小麥儲(chǔ)藏期間霉菌早期活動(dòng)的快速監(jiān)測

陳 娟 翟煥趁 蔡靜平

(河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院1， 鄭州 450001)

(河南中儲(chǔ)糧質(zhì)量檢測中心有限公司2，鄭州 450046)

小麥儲(chǔ)藏期間霉菌早期活動(dòng)的快速監(jiān)測

陳 娟1,2翟煥趁1蔡靜平1

(河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院1， 鄭州 450001)

(河南中儲(chǔ)糧質(zhì)量檢測中心有限公司2，鄭州 450046)

將小麥置于不同溫、濕度組合條件下進(jìn)行模擬儲(chǔ)藏，利用快速測定微生物活性值(基于過氧化氫酶活性)的方法監(jiān)測小麥中霉菌的早期活動(dòng)狀態(tài)。結(jié)果表明，小麥儲(chǔ)藏在70%～79%相對濕度條件下49 d，各試驗(yàn)組微生物活性檢測的最大值為306 u；當(dāng)儲(chǔ)藏的相對濕度超過80%時(shí)，28 ℃試驗(yàn)組小麥儲(chǔ)藏14 d后的微生物活性檢測值即大于500 u。分析微生物活性值與小麥品質(zhì)的關(guān)系表明，當(dāng)檢測值達(dá)到400 u時(shí)，檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小麥的品質(zhì)有輕微劣變跡象。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，小麥在各種環(huán)境條件下儲(chǔ)藏的微生物活性變化與儲(chǔ)藏時(shí)間有較好的線性關(guān)系，其線性相關(guān)性系數(shù)均達(dá)0.9或更高。因此，利用監(jiān)測微生物活性值變化的方法可以對小麥儲(chǔ)藏期間霉菌活動(dòng)危害做出早期預(yù)警。

小麥 儲(chǔ)藏 霉菌 監(jiān)測

由于小麥具有良好的耐儲(chǔ)性和食品加工特性[1]，使其成為廣大消費(fèi)者主要的口糧來源和食品加工企業(yè)的重要原料，同時(shí)也是國家糧庫最主要的儲(chǔ)備品種之一[2]。嚴(yán)重的霉變會(huì)使小麥加工品質(zhì)和食用品質(zhì)喪失、出現(xiàn)真菌毒素污染等現(xiàn)象[3-4]，從而危害食用者的身體健康。因此，糧庫在小麥儲(chǔ)藏管理中需要探索各種品質(zhì)變化的衡量方法，建立對小麥儲(chǔ)藏安全性的評估指標(biāo)，隨時(shí)了解儲(chǔ)藏小麥狀態(tài)和變化的可能性，為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)糧安全控制的人為干預(yù)提供指導(dǎo)依據(jù)。

目前我國倉儲(chǔ)行業(yè)主要采用糧堆溫度測定的方法間接分析小麥儲(chǔ)藏的安全狀況和品質(zhì)變化可能性[5-6]。報(bào)道表明，霉菌處于生長狀態(tài)下，其細(xì)胞中的過氧化氫酶等酶類活性將顯著提高，加上酶催化作用具有信號放大效應(yīng)，使得應(yīng)用酶活性檢測方法衡量儲(chǔ)糧中霉菌的活動(dòng)具有更高的監(jiān)測靈敏度[7-10]。檢測小麥微生物活性值(基于過氧化氫酶)為基本方法，通過研究不同模擬儲(chǔ)藏條件下小麥微生物活性變化的規(guī)律及其與小麥主要品質(zhì)指標(biāo)變化的關(guān)系，探索一種監(jiān)測小麥儲(chǔ)藏過程中霉菌活動(dòng)及其可能危害程度的方法，為小麥儲(chǔ)藏期間霉菌危害的早期預(yù)測、預(yù)報(bào)提供有效的技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 小麥

小麥：市售，2012年生產(chǎn)，原始含水量為11.3%。

1.1.2 儀器

微生物活性快速檢測儀：由成都華糧倉儲(chǔ)設(shè)備有限公司、河南工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研制。HWS-400型恒溫恒濕箱:上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司。LDS-IA電腦水分測定儀：上海青浦綠州監(jiān)測儀器公司

