肉桂精油防控玉米霉變的研究

李澤洪　馬海杰　吳克剛等

摘要[目的]擬利用肉桂精油的揮發(fā)性、天然安全性和廣譜抑菌特性，對玉米顆粒進行防霉研究。[方法]采用精油熏蒸的方法，將玉米顆粒置于自制的密閉容器中，人工模擬高溫高濕條件對其進行肉桂精油熏蒸。[結(jié)果]研究表明，玉米顆粒的含水量對其霉變的影響很大?？諝鉂穸葹?5%時，空間濃度分別為175和100 μl/L的肉桂精油對玉米顆粒霉菌的熏殺抑制效果隨著熏蒸時間的延長而逐漸提高，熏蒸時間為8 d時達到了最高的抑菌率。高濕高溫條件下，肉桂精油空間濃度為1 000～2 000 μl/L是最適抑菌濃度區(qū)間，其中精油濃度2 000 μl/L為最佳抑菌濃度。[結(jié)論]研究可為玉米儲藏的防霉工作提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞肉桂精油；熏蒸；霉菌；抑制

中圖分類號S513文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）07-307-03

Study on Cinnamon Oil Controlling Fungal Growth in Maize

LI Ze-hong1， MA Hai-jie2*， WU Ke-gang2 et al

（1. Guangzhou Baihua Flavours and Fragrances Co. Ltd.， Guangzhou， Guangdong 510370； 2. Department of Food Science and Engineering， Faculty of Chemical Engineering and Light Industry， Guangdong University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510006）

Abstract[Objective] Using volatile， natural safety and broad-spectrum antibacterial characteristics of cinnamon oil， fungal growth controlling work on maize was conducted. [Method] The fumigation of essential oil was used in this study to artificially simulate the high temperature and high humidity conditions around the maize， using cinnamon essential oil to fumigate the maize in a self-made and airtight container. [Result] The results show that the water content of the maize greatly effected on its mildew. When the air humidity is 75% and spatial concentration is 175 and 100 μl/L， the mold inhibitory of the cinnamon essential oil to the maize gradually improves with the fumigating time prolonged， the essential oil is at the highest inhibitory rate at the end of 8 days. In high temperature and high humidity conditions， the optimum inhibitory spatial concentration interval of the cinnamon oil is 1 000-2 000 μl/L and the best inhibitory concentration of the essential oil is 2 000 μl/L. [Conclusion] The study can provide theoretical basis for corn storage mold work.

Key wordsCinnamon oil； Fumigation； Fungal； Inhibition

基金項目廣州市科技計劃項目（2014Y2-00107）。

作者簡介李澤洪（1965-），男，廣東新會人，高級工程師，碩士，從事香精香料技術(shù)研發(fā)。

收稿日期2015-01-22

玉米是三大主要糧食之一，同時也是飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中常用的一種重要的原料。然而，由于玉米籽粒中胚乳較大，營養(yǎng)豐富，并且收獲季節(jié)恰逢多雨季節(jié)，導致玉米很容易被微生物所污染，成為較難儲藏保存的糧食品種[1-2]。玉米霉變一方面造成糧食浪費和巨大的經(jīng)濟損失，另一方面霉變玉米中的霉菌在生長繁殖代謝過程中會產(chǎn)生黃曲霉毒素、嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮等多種有害毒素[3]，導致食用霉變玉米及其制品的畜禽中毒、死亡的事件頻頻發(fā)生[4-8]，因此，從最初的臭氧防霉[9]、SO2與NH3復合處理[10]、到現(xiàn)在的有機酸防霉劑等[11-12]，玉米霉變的防控問題成為了研究熱點，然而每一種玉米防霉的方法都具有其應(yīng)用局限性[13]。該試驗擬從另一個角度出發(fā)，選用肉桂精油進行玉米防霉的研究。從肉桂的皮、葉等部位提取的植物精油稱為肉桂精油，含有肉桂醛等多種重要活性成分，無毒無害，可作為天然的香料廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域[14]。有研究表明，肉桂精油和丁香油復配使用，對霉菌、酵母菌和細菌都具有抑制作用，并且肉桂精油的比例越高則效果更好[15]；另外，肉桂精油的揮發(fā)性成分能夠抑制黃曲霉的生長和產(chǎn)毒、降解黃曲霉毒素[16]。國外有研究表明，肉桂精油直接和霉菌接觸時能夠有效抑制霉菌的生長，并破壞霉菌孢子的細胞結(jié)構(gòu)，明顯減少霉菌毒素的產(chǎn)生[17]。因此，筆者擬利用肉桂精油的揮發(fā)性、天然安全性和廣譜抑菌特性，對玉米顆粒進行防霉研究，旨在為玉米儲藏的防霉工作提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

