負(fù)電位糧食儲(chǔ)存特性研究

賈天敏 丁麗娜

[摘要]研究了稻谷、玉米和小麥在賦予不同的負(fù)電位情況下，在30℃，相對(duì)濕度為95%條件下儲(chǔ)存，以及將最難保存的水稻脫殼成大米在日常環(huán)境下做儲(chǔ)存驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明，具有負(fù)電位特性的水稻、小麥和玉米的儲(chǔ)存期限可以提高10倍以上，這對(duì)于我國(guó)乃至全球糧食安全和人類的健康提高都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

[關(guān)鍵詞]負(fù)電位;糧食;儲(chǔ)藏;霉菌

中圖分類號(hào)：S379 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201910

目前，國(guó)內(nèi)外提高糧食的儲(chǔ)存性能主要采取通風(fēng)、控溫、加惰性氣體等物理手段控制霉菌等微生物的危害性活動(dòng)[1]。一般條件較好的可以保存3年，到3年就會(huì)進(jìn)入輪換，4年就會(huì)進(jìn)入陳化糧作飼料使用，而水稻更是儲(chǔ)存超過(guò)1年就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變質(zhì)。糧食儲(chǔ)存期短造成了極大的糧食浪費(fèi)，同時(shí)也給我國(guó)乃至全球糧食安全、人類健康帶來(lái)重大隱患。

糧食中的霉菌不僅影響糧食的食用性能以及加工工藝品質(zhì)，還會(huì)影響相關(guān)食品的食用安全性，危及人民健康。霉變也成為糧食儲(chǔ)存過(guò)程中糧食品質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題的主要因素。為此，文章擬在相同的條件下，對(duì)水稻、玉米、小麥賦予不同量的負(fù)電位，研究3種糧食中霉菌的生長(zhǎng)特性以及一些品質(zhì)指標(biāo)的變化特性，探討糧食儲(chǔ)存低成本超長(zhǎng)保鮮保質(zhì)的新路徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)糧食

稻谷品種為稻花香2號(hào)，小麥品種為遼春，玉米品種為先玉。

1.2 培養(yǎng)基及檢測(cè)試劑

霉菌帶菌量分析采用改良察式培養(yǎng)基;檢測(cè)試劑為分析純。

1.3 試驗(yàn)儀器

微生物活性檢測(cè)儀：四川晟榮科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。溫濕度傳感器：鄭州貝博電子有限公司生產(chǎn)，精度為溫度0.1℃，相對(duì)濕度1%。負(fù)電位檢測(cè)儀：214型LUTRON，測(cè)試范圍為-1 999 ～+1 999 mv，解析度為1 mv，精確度為± 3%。儲(chǔ)存容器：1.2mm鍍鋅板制成直徑650mm，高1 000mm的圓筒狀容器，容器側(cè)面開有直徑50mm的小孔，可供采集一定深度的儲(chǔ)存糧食樣品。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 糧食模擬儲(chǔ)存方法

在無(wú)菌室中用溫度、濕度傳感器分別控制電加熱器和超聲波加濕器，維持特定的溫濕度，將糧食儲(chǔ)存在鍍鋅板制成的容器中。

1.4.2 微生物活性檢測(cè)方法

取100g樣品于具塞三角瓶中，分3次（每次150mL左右）分別加入蒸餾水至瓶中，每次在振蕩器上震蕩2min，把濾液過(guò)濾到500ml量筒中，補(bǔ)足500mL，然后加到微生物活性檢測(cè)儀的反應(yīng)室中，得到儀器的提示后加入檢測(cè)底物10mL，加蓋密閉，10min后屏幕上顯示數(shù)值即為微生物活性值。

1.4.3 糧食含水量調(diào)節(jié)方法

將市場(chǎng)上購(gòu)買的糧食至于塑料薄膜上，按其含水量計(jì)算調(diào)節(jié)至目標(biāo)含水量所需要的理論添加水量，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均勻化，獲得所需水分的糧食。

1.4.4 糧食吸濕性比較試驗(yàn)方法

將小麥、玉米、稻谷3種試驗(yàn)糧食調(diào)節(jié)至含水量分別為13.5%，14.5%和14.3%，定時(shí)檢測(cè)表層下10cm糧食的水分含量變化。

