不同儲藏時間稻谷在糧倉不同位置的品質及霉菌差異分析

方寶慶， 葛志文， 高瑀瓏， 周建新， 奚 萌， 邱偉芬

(南京財經大學食品科學與工程學院/江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心/江蘇高校糧油質量安全控制及深加工重點實驗室，江蘇南京 210023)

稻谷是我國主要的糧食作物，1978—2016年，我國稻谷產量從13 693萬t增至20 693萬t[1]。稻谷產量在不斷增加，但稻谷儲藏過程中其損耗依然是我國糧食儲藏的棘手問題[2-3]。稻谷霉變造成的損失在糧食儲藏過程中僅次于蟲害。稻谷霉變不僅造成糧食損失，而且某些霉菌毒素還對人體造成威脅[4-6]。稻谷的儲藏不當易導致稻谷的霉變[7]，而霉變的主要因素之一就是真菌污染[8]。殷蔚申等對我國稻谷真菌區系進行調查，共分離鑒定出真菌30屬、84種[9]。國外研究學者也證實污染稻谷的真菌主要是曲霉、青霉、鐮刀菌[10-14]。霉菌主要分布在谷粒表面及表層[15]，測定稻谷外部帶菌量可以反映稻谷受霉菌污染的情況。稻谷儲藏過程中的品質下降也是引起糧食問題的一個重要原因。稻谷儲藏期間，受到諸如水分、霉菌等因素的影響，導致稻谷品質降低，甚至失去食用價值[16]。稻谷的脂肪酸值是分析稻谷品質的重要指標之一[17]。稻谷脂肪酸的測定能有效地判斷稻谷品質的變化情況，反映其代謝程度并推斷其儲藏條件是否是適當[18-19]。周建新等通過模擬儲藏試驗發現，在高濕條件下，稻谷脂肪酸值與霉菌量有極顯著的二次線性關系，脂肪酸值隨霉菌量的增加逐漸升高[20]。

稻谷的水分活度不僅能夠反映稻谷水分情況，而且可以揭示稻谷質量變化和微生物活動與水分之間的關系[21]。稻谷水分活度的測定能更好地判斷和預測稻谷儲藏狀態。

不同地區種植的稻谷品種不同，氣候及儲藏條件也不一致，會導致糧堆不同位置的稻谷品質與微生物污染情況各有差別。國內外對于稻谷糧堆不同位置稻谷品質及微生物污染情況的差異研究報道很少。高大平房倉是我國稻谷儲存的主要倉型之一[22]。因此，研究高大平房倉內糧堆不同位置稻谷品質及微生物污染情況的差異，對我國的稻谷儲藏有重要意義。本試驗選取湖南長沙、湖北襄陽2地的倉儲稻谷進行試驗。湖南省、湖北省為我國稻谷的主產區，2省的稻谷年產量在全國排名分別位列第1、第5，2地氣候均潮濕多雨，倉儲稻谷易發霉。研究這湖南省、湖北省稻谷儲藏具有較大的實際意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 主要儀器 GNP9160型隔水式恒溫培養箱，上海精宏實驗設備有限公司；SX500快速自動高壓滅菌儀，日本TOMY Digital Biology；SF-CF-2A超凈工作臺，鄭州南北儀器設備有限公司；VOSHIN-600R無菌均質機，無錫沃信儀器有限公司；LabSwift-aw水分活度測定儀，瑞士Novasina；101-3A 電熱鼓風干燥機，上海蘇進儀器設備有限公司；FW100高速萬能粉碎機，天津泰斯特儀器有限公司；WH30旋轉培養器，金壇市維誠實驗器材廠；sc3616低速離心機，安徽中科中佳科學儀器有限公司。

