玉米淀粉微生物指標控制的研究

叢澤峰,王蘭剛,李 輝,王曉健,韓 雋,張 明,李 進,王 林

(中糧生化能源(龍江)有限公司,黑龍江 齊齊哈爾 161100)

玉米淀粉的用途比較廣泛,其中飼料行業(yè)的消耗約占總消費的70%,主食品消耗約占15%,工業(yè)品消耗約占12%[1]。隨著人們生活水平的不斷提高,對淀粉的消費需求也不斷提升,國內玉米淀粉的消費量飛速增長。由于原料玉米不耐儲藏,在儲藏期間容易發(fā)生霉變和破損[2-3],玉米深加工過程中容易受到微生物的污染。當?shù)矸凵a環(huán)境受溫度、pH和通風量[4-6]等影響而不穩(wěn)時,玉米淀粉生產系統(tǒng)中的物料易發(fā)熱霉變造成二次污染,淀粉中的細菌數(shù)值達到4.0×104CFU/g以上,造成淀粉產品質量下降,企業(yè)效益隨之受損。在玉米淀粉生產過程中，由于工藝、設備控制比較復雜,無法對生產設備和物料進行大量殺菌,從而造成產品的細菌總數(shù)超標,容易產生霉菌毒素[7],嚴重影響食品的安全。采用臭氧對倉儲玉米間歇性進行殺菌20 min處理,依靠臭氧的高活性、無殘留、高滲透強氧化性,抑制玉米中微生物的活性,縮短了儲存時間5～7 d,降低了原料玉米帶菌量對淀粉產品的質量影響。同時,及時清除淀粉生產中設備上的物料殘留[8],減少了殘留物對淀粉的污染,使淀粉的細菌數(shù)由4.0×104CFU/g降低到1.0×104CFU/g以下。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與設備

1.1.1 實驗材料

玉米、濕淀粉、精淀粉,中糧生化能源(龍江)有限公司提供;胰蛋白胨、酵母浸膏、葡萄糖、瓊脂、磷酸氫二鉀、氯化鈉等實驗試劑均購于天津科密歐有限公司。

1.1.2 實驗設備

臭氧發(fā)生器,廣州佳環(huán)電器科技有限公司;孵育器,杭州瑞誠儀器有限公司;XK80-A型漩渦混流器,重慶新康醫(yī)療器械有限公司;H1850R臺式高速離心機,湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;FW177型粉碎機,北京永光明醫(yī)療儀器廠;pH計,梅特勒-拖利多儀器有限公司,HH-S4型數(shù)顯恒溫水浴鍋,鄭州長城工貿有限公司;721型分光光度計,上海光學儀器一廠;超凈工作臺,山東新華醫(yī)療器械公司。

1.2 培養(yǎng)基

平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基:胰蛋白胨5 g/L,酵母浸膏2.5 g/L,葡萄糖1 g/L,瓊脂15 g/L,pH 7.0,121 ℃滅菌20 min,冷卻備用。

磷酸鹽緩沖液:磷酸氫二鉀34 g,蒸餾水500 mL,pH 7.2。

無菌生理鹽水:氯化鈉8.5 g,蒸餾水1 000 mL,121 ℃滅菌20 min,冷卻備用。

1.3 實驗方法

實驗方法參考文獻[9]。

1.3.1 樣品的稀釋

1) 原料玉米、成品淀粉樣品:稱取25 g樣品置于盛有225 mL磷酸鹽緩沖液或生理鹽水的無菌均質杯內,8 000 r/min均質1～2 min,也可以放入盛有225 mL稀釋液的無菌均質袋中,用拍擊式均質器拍打1～2 min,制成1∶10的樣品勻液1;用1 mL無菌吸管吸1 mL樣品勻液1,沿管壁緩慢注于盛有9 mL稀釋液的無菌試管中,制成樣品勻液2;吸取樣品勻液2,進一步制備成10倍系列稀釋樣品勻液3;吸取1 mL樣品勻液3于無菌平皿內,每個稀釋度做兩個平皿。同時,分別吸取1 mL空白稀釋液加入2個無菌平皿內做空白對照;及時將15～20 mL冷卻至46 ℃的平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿,并轉動平皿使其混合均勻;待瓊脂凝固后,將平板翻轉,36 ℃培養(yǎng)(48±2) h。

