玉米霉變程度與敏感品質變化關系研究

渠琛玲 萬立昊 李 慧 王若蘭

(河南工業大學糧油食品學院，鄭州 450001)

玉米是我國主要的糧食作物之一，在我國廣泛種植。玉米主要有食用、飼用和工業加工三種用途，其中食用比例較小，大部分用于飼料和工業玉米淀粉的生產。而其獨特的生理特性，例如胚部較大，呼吸作用較稻谷和小麥強，使其在儲藏運輸過程中更易發生霉變。霉變后的玉米極易產生黃曲霉毒素，從而危害人畜健康[1,2]。

玉米收獲后的原始含水量一般為20%～26%，甚至高于30%。如果收獲后玉米不及時干燥極易生霉產毒。但收獲后若遇陰雨天氣，或曬場不足、缺少烘干設備、烘干設施不完善等問題都會使收獲后高水分玉米暫時堆積。高水分玉米在堆積過程中的品質變化規律，以及霉變程度與時間、環境條件、品質之間的關系仍不清楚，需要進一步的研究探明。

本研究將17%、20%、23%和26%含水量的玉米分別在高溫環境條件(25～35 ℃)和低溫環境條件(15～25 ℃)下儲藏。通過定期監測玉米的色澤、脂肪酸值、容重、霉菌菌落數和糊化特性等品質指標建立玉米敏感品質與霉變程度的關系，為預防玉米霉變提供參考。

1 材料與方法

1.1 存儲容器及實驗材料

實驗倉尺寸為1.5 m×0.95 m×1.2 m，可容納約0.9 t玉米。將玉米放置于實驗倉中，實驗倉放置于有空調的房間進行儲藏，房間溫度分別控制在25～35 ℃和15～25 ℃。

玉米(鄭單958)購于河南鄭州市中牟縣，出庫原始含水量為14%，霉變粒數量低于2%，雜質含量低于1%，符合國家安全儲藏標準。

1.2 方法

1.2.1 樣品的儲藏

分別將0.9 t玉米在高溫環境條件(25～35 ℃，空調控制房間溫度，“高溫”)和低溫環境條件(15～25 ℃，空調控制房間溫度，“低溫”)下調質，目標含水量為17%、20%、23%和26%，調質完成后，各含水量玉米的初始霉菌菌落總數見表1。將調質好的玉米分別置于實驗倉中，并在“高溫”和“低溫”條件下儲藏。

表1 各含水量玉米的初始霉菌菌落總數/104 CFU/g

表1 各含水量玉米的初始霉菌菌落總數/104 CFU/g

含水量/%2623高溫65.227 3±2.0454 60.950 0±0.0136 4低溫36.225 0±2.8920 71.200 0±0.1131 4含水量/%2017高溫1.000 0±0.1272 80.940 0±0.0282 8低溫1.145 0±0.1343 50.705 0±0.0212 1

1.2.2 品質指標的測定方法

色澤采用色差計測定并采用GB/T 5492—2008中顏色判定方法進行觀察。脂肪酸值參照GB/T 20570—2015中附錄A測定。容重按照GB/T 5498—2013的方法測定。霉菌菌落總數參照GB 4789.15—2016的方法采用孟加拉紅平板菌落計數法測定。糊化特性參照GB/T 24853—2010的方法測定。

1.2.3 監測時間

含水量越高的玉米霉變越快，當玉米嚴重霉變時，即停止品質測定。本實驗過程中，含水量為26%的玉米高溫環境條件下監測至20 d，低溫環境條件下監測至28 d；23%含水量玉米高低溫環境條件下均監測至28 d；20%含水量玉米高低溫環境條件下均監測至40 d；17%含水量玉米高低溫環境條件下均監測至60 d。

1.2.4 數據統計分析

每組實驗均重復3次，所有數據采用SPSS 20.0和Origin Pro 9.0進行處理。

2 結果與分析

2.1 霉菌菌落總數的變化

從圖1可知，含水量越高，霉菌生長越迅速，高溫條件較低溫條件更有利于霉菌的生長。霉菌菌落總數可作為判斷玉米霉變程度的指標。

由表2并結合感官特征可知，正常玉米籽粒有光澤，顆粒飽滿，無異味，此時霉菌菌落總數小于104CFU/g；輕度霉變玉米顆粒光澤較差，有輕微異味，此時霉菌菌落總數約在1×104～5×104CFU/g之間；中度霉變的玉米籽粒顏色暗，無光澤，有明顯異味，此時霉菌菌落總數在5×104～105CFU/g之間；嚴重霉變的玉米顆粒無光澤，甚至變成黑褐色，并散發濃烈的霉味，此時霉菌菌落總數>105CFU/g。

含水量為26%的玉米，在25～35 ℃、15～25 ℃ 2種條件下，均在0 d時霉菌菌落總數就達105CFU/g，這是由于調質過程霉菌大量生長；含水量為23%、20%和17%的玉米的霉變時間受儲藏溫度影響，15～25 ℃環境儲藏玉米輕度、中度霉變及嚴重霉變時間要晚于同含水量玉米儲藏在25～35 ℃條件下；含水量為17%的玉米在2種儲藏條件下經過60 d的儲藏，均只達到了中度霉變。

圖1 霉菌菌落總數的變化

溫度/℃霉變程度含水量/%2623201725～35輕度(1×104～5×104)/008中度(5×104～105)/6840嚴重(> 105)01016—15～25輕度(1×104～5×104))/0016中度(5×104～105)/92148嚴重(> 105)01524—

