小麦临界水分附近微生物活动的特点

张 航,黄淑霞,蔡静平,解 娜

(1.河南工业大学生物工程学院,河南郑州 450001;2.河南工业大学设计艺术学院,河南郑州 450001)

小麦临界水分附近微生物活动的特点

张 航1,黄淑霞2,蔡静平1,解 娜1

(1.河南工业大学生物工程学院,河南郑州 450001;2.河南工业大学设计艺术学院,河南郑州 450001)

研究了不同储藏温度及不同品种的小麦在临界水分附近微生物活动的特点.结果表明:在低水分条件下,灰绿曲霉最早开始生长;水分含量为 14%的小麦样品,30℃下储藏 28 d后,灰绿曲霉占总带菌量的比例由27.72%增至 96.78%.温度对小麦储藏过程中微生物活动的临界水分有重要影响,储藏温度每升高 5℃,试验小麦微生物活动的临界水分降低 0.5%.小麦品种对临界水分微生物活动也有一定影响,水分含量同为 14.5%的“温 6”和“矮丰 68”小麦样品在 25℃下经 35 d储藏后总带菌量变化规律相似,但霉菌的菌相有较明显的差异.

储藏温度;临界水分;微生物活动;小麦品种

0 引言

临界水分是指在常规储藏条件下,能短期储藏的最高水分[1].比如临界水分的储粮呼吸强度显著升高,储藏稳定性较差,但在短期储藏期间,其微生物活动不会发生明显的变化,可视为安全储藏;而水分值高出此水分点的储粮呼吸强度旺盛,其微生物活动就会有显著的升高,不能安全储藏.因此,临界水分对于粮食保鲜、短期储藏及粮食加工都有重要的参考价值.

粮食中存在的微生物类群虽然种类繁多,但受到储藏条件的限制,大多不能生长或产生有毒、有害的物质.在粮食常规储藏中与粮食品质和粮食的食用安全性变化密切相关的主要微生物类群为曲霉和青霉[2],其中干生性的霉菌,如灰绿曲霉、局限曲霉等通常最先在储粮中出现,这些早期生长的霉菌可以通过代谢活动改变储粮的微环境,导致局部粮食的水分发生改变,使得一些微生物生长更快,对粮食品质危害更大[3-4],甚至导致产生真菌毒素的霉菌生长[5],最终对储粮造成实质性的破坏.因此,在粮食储存环节中,最需要严密关注的是粮食水分的变化.对粮食临界水分的深入研究是保障储粮安全的必要基础.

另外,由于微生物的生理、代谢活动受到温度的影响,因此,粮食的临界水分也受温度变化的影响[6-7],在粮食储藏期间需要将粮食水分和储藏温度结合在一起进行分析,评估这些储藏条件对粮食储藏的风险程度.笔者主要将小麦调节成不同的水分梯度,设置几种常规的储藏温度,考察小麦样品中霉菌活动及菌相变化的特点,以便为小麦储藏管理提供有用的数据.

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

小麦:河南普通农家;郑州种子公司 (温 6,矮丰68).

主要仪器:HWS—400型恒温恒湿箱 (上海精宏实验设备有限公司);HG303—4电热恒温培养箱 (南京实验仪器厂).

1.2 方法

带菌量检测方法:标准平板计数法[8].以无菌操作从粮食中取试样 25 g放入 225 mL无菌水中,放在摇床上振荡 30 min,配成 10-1稀释液;用灭菌移液管吸取 1 mL上述稀释液加入 9 mL无菌水中,摇匀配成 10-2的稀释液;按此方法依次配成 10-3～10-6的稀释液;吸取上述各种稀释液 1 mL,放入灭菌的培养皿中,每个稀释度做成 3个平板,倒入煮溶后冷却至 45℃左右的改良查氏培养基;28℃恒温箱中培养 5～7 d检查霉菌菌落数.计数应选择菌落数在 10～150之间的稀释度,以平均菌落数乘以稀释倍数求出每克样品的带菌量.

