玉米儲藏真菌早期預測的研究

歐陽毅, 祁智慧, 李春元,張海洋 ,唐 芳

(1.國家糧食局科學研究院,北京 100037;2.中央儲備糧通遼東郊直屬庫,內蒙古 通遼 028012)

我國是玉米生產和消費大國。玉米作為飼料和食品行業的主要原料之一,其儲藏安全尤為重要。玉米籽粒含有豐富的營養物質，且胚部較大、吸濕性強 ，與小麥、稻谷等糧種相比，其耐儲性較差，儲藏過程中易受到微生物生長的影響而發生霉變[1]。微生物生長會引起玉米干物質減少，水分增加，異味產生和色澤變化，種子發芽率下降及品質降低[2-3]。近年來，收儲的玉米水分上升，加上玉米是“北糧南運”的主要糧種之一，玉米在儲運期間水分和溫度偏高導致的霉變問題日漸突出，進行玉米儲藏真菌生長規律的研究，對高水分玉米短期儲藏的安全性進行預測，對保障我國玉米儲藏安全十分必要。

糧食發熱是由真菌引起的[4]，最早在糧食上生長的儲藏真菌是局限曲霉和灰綠曲霉[5]， Barron等對玉米儲藏真菌進行研究，提出引起糧食劣變的主要真菌是灰綠曲霉和白曲霉[6]。當20%～50%糧食受到灰綠曲霉的侵染時，表示糧食儲藏失去穩定性，當5%～10%糧食受到黃曲霉和白曲霉的侵染時，糧食已經發生變質并且很快會發熱[8]。玉米儲藏真菌的生長受到玉米自身水分和儲藏環境條件的影響。許多學者曾對溫濕度、pH、營養成分等各類儲糧相關的生態因子進行系統的研究，探索了儲糧真菌的最低生長水分和生長環境條件[8-13]，其中最主要的因素是水分和溫度[14]。不同的溫度和水分組成了糧食復雜的儲藏環境，同時又與儲糧微生物相互關聯，形成糧食儲藏生態體系。唐芳等研究了不同水分的玉米儲藏過程中主要危害真菌灰綠曲霉和白曲霉生長演替的規律[15]，陳娟等利用微生物活性值研究了不同溫濕度條件下玉米儲藏真菌的活動變化規律[16]，在不同水分和溫度條件下，玉米儲藏真菌生長早期預測的研究報道較少。本實驗對玉米儲藏水分和溫度的變化，與真菌生長規律關系進行了研究，初步建立玉米儲藏水分、溫度與真菌起始生長時間預測關系曲線，旨在為我國玉米儲藏安全早期預測提供依據。

1 材料與方法

1.1 樣品

玉米樣品，質量中等，水分為12.2%，2008年新收玉米。

1.2 試劑和儀器

SMART顯微鏡：重慶奧特公司；HPS-250生化培養箱：哈爾濱東聯電子技術開發有限公司；PL3002-IC電子分析天平：梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；DHG-9246A型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司；JSFM-1糧食水分測試粉碎磨：成都糧食儲藏科學研究所。

實驗用水均為去離子水。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品著水和儲藏

將清理、除雜后的玉米樣品均分為約5 kg每份的若干等份，采用噴霧著水法，邊噴水變攪拌，使玉米著水均勻，將玉米樣品水分調至實驗所需水分，裝入袋中密封，置于5 ℃環境中平衡10 d。每次著水量≤2%，如著水量超過2%，則需多次著水，多次平衡，操作方法同上。將平衡后的樣品再均分為6等份，分裝于1.0 L廣口瓶中，加塞，置于不同溫度恒溫箱中儲藏。

1.3.2 糧食真菌檢測方法——孢子計數法[17]

稱取10.0 g糧食樣品，于80 mL具塞試管中，加30 mL水，加塞，用力上下振蕩1 min，用300目濾布過濾，取濾液虹吸進入血球計數板計數區，置于顯微鏡下進行真菌孢子計數。

1.3.3 水分測定方法

采用GB/T 5497—85 糧食、油料檢驗 水分測定法。

1.4 數據處理方法

采用EXCEL軟件處理實驗數據。

2 結果與分析

2.1 樣品著水均勻性檢驗

玉米儲藏真菌生長與儲藏水分密切相關，實驗著水的均勻性直接影響實驗檢測結果的準確性，因此，對著水平衡后的玉米樣品著水均勻性進行了檢驗，2次平行測定結果取平均值，結果見表1。

表1 玉米著水均勻性檢驗(n=6)

由表1可知，調節6個水分的玉米，經多次著水平衡后，進行均勻性檢驗，平均水分為12.2%、12.9%、13.5%、13.9%、14.7%、15.7%，相對標準偏差(RSD)范圍0.3%～0.8%。結果表明，各水分樣品均具有良好的均勻性。

2.2 玉米儲藏水分、溫度與真菌生長的關系

各水分玉米樣品分別放在10、15、20、25、30、35 ℃6個溫度下儲存，每隔10 d對儲存的玉米樣品進行取樣，按照1.3.2方法對樣品中真菌孢子進行檢測，實驗周期180 d，結果見圖1(a～f)。