1.2 方法

1.2.1 小麥濕度調(diào)節(jié)方法

將干燥小麥置于托盤中，用噴壺對糧食均勻噴灑蒸餾水，調(diào)節(jié)小麥水分至設(shè)定值，混合均勻，使用保鮮膜密封，靜置使水分自然擴(kuò)散至平衡。本試驗(yàn)各批小麥經(jīng)調(diào)水份后的最終含水量為12.6%～13.1%。

1.2.2 小麥模擬儲(chǔ)藏方法

將不同含水量的小麥分別裝入500 mL的磨口瓶，每瓶裝糧食大約210 g，將樣品放入恒溫恒濕培養(yǎng)箱中。

1.2.3 微生物活性檢測法

微生物活性檢測是以微生物過氧化氫酶為基礎(chǔ)進(jìn)行的檢測，糧食中的危害性霉菌均為好氧性微生物，其生長與過氧化氫酶活性密切相關(guān)，檢測儀利用電子傳感器檢測霉菌細(xì)胞中過氧化氫酶活性，以霉菌催化底物釋放氧使傳感器產(chǎn)生1 mV電位差定義為一個(gè)活性單位，以“u”表示。

檢測方法：取100 g小麥裝于帶塞三角瓶中，用500 mL無菌水分3次加入三角瓶，每次振蕩2 min制成菌懸液倒入量筒中，最后補(bǔ)充無菌水得到500 mL菌懸液；檢測時(shí)將制得的500 mL菌懸液倒入儀器的檢測容器中，啟動(dòng)加熱鍵，儀器自動(dòng)加熱至30 ℃，然后加10 mL濃度為30%的過氧化氫溶液，立即密封檢測容器開始檢測，儀器自動(dòng)保持30 ℃恒溫和均速攪拌，10 min時(shí)自動(dòng)顯示和記錄儀器的檢測值，即為微生物活性值[8]。

1.2.4 小麥生活力測定方法

紅四氮唑染色法[11]。

1.2.5 小麥品質(zhì)感官判斷方法

以目測和氣味變化進(jìn)行判斷，正常是指感官?zèng)]有發(fā)現(xiàn)與新收獲小麥可識別的差異；輕微霉變是指數(shù)字略有霉菌生長的氣味，但肉眼沒有可見的霉菌菌落；霉變是指有明顯的霉菌氣味，肉眼可發(fā)現(xiàn)個(gè)別小麥籽粒有霉菌菌落；嚴(yán)重霉變是指小麥有濃烈的霉味，大部分小麥籽粒有霉菌的菌落。

感官判斷由3人分別進(jìn)行，以2人或2人以上一致的結(jié)果進(jìn)行評判。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用SPSS 16 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 小麥儲(chǔ)藏中微生物活性值的變化

糧食儲(chǔ)藏過程中微生物的生命活動(dòng)與儲(chǔ)糧品質(zhì)的變化密切相關(guān)，對儲(chǔ)糧中的霉菌等微生物的生理活性狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，可以早期了解霉菌的動(dòng)態(tài)，以便準(zhǔn)確判斷糧食儲(chǔ)藏的安全性[9]。當(dāng)發(fā)現(xiàn)小麥中的霉菌孢子等有萌發(fā)和生長跡象時(shí)，早期采取通風(fēng)降水或強(qiáng)制制冷降溫等處理，其效果比感官發(fā)現(xiàn)霉菌生長后再處理要好的多，可顯著減少處理時(shí)間、處理的強(qiáng)度，降低能源消耗，同時(shí)也非常有利于對小麥自身品質(zhì)的維護(hù)。

本試驗(yàn)選擇了3個(gè)溫度和3個(gè)相對濕度范圍進(jìn)行了小麥模擬儲(chǔ)藏試驗(yàn)，結(jié)果如圖1～圖3所示。圖1是在相對濕度為70%～79%的環(huán)境中進(jìn)行的儲(chǔ)藏試驗(yàn)，儲(chǔ)藏的溫度范圍分別為<23 ℃、23～28 ℃和≥28 ℃，試驗(yàn)結(jié)果表明，在49 d的試驗(yàn)期間小麥的微生物活性值依次增加了29 u 、152 u和236 u，最大值為306 u，檢測值處于品質(zhì)正常小麥的微生物活性值范圍(不超過400 u)，說明在較低的濕度條件下，溫度對小麥儲(chǔ)藏期間霉菌生長的影響不明顯。因此，對于安全水分的入庫小麥，利用糧庫中現(xiàn)有的電子測溫設(shè)備監(jiān)測糧堆的溫差變化并加以有效的控制，就能保障小麥儲(chǔ)藏的安全。

