小麦储藏安全水分的研究

程树峰 唐 芳 伍松陵

(国家粮食局科学研究院,北京 100037)

小麦储藏安全水分的研究

程树峰 唐 芳 伍松陵

(国家粮食局科学研究院,北京 100037)

对储粮安全水分、真菌生长临界水分、储粮水分迁移进行了研究。研究发现,在常规条件下,储粮安全水分 (MC)与真菌生长临界水分 (mc)和储粮中水分迁移最大增量值 (Δmc)有关,当 MC+Δmc≤mc时,储粮是安全的,否则,是不安全的。并由此可得出储粮安全水分临界值MC=mc-Δmc。通过这个理论计算公式,以我国北方小麦储藏为例,进行了我国北方小麦储藏安全水分的初步研究。试验结果表明,小麦真菌生长临界水分为 14.0%,水分迁移最大增量值为 1.0%,我国北方小麦储藏安全水分临界值在 13.0%左右。

小麦储藏安全水分 真菌生长临界水分 水分迁移最大增量值

储粮安全水分不仅涉及到储粮安全,还与企业经济效益和储粮品质有关,它是在储粮过程中需要严格控制的一个重要安全、经济指标。但由于储粮过程中存在一系列复杂变化,人们目前还无法准确的确定这一量值。在我国,现行的储粮安全水分多是由各地方根据实践经验制定的,对于普适性缺乏有说服力的解释。因此,开展储粮安全水分研究,探讨储粮过程中粮食水分变化和真菌生长的关系,建立储粮安全水分计算方法,对我国储粮安全水分标准的研究和制定,具有十分重要的现实意义。

储粮安全水分主要与储粮真菌危害有关。一般认为在储粮中可生长的真菌有十几种,主要是曲霉和青霉[1]。这些真菌在粮食中的生长与粮食水分有紧密的相关性,因此,人们通过控制粮食水分,来预防这些真菌的危害,以实现储粮安全。但在实际储粮过程中,真正将粮食水分降到一个合适水平,既保证储粮安全,又兼顾企业经济利益,决非一件易事。储粮安全水分的确定,首先需要解决两个问题,一是储粮安全水分确定的依据是什么?如在储粮中最初生长的,对粮食可造成较为严重危害的真菌是哪些,它们生长的最低水分是多少?二是在储粮过程中,粮食水分迁移的问题,它也直接影响了储粮安全水分的确定。本试验对储粮安全水分、真菌生长临界水分和储粮水分的迁移进行了研究,提出了一个储粮安全水分的理论计算公式。通过这个理论计算公式,以我国北方小麦平房仓储藏为例,初步研究了小麦储藏安全水分。

1 材料与方法

1.1 材料

小麦样品由中储粮总公司承德直属库提供。本试验所用水均为去离子水。

E200显微镜:日本 Nikon公司;HPS-250生化培养箱:哈尔滨东联电子技术开发有限公司;QLY-T型钳式粮食水分快速测定仪:山东青州市巨丰粮油仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 样品着水与储藏

将经清理、除杂的小麦样品 (水分为 10.8%),分为若干份,每份约 3 kg,采用喷雾着水法,分别将样品的水分调至试验所需的水平,然后装入塑料袋中,密封于 5℃冰箱中平衡 24 h,然后,将平衡后的样品,装入 1 000 mL广口瓶中,每瓶约 750 g,加盖橡胶塞,放置 30℃恒温箱中储藏。

1.2.2 危害真菌孢子计数法

取 10.00 g样品,于 50 mL具塞试管中,加 30 mL水,加塞,用力摇动 1 min,用 300目滤布过滤,然后在显微镜下进行危害真菌孢子计数。

1.2.3 水分测定方法

采用电阻式水分测定方法。

2 结果与讨论

2.1 储粮安全水分理论计算公式

经初步研究发现,在常规条件下,储粮安全水分(MC)与真菌生长临界水分 (mc)和储粮中水分迁移最大增量值 (Δmc)有关 ,当 MC+Δmc≤ mc时 ,储粮是安全的,否则,是不安全的。并由此可得出储粮安全水分临界值MC=mc-Δmc。在本公式中,MC是指粮食在储藏过程中,为预防真菌危害,需要控制粮食的最高初始水分 (入库水分)。mc是指在储粮过程中,粮食中最初生长的危害真菌生长所需的最低水分。Δmc为储粮中水分迁移最大增量值,这是本项研究提出的一个新概念,它主要包含三层意思:①储粮过程中粮食水分是动态的,不断发生变化的;②这个量值主要反映了环境因素如温度、湿度等对粮堆中水分变化影响的程度;③它是储粮安全水分计算重要的组成部分。只有当储粮安全水分和水分迁移最大增量值之和小于储粮真菌生长临界水分,才能保证储粮的安全。现以小麦为例,采用上述储粮安全水分理论计算公式,对小麦储藏安全水分进行初步验证。