1.4.5 糧食負(fù)電位賦值方法

試驗(yàn)所采用的負(fù)電位水溶液為通過(guò)蒸餾水電解以及金屬還原制成負(fù)電位值為-1 200mv的水溶液，加入工業(yè)葡萄糖和工業(yè)氨基酸作為負(fù)電位穩(wěn)定劑，在實(shí)驗(yàn)應(yīng)用過(guò)程中通過(guò)加蒸餾水調(diào)節(jié)水溶液的負(fù)電位值，對(duì)小麥、玉米、稻谷3種試驗(yàn)糧食葉面進(jìn)行噴施實(shí)驗(yàn)，獲得負(fù)電位糧食。

噴施次數(shù)：3次。

玉米噴施時(shí)間：在玉米雄穗抽穗前噴施1次，在雌玉米授粉后噴施1次，間隔20d再噴施1次。3次噴施時(shí)間每次噴施間隔20d。在噴實(shí)施時(shí)，每個(gè)葉面上下都要噴到。

小麥噴施時(shí)間：在小麥返青距離地面半米左右噴施1次，在小麥抽穗前噴施1次，在小麥抽穗后噴施1次。

水稻噴施時(shí)間：在水稻分蘗之前噴施1次，水稻楊花前噴施1次，水稻揚(yáng)花后噴施1次。

1.4.6 負(fù)電位水溶液配制方法

用蒸餾水稀釋的負(fù)電位水溶液：將負(fù)電位值為-1 200mv的水溶液分別稀釋至負(fù)電位-500mv、-400 mv、-300 mv、-200mv、-100mv，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行葉面噴施。

1.4.7 負(fù)電位值測(cè)試時(shí)間

在3種糧食灌漿尚未完全成熟時(shí)對(duì)3種糧食做負(fù)電位值測(cè)試：將3種糧食粒做成漿的過(guò)程中，采用純塑料袋作為外包裝對(duì)3種糧食顆粒進(jìn)行碾壓破碎，以避免在破碎糧食顆粒過(guò)程中被氧化或者與盛裝器物發(fā)生反應(yīng)影響實(shí)驗(yàn)效果。

1.4.8 相關(guān)指標(biāo)測(cè)定方法

負(fù)電位測(cè)量按照SL 94-1994 電位測(cè)定法測(cè)定。

1.5 分析指標(biāo)變化

相關(guān)指標(biāo)變化情況見表1～表8。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施不同負(fù)電位水溶液對(duì)糧食負(fù)電位特性與生物活性的影響

初始稻谷、小麥、玉米3者的負(fù)電位狀況如表1所示，隨著噴施的負(fù)電位水溶的負(fù)電位絕對(duì)值越大，3種糧食的負(fù)電位絕對(duì)值也越大，所對(duì)應(yīng)微生物活性值則越小，如表2所示?？梢钥闯?，負(fù)電位糧食的原始微生物活性值遠(yuǎn)低于非負(fù)電位糧食微生物活性值，這為糧食保質(zhì)提供了良好的初始條件，并且原始的糧食負(fù)電位含量越高，糧食原始的微生物活性值就越低，越有利于儲(chǔ)存。