1.1.2 試驗材料 本試驗使用的稻谷樣品分別采自湖南省長沙市、湖北省襄陽市。湖南長沙開慧庫的4個糧倉的稻谷樣品，分別為2016、2015、2014年入庫的早秈稻和2015年入庫的晚秈稻(2016年入庫的稻谷為剛入庫的稻谷)，采樣時間為2017年1月6日。湖北襄陽襄東庫的3個糧倉的稻谷樣品，分別為2016、2015、2014年入庫的晚秈稻，采樣時間為2017年5月11日。將湖南長沙2014、2015、2016年入庫的早秈稻分別標記為HN14Z、HN15Z、HN16Z，2015年入庫的晚秈稻標記為HN15W；將湖北襄陽2014、2015、2016年入庫的晚秈稻分別標記為HB14W、HB15W、HN16W。

1.1.3 采樣方法 稻谷樣品采樣方法為3層5點法分層分點采樣，每個點采集300 g樣品。糧堆高為5 m，距糧堆表面0.5 m處采集的樣品為上層樣品，距糧堆表面2.5 m處采集的樣品為中層樣品，距糧堆表面4.5 m處采集的樣品為下層樣品，共計3層。選取糧堆東南、東北、中央、西南、西北共5個點，于距離兩邊墻壁均1 m處采樣。每個糧倉采樣后，將每一層的5個樣品各取30 g混合作為該層的樣品，分別取上、中、下3層的樣品。用同樣方法得到東南、東北、中央、西南、西北5個方位的樣品與整個糧倉的混樣。

1.1.4 試驗試劑 乙醇、氫氧化鈉、酚酞均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司；馬鈴薯葡萄糖瓊脂，購自上海博微生物科技有限公司。

1.2 試驗方法

水分活度用水分活度儀測定，稱取2 g稻谷樣品，放入LabSwift-aw水分活度測定儀進行測定；稻谷脂肪酸值測定依據B/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》，以中和100 g糧食試樣中游離脂肪酸所需氫氧化鉀的量來表示；霉菌量測定依據GB 478915—2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》。

1.3 數據處理

試驗數據采用IBM SPSS Statistics 22進行分析處理。采用Origin 8.5作圖。

2 結果與分析

2.1 糧堆不同位置稻谷水分活度

2.1.1 糧堆不同深度稻谷及混樣的水分活度 從圖1、圖2可以看出，除2016年入庫的早秈稻，湖南其他3個糧倉的糧堆上層稻谷的水分活度分別為0.710、0.681、0.709，均顯著高于中下層(圖2)，同時也高于混樣。湖北3個糧倉糧堆上層稻谷的水分活度分別為 0.691、0.738、0.690，均顯著低于中下層，同時也低于混樣。

2.1.2 糧堆不同方位稻谷的水分活度 從圖3可以看出，除2016年入庫的早秈稻，湖南其他3個糧倉中，2014、2015年入庫的早秈稻東南和中央方位的稻谷的水分活度均顯著高于其他方位，僅2015年入庫的晚秈稻糧堆的東南方位稻谷的水分活度顯著低于西南方位。湖北省3個糧倉中，2014年入庫的晚秈稻、2016年入庫的晚秈稻的糧堆東南方位和西南方位的稻谷的水分活度明顯低于其他方位。僅有2015年入庫的晚秈稻糧堆東南方位和西南方位稻谷的水分活度與中央稻谷的水分活度相近，且均顯著低于東北方位和西北方位。

2.2 糧堆不同位置稻谷脂肪酸值

2.2.1 糧堆不同深度稻谷及混樣的脂肪酸值 從圖4、圖5可以看出，除了2016年入庫的早秈稻，湖南省其他3個糧倉中，2014年入庫的早秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值約為 65 mg KOH/100 g，高于中層，顯著高于下層；2015年入庫的早秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值為62.01 mg KOH/100 g，顯著高于中下層；2015年入庫的晚秈稻脂肪值為47.66 mg KOH/100 g，與中下層差異不顯著。湖北省的3個糧倉中，2014、2015年入庫的晚秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值分別達到了40.44、29.87 mg KOH/100 g，均顯著高于中下層；2016年入庫的晚秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值為25.04 mg KOH/100 g，與中下層雖差異不顯著，但比中層、下層分別高0.98、0.04 mg KOH/100 g。