2 结果与讨论

2.1 临界水分点及相近水分下小麦霉菌活动的特点

大多数霉菌为中温性微生物,适宜生长温度为 20～40℃.在粮食中主要的危害霉菌为曲霉,曲霉生长的最适温度在 30℃左右.且小麦安全度夏的水分一般为 12.5%;因此,在 30℃条件下,选取此水分点以上的 3种临近水分含量 (13.5%、14%和 15%)的小麦样品为例,研究霉菌的生长特点.

对 3种水分含量小麦样品中的霉菌菌相变化进行分析,结果见图 1～图 3.研究发现存在于原始小麦样品上的霉菌有灰绿曲霉、青霉、串珠镰刀菌、黄曲霉等.如图 1所示,水分含量 13.5%的小麦样品,随着储藏时间的增加霉菌种类变化不大,而灰绿曲霉的含量不断显著增加,由原来的36.36%增加到 60%,说明在此水分条件下,灰绿曲霉比其他霉菌在样品中生长繁殖的时间要早.由图 2、图 3可知,14%和 15%水分含量的小麦样品,随储藏时间的增加,其他霉菌的种类和含量不断减少,而灰绿曲霉的含量却不断增加,在储藏14 d后,分别增加到 68.18%和78.31%,到储藏后期几乎全是灰绿曲霉,储藏 28 d后灰绿曲霉含量分别达到 96.78%和97.9%.因此,在较低水分条件下,灰绿曲霉是最早开始生长繁殖的霉菌,超过临界水分后,灰绿曲霉是储藏过程中危害性最大的霉菌.

2.2 温度对小麦临界水分附近微生物活动的影响

在储藏期间对小麦总带菌量和灰绿曲霉量进行检测,结果见表1.由表1可知,灰绿曲霉量和总带菌量都随着储藏时间的延长而增加.20℃下水分含量 15.5%的小麦样品、25℃下水分含量14.5%的小麦样品和 25℃下水分含量 15.5%的小麦样品,在储藏过程中,随时间的延长,灰绿曲霉含量不断增加,储藏 21 d后,增速加快,越来越接近总带菌量,储藏结束后其含量分别达到100%、96.3%和 97.4%.说明灰绿曲霉是临界水分小麦储藏后期霉菌的优势菌种.

水分含量为 14.5%的小麦样品,在 20℃储藏过程中其总带菌量和灰绿曲霉量都没有显著变化,均在同一数量级内.此时,总带菌量由储藏前的 1.75×103cfu/g变为储藏后的 3.9×103cfu/g,灰绿曲霉量则由 0.5×103cfu/g变为 0.9×103cfu/g.但在 25℃储藏条件下,水分含量同为14.5%的小麦中总带菌量和灰绿曲霉量变化均非常显著,储藏 35 d后,总带菌量由 0.9×103cfu/g增加到 1.35×105cfu/g,灰绿曲霉量由 0.2×103cfu/g增加到 1.30×105cfu/g,分别为储藏前的150倍和 650倍,说明温度对临界水分附近小麦带菌量的影响非常显著.当小麦水分含量提高到15.5%时,温度变化对相同水分含量的小麦样品中的总带菌量的影响也具有相同规律,增加水分含量可使总带菌量和灰绿曲霉数量增加的幅度更大一些.

表1 小麦中总带菌量及灰绿曲霉量随储藏时间的变化

2.3 小麦品种对微生物活动的影响(图 4～图 6)

如图 4所示,水分含量 14.5%的“温 6”小麦(偏软质)和“矮丰 68”小麦 (偏硬质)在 25℃下储藏时,样品中总带菌量均呈缓慢增加趋势,储藏35 d后总带菌量分别增加到 16×103cfu/g和32.8×103cfu/g,没有显著性的差异,但由图 5、图6可见,两者的霉菌菌相变化差异较明显.“温 6”和“矮丰 68”小麦的原始菌相中均有灰绿曲霉、白曲霉、青霉和局限曲霉等常见的霉菌类群.储藏35 d后,“温 6”小麦的优势菌为灰绿曲霉,带菌量达到 95%,其次还有少量的青霉;“矮丰 68”小麦的优势菌也以灰绿曲霉为主,但所占比例为75%,明显低于“温 6”小麦,次优势菌则是局限曲霉,其所占比例高达 25%.不同小麦品种储藏后表现的优势菌菌相变化,表明小麦品种对霉菌的适生性存在一定的差异,那些适合灰绿曲霉、局限曲霉等干生性霉菌生长的小麦品种在临界水分条件下,更有可能受到这些霉菌的侵染.

