)?種芽麥，其儲(chǔ)藏初期的水分增量也基本相同(圖1b)，而當(dāng)初始含水量為11．15%和9．97%時(shí)，儲(chǔ)藏第1 d含水量分別增加了0．87%和1．65%，低水分芽麥水分增量更明顯，吸濕性更強(qiáng)(圖1a)。芽麥平衡水分的高低與儲(chǔ)藏環(huán)境的溫、濕度有關(guān)，當(dāng)RH70%時(shí)，萌動(dòng)芽麥在25℃和30℃時(shí)的平衡含水量分別為13．7%和13．3%，這表明，當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)，芽麥達(dá)到平衡時(shí)的含水量高。

2．2 芽麥儲(chǔ)藏期發(fā)芽率變化

芽麥在25℃和30℃儲(chǔ)藏70 d時(shí)發(fā)芽率變化情況如圖2。測(cè)定結(jié)果表明，萌動(dòng)芽麥仍具有95%以上的發(fā)芽率，但隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，兩種芽麥發(fā)芽率都有所下降。鄭麥366在30℃和25℃儲(chǔ)藏70 d后發(fā)芽率僅有72%和88%，分別下降了18%和25%。同條件下的矮抗58發(fā)芽率更低，分別為46%和80%。上述結(jié)果顯示，稍低溫度對(duì)保護(hù)芽麥種子發(fā)芽率有明顯作用，供試2個(gè)品種中，矮抗58芽麥籽粒儲(chǔ)藏穩(wěn)定性較鄭麥366弱。

圖2 RH70%環(huán)境中不同溫度下芽麥發(fā)芽率變化

2．3 芽麥儲(chǔ)藏微生物活性變化情況

微生物活性值是表征微生物數(shù)量及生理活動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)指標(biāo)。從圖3可看出，2個(gè)品種芽麥在2個(gè)儲(chǔ)藏溫度下，其微生物活性值在儲(chǔ)藏期呈現(xiàn)出先升高后降低，最終達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的變化規(guī)律。這種情形的出現(xiàn)與芽麥在儲(chǔ)藏期的吸濕性特性有關(guān)，芽麥在初期的快速吸濕階段，在種皮表層積聚較多的游離水，水活度較大，微生物可利用的水分多，因而活性上升。而在后期，芽麥吸濕性弱，含水量達(dá)到平衡，芽麥中更多的是結(jié)合水，水活度降低，微生物活性也隨之下降。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，微生物活性也維持在較低的水平，這一情形與文獻(xiàn)報(bào)道常規(guī)儲(chǔ)藏條件下，微生物數(shù)量隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)而減少的變化規(guī)律一致［12］。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，25℃儲(chǔ)藏的芽麥較同期30℃儲(chǔ)藏的芽麥微生物活性高，這可能與25℃時(shí)芽麥平衡水分較高有關(guān)，這也說(shuō)明在相同儲(chǔ)藏環(huán)境中，芽麥含水量是影響微生物活動(dòng)的主要因素。

圖3 RH70%環(huán)境中不同溫度下微生物活性變化

2．4 不同含水量的芽麥在儲(chǔ)藏過(guò)程中的呼吸作用

將芽麥矮抗58含水量調(diào)至12%和14．5%，取200 g裝在2．75 L密閉的塑料容器中，分別置于25℃和30℃恒溫箱中，定期測(cè)定容器中CO2濃度(圖4)。結(jié)果顯示，除在調(diào)水后的5 d時(shí)間里CO2濃度微量上升外，含水量12%的芽麥在30 d儲(chǔ)藏期CO2濃度基本不變，其在兩個(gè)溫度下的呼吸作用都較小。當(dāng)水分升高到14．5%時(shí)，芽麥CO2濃度升高明顯，隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，CO2濃度上升緩慢，最后維持在相對(duì)穩(wěn)定的濃度，但芽麥在30℃儲(chǔ)藏時(shí)呼出CO2量明顯高于25℃時(shí)的釋放量。CO2濃度上升是芽麥自身呼吸及芽麥中微生物活動(dòng)引起的結(jié)果，二者都是造成芽麥儲(chǔ)藏不穩(wěn)定的因素。因此，在大型糧倉(cāng)中，監(jiān)測(cè)糧堆CO2濃度可及時(shí)了解糧堆儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的變化情況，以便及早采取防范措施。

