基于儲糧中試試驗(yàn)倉不同水分粳稻過夏儲藏的研究

李 佳，李欣蔚，趙 旭

遼寧省糧食科學(xué)研究所 (沈陽 110032)

稻谷是我國主要的糧食作物，產(chǎn)量約占糧食總產(chǎn)量的1/3，作為主要糧食作物，稻谷的儲藏安全與人們的生活息息相關(guān)[1]。儲藏稻谷的真菌種類數(shù)量與其產(chǎn)區(qū)地理位置、收獲季節(jié)、氣候條件或儲藏方式有關(guān)[2]，當(dāng)儲藏條件適合真菌生長時(shí)，真菌就會分解和利用稻谷中的營養(yǎng)組分、破壞其質(zhì)構(gòu)，使其品質(zhì)發(fā)生不同程度的劣變[3],水分和溫度是霉變過程中的重要制約因素。

為了探究夏季高溫期粳稻儲藏過程中微生物生長及其品質(zhì)變化，本研究利用儲糧中試試驗(yàn)倉，以同一地區(qū)當(dāng)年收獲的粳稻為研究對象，選取初始水分為15.5%和14.2%的粳稻樣品進(jìn)行模擬儲藏試驗(yàn)，開展糧溫、水分、脂肪酸值、菌落總數(shù)和真菌群落檢測，為防霉體系的建立提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1試驗(yàn)倉基本情況

選擇2#和3#中試試驗(yàn)倉作為試驗(yàn)倉房，分別存儲15.5%和14.2%兩種水分的粳稻。試驗(yàn)倉為長方體，長、寬均為1.1 m，高1.8 m；有倉頂、倉底兩組通風(fēng)管網(wǎng)，倉頂通風(fēng)口連接低噪音管道式軸流風(fēng)機(jī)；倉體內(nèi)分上下兩個(gè)空間，上部為儲糧室，高度1.5 m；下部為通風(fēng)室，高度300 mm；儲糧室的四壁、通風(fēng)室的四壁和底部均內(nèi)襯50 mm厚高密度PEF保溫板；儲糧室的一個(gè)側(cè)壁上設(shè)置了5層3列共15個(gè)扦樣孔，另一側(cè)設(shè)有長寬各為200 mm的出糧口。試驗(yàn)倉垂直鋪設(shè)測溫電纜，每倉5根，每根電纜設(shè)16個(gè)測溫點(diǎn)，試驗(yàn)期間每天進(jìn)行糧溫檢測。

1.1.2試驗(yàn)原料與試劑

同一地區(qū)粳稻，水分分別為15.5%和14.2%，雜質(zhì)含量小于0.3%；高鹽察氏培養(yǎng)基，無水乙醇等。

1.1.3主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

PH-240(A)型鼓風(fēng)干燥箱：上海一橫科學(xué)儀器有限公司；JXFM110型錘式旋風(fēng)磨：上海嘉定糧油儀器有限公司； HY-4型調(diào)速多用振蕩器：常州智博瑞儀器制造有限公司；DHP-9051型微生物培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；DL-CJ-1ND II型潔凈工作臺，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；YX-280型手提式壓力蒸汽滅菌器，合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司；FA/JA型電子分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1樣品的扦取

2021年5～8月，每月取樣1次，分上、中、下三層共9個(gè)點(diǎn)扦取粳稻樣品，混合后檢測水分、脂肪酸值、霉菌菌落總數(shù)檢測。

1.2.2測定方法

(1)水分含量的測定，按GB 5009.3—2016第一法直接干燥法測定。

(2)脂肪酸值含量的測定，按GB/T 20569—2006測定。

(3)霉菌菌落總數(shù)的測定

稱取25 g 粳稻樣品，加入到含225 mL 無菌生理鹽水的帶塞三角瓶中，振搖30 min 充分混合制成菌懸液，稀釋至一定的稀釋度，每個(gè)稀釋度吸取0.1 mL菌懸液加入培養(yǎng)皿中，將15～20 mL高鹽察氏培養(yǎng)基傾注平板，與菌懸液混勻，冷卻凝固。每個(gè)稀釋度做2個(gè)培養(yǎng)皿。在28 ℃培養(yǎng)5 d，觀察并記錄。

1.2.3數(shù)據(jù)分析

使用MiSeq測序儀進(jìn)行雙端測序，利用QIIME2 dada2 分析軟件、Vsearch 軟件進(jìn)行序列去噪和OTU聚類、利用R 腳本、pheatmap 包繪制聚類熱圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 糧溫變化情況

圖1為2#和3#試驗(yàn)倉糧溫變化曲線圖。由圖1可知，兩個(gè)試驗(yàn)倉糧溫均為下層<中層<上層，且三層糧溫均逐漸升高。進(jìn)入8月中旬，糧倉溫度達(dá)到最高，3#倉高于2#倉0.2 ℃，原因是3#倉一個(gè)側(cè)壁處于陽面，熱皮溫度略高于2#倉；隨后使用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行負(fù)壓通風(fēng)，兩倉溫度均有所降低。中試試驗(yàn)倉儲糧環(huán)境與實(shí)倉趨勢一致，由于未使用低溫儲糧技術(shù)故糧溫高于倉溫。