肉桂精油，廣東工業(yè)大學食品添加劑與食品安全研究室；孟加拉紅培養(yǎng)基；玉米顆粒，市售；丙二醇。

SW-CJ-2F超凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；PX-250生化培養(yǎng)箱，上海悅豐儀器儀表有限公司；GZX-9240MBE數(shù)顯鼓風干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司；LDZX-40SB型立式自控電熱壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠；6531型電動攪拌機，上海瑞欣電器有限公司。

1.2方法

1.2.15%精油丙二醇溶液。

取0.5 ml肉桂精油溶于9.5 ml無水乙醇中配制成體積分數(shù)為5%的精油溶液，密封低溫儲藏備用。

1.2.2熏蒸容器的設(shè)計。

如圖1所示，將滴有適量無菌水的脫脂棉放于已滅菌的廣口瓶瓶底，把滴有精油的試劑蓋用棉線懸掛于廣口瓶內(nèi)，并在其上方放置一塊鐵絲網(wǎng)，然后在鐵絲網(wǎng)上平鋪5 g玉米顆粒。蓋上廣口瓶，并用封口膜將瓶口封嚴，將處理后的瓶子置于37 ℃的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)觀察，培養(yǎng)一定時間后檢測玉米顆粒的霉菌數(shù)。

圖1熏蒸容器

1.2.3霉菌計數(shù)的測定。

按GB/T4789.5-2003《食品衛(wèi)生微生物學檢驗霉菌和酵母計數(shù)》進行測定。

2結(jié)果與分析

2.1玉米顆粒含水量對其霉菌數(shù)量的影響

在相同質(zhì)量的玉米顆粒中添加不同的水量，24 h后檢測其霉菌數(shù)量，結(jié)果如表1所示。

由表1中的數(shù)據(jù)可知，當加水量逐漸增加達到20 ml時，隨著玉米顆粒的含水量的增加，霉菌總數(shù)則越多，也就是水分為玉米顆粒中的霉菌提供了更好的生長環(huán)境。但是隨著加水量增加至25 ml時，霉菌總數(shù)大幅度減少，因為適合霉菌生長的濕度是一定的，霉菌生長的最適水分活度值在0.93～0.97[18]，不同種類的霉菌的最適生長水分含量也有所差別[19]。由試驗數(shù)據(jù)可見，當加水量為25 ml時霉菌總數(shù)急劇下降，過多的水反而不利于霉菌的生長繁殖。

表1不同含水量時玉米顆粒霉菌總數(shù)變化

添加水量∥ml菌落數(shù)∥個/g玉米顆粒狀態(tài)

0340干爽

58 400干爽

1035 000未見水珠

151 530未見水珠

20281 000潮濕

25470有水滴

2.2空氣濕度為75%時肉桂精油抑制霉菌效果的研究

在熏蒸容器的底部加入適量飽和NaCl溶液，添加空間濃度分別為175和100 μl/L的肉桂精油以熏蒸50 g玉米顆粒，密封并置于25 ℃下，控制容器內(nèi)部的空氣濕度為75%，并做空白對照，檢測霉菌數(shù)量變化，試驗結(jié)果如表2所示。

由表2與表3可知，總體上看來，在相同時間，經(jīng)過精油熏蒸的玉米顆粒的霉菌數(shù)比沒有經(jīng)過熏蒸的霉菌數(shù)少，證明精油熏蒸對玉米顆粒有抑制霉菌生長的作用。當精油濃度為175 μl/L時，熏蒸的第2天精油的抑菌效果都沒有明顯體現(xiàn)出來，但從第4天開始精油抑制熏殺霉菌的效果開始很明顯。從抑菌率得知，當用100 μl/L精油熏蒸8 d時，得到的抑菌效果最好?？赡苁且驗榻?jīng)過一定的時間精油揮發(fā)擴散，充分地與玉米顆粒接觸，所以熏蒸時間越長肉桂精油抑制霉菌的效果越突出。隨著熏蒸時間的繼續(xù)延長，精油依然體現(xiàn)出良好的防霉效果，但是精油作用也在減弱，可能是精油被消耗了一部分，導致實際空間濃度下降了。