2) 分離機進料、洗滌站進料、精淀粉乳、濕淀粉乳樣品:以無菌吸管吸取25 mL樣品置于盛有225 mL磷酸鹽緩沖液或生理鹽水的無菌錐形瓶中,瓶內預置適當數(shù)量的無菌玻璃珠,充分混勻,制成樣品勻液4;用1 mL無菌吸管吸1 mL樣品勻液4,沿管壁緩慢注于盛有9 mL稀釋液的無菌試管中,制成樣品勻液5;吸取樣品勻液5,進一步制備成10倍系列稀釋樣品勻液6;吸取1 mL樣品勻液6于無菌平皿內,每個稀釋度做兩個平皿。同時,分別吸取1 mL空白稀釋液加入兩個無菌平皿內做空白對照;及時將15～20 mL冷卻至46 ℃的平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿,并轉動平皿使其混合均勻;待瓊脂凝固后,將平板翻轉,36 ℃培養(yǎng)(48±2) h。

1.3.2 菌落計數(shù)

用肉眼觀察,或用菌落計數(shù)器,記錄稀釋倍數(shù)和相應的菌落數(shù)量。菌落計數(shù)以菌落形成單位CFU表示。選取菌落數(shù)在30～300 CFU/g,無蔓延菌落生長的平板計數(shù)菌落總數(shù)。若只有一個稀釋度平板上的菌落數(shù)在適宜計數(shù)范圍內,計算兩個平板菌落數(shù)的平均值,再將平均值乘以相應稀釋倍數(shù),作為每g樣品中菌落總數(shù)結果。有兩個連續(xù)稀釋度的平板菌落數(shù)在適宜計數(shù)范圍內時,計算如下:

(1)

式中:N為樣品中菌落數(shù);∑C為平板菌落數(shù)之和;n1為第一稀釋度平板個數(shù),n2為第二稀釋度平板個數(shù);d為稀釋因子。菌落總數(shù)小于100 CFU/g時,按四舍五入原則修約,以整數(shù)報告。稱重取樣以CFU/g為單位報告,體積取樣以CFU/mL為單位報告。

分別取原料玉米及淀粉生產線主分離機進料、洗滌站進料、精淀粉乳、濕淀粉乳和成品淀粉的樣液進行細菌總數(shù)檢測;根據(jù)細菌總數(shù)檢測結果進行分析,并作相應工藝控制的調整。

2 結果與討論

2.1 無臭氧處理倉儲環(huán)境對原料玉米帶菌量的影響

一般情況下,原料玉米的帶菌量會直接影響玉米淀粉的質量,所以對原料玉米儲藏過程進行連續(xù)跟蹤檢測,檢測玉米儲存環(huán)境、設施對原料玉米帶菌量的影響。經過檢測,原料玉米儲存過程帶菌量的檢測結果如圖1所示。

圖1 無臭氧處理倉儲環(huán)境對原料玉米帶菌量的影響

由圖1可知:原料玉米儲藏過程中,隨著玉米儲藏時間的延長,儲存15 d左右細菌總數(shù)呈明顯遞增趨勢,到29 d左右時玉米帶菌量達到100×103CFU/g,處在玉米霉變中期[10],帶菌量接近峰值[11-12],對淀粉品質構成威脅。因此,需要采取相應措施降低儲存環(huán)境對原料玉米帶菌量的影響。

2.2 臭氧處理后倉儲環(huán)境對原料玉米帶菌量的影響

在原料玉米儲藏過程中,隨著玉米儲藏時間的延長,玉米中的細菌總數(shù)明顯呈快速遞增趨勢,嚴重影響玉米的質量。經過反復研究,采用臭氧對倉儲玉米間歇性進行殺菌處理20 min,縮短了儲存時間5～7 d,降低了原料玉米的帶菌量。經過處理后,原料玉米儲存過程帶菌量的結果如圖2所示。