圖1 2#和3#試驗(yàn)倉糧溫變化曲線圖

2.2 水分變化情況

圖2為2#和3#試驗(yàn)倉水分變化曲線。由圖2可知，，經(jīng)過夏季高溫期，2#試驗(yàn)倉粳稻水分由初始的15.5%降至15.1%；3#試驗(yàn)倉粳稻水分由初始的14.1%降至13.7%，均降低0.4%；水分變化曲線平穩(wěn)，試驗(yàn)倉較好的保證了粳稻的含水量。

圖2 2#和3#試驗(yàn)倉水分變化曲線

2.3 脂肪酸值變化情況

圖3為2#和3#試驗(yàn)倉脂肪酸值變化曲線。由圖3可知，，2#試驗(yàn)倉起初脂肪酸值上升幅度比較大，從13.6 mgKOH/100 g上升至15.8 mgKOH/100 g，隨后趨于穩(wěn)定，最終升高至16.7 mgKOH/100 g；而3#試驗(yàn)倉起初上升緩慢，進(jìn)入高溫期迅速上升，最終升至16.4 mgKOH/100 g趨于穩(wěn)定。這可能是由于2#試驗(yàn)倉粳稻含水量高，兩倉糧溫相近的情況下，最初的脂肪酸值上升速度快。

圖3 2#和3#試驗(yàn)倉脂肪酸值變化曲線

2.4 霉菌菌落數(shù)變化情況

圖4為2#和3#試驗(yàn)倉霉菌菌落數(shù)變化曲線，所測菌落數(shù)為104稀釋度下的菌落數(shù)。由圖4可知，2#試驗(yàn)倉霉菌菌落數(shù)曲線一直在3#試驗(yàn)倉霉菌菌落數(shù)曲線之上，進(jìn)入6月份，2#試驗(yàn)倉霉菌菌落數(shù)上升幅度略高。這是由于兩個(gè)中試試驗(yàn)倉在同一實(shí)驗(yàn)室，外溫相同，糧溫相近，且未使用任何低溫儲糧技術(shù)，含水量高為霉菌的生長提供了更適宜的條件，因此，2#試驗(yàn)倉中霉菌菌落數(shù)高于3#試驗(yàn)倉。

圖4 2#和3#試驗(yàn)倉霉菌菌落數(shù)變化曲線

2.5 粳稻中真菌的物種組成及豐度熱圖

為了比較不同水分粳稻中真菌組成差異，實(shí)現(xiàn)對各樣本的物種豐度分布趨勢的展示，可以使用熱圖進(jìn)行物種組成分析。圖5為2#和3#試驗(yàn)倉真菌物種組成熱圖，隨著儲藏時(shí)間的延長，2#試驗(yàn)倉中菌屬(Filobasidium)、曲霉菌屬(Aspergillus)、白布勒擔(dān)孢酵母菌屬(Bulleromyces)、節(jié)擔(dān)菌屬(Wallemia)、隱球菌屬(Cryptococcus)、Papiliotrema、漢納酵母菌屬(Hannaella)、Sporobolomyces、Symmetrospora的相對豐度增加，菌屬Didymella、Kondoa的相對豐度降低；3#試驗(yàn)倉中菌屬Neosetophoma、Didymella的相對豐度降低；菌屬M(fèi)agnaporthe、Curvularia、Coniothyrium、Neosetophoma的相對豐度增加。同時(shí)，在儲藏初期，2#和3#試驗(yàn)倉粳稻中真菌的群落組成具有相似性，其優(yōu)勢菌屬均為Neosetophoma、Didymella。

圖5 2#和3#試驗(yàn)倉真菌物種組成熱圖

3 結(jié)論

糧食霉變的發(fā)生根源大多數(shù)來自溫度和濕度。粳稻在儲藏過程中，微生物的群落變化是微生物本身與其所處環(huán)境(稻谷品質(zhì)、環(huán)境溫濕度)相互作用的結(jié)果。本試驗(yàn)通過對兩種水分粳稻在中試試驗(yàn)倉中過夏期間的儲藏試驗(yàn)，研究了儲藏期間粳稻水分、脂肪酸值、霉菌菌落數(shù)的變化情況及真菌物種組成，結(jié)果表明：由于兩個(gè)試驗(yàn)倉均未采用低溫綠色儲糧技術(shù)，故兩倉的糧溫變化情況基本相同；粳稻的初始含水量對水分和脂肪酸值的影響很??；而對于霉菌菌落數(shù)，15.5%含水量的粳稻高于14.2%含水量的粳稻，初步明確了不同水分粳稻中真菌組成差異，為后續(xù)開展真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性差異分析奠定了基礎(chǔ)。