2.2 負(fù)電位對(duì)3種糧食儲(chǔ)存微生物活性值的影響

糧食發(fā)霉是糧食變質(zhì)的重要因素，文章與其他研究者一樣，采用檢測(cè)微生物活性值作為糧食儲(chǔ)存霉菌變化強(qiáng)度的比較指標(biāo)。當(dāng)然，儲(chǔ)糧品質(zhì)的變化程度與霉菌的活動(dòng)程度并非完全對(duì)應(yīng)。尤其是水稻，其變質(zhì)速度最快，保質(zhì)期最短，霉菌對(duì)其質(zhì)量影響最大。本試驗(yàn)是將3種安全水的糧食儲(chǔ)藏在30℃，相對(duì)濕度（RH）為95%環(huán)境下，監(jiān)測(cè)3種不同負(fù)電位糧食以及它們?cè)谠摥h(huán)境下微生物活性值的變化狀況，結(jié)果如表3～表8所示。根據(jù)文獻(xiàn)的研究成果[1]，糧食在微生物活性值達(dá)到400u/g時(shí)，就已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)有明顯的霉菌生物群的出現(xiàn)，玉米的發(fā)芽率已經(jīng)從95%降低到85%，稻谷的發(fā)芽率從97%降到88%，麥子從98%降低到96%。由此，將糧食在微生物活性值達(dá)到400u/g時(shí)作為糧食質(zhì)量?jī)?yōu)劣的分界點(diǎn)來(lái)加以區(qū)別。由于負(fù)電位糧食抗氧化和抗霉菌的能力超強(qiáng)，因此在試驗(yàn)中采用的RH75%、RH75%和RH95%，25℃條件下以及RH75%和RH75%，因?yàn)?0℃條件下負(fù)電位的3種糧食儲(chǔ)存期過(guò)長(zhǎng)，試驗(yàn)研究時(shí)間也過(guò)長(zhǎng)，所以試驗(yàn)中的這些數(shù)據(jù)沒(méi)有采用，而是直接采用最為極端的RH95%，30℃條件下試驗(yàn)檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為論據(jù)分析。由于當(dāng)微生物活性值超過(guò)400u/g時(shí)，糧食已經(jīng)完全失去了其食用和作飼料的價(jià)值，因此當(dāng)糧食中的微生物活性值超過(guò)400u/g就不再對(duì)糧食進(jìn)行微生物活性值測(cè)量。

試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，負(fù)電位糧食具有極高的抗霉菌生長(zhǎng)特性，并且負(fù)電位絕對(duì)值越高，糧食的抗霉菌能力越強(qiáng)，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)使之達(dá)到10倍以上的儲(chǔ)存效果。

利用負(fù)電位技術(shù)生產(chǎn)的糧食，不僅能夠獲得高的儲(chǔ)藏性能，保質(zhì)期大幅度增長(zhǎng)，同時(shí)還能夠很好地抑制有害菌在糧食中的繁殖，確保糧食和食品安全營(yíng)養(yǎng)，對(duì)于提高人民身體健康和提高部隊(duì)保障力及戰(zhàn)斗力都具有十分重大的意義。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證負(fù)電位糧食的優(yōu)越應(yīng)用性能，將最難以保存的水稻殼去掉，做成大米在日常環(huán)境下存放，驗(yàn)證負(fù)電位糧食的儲(chǔ)藏性能。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)水稻稻殼被去掉做成大米，負(fù)電位大米在日常環(huán)境下仍具有很好的保存性能。非負(fù)電位大米在日常儲(chǔ)存條件下，超過(guò)3個(gè)月就變白、變質(zhì)，而所有的負(fù)電位大米放置3年以上仍然新鮮如初，這與前述的試驗(yàn)研究結(jié)果相一致。這一研究發(fā)現(xiàn)將極大地提高全球糧食的儲(chǔ)存周期，大大提高糧食抵抗有害菌對(duì)于糧食的危害，大幅度降低糧食儲(chǔ)存成本，從而使糧食品質(zhì)得到極大的提升。

3 結(jié) 論

（1）試驗(yàn)表明，負(fù)電位糧食在不改變?cè)瓉?lái)儲(chǔ)存方式的條件下，糧食儲(chǔ)存期可以提高10倍以上。（2）對(duì)糧食作物噴施的負(fù)電位水溶液絕對(duì)值越大，對(duì)于糧食留存的負(fù)電位值就越高，糧食儲(chǔ)存時(shí)的霉菌數(shù)量就越少，儲(chǔ)存期就越長(zhǎng)。（3）負(fù)電位食品使得食品保質(zhì)期得到有效提升，這將成為人類糧食和食品安全最經(jīng)濟(jì)最有效的生產(chǎn)儲(chǔ)存解決方案。

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Study on Grain Storage Characteristics of Negative Potential

Jia Tianmin1，Ding Lina2

（1.Shenyang University of Technology，Shenyang，Liaoning 110000;

2.Shenyang? realful Agricultural Technology Development Co.， Ltd.，Shenyang，Liaoning 110000）

Abstract： The rice crop， corn and wheat of different negative potential? were stored at 30 degrees ℃ with a relative humidity of 95%， and the rice crops of the most difficult storage shelled into rice was stored at? normal atmospheric temperature to contrast. The results show that the storage period of rice crop， corn and wheat of negative potential can be more than ten times， which is of great practical significance to china's food security and the improvement of human health.

Key words： negative potential， grain， storage， mold