圖2 臭氧處理后倉儲環(huán)境對原料玉米帶菌量的影響

由圖2可知:通過采用臭氧對倉儲玉米間歇性進行殺菌處理20 min,抑制了玉米中微生物的活性,縮短了玉米儲存時間5～7 d,使原料玉米細菌總數(shù)控制在80×103CFU/g左右,處在玉米霉變中期以下,有效降低了原料玉米帶菌量對淀粉品質的影響。

2.3 原料玉米帶菌量對淀粉細菌數(shù)的影響

淀粉生產過程中,采用臭氧對倉儲玉米進行處理,縮短了玉米的倉儲時間,降低了原料玉米帶菌量對淀粉質量的影響。經過反復實驗,玉米帶菌量對淀粉質量的影響如表1所示。

表1 原料玉米帶菌量對淀粉細菌總數(shù)的影響

由表1可知:通過使用臭氧處理,縮短了玉米的倉儲時間,降低了原料玉米的帶菌量,淀粉產品的細菌總數(shù)由2.2×104CFU/g降低到1.6×104CFU/g,產品質量明顯得到了提升。

2.4 淀粉生產系統(tǒng)中不同物料的影響

在淀粉生產工藝中,為取得高純度的玉米淀粉，一般都采用封閉式濕法工藝,用水工序一般用工藝水,因此不同時期的不同物料難免受到污染,嚴重影響成品淀粉的品質。為此,取生產系統(tǒng)中不同時期的不同物料測其細菌總數(shù),查找易產生的污染源。經過一段時間跟蹤監(jiān)測,檢測到主分離機進料、洗滌站進料、精淀粉乳、濕淀粉乳及成品淀粉的帶菌量均比較多,對淀粉品質的影響較大。為此,需要采取相應措施來降低不同物料的帶菌量以減小對淀粉品質的影響。不同物料的細菌總數(shù)檢測結果如表2所示。

表2 不同物料的淀粉細菌總數(shù)

2.5 控制淀粉生產系統(tǒng)中的污染源對淀粉質量的影響

采集淀粉生產系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)進行分析,對生產工藝進行監(jiān)測,最終鎖定生產系統(tǒng)中存在的主要細菌污染源。為消除污染源,淀粉生產車間采取每班次增加一臺刮刀濾布的清理工作,用亞硫酸對濾布進行殺菌[13],降低分離機進料、洗滌站進料的污染。為清除設備污染死角,每班次增加人工清理濾液灌和高位罐一次,并采用雙氧水對罐壁進行殺菌處理,在進料罐內安裝旋轉噴頭,自動沖洗灌頂、罐壁物料,進一步清除設備里面的殘留物料,使淀粉的菌落總數(shù)得到有效控制,菌落總數(shù)平均在1.0×104CFU/g以下,取得良好的效果。生產系統(tǒng)中的污染源經過清理消除后,不同物料的細菌總數(shù)檢測結果如表3所示。

表3 不同物料的淀粉細菌總數(shù)

3 結 論

采用臭氧對倉儲玉米間歇性進行殺菌處理20 min,縮短了原料玉米的儲存時間5～7 d,有效抑制了原料玉米中微生物的活性,使原料玉米細菌總數(shù)控制在80×103CFU/g左右,處在玉米霉變中期以下,有效降低了原料玉米帶菌量對淀粉質量的影響。針對淀粉生產系統(tǒng)中存在的物料殘留污染源,采取每班次增加一臺刮刀濾布的清理,使用亞硫酸對濾布進行殺菌,使用雙氧水對濾液灌和高位罐的罐壁進行殺菌處理,在初級進料罐內安裝旋轉噴頭自動沖洗灌頂和罐壁的物料,有效降低了物料殘留所造成的污染,淀粉產品的菌落總數(shù)得到有效控制,平均菌落總數(shù)在1.0×104CFU/g以下,個別批次淀粉產品菌落總數(shù)降低到3.0×103CFU/g。淀粉質量提高的同時,提升了高附加值的淀粉產品,也進一步增加了企業(yè)的效益。