圖4 不同含水量芽麥呼吸作用變化

2．5 芽麥吸濕過(guò)程中脂肪酸值變化

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)兩芽麥品種在儲(chǔ)藏吸濕過(guò)程中脂肪酸值都呈上升趨勢(shì)(圖5)，在30℃儲(chǔ)藏前3 d及25℃儲(chǔ)藏前5 d脂肪酸值上升幅度明顯。5 d后，兩芽麥的脂肪酸值上升趨勢(shì)緩慢。這一情形與芽麥含水量變化具有良好的對(duì)應(yīng)性，在儲(chǔ)藏初期，芽麥吸濕性強(qiáng)，含水量迅速上升，芽麥種胚及微生物活性增強(qiáng)，導(dǎo)致脂肪酸值增量較大。當(dāng)芽麥水分達(dá)到平衡時(shí)，芽麥籽粒及微生物活動(dòng)減弱，脂肪酸值雖有增加，但幅度較小。在60 d儲(chǔ)藏期內(nèi)，兩芽麥脂肪酸值增加量較小，顯示含水量14%以下的兩芽麥在該條件下儲(chǔ)藏穩(wěn)定性較好。

圖5 RH70%環(huán)境中不同溫度下脂肪酸值變化

3 討論與結(jié)論

我國(guó)小麥種植區(qū)域廣，在收獲期每年都會(huì)有部分地區(qū)遭遇連續(xù)陰雨天氣，從而導(dǎo)致大量芽麥產(chǎn)生。長(zhǎng)期以來(lái)，人們十分關(guān)注正常小麥的儲(chǔ)藏生態(tài)，而忽視對(duì)芽麥儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的研究。由于芽麥?zhǔn)前l(fā)芽生理活動(dòng)突然受阻進(jìn)入儲(chǔ)藏期，芽麥種皮已被突破，胚部結(jié)構(gòu)松軟，易受微生物侵染。這些外因與內(nèi)因使得芽麥顯著區(qū)別于正常小麥，在常規(guī)儲(chǔ)藏時(shí)其生物學(xué)性狀的變化更值得研究。

芽麥儲(chǔ)藏吸濕及水分變化的研究還少見(jiàn)報(bào)道，多數(shù)研究集中于對(duì)小麥、玉米及稻谷的吸濕研究中。在稻谷吸濕研究建立的吸濕方程中顯示，通風(fēng)儲(chǔ)藏過(guò)程中，空氣相對(duì)濕度對(duì)稻谷吸濕速率的影響較?。?3］。劉傳云等［14］將小麥籽粒在培養(yǎng)皿內(nèi)攤成一薄層，研究其在不同溫濕條件下的吸濕性，并據(jù)此建立了小麥靜態(tài)吸濕模型。該模型顯示，小麥吸濕性強(qiáng)弱與小麥初始水分、平衡水分及吸濕時(shí)間等因素有較大關(guān)系。黃淑霞等［15］隨后研究發(fā)現(xiàn)，糧層厚度顯著影響糧食吸濕速度，薄層攤置小麥吸濕速度顯著高于糧堆表層吸濕速度，這是由于糧粒可通過(guò)類似于毛細(xì)管效應(yīng)的滲透擴(kuò)散作用進(jìn)行糧粒間的水分轉(zhuǎn)移。這暗示薄層糧食吸濕到達(dá)平衡水分的時(shí)間要早于糧倉(cāng)糧堆的水分變化時(shí)間。李興軍等［16］研究發(fā)現(xiàn)小麥的平衡水分在一定相對(duì)濕度下隨溫度的增加而減少，本研究也發(fā)現(xiàn)類似規(guī)律，當(dāng)芽麥儲(chǔ)藏在25℃時(shí)，其達(dá)到平衡時(shí)的水分含量較30℃環(huán)境中的高。糧食吸濕不僅與環(huán)境濕濕度有關(guān)，也與糧食皮層結(jié)構(gòu)及組分差異有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，軟筋白麥品種矮抗58在30℃儲(chǔ)藏時(shí)的平衡水分含量略高于中筋紅麥品種鄭麥366弱，其儲(chǔ)藏穩(wěn)定性也較鄭麥366差，這可能與其組分差異有關(guān)。

