小麥儲藏期間霉菌早期活動的快速監測

陳 娟 翟煥趁 蔡靜平

(河南工業大學生物工程學院1， 鄭州 450001)

(河南中儲糧質量檢測中心有限公司2，鄭州 450046)

小麥儲藏期間霉菌早期活動的快速監測

陳 娟1,2翟煥趁1蔡靜平1

(河南工業大學生物工程學院1， 鄭州 450001)

(河南中儲糧質量檢測中心有限公司2，鄭州 450046)

將小麥置于不同溫、濕度組合條件下進行模擬儲藏，利用快速測定微生物活性值(基于過氧化氫酶活性)的方法監測小麥中霉菌的早期活動狀態。結果表明，小麥儲藏在70%～79%相對濕度條件下49 d，各試驗組微生物活性檢測的最大值為306 u；當儲藏的相對濕度超過80%時，28 ℃試驗組小麥儲藏14 d后的微生物活性檢測值即大于500 u。分析微生物活性值與小麥品質的關系表明，當檢測值達到400 u時，檢驗發現小麥的品質有輕微劣變跡象。進一步研究還發現，小麥在各種環境條件下儲藏的微生物活性變化與儲藏時間有較好的線性關系，其線性相關性系數均達0.9或更高。因此，利用監測微生物活性值變化的方法可以對小麥儲藏期間霉菌活動危害做出早期預警。

小麥 儲藏 霉菌 監測

由于小麥具有良好的耐儲性和食品加工特性[1]，使其成為廣大消費者主要的口糧來源和食品加工企業的重要原料，同時也是國家糧庫最主要的儲備品種之一[2]。嚴重的霉變會使小麥加工品質和食用品質喪失、出現真菌毒素污染等現象[3-4]，從而危害食用者的身體健康。因此，糧庫在小麥儲藏管理中需要探索各種品質變化的衡量方法，建立對小麥儲藏安全性的評估指標，隨時了解儲藏小麥狀態和變化的可能性，為實現儲糧安全控制的人為干預提供指導依據。

目前我國倉儲行業主要采用糧堆溫度測定的方法間接分析小麥儲藏的安全狀況和品質變化可能性[5-6]。報道表明，霉菌處于生長狀態下，其細胞中的過氧化氫酶等酶類活性將顯著提高，加上酶催化作用具有信號放大效應，使得應用酶活性檢測方法衡量儲糧中霉菌的活動具有更高的監測靈敏度[7-10]。檢測小麥微生物活性值(基于過氧化氫酶)為基本方法，通過研究不同模擬儲藏條件下小麥微生物活性變化的規律及其與小麥主要品質指標變化的關系，探索一種監測小麥儲藏過程中霉菌活動及其可能危害程度的方法，為小麥儲藏期間霉菌危害的早期預測、預報提供有效的技術參數。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 小麥

小麥：市售，2012年生產，原始含水量為11.3%。

1.1.2 儀器

微生物活性快速檢測儀：由成都華糧倉儲設備有限公司、河南工業大學聯合研制。HWS-400型恒溫恒濕箱:上海精宏試驗設備有限公司。LDS-IA電腦水分測定儀：上海青浦綠州監測儀器公司

1.2 方法

1.2.1 小麥濕度調節方法

將干燥小麥置于托盤中，用噴壺對糧食均勻噴灑蒸餾水，調節小麥水分至設定值，混合均勻，使用保鮮膜密封，靜置使水分自然擴散至平衡。本試驗各批小麥經調水份后的最終含水量為12.6%～13.1%。

1.2.2 小麥模擬儲藏方法

將不同含水量的小麥分別裝入500 mL的磨口瓶，每瓶裝糧食大約210 g，將樣品放入恒溫恒濕培養箱中。

1.2.3 微生物活性檢測法

微生物活性檢測是以微生物過氧化氫酶為基礎進行的檢測，糧食中的危害性霉菌均為好氧性微生物，其生長與過氧化氫酶活性密切相關，檢測儀利用電子傳感器檢測霉菌細胞中過氧化氫酶活性，以霉菌催化底物釋放氧使傳感器產生1 mV電位差定義為一個活性單位，以“u”表示。