2.2.2 糧堆不同方位稻谷的脂肪酸值 從圖6可以看出，湖南省2014、2015年入庫的早秈稻糧堆西南方位和西北方位稻谷的脂肪酸值較高，顯著高于其他方位。湖北省2014、2015年入庫的晚秈稻糧堆東南方位稻谷的脂肪酸值較高，分別達到34.73、32.91 mg KOH/100 g，均顯著高于混樣。7個糧倉中，除了湖南省2016年入庫的早秈稻、湖北省2015年入庫的晚秈稻，其他糧倉的糧堆中央稻谷的脂肪酸值均低于混樣。

2.3 糧堆不同位置稻谷霉菌量

2.3.1 糧堆不同層次稻谷及混樣的霉菌量 除了湖南省2016年入庫的早秈稻外，其他6個糧倉的糧堆上層稻谷霉菌量分別為9.2×103、4.0×103、1.6×103、5.5×103、5.4×103、5.7×103CFU/g，均明顯低于中下層(圖7、圖8)。

2.3.2 糧堆不同方位稻谷的霉菌量 從圖9可以看出，除了湖南省2016年入庫的早秈稻，湖南省其他3個糧倉的糧堆西南方位和西北方位稻谷的霉菌量較多， 糧堆中央的稻谷霉菌量均顯著低于西南方位和西北方位，糧堆中央稻谷的霉菌量僅為西南方位的 42.3%～70.0%，為西北方位的50.0%～61.1%。湖北省3個糧倉的糧堆東北方位和西北方位稻谷的霉菌量較多，東南方位和中央方位稻谷的霉菌量均明顯低于東北方位和西北方位，糧堆東南方位稻谷的霉菌量為東北方位的48.4%～75.8%，為西北方位的53.3%～76.8%。

2.4 稻谷水分活度、霉菌量、脂肪酸值的相關性

從表1可以看出，湖南省2014、2015年入庫的早秈稻，其水分活度與脂肪酸值分別呈顯著、極顯著正相關；水分活度與霉菌量均呈極顯著負相關。湖北省2015年入庫的晚秈稻，其水分活度與脂肪酸值呈極顯著負相關，水分活度與霉菌量呈極顯著正相關。

表1 水分活度、霉菌量、脂肪酸值的相關性

注：“*”“**”分別表示在0.05、0.01水平上顯著相關。

3 討論與結論

稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均與稻谷的品種有關。不同地區因其氣候及飲食習慣等原因，會有不同品種的水稻，水稻品種也在不斷增加，湖南省2010—2015年就審定了197個品種[23]。

稻谷的水分活度與儲藏時間沒有特定聯系，但其脂肪酸值隨儲藏時間增加而升高，霉菌量則是先減少后增加。倉儲稻谷的脂肪酸值升高是脂肪酸積累的過程， 隨儲藏時間增加，稻谷所產生的脂肪酸不斷積累，造成脂肪酸值升高[24]。稻谷從入庫開始，其田間真菌數不斷減少，儲藏真菌數急劇增加[25]，造成稻谷霉菌量隨著儲藏時間先減少后增加。

本研究結果顯示，除了剛入庫的稻谷，糧堆各位置稻谷無明顯差別外，其倉儲稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均與稻谷所處的糧堆深度有關，其中倉儲稻谷的水分活度還與季節有關。本試驗樣品分別采自湖南省長沙市與湖北省襄陽市，這2個地區氣候相似但仍有一定差異。

