芽麦储藏吸湿性及其生物活性变化研究

胡元森 段永康 李翠香

芽麦储藏吸湿性及其生物活性变化研究

胡元森 段永康 李翠香

(河南工业大学生物工程学院，郑州 450001)

对2个品种芽麦分别在25℃和30℃、RH70%环境条件下进行模拟储藏，定期测定芽麦含水量、发芽率、呼吸作用及微生物活动等，研究芽麦储藏吸湿过程中主要生物学活性的变化情况。结果表明:芽麦在储藏初期表现较强的吸湿性，5 d后达到水分平衡，25℃时的平衡水分较30℃的高。萌动芽麦仍具有较高的发芽率，但随储藏时间延长，芽麦发芽率明显下降。微生物在芽麦吸湿时表现出较高活性，当芽麦达到平衡水分后，微生物活性随储藏时间延长而下降。在2个试验温度下，含水量12%的芽麦呼吸强度弱，而含水量14．5%的芽麦呼吸速率较12%的高，且在30℃时的呼吸强度较25℃高。芽麦脂肪酸值在芽麦快速吸湿时增速明显，当达到水分平衡时上升缓慢。

芽麦 吸湿 微生物活性 呼吸

小麦是全世界的主要粮食作物之一，在成熟期遇到连续阴雨天气，或收获上场后没有及时翻晒，便会出现麦粒胚部萌动和生芽现象［1－2］。与自然成熟的小麦相比，芽麦在营养品质和加工工艺品质方面发生了较大变化，如蛋白质降解、面筋变劣、容重下降、粉质黏性降低等［3－5］，国内外研究也多集中于芽麦品质性状分析及品质改善方法上［6－7］。储藏工作中发现，芽麦收获后的储藏状态对其后续品质的维护也至关重要。从芽麦粒结构上看，芽麦胚芽突破种皮，使种皮组织结构松软［8］，容易吸收湿气和遭受微生物侵染，仓储业通常采用降低含水量的方法来保证其储藏安全。然而，低水分芽麦不断从环境中吸湿，导致芽麦含水量上升，给芽麦储藏稳定性带来隐患。目前，国内有关芽麦储藏稳定性的相关研究还较少，对芽麦储藏吸湿及其生物学性质变化的了解不多。本试验模拟小麦储藏条件，研究芽麦在稍高湿度环境中的吸湿性及吸湿后的生物学性质变化情况，为芽麦安全储藏提供理论指导。

1 材料与方法

1．1 材料

小麦品种分别为软筋白麦品种矮抗58和中筋红麦品种郑麦366，购自河南维特种子公司，于2010年6月份收获。这2个小麦品种在中原地区普遍种植，产量高。

1．2 方法

1．2．1 芽麦制作方法

参照文献［9］的方法，略有改动。称取一定量的小麦种子，先用清水浸泡30 min，滤干后将小麦平铺于垫有多层湿纱布的托盘上，在小麦上铺一层湿纱布以保持水分适中，置于25℃室温中，定时翻动以保证麦粒水分均匀和防止发热。约12 h后，小麦种皮开始破裂，露白，将芽麦沥干水分，置于40℃烘箱中干燥，使小麦含水量降到试验所需含水量。

1．2．2 芽麦储藏条件

称取2个品种的芽麦各2 000 g平铺于白瓷托盘上，分别置于25℃和30℃、相对湿度为70%的恒温恒湿箱中模拟储藏。托盘中芽麦层厚度约4 cm，为保证芽麦籽粒吸湿均匀，定时将芽麦搅动拌匀。

1．2．3 水分测定:

按GB 5497—1985方法测定。

1．2．4 发芽率测定

按GB 5520—1985方法测定。

1．2．5 脂肪酸值测定

按GB/T 15684—1995方法测定。

1．2．6 微生物活性值测定

微生物活性值是表征微生物活动状况的一个指标，它既与粮食中微生物的数量有关，也与微生物的生理状态有关。活性值大小测定参照黄淑霞等［10］的方法进行。

1．2．7 芽麦储藏过程中CO2浓度测定［11］

将含水量分别为12%和14．5%的芽麦200 g装入2．75 L的塑料容器中，用橡胶塞封口，封口部位设置两根导气管，导气管外部端口与三通阀门相连。检测时，将两根导气管的外部端口分别与CO2检测仪器进、出气口相连接，打开阀门，用微型气泵将气体从一根导气管抽出，从进气口进入检测部位并由出气口通过另一根导气管排回密闭容器内。通过检测仪显示屏可直接读出储藏容器中CO2浓度值。