3 结论

通常情况下,在储粮过程中危害储粮的微生物主要以灰绿曲霉和白曲霉为主.在小麦储藏过程中,灰绿曲霉是最初生长的危害性霉菌之一,如果对粮堆中灰绿曲霉的生长情况进行监测,将可预测储粮中真菌的生长变化及其危害.

研究发现,温度是影响小麦储藏过程微生物活动的主要因素之一.随着储藏温度的升高,小麦总带菌量和灰绿曲霉量均增多;相同温度下,水分含量越大,小麦带菌量越大.因此,有效控制环境温度及湿度,确保温度和储粮水分含量的稳定,对于减小储粮霉变具有重要意义.另外,小麦品种对其临界水分附近微生物活动也有一定影响.在同样的储藏条件下,不同品种小麦样品储藏前后霉菌的带菌量和菌相均会有一定的差异.因此,粮库管理人员应根据不同品种小麦抗菌性的差异,选择合适的方式进行储藏.

[1] 张茜,陈孟勒,王宏琴,等.粮食大辞典[M].北京:中国物资出版社,2009.

[2] 程树峰,唐芳,伍松陵.玉米储藏危害真菌生长规律的研究[J].中国粮油学报,2008,23(5):137-140.

[3] 林镇清,郭谊,郑志锐,等.稻谷储藏期间水分和脂肪酸值变化的研究[J].粮食储藏,2009,38(3):49-54.

[4] 刘晓莉,蔡静平,黄淑霞,等.粮食吸湿过程中微生物活动与品质变化相关性的研究[J].河南工业大学学报:自然科学版,2006,27(5):33-35.

[5] Antonio F M,Renata R C,Myrna S.Fungi that produce mycotoxins:conditions and occurrence[J]. Mycopathologia,1998,65(7):45-47.

[6] 张瑛,吴先山,吴敬德,等.稻谷储藏过程中理化特性变化的研究[J].中国粮油学报,2003(6):20-28.

[7] 王若兰,白栋强,姚玮华.主要储备粮种在不同温度状态下储藏品质的研究 [J].郑州工程学院学报,2003(4):5-8.

[8] 沈萍,范秀荣,李广武,等.微生物学实验[M].北京:高等教育出版社,1999.

CHARACTER ISTICS OFM ICROB I AL ACTI V ITY NEAR CR ITICAL MO ISTURE CONTENT OFWHEAT

ZHANG Hang1,HUANG Shu-xia2,CA IJing-ping1,XIE Na1
(1.School of B ioengineering,Henan University of Technology,Zhengzhou450001,China;2.School of Design A rt,Henan University of Technology,Zhengzhou450001,China)

The article studied the characteristics of microbial activity in wheat with critical moisture content.The results showed thatAspergillus glaucusbegan to grow firstly under the consition of low moisture content;the proportion ofAspergillus glaucusto the total fungi increased from 27.72%to 96.78%after the wheat sampleswith the moisture content of 14%were stored at 30℃for 28 days.Temperature had the important effects on the criticalmoisture content of microbial activity in the storage process of wheat.Every 5℃the storage temprature rose,the critical moisture content of microbial activity of the tested wheat samples decreased by 0.5%.The variety ofwheat also influenced themicrobial activity near the criticalmoisture content.Thewheat samples of“Wen6”and“Aifeng 68”with the moisture content of 14.5%were similar in the change rules of total fungi amount but had distinct difference in the fungal flora.

storage temperature;criticalmoisture;microbial activity;wheat variety

TS210

B

1673-2383(2010)05-0030-04

2009-07-02

2010年国家公益性行业科研专项课题(201010215-1)

张航(1985-),女,河南清丰人,硕士研究生,研究方向为食品微生物学.