2.2 临界水分下真菌生长变化情况

储粮真菌生长的临界水分是本项研究提出的一个概念,它是指在储粮过程中最初生长的,对粮食有较为严重危害的那类真菌生长所需的临界水分。研究表明,储粮中最初生长的危害真菌以灰绿曲霉为主[2-4]。因此,在本项研究中,将灰绿曲霉的生长所需最低水分设定为储粮真菌生长的临界水分。本试验对在真菌生长临界水分附近,小麦中真菌生长变化规律进行了初步的研究。水分设置分为 13.3%、14.2%、15.7%3个梯度,14.2%为临界水分附近的样品,13.3%为安全水分对照样品,15.7%为真菌生长水分对照样品。操作按方法 1.2.1进行,定期取样,进行危害真菌孢子计数和样品水分的测定,结果见图 1。

图 1 不同水分小麦储藏真菌生长情况

从图 1可看出,13.3%、14.2%、15.7%3个水分的小麦样品,在 30℃下储藏 120 d的过程中真菌生长的变化情况。13.3%水分为对照组,在 120 d中,小麦样品始终未检出有危害真菌的生长。14.2%水分的样品储藏到 80 d,开始出现真菌生长,这时危害真菌孢子浓度为 2.0×105个 /g,水分为 14.1%。120 d后,真菌孢子浓度上升到 1.1×106个 /g,而水分降到 13.9%。在整个试验期间真菌生长十分缓慢,经检验,生长的真菌为灰绿曲霉。这一结果进一步验证了灰绿曲霉是最初生长的主要危害真菌,其最低生长水分在 14.1%左右,这与相关文献报道基本相同[2]。从 80 d和 120 d储藏样品中水分检测结果发现,灰绿曲霉孢子萌发所需的水分要略高于其营养菌丝生长所需的水分。15.7%水分的对照样品在储藏 20 d时,可检测出有危害真菌的生长,孢子数已达 1.2×106个/g,30 d时用肉眼可看出粮食表面有真菌的生长,50 d时,已有部分样品出现霉变。从图 1中可看出,在这个水分下储藏的小麦样品真菌生长速度快、危害大,与临界水分的样品相比,两者真菌生长的曲线有明显的不同。

2.3 小麦储藏真菌生长临界水分与水分迁移最大增量值

试验地点为我国北方某地方粮库,仓库大小为24.7 m ×17.49 m ×4.32 m(长 ×宽 ×高 ),于 2004年 10月入库小麦 1 481 t,入库水分为 13.4%。取样点设置为三纵三横,深度为 0.35 m,南北三条取样线分别设置在,西墙至东约 6、12、18 m处,每条线设取样点 11个,共 33个采样点,采样顺序由西至东,三条线分别为南北 1、南北 2、南北 3。东西三条线分别设置在,南墙至北 1.5、8.0、16.5 m处,每条线设 14个采样点,共 42个采样点,采样顺序由南至北,三条线分别为东西 1、东西 2、东西 3。用手动取样器取样,按照方法 1.2.3测定每个采样点样品的水分,两次测定结果取平均值,结果见表 2、表 3。

表 2 平房仓小麦储藏水分的变化(南北向)

表 3 平房仓小麦储藏水分的变化(东西向)

从表 2和表 3可看出,在本试验的平房仓中,小麦储藏过程中水分变化的基本情况。总体水分分布为,靠墙小麦的水分明显低于中心区,仓库南侧小麦的水分高于北侧,西侧小麦水分高于东侧。这些变化与储粮区的气候条件有直接关系。在本试验所设的 75个采样点中,小于入库水分13.4%的点共 40个,变化范围在 11.9%～13.3%,均值为 12.7%,占总采样点的 53.33%;13.4%水分的点为 6个,占总采样点的 8.0%;大于入库水分 13.4%的采样点为29个,变化范围在 13.5%～15.3%,均值为 14.0%,占总采样点的 38.67%。

在上述 75个采样点中,其中有 6个点检出有危害真菌的生长,占总采样点的 8.0%,各个点的水分分别是 13.9%、14.0%、14.0%、14.3%、14.5%、15.3%,分布在南北 1线 ,2、4、6、8 m处和东西 2线,6、8 m处。在这 6个点真菌检出浓度为 1.5×105、1.5×105、2.5×105、6.0×105、1.6×106和 3.7×106个/g,生长的真菌主要为灰绿曲霉。除 14.3%、14.5%和 15.3%3个点因水分偏高有可能会受到真菌生长的影响外,其他 3个点处于真菌生长的初期,是实验仓检测有真菌的 3个最低水分点,本试验将其平均值 (14.0%)定为小麦储藏真菌生长的临界水分。这一结果与文献报导的灰绿曲霉生长最低水分(14.0%～14.5%)的下限值完全吻合[5]。