注:/代表第0天時已超過該霉變程度，—代表儲藏至末期未達到該霉變程度。

2.2 色澤的變化

由于玉米含水量高，在存儲過程中會發生不同程度的霉變。正常玉米有固有的色澤與氣味；輕度霉變的玉米顏色會略暗，有著輕微的哈喇味和霉味；中度和重度霉變的玉米顏色較深，霉味較重。色澤除了用感官進行評價外，還可根據 CIELab 表色系統進行判定：L*值越大，表明被測樣較標準色越亮，反之則偏暗；b*越大，表明被測樣較標準色偏黃，反之則偏藍。本實驗選取L*值和b*作為玉米色澤評價指標。結果見圖2和圖3。

含水量為26%、23%、20%和17%的玉米，其L*值和b*值在存儲期間均呈下降趨勢，含水量越高，下降得越快。玉米籽粒呈黃色的根本原因是由于其類胡蘿卜素中有大量的胡蘿卜素和葉黃素[3,4]，而類胡蘿卜素結構里的不飽和雙鍵極易在存儲期間氧化降解。此外，色澤變化與脂肪酸變化也有著密切的關系，在存儲過程中，玉米胚中脂肪在脂肪酶作用下水解、氧化生成脂肪酸，這個氧化過程常常伴隨顏色的改變[5]。通過L*值和b*值來界定黃玉米的霉變程度如表3所示。

圖2 不同含水量玉米儲藏于25～35 ℃條件下L*值和b*值的變化

圖3 不同含水量玉米儲藏于15～25 ℃條件下L*值和b*值的變化

表3 玉米霉變不同程度時L*值和b*值

正常輕度霉變中度霉變重度霉變L?>7066～6864～66<64b?28～3025～2722～25<22

2.3 脂肪酸值的變化

由圖4可知，高水分玉米在霉變過程中脂肪酸值迅速上升。存儲環境溫度越高、玉米含水量越高，上升速度越快。GB/T 20570—2015規定，正常玉米的脂肪酸值 ≤65 mg KOH/100 g，輕度不宜存玉米脂肪酸值 ≤78 mg KOH/100 g，重度不宜存的玉米脂肪酸值 >78 mg KOH/100 g。由實驗結果可知，含水量26%的玉米在調質過程中就已發生輕微霉變，調質結束后，脂肪酸值78 mg KOH/100 g；含水量23%的玉米存儲16 d左右就達到了重度不宜存；含水量20%的玉米，在24 d左右達到重度不宜存；含水量17%的玉米儲藏40 d后才達到重度不宜存。這是由于高水分玉米代謝、呼吸作用強，籽粒中脂肪水解速率增加，致使脂肪酸含量快速升高[6]。

2.4 容重的變化

玉米容重與玉米含水量和營養品質密切相關，一般情況下，含水量越高，玉米容重越低，營養成分(如蛋白質和淀粉)含量越高，容重越高。從圖5可以看出，高水分玉米在存儲霉變過程中，容重下降明顯。這是由于高水分玉米霉變過程中，糧堆中的微生物大量繁殖，消耗玉米中有機物質，使其營養成分有較大幅度的降低，容重也發生較大幅度下降[7]。

圖4 玉米脂肪酸值的變化

圖5 玉米容重的變化

儲藏條件含水量/%峰值黏度/cP初期末期最低黏度/cP初期末期最終黏度/cP初期末期衰減值/cP初期末期回升值/cP初期末期高溫26653.0±11.3546.5±10.6611.5±9.2489.5±0.71 231.0±8.5996.5±0.741.5±2.157±9.9619.5±17.7507.0±1.423720.5±4.9523.0±0.0674.5±6.4491.0±7.11 465.5±13.41 354.5±10.646.0±1.432.0±7.1791.0±7.1863.5±3.520859.5±6.4663.5±2.1823.0±4.2641.5±0.71 869.5±14.81 557.5±12.036.5±2.122.0±1.41 046.5±10.6916.0±12.717691.5±0.7557.5±3.5661.0±1.4529.5±2.11 558.0±22.61 178.0±11.330.5±0.728.0±5.7897.0±21.2648.5±13.4低溫26661.5±2.1559.0±15.6497.0±2.8476.5±3.5658.0±5.7619.5±0.7164.5±4.982.5±9.2161.0±2.8143.0±9.923622.0±1.4560.5±10.6569.0±7.1496.0±19.8696.0±0.0619.5±10.652.0±5.764.5±9.2127.0±7.1123.0±4.9520681.0±11.3596.0±8.5600.0±12.7531.5±14.81 238.5±0.71 154.5±6.481.0±1.464.5±6.4638.5±13.4623.0±8.517614.0±1.4579.0±9.9569.5±2.1540.5±7.81 023.5±2.11 026.5±6.444.5±0.738.5±17.7454.0±0.0536.0±1.4

2.5 糊化特性的變化

由表4可知，不同含水量玉米在不同環境條件下儲藏過程中，峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值、回升值均呈下降趨勢，這可能是由于玉米霉變過程中微生物的大量繁殖，消耗了玉米籽粒內部的蛋白質、淀粉等營養物質，破壞了它們的原始結構，使得原有的蛋白質和淀粉的空間構象發生變化，導致蛋白質和淀粉之間的交聯程度的改變[8,9]，從而使淀粉在糊化過程中的溶脹特性受到一定程度的抑制，導致黏度等特性發生了明顯的改變。

3 結論

玉米在霉變過程中其霉菌菌落總數、容重、脂肪酸值、色澤、糊化特性等品質指標都發生了明顯改變。玉米從正常至輕度霉變、中度霉變、重度霉變的過程中，其中霉菌菌落總數由103CFU/g數量級升至105CFU/g數量級，容重由707 g/L降至643～660 g/L，脂肪酸值由38升至80～180 mg KOH/100 g。