當(dāng)小麥儲(chǔ)藏的相對濕度達(dá)到和超過80%時(shí)，小麥中霉菌活動(dòng)非常明顯，溫度已經(jīng)成為關(guān)鍵的影響因素。從圖2和圖3可以看出，當(dāng)小麥儲(chǔ)藏溫度超過28 ℃時(shí)，14 d后小麥的微生物活性值就超過500 u；尤其當(dāng)儲(chǔ)藏相對濕度超過90%時(shí)，即使溫度低于23 ℃，霉菌的生長也會(huì)使儲(chǔ)藏小麥在14 d期間的微生物活性值大大超過1 000 u，屬于儲(chǔ)糧嚴(yán)重霉變發(fā)生時(shí)的狀態(tài)。

表1 儲(chǔ)藏小麥微生物活性值與品質(zhì)指標(biāo)變化的比較/30 ℃

2.2 小麥微生物活性值與其他品質(zhì)指標(biāo)的聯(lián)系

表征小麥品質(zhì)變化的指標(biāo)有很多，但目前尚難以找出能夠普遍適用，且敏感性和專一性均很高的指標(biāo)，這是評價(jià)小麥品質(zhì)的困難之處[12]。通常小麥?zhǔn)斋@入庫度過后熟期，完成生理后熟過程以后，生活力一般均在80%以上[13]。在安全儲(chǔ)藏過程中，小麥的品質(zhì)變化非常緩慢，其種子的生活力檢測值也保持相對穩(wěn)定；如果受到霉菌活動(dòng)的影響，小麥的種胚最容易被破壞，其種子生活力會(huì)顯著降低，因而小麥的種子生活力檢測值可以作為衡量小麥品質(zhì)變化的一個(gè)指標(biāo)。另一方面，小麥?zhǔn)苊咕淖饔茫渫庥^的色澤會(huì)有肉眼可識別的改變，尤其是小麥的特殊天然氣味會(huì)有更明顯的變化。雖然感官指標(biāo)會(huì)受到人為判斷因素的影響，但由于特征明顯，相對比較容易判斷，其敏感性和穩(wěn)定性仍然較高，且與小麥的實(shí)際加工工藝品質(zhì)和食用品質(zhì)的一致性較好，尤其通過多人觀察的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，感官判斷的指標(biāo)有較好的甄別特性。

將小麥儲(chǔ)藏在溫度為30 ℃和不同的相對濕度條件下，檢測微生物活性值及小麥種子生活力，并對小麥進(jìn)行感官判斷，研究在不同儲(chǔ)藏條件下小麥微生物活性值的變化與小麥品質(zhì)指標(biāo)變化的相關(guān)性，結(jié)果表明(表 1)，3個(gè)判斷指標(biāo)的趨勢完全一致。無論小麥儲(chǔ)藏處于何種相對濕度環(huán)境，在微生物活性值小于400 u時(shí)，種子生活力指數(shù)較高，感官評價(jià)也均為品質(zhì)正常，當(dāng)微生物活性檢測值高于400 u后，感官判斷均達(dá)“輕微霉變”或更加嚴(yán)重的程度。在相對濕度較高的試驗(yàn)組，種子生活力的變化速度較其他兩個(gè)指標(biāo)更加緩慢，這可能與小麥自身的生物學(xué)特性有關(guān)。

2.3 小麥儲(chǔ)藏中霉菌早期活動(dòng)監(jiān)測與儲(chǔ)藏安全性預(yù)測

通過監(jiān)測各種溫度和相對濕度條件下儲(chǔ)藏小麥霉菌早期活動(dòng)的微生物活性值變化，可以得到大量的檢測數(shù)據(jù)。進(jìn)一步用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，對每一種溫、濕度條件組合的試驗(yàn)數(shù)據(jù)做回歸分析，可以得到表2的結(jié)果?？梢钥闯觯←溤诟鞣N儲(chǔ)藏溫、濕度條件下，微生物活性值變化與時(shí)間呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，檢測數(shù)據(jù)與曲線方程的相關(guān)系數(shù)均大于0.90，這一特點(diǎn)也表明微生物活性值是一個(gè)穩(wěn)定、可靠的參數(shù)。對于常規(guī)儲(chǔ)藏的糧食，糧堆相對濕度比較恒定，糧堆中對微生物活動(dòng)影響較大及容易變化的參數(shù)是糧食溫度，因此，結(jié)合糧庫現(xiàn)有的電子測溫技術(shù)，利用檢測小麥微生物活性值的變化就可以比較直觀地了解小麥中的微生物活動(dòng)。