由表 2、表 3可看出,在实验仓中,除检出有真菌生长的采样点外,未检出有真菌生长的水分最高采样点在南北 3的 2 m处,水分值为 14.4%是实验仓未检出有真菌生长的所有测试点中的最高值,在本研究中将它称为本实验仓水分迁移的最大值。用储粮水分迁移最大值减去入库水分 13.4%,得到本仓小麦储藏水分迁移的最大增量值为 1.0%。这一结果与 s mith等[6]研究的小麦储藏水分迁移的结果相近。

2.4 小麦储藏安全水分

根据提出的储粮安全临界水分理论计算公式MC=mc-Δmc、实仓所测小麦储藏真菌生长临界水分(mc)14.0%和小麦储藏水分迁移最大增量值(Δmc)1.0%的结果,可计算出我国北方地区小麦在平房仓储藏安全水分的临界值在 13.0%左右——高于我国现行小麦国家标准规定值 (≤12.5%)[7],与美国储粮安全水分 (≤13.0%)相同[8]。

2.5 储粮安全水分参考定义

在我国现行储粮安全水分定义的基础上,根据研究,我们提出一个储粮安全水分参考定义:在特定储粮区域,粮食 (含油料)在常规条件下储藏,不发热、不发霉,能安全度过储藏期的最高初始水分,称为储粮的安全水分。在定义中,特定储粮区域的划分主要是依据我国各储粮所在地的气候条件,考虑到我国整体气候变化情况,在我国设 2～4个为宜。在常规条件下储藏是指粮食在自然条件下储藏,包括为了储粮的安全,采取的一些应急措施,如机械通风等,但不包括低温、CO2、N2等储粮。不发热是指在储粮期间,用现有测温系统,不能在粮堆中检出有非正常的升温现象。不发霉指粮食中用肉眼不能看到有生霉现象。最高初始水分是指粮食入库时的最高水分。

3 结论

3.1 提出了储粮安全水分理论计算公式MC=mc-Δmc,以小麦为例进行了验证,初步研究结果表明,本公式用于我国储粮安全水分计算是可行的。

3.2 经实仓试验,得到小麦真菌生长临界水分和小麦储藏水分迁移最大增量值,分别为 14.0%和1.0%,采用上述理论计算公式,计算出我国北方小麦储藏安全水分的临界值在 13.0%左右,这一结果高于我国现行小麦国家标准规定值 (≤12.5%),与美国储粮安全水分 (≤13.0%)相同。

3.3 提出了小麦储藏真菌生长临界水分和储粮安全水分的定义,供大家参考。

[1]Christensen CM,Kaufmann H H.Deterioration of stored grains by fungi[J].Annu.Rev.Phytopathol.,1965,3:69-84

[2]Christensen CM,Kaufmann H H.Microflora[M]//Christens2 en C M.Storage of cereal Grains and their Products.2nd ed.St.Paul:American Association of Cereal Chemists Inc.,1974:158-192

[3]程树峰,唐芳,伍松陵.小麦储藏危害真菌生长规律的研究[J].中国粮油学报,2009,24(6):118-121

[4]唐芳,程树峰,伍松陵.稻谷储藏危害真菌生长规律的研究[J].中国粮油学报,2009,24(4):98-101

[5]粮食微生物学编写组.粮食微生物学 [M].北京:中国财政经济出版社,1983:139-189

[6]Smith E A,S Sokhansanj.Moisture transport caused by natu2 ral convection in grain stores[J].J.Agric.Eng.Res,1990,47:23-34.

[7]GB 1351—2008小麦 [S]

[8]Hellevang K J.Crop storage Management[R].NDSU.Exten2 sion Service,ND 58105-AE-791,North Dakota:NDSU Publications,1990.

Study on SafeMoisture Contents ofWheat in Storage

Cheng Shufeng Tang Fang Wu Songling
(The Academy ofAdministration of Grain,Beijing 100037)

The safe moisture content of stored grain,the critical moisture content for spoilage fungi growth and the moisture content transfer during storage were studied.Pilot study showed that safe moisture contents(MC)in stored wheatwere relative with criticalmoisture contents for spoilage fungi growth(mc)and the maximal increment of moisture content transfer(Δmc)during a conventional storage;when MC+Δmc≤ mc,the stored grain was safe,or else itwas not safe.Through above-mentioned the equation of safemoisture content for stored grain could be educed as:MC=mc-Δmc.The safe moisture content of stored wheat in north of China was studied based on this academic for mula.Results:The criticalmoisture content for spoilage fungi growth is 14.0%,the maximal increment ofmoisture content transfer is 1.0%,the safe moisture content of stored wheat in north of China is 13.0%.

safe moisture content of wheat,criticalmoisture content of fungi growth,the maxi mal increment of moisture content transfer

S-3

A

1003-0174(2011)01-0088-04

国家科技支撑计划(2006BAD08B07-2)

2010-03-04

程树峰,男,1956年出生,副研究员,粮食微生物