將芽麥堆看成一個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)，其生物學(xué)活性包括芽麥自身的生物活性，也包括芽麥中微生物的活動(dòng)狀態(tài)，這二者都是構(gòu)成芽麥儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的生物因子。從發(fā)芽率來(lái)看，萌動(dòng)芽麥仍具有較95%以上的發(fā)芽率，說(shuō)明其經(jīng)40℃干燥失水不會(huì)造成胚的死亡，但在儲(chǔ)藏70 d后，發(fā)芽率明顯下降，且30℃較25℃的發(fā)芽率下降顯著，而微生物活性卻在30℃時(shí)低(圖3)，這說(shuō)明在試驗(yàn)含水量下，芽麥發(fā)芽率下降主要由本身的生物化學(xué)變化引起，與微生物活動(dòng)關(guān)系不大。

微生物活性值與芽麥初始帶菌量及菌體生理活動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。研究結(jié)果表明，試驗(yàn)范圍內(nèi)，含水量而不是溫度對(duì)芽麥中微生物活性影響較大，這一情形與芽麥堆呼吸作用的表現(xiàn)結(jié)果相一致。從圖4可看出，含水量12%的芽麥堆在30℃和25℃時(shí)的呼吸作用幾乎沒(méi)有差別，而當(dāng)含水量達(dá)到14．5%時(shí)，呼吸作用明顯加強(qiáng)，且30℃時(shí)的呼吸作用較25℃的強(qiáng)?？梢?jiàn)，水分是決定芽麥及微生物活性的主要因子。通過(guò)降水，控制包括芽麥自身及其中微生物呼吸的芽麥堆呼吸，才能保障芽麥儲(chǔ)藏安全。

脂肪酸值是反映糧食儲(chǔ)藏品質(zhì)的一個(gè)靈敏指標(biāo)，它可由氧化作用和酶水解作用產(chǎn)生。本文研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酸值和芽麥含水量的增長(zhǎng)情況具有對(duì)應(yīng)性，即芽麥水分增量最快的時(shí)段，其脂肪酸值也升高較快，而當(dāng)水分達(dá)到平衡后，脂脂酸值上升緩慢。這暗示，芽麥吸濕階段脂肪酸產(chǎn)生主要是由于水分活動(dòng)增大，胚活動(dòng)及微生物活動(dòng)產(chǎn)生的酶水解作用引起，而在后期則主要由儲(chǔ)藏物氧化作用產(chǎn)生，這一情形也與前人研究結(jié)果相似［17］。綜上所述，芽麥水含量對(duì)其生物活性影響較大，進(jìn)而影響其儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。

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Study on Bioactivities Variation of Germinated Wheat during Moisture Absorption

Hu Yuansen Duan Yongkang Li Cuixiang
(Bioengineering College，Henan University of Tech－nology，Zhengzhou 450001)

The bioactivities of two germinated wheat varieties，Zhengmai366 and Aikang 58，were investigated to determine the moisture content，germination，respiration and microbial activities under the simulated conditions of relative humidity of 70%and temperatures of 25℃ and 30℃．Results revealed that germinated wheat absorbed moisture greatly in the early stored period and quickly amounted to water equilibrium within 5 d．The little more moisture was observed at 25 ℃ than at 30 ℃．The budded wheat still exhibited more than 95%of germination rate，while the percentage decreased distinctly after 70 days of stored period．The microbial activities in germinated wheat enhanced greatly in the course of moisture absorption and dropped continuously as the stored period prolonged after moisture equilibrium．Under the tested temperature，germinated wheat with 12%moisture content respired weaker both at 25 ℃and 30 ℃，whereas the wheat with 14．5%moisture content represented greater respiration than the former，and the higher respiration was observed at 30℃ than at 25℃．Fatty acid value rose rapidly in moisture absorption process and increased tardily in the rest stored period．

germinated wheat，moisture absorption，microbial activities，respiration

TS210

A

1003－0174(2011)09－0074－05

河南省教育廳自然科學(xué)基金(2009B210002)，河南工業(yè)大學(xué)博士基金(150206)

2010－11－23

胡元森，男，1976年出生，副教授，糧食、食品微生物學(xué)