圖1 玉米儲藏水分、溫度與真菌生長關系

從圖1(a～f)中可看出真菌生長與水分、溫度和玉米儲存時間的變化關系。12.2%水分的樣品，在各實驗溫度下儲存180 d，均未檢出真菌生長。12.9%水分的樣品在25 ℃及以下儲存半年時間，均未檢出真菌生長，長期儲存是安全的。在30 ℃和35 ℃高溫條件下儲存，分別在180 d和100 d檢出真菌生長，檢出量在105個/g，參照儲糧真菌危害檢測判定方法[17]，玉米儲藏狀況處于臨界狀態，經顯微觀察，此階段灰綠曲霉生長為主，且生長緩慢，對玉米儲藏品質危害較小。13.5%水分的玉米在35 ℃和30 ℃溫度下分別儲存至80 d和120 d時，真菌孢子檢出量達106個/g，達到危害等級，在25 ℃條件下儲存180 d，雖有真菌生長檢出，但數量級在105個/g，處于臨界狀態，可見在35 ℃連續高溫不超過二個月，30 ℃不超過4個月的北方地區，水分13.5%的玉米可安全度夏儲存。13.9%水分玉米20 ℃以下儲存半年，未檢出真菌生長，20 ℃低溫長期儲藏可保證儲藏安全，25 ℃儲藏70 d后檢出真菌生長，由此可見，東北地區夏季短期高溫，但糧堆溫度25 ℃不超過70 d時，基本可保證安全度夏。14.7%和15.7%水分的玉米在20 ℃及以上儲藏均有真菌生長檢出，隨著水分升高，真菌生長逐漸加快，玉米儲藏水分與真菌生長速度有良好的相關性。

從圖1可以看出，不同水分的玉米在不同的溫度下儲藏，真菌生長速度存在明顯差異。15 ℃及以下儲存，大部分玉米儲藏真菌生長相對緩慢，低溫對真菌生長有一定抑制作用。在玉米儲藏真菌生長的影響因素中，水分是真菌生長的決定性因素，溫度影響真菌生長速度。

2.3 玉米儲藏水分、溫度與真菌起始生長時間關系曲線

冪函數可用于描述2個變量之間的非線性關系。在上述研究的基礎之上，對玉米儲存水分、溫度以及真菌起始生長時間進行冪函數曲線擬合，得到玉米儲藏水分、溫度與真菌起始生長時間關系曲線、擬合方程和擬合度R2，結果見圖2和表2。

圖2 玉米儲藏水分、溫度與真菌生長起始時間預測關系曲線

表2 不同水分玉米儲藏真菌冪函數擬合方程

水分/%冪函數擬合方程R212.9y=135.16x-0.293113.5y=125.95x-0.3220.965013.9y=100.19x-0.3120.972614.7y=83.403x-0.3360.931315.7y=86.492x-0.4440.9913

根據不同溫度條件下，不同水分的玉米樣品儲藏真菌生長起始時間實驗，得到了玉米儲藏水分、溫度和真菌生長起始時間預測關系曲線(如圖2所示)，圖中每條曲線代表不同的樣品水分，對應不同的溫度(縱坐標)，可得到相應的真菌生長起始時間。

從圖2和表2可看出，將不同水分的玉米儲藏溫度與真菌起始生長時間進行冪函數擬合，擬合度R2均在0.9以上，結果表明，各水分玉米、儲藏溫度和真菌生長起始時間具有良好的相關性。在高水分玉米實際儲藏中，不同水分的玉米，受儲藏溫度的影響，安全儲藏期差別較大。可依據當地儲藏環境最高溫度，通過查閱圖2或表2中方程計算，預估出真菌起始生長時間，用于指導高水分玉米的短期安全儲藏操作。本曲線是在理想等溫條件下得到的，但在實際玉米儲藏過程中，糧堆溫度在短期內會有變化，建議以最高溫度進行真菌生長預測。在使用本曲線時，還應結合當地儲糧實際情況綜合考慮，對儲藏玉米水分準確定值非常關鍵。

3 結論

研究了玉米儲藏水分、溫度及真菌生長關系，結果表明， 12.2%水分玉米在儲藏期間未檢出真菌生長。12.9%水分玉米在30 ℃和35 ℃高溫條件下儲藏半年，儲藏后期雖然有真菌生長檢出，但對儲藏品質影響較小，基本可以保證儲藏安全。13.5%水分玉米在25 ℃及以下儲藏半年是安全的，在我國北方地區基本可以安全度夏。13.9%水分玉米在20 ℃低溫條件下儲藏半年是安全的，在東北地區基本可以安全度夏。14.7%和15.7%水分的玉米在20 ℃及以上儲藏均有真菌生長檢出，隨著水分升高，真菌生長逐漸加快。15 ℃以下低溫儲藏對真菌生長有一定抑制作用。

通過對玉米儲藏水分、溫度與真菌生長規律的研究，得到了玉米儲藏水分、溫度與真菌起始生長時間預測關系曲線。依據當地儲藏環境最高溫度，通過查閱曲線圖，可對高水分玉米短期安全儲藏期進行預測，用于指導高水分玉米儲藏。

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