表2 小麥儲(chǔ)藏期間微生物活性值變化回歸方程及相關(guān)系數(shù)

在小麥實(shí)際儲(chǔ)藏環(huán)節(jié)，可以用表2的結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)藏安全性的預(yù)測和研判。首先對新入庫的小麥做一次微生物活性值的檢測，記錄為ma0值，然后根據(jù)儲(chǔ)藏環(huán)境的溫度和相對濕度，從表2找到相應(yīng)的線性方程式，通過簡單的計(jì)算即可進(jìn)行相關(guān)的預(yù)測。具體的應(yīng)用有2種方法，一是可以根據(jù)儲(chǔ)藏條件假設(shè)儲(chǔ)藏時(shí)間，計(jì)算出小麥的微生物活性值MA，預(yù)測在該時(shí)間點(diǎn)小麥?zhǔn)欠癜踩?活性值是否小于400 u)；二是可以根據(jù)對小麥的品質(zhì)要求，將小麥的微生物活性值(MA值)設(shè)為某一指定值，然后計(jì)算出理論的安全儲(chǔ)藏時(shí)間(T值)。另外，還可結(jié)合小麥儲(chǔ)藏的溫濕度變化，對不同階段的預(yù)測方程進(jìn)行調(diào)整，使早期預(yù)測更加精確，為儲(chǔ)糧管理的決策提供參考依據(jù)。

3 結(jié)論

小麥儲(chǔ)藏期間，當(dāng)環(huán)境相對濕度或糧堆中由于濕熱擴(kuò)散作用使局部相對濕度達(dá)到或超過80%，小麥中的霉菌就會(huì)開始活躍。利用微生物活性值檢測的方法對小麥儲(chǔ)藏期間霉菌早期活動(dòng)進(jìn)行快速監(jiān)測，可以揭示小麥儲(chǔ)藏狀態(tài)的變化規(guī)律。當(dāng)小麥的微生物活性值升高到400 u時(shí)，無論小麥的種子生活力檢測值或感官檢測指標(biāo)均顯示出品質(zhì)劣變的跡象。在實(shí)際儲(chǔ)藏管理中，可以根據(jù)儲(chǔ)藏的溫濕度條件，利用微生物活性監(jiān)測研究獲得的曲線方程對小麥的儲(chǔ)藏狀態(tài)進(jìn)行評估，在預(yù)測小麥可能出現(xiàn)劣變之前采取有效措施，控制霉菌的進(jìn)一步發(fā)展，保障小麥儲(chǔ)藏的安全性。

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A Rapid Method for Monitoring Mould Early Developing During Wheat Stored

Chen Juan1,2Zhai Huanchen1Cai Jingping1

(College of Biological Engineering,Henan University of Technology1, Zhengzhou 450001)(Henan Sino Grain Quality Detecting Center LTD., China Reserves Corporation2, Zhengzhou 450046)

The method of detecting microbial activity based on catalase activity has been studied to monitor mould's early development by wheat simulating storage in different temperature and relative humidity. The results showed that the maximal of wheat microbial activity value could be 306 u on condition of wheat stored at relative humidity of 70%～79% for 49 days; while the value could be more than 500 u when relative humidity beyond 80% stored at 28 ℃ only for 14 days. The relations between the microbial activity value and wheat quality have also been analysed to indicate that wheat light spoilage could be observed on condition that the microbial activity value reached up to 400 u. It was also found there was fine linear relativity between wheat stored time and the microbial activity value alteration; the correlation coefficients reached to 0.9 or higher. Therefore, the microbial activity monitoring could be applied as a method for early forecast in spoilage in wheat stored.

wheat, storage, mould, monitors

S-3

A

1003-0174(2016)03-0106-04

國家自然科學(xué)基金(31271948)，國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(2013CB127804)

2014-08-07

陳娟，女，1981年出生，工程師，糧食質(zhì)量檢驗(yàn)

蔡靜平，男，1957年出生，教授，糧油、食品微生物