檢測方法：取100 g小麥裝于帶塞三角瓶中，用500 mL無菌水分3次加入三角瓶，每次振蕩2 min制成菌懸液倒入量筒中，最后補充無菌水得到500 mL菌懸液；檢測時將制得的500 mL菌懸液倒入儀器的檢測容器中，啟動加熱鍵，儀器自動加熱至30 ℃，然后加10 mL濃度為30%的過氧化氫溶液，立即密封檢測容器開始檢測，儀器自動保持30 ℃恒溫和均速攪拌，10 min時自動顯示和記錄儀器的檢測值，即為微生物活性值[8]。

1.2.4 小麥生活力測定方法

紅四氮唑染色法[11]。

1.2.5 小麥品質感官判斷方法

以目測和氣味變化進行判斷，正常是指感官沒有發現與新收獲小麥可識別的差異；輕微霉變是指數字略有霉菌生長的氣味，但肉眼沒有可見的霉菌菌落；霉變是指有明顯的霉菌氣味，肉眼可發現個別小麥籽粒有霉菌菌落；嚴重霉變是指小麥有濃烈的霉味，大部分小麥籽粒有霉菌的菌落。

感官判斷由3人分別進行，以2人或2人以上一致的結果進行評判。

1.3 數據統計與分析

利用SPSS 16 軟件進行試驗數據統計與分析。

2 結果與討論

2.1 小麥儲藏中微生物活性值的變化

糧食儲藏過程中微生物的生命活動與儲糧品質的變化密切相關，對儲糧中的霉菌等微生物的生理活性狀態進行監測，可以早期了解霉菌的動態，以便準確判斷糧食儲藏的安全性[9]。當發現小麥中的霉菌孢子等有萌發和生長跡象時，早期采取通風降水或強制制冷降溫等處理，其效果比感官發現霉菌生長后再處理要好的多，可顯著減少處理時間、處理的強度，降低能源消耗，同時也非常有利于對小麥自身品質的維護。

本試驗選擇了3個溫度和3個相對濕度范圍進行了小麥模擬儲藏試驗，結果如圖1～圖3所示。圖1是在相對濕度為70%～79%的環境中進行的儲藏試驗，儲藏的溫度范圍分別為<23 ℃、23～28 ℃和≥28 ℃，試驗結果表明，在49 d的試驗期間小麥的微生物活性值依次增加了29 u 、152 u和236 u，最大值為306 u，檢測值處于品質正常小麥的微生物活性值范圍(不超過400 u)，說明在較低的濕度條件下，溫度對小麥儲藏期間霉菌生長的影響不明顯。因此，對于安全水分的入庫小麥，利用糧庫中現有的電子測溫設備監測糧堆的溫差變化并加以有效的控制，就能保障小麥儲藏的安全。

當小麥儲藏的相對濕度達到和超過80%時，小麥中霉菌活動非常明顯，溫度已經成為關鍵的影響因素。從圖2和圖3可以看出，當小麥儲藏溫度超過28 ℃時，14 d后小麥的微生物活性值就超過500 u；尤其當儲藏相對濕度超過90%時，即使溫度低于23 ℃，霉菌的生長也會使儲藏小麥在14 d期間的微生物活性值大大超過1 000 u，屬于儲糧嚴重霉變發生時的狀態。

表1 儲藏小麥微生物活性值與品質指標變化的比較/30 ℃

2.2 小麥微生物活性值與其他品質指標的聯系

表征小麥品質變化的指標有很多，但目前尚難以找出能夠普遍適用，且敏感性和專一性均很高的指標，這是評價小麥品質的困難之處[12]。通常小麥收獲入庫度過后熟期，完成生理后熟過程以后，生活力一般均在80%以上[13]。在安全儲藏過程中，小麥的品質變化非常緩慢，其種子的生活力檢測值也保持相對穩定；如果受到霉菌活動的影響，小麥的種胚最容易被破壞，其種子生活力會顯著降低，因而小麥的種子生活力檢測值可以作為衡量小麥品質變化的一個指標。另一方面，小麥受霉菌的作用，其外觀的色澤會有肉眼可識別的改變，尤其是小麥的特殊天然氣味會有更明顯的變化。雖然感官指標會受到人為判斷因素的影響，但由于特征明顯，相對比較容易判斷，其敏感性和穩定性仍然較高，且與小麥的實際加工工藝品質和食用品質的一致性較好，尤其通過多人觀察的統計學處理，感官判斷的指標有較好的甄別特性。