對于本試驗中于湖南省長沙市采得的樣品，除2016年剛入庫的早秈稻外，其他3個糧倉糧堆上層稻谷的水分活度均顯著高于中下層。而2017年5月采得的湖北襄陽的稻谷樣品，糧堆上層稻谷的水分活度均顯著低于中下層。即春夏交替季節糧堆上層稻谷的水分活度低于中下層，冬季糧堆上層稻谷的水分活度高于中下層。食品水分活度主要與溫度、食品成分、水分等因素有關[26]。春夏交替季節，氣溫顯著上升，糧堆上層稻谷易受到外部高溫的影響，溫度上升，溫度對水分活度的影響較大，呈現出糧堆上層稻谷水分活度高于中下層的現象。冬季糧堆外部氣溫較低，糧堆內部溫度較高，當內部相對較熱的空氣往上升遇到上層溫度較低的空氣與稻谷時，水蒸氣液化，被上層稻谷吸收，使上層稻谷水分較高。湖南省和湖北省均屬于亞熱帶季風氣候區[27-28]，冬季氣溫較為溫和，僅略低于糧堆內部溫度，造成水分對水分活度的影響超過了溫度對水分活度的影響，于是呈現出糧堆上層稻谷水分活度高于中下層的現象，且冬季糧堆不同深度稻谷水分活度的差值低于夏季的水分活度差值。

在湖南、湖北地區，全年大部分時間糧堆內部溫度低于外部氣溫，即使是在冬季，糧堆內部溫度也僅略高于糧堆外部溫度。造成在儲藏的絕大多數時間內，易受外部氣溫影響的糧堆上層稻谷的溫度要高于中下層。較高的糧溫利于稻谷脂肪的水解產生脂肪酸，溫度變化幅度與脂肪酸值呈正向線性關系，溫度變化幅度越大，脂肪酸值越大[29]，呈現出了糧堆上層稻谷脂肪酸值高于中下層的現象。

本研究結果顯示，糧堆上層稻谷的霉菌量低于糧堆中下層。郭欽等通過稻谷高大平房倉的實倉儲藏，發現稻谷糧堆不同部位微生物生長活動的強度不一，夏季糧堆下層、冬季糧堆中層的微生物活性更高[30]。微生物活性較高，反映糧堆中下層的霉菌生命活動強于上層，導致糧堆中下層稻谷的外部霉菌量高于上層稻谷。

本研究還首次發現，不同地區糧堆不同方位的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均有差異，且差異顯著的方位不同。相同地區不同入倉年份的稻谷各指標差異顯著的方位相似。湖南省春夏的糧堆東南方位和中央稻谷的水分活度較高。湖北省冬季糧堆東南方位和西南方位稻谷的水分活度較低。湖南省2014、2015年入庫早秈稻糧堆西南方位和西北方位稻谷的脂肪酸值較高，顯著高于其他方位。湖北省2014、2015年入庫的晚秈稻糧堆東南方位稻谷的脂肪酸值較高，糧堆中央稻谷的脂肪酸值較低。湖南省3個糧倉的糧堆西南方位和西北方位稻谷的霉菌量較多，中央方位稻谷的霉菌數較少。湖北省3個糧倉的糧堆東北方位和西北方位稻谷的霉菌量較多，東南方位和中央方位稻谷的霉菌量較少。

湖南省、湖北省2地儲藏時間超過1年的稻谷，對應的相關性正負都相反。這可能是因為2地采樣的時間不同，湖南省樣品采樣是在冬季，湖北省樣品采樣時間接近夏季，且冬季與夏季糧堆不同深度水分活度差異較為顯著。說明糧堆中影響稻谷品質和微生物污染情況的主要原因是糧堆外部的氣溫變化及其引發的糧堆內部的水分遷移和水分活度變化。結合本研究不同地區稻谷糧堆不同位置水分活度、脂肪酸值、霉菌量差異顯著的方位不同，可以推測儲藏地區的氣候可能會造成倉儲稻谷品質及微生物污染情況在糧堆方位上的差異。

本研究分析測定了糧堆不同位置稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量的差異性，發現春夏交替季節糧堆上層稻谷的水分活度顯著低于中下層，冬季糧堆上層稻谷的水分活度顯著高于中下層；糧堆上層稻谷脂肪酸值高于中下層；糧堆上層稻谷霉菌量低于中下層；糧堆不同方位稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均有差異，長沙、襄陽2地的糧堆稻谷各指標差異顯著的方位不同。糧堆外部的氣溫變化及其引發的糧堆內部的水分遷移和水分活度變化易引起脂肪酸值、霉菌量的差異。

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