表2肉桂精油熏蒸玉米顆粒霉菌菌落總數(shù)變化I

時間d肉桂精油空間體積濃度∥個/g

0 μl/L175 μl/L

0160160

2120150

416090

616080

2.3精油濃度和熏蒸時間對玉米顆粒的霉菌數(shù)的影響

設(shè)置肉桂精油空間濃度梯度：500、1 000、1 500、2 000、2 500 μl/L，以適量的脫脂棉上滴加10 ml的無菌水置于熏蒸容器的底部來控制密閉空間的濕度，并作一個空白對照，分別熏蒸5 g玉米顆粒0、1和4 d，檢測玉米顆粒霉菌數(shù)，試驗結(jié)果如表4所示。

表3肉桂精油熏蒸玉米顆粒霉菌菌落總數(shù)變化II

時間d肉桂精油空間體積濃度∥個/g0 μl/L100 μl/L抑菌率%

07070-

4908050

816050122

121008067

表4精油濃度和熏蒸時間對玉米顆粒的霉菌數(shù)的影響

精油濃度μl/L熏蒸天數(shù)∥個/g

0 d1 d4 d

空白1 1202 000-

5001 1202 000-

1 0001 1201 000500

1 5001 1202 000600

2 0001 1201 000400

2 5001 1202 000-

注：“-”表示霉菌數(shù)太多而導致不計可數(shù)。

試驗結(jié)果顯示，肉桂精油抑制玉米顆粒霉菌的效果總體上隨熏蒸時間延長而提高。熏蒸1 d后，精油濃度為500、1 500、2 500 μl/L時，玉米顆粒霉菌數(shù)都以基本相同的速度增長了，和空白對照相比較也沒有明顯差別；精油濃度為1 000和2 000 μl/L時，相對于其他精油濃度而言已經(jīng)開始對玉米霉菌數(shù)產(chǎn)生影響了。精油熏蒸4 d時，精油濃度為1 000、1 500和2 000 μl/L已經(jīng)明顯體現(xiàn)出該濃度精油對玉米霉菌的抑制熏殺作用，霉菌數(shù)明顯減少；其他濃度精油的熏蒸和空白對照組的玉米霉菌數(shù)已經(jīng)增長至多不可數(shù)了，均已長出肉眼可見的細長的白色菌絲。可能是因為精油揮發(fā)并滲透到玉米顆粒的各個部位需要一定的時間，并且不同濃度的精油揮發(fā)擴散速度也不相同，所以精油濃度為1 500 μl/L時熏蒸時間為1 d時沒有體現(xiàn)出精油抑制霉菌的效果，熏蒸4 d時霉菌數(shù)才明顯降低。在一定的溫度下，精油在密閉空間自然揮發(fā)一定時間后，由于壓力平衡使空間精油分壓恒定，所以當精油的添加量達到密閉空間壓力平衡所需的精油量時，繼續(xù)提高精油用量也不會增強精油的使用效果[20]。由試驗數(shù)據(jù)可見，該試驗條件下精油濃度為1 000～2 000 μl/L為最適抑菌濃度區(qū)間，其中2 000 μl/L為最佳抑菌濃度，肉桂精油空間濃度為2 500 μl/L時反而沒有明顯抑菌效果。

3結(jié)論

肉桂精油熏蒸對玉米顆粒的霉菌具有抑制作用。隨著玉米顆粒的含水量的增加，霉菌總數(shù)則越多?？諝鉂穸葹?5%時，空間濃度分別為175和100 μl/L的肉桂精油對玉米顆粒霉菌的熏殺抑制效果隨著熏蒸時間的延長而逐漸提高。人工模擬高濕條件下，肉桂精油抑制玉米顆粒霉菌的效果總體上隨熏蒸時間延長而提高，其中精油濃度為1 000～2 000 μl/L是最適抑菌濃度區(qū)間，其中2 000 μl/L為最佳抑菌濃度。試驗證明，肉桂精油熏蒸玉米顆粒，能夠有效抑制霉菌的生長，這將為其在玉米等糧食儲藏過程中的霉變防控上提供理論基礎(chǔ)。

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