將小麥儲藏在溫度為30 ℃和不同的相對濕度條件下，檢測微生物活性值及小麥種子生活力，并對小麥進行感官判斷，研究在不同儲藏條件下小麥微生物活性值的變化與小麥品質指標變化的相關性，結果表明(表 1)，3個判斷指標的趨勢完全一致。無論小麥儲藏處于何種相對濕度環境，在微生物活性值小于400 u時，種子生活力指數較高，感官評價也均為品質正常，當微生物活性檢測值高于400 u后，感官判斷均達“輕微霉變”或更加嚴重的程度。在相對濕度較高的試驗組，種子生活力的變化速度較其他兩個指標更加緩慢，這可能與小麥自身的生物學特性有關。

2.3 小麥儲藏中霉菌早期活動監測與儲藏安全性預測

通過監測各種溫度和相對濕度條件下儲藏小麥霉菌早期活動的微生物活性值變化，可以得到大量的檢測數據。進一步用統計學的方法，對每一種溫、濕度條件組合的試驗數據做回歸分析，可以得到表2的結果。可以看出，小麥在各種儲藏溫、濕度條件下，微生物活性值變化與時間呈現較好的線性關系，檢測數據與曲線方程的相關系數均大于0.90，這一特點也表明微生物活性值是一個穩定、可靠的參數。對于常規儲藏的糧食，糧堆相對濕度比較恒定，糧堆中對微生物活動影響較大及容易變化的參數是糧食溫度，因此，結合糧庫現有的電子測溫技術，利用檢測小麥微生物活性值的變化就可以比較直觀地了解小麥中的微生物活動。

表2 小麥儲藏期間微生物活性值變化回歸方程及相關系數

在小麥實際儲藏環節，可以用表2的結果進行儲藏安全性的預測和研判。首先對新入庫的小麥做一次微生物活性值的檢測，記錄為ma0值，然后根據儲藏環境的溫度和相對濕度，從表2找到相應的線性方程式，通過簡單的計算即可進行相關的預測。具體的應用有2種方法，一是可以根據儲藏條件假設儲藏時間，計算出小麥的微生物活性值MA，預測在該時間點小麥是否安全(活性值是否小于400 u)；二是可以根據對小麥的品質要求，將小麥的微生物活性值(MA值)設為某一指定值，然后計算出理論的安全儲藏時間(T值)。另外，還可結合小麥儲藏的溫濕度變化，對不同階段的預測方程進行調整，使早期預測更加精確，為儲糧管理的決策提供參考依據。

3 結論

小麥儲藏期間，當環境相對濕度或糧堆中由于濕熱擴散作用使局部相對濕度達到或超過80%，小麥中的霉菌就會開始活躍。利用微生物活性值檢測的方法對小麥儲藏期間霉菌早期活動進行快速監測，可以揭示小麥儲藏狀態的變化規律。當小麥的微生物活性值升高到400 u時，無論小麥的種子生活力檢測值或感官檢測指標均顯示出品質劣變的跡象。在實際儲藏管理中，可以根據儲藏的溫濕度條件，利用微生物活性監測研究獲得的曲線方程對小麥的儲藏狀態進行評估，在預測小麥可能出現劣變之前采取有效措施，控制霉菌的進一步發展，保障小麥儲藏的安全性。

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A Rapid Method for Monitoring Mould Early Developing During Wheat Stored

Chen Juan1,2Zhai Huanchen1Cai Jingping1

(College of Biological Engineering,Henan University of Technology1, Zhengzhou 450001)(Henan Sino Grain Quality Detecting Center LTD., China Reserves Corporation2, Zhengzhou 450046)

The method of detecting microbial activity based on catalase activity has been studied to monitor mould's early development by wheat simulating storage in different temperature and relative humidity. The results showed that the maximal of wheat microbial activity value could be 306 u on condition of wheat stored at relative humidity of 70%～79% for 49 days; while the value could be more than 500 u when relative humidity beyond 80% stored at 28 ℃ only for 14 days. The relations between the microbial activity value and wheat quality have also been analysed to indicate that wheat light spoilage could be observed on condition that the microbial activity value reached up to 400 u. It was also found there was fine linear relativity between wheat stored time and the microbial activity value alteration; the correlation coefficients reached to 0.9 or higher. Therefore, the microbial activity monitoring could be applied as a method for early forecast in spoilage in wheat stored.

wheat, storage, mould, monitors

S-3

A

1003-0174(2016)03-0106-04

國家自然科學基金(31271948)，國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)(2013CB127804)

2014-08-07

陳娟，女，1981年出生，工程師，糧食質量檢驗

蔡靜平，男，1957年出生，教授，糧油、食品微生物