2 结果与分析

2．1 芽麦吸湿与含水量变化

低水分芽麦在储藏时，不断从周围环境中吸湿，直至达到水分平衡。试验测定了25℃和30℃，RH70%储藏条件下芽麦吸湿导致的含水量变化情况(图1)。结果显示，芽麦在储藏的前3 d，吸湿性强，含水量迅速上升。5 d后，芽麦水分基本达到平衡状态，储藏后期含水量略有升高，但变化量不大。两小麦品种在储藏期水分变化规律相似，二者的吸湿性没有明显差异。

图1 RH70%环境中不同温度下芽麦含水量变化

芽麦吸湿性强弱与其初始含水量有较大关系。初始含水量相当的2种芽麦，其储藏初期的水分增量也基本相同(图1b)，而当初始含水量为11．15%和9．97%时，储藏第1 d含水量分别增加了0．87%和1．65%，低水分芽麦水分增量更明显，吸湿性更强(图1a)。芽麦平衡水分的高低与储藏环境的温、湿度有关，当RH70%时，萌动芽麦在25℃和30℃时的平衡含水量分别为13．7%和13．3%，这表明，当环境温度低时，芽麦达到平衡时的含水量高。

2．2 芽麦储藏期发芽率变化

芽麦在25℃和30℃储藏70 d时发芽率变化情况如图2。测定结果表明，萌动芽麦仍具有95%以上的发芽率，但随储藏时间延长，两种芽麦发芽率都有所下降。郑麦366在30℃和25℃储藏70 d后发芽率仅有72%和88%，分别下降了18%和25%。同条件下的矮抗58发芽率更低，分别为46%和80%。上述结果显示，稍低温度对保护芽麦种子发芽率有明显作用，供试2个品种中，矮抗58芽麦籽粒储藏稳定性较郑麦366弱。

图2 RH70%环境中不同温度下芽麦发芽率变化

2．3 芽麦储藏微生物活性变化情况

微生物活性值是表征微生物数量及生理活动状态的一个指标。从图3可看出，2个品种芽麦在2个储藏温度下，其微生物活性值在储藏期呈现出先升高后降低，最终达到相对稳定的变化规律。这种情形的出现与芽麦在储藏期的吸湿性特性有关，芽麦在初期的快速吸湿阶段，在种皮表层积聚较多的游离水，水活度较大，微生物可利用的水分多，因而活性上升。而在后期，芽麦吸湿性弱，含水量达到平衡，芽麦中更多的是结合水，水活度降低，微生物活性也随之下降。随着储藏时间延长，微生物活性也维持在较低的水平，这一情形与文献报道常规储藏条件下，微生物数量随储藏时间延长而减少的变化规律一致［12］。试验中发现，25℃储藏的芽麦较同期30℃储藏的芽麦微生物活性高，这可能与25℃时芽麦平衡水分较高有关，这也说明在相同储藏环境中，芽麦含水量是影响微生物活动的主要因素。

图3 RH70%环境中不同温度下微生物活性变化

2．4 不同含水量的芽麦在储藏过程中的呼吸作用

将芽麦矮抗58含水量调至12%和14．5%，取200 g装在2．75 L密闭的塑料容器中，分别置于25℃和30℃恒温箱中，定期测定容器中CO2浓度(图4)。结果显示，除在调水后的5 d时间里CO2浓度微量上升外，含水量12%的芽麦在30 d储藏期CO2浓度基本不变，其在两个温度下的呼吸作用都较小。当水分升高到14．5%时，芽麦CO2浓度升高明显，随储藏时间延长，CO2浓度上升缓慢，最后维持在相对稳定的浓度，但芽麦在30℃储藏时呼出CO2量明显高于25℃时的释放量。CO2浓度上升是芽麦自身呼吸及芽麦中微生物活动引起的结果，二者都是造成芽麦储藏不稳定的因素。因此，在大型粮仓中，监测粮堆CO2浓度可及时了解粮堆储藏稳定性的变化情况，以便及早采取防范措施。

图4 不同含水量芽麦呼吸作用变化

2．5 芽麦吸湿过程中脂肪酸值变化

试验中发现两芽麦品种在储藏吸湿过程中脂肪酸值都呈上升趋势(图5)，在30℃储藏前3 d及25℃储藏前5 d脂肪酸值上升幅度明显。5 d后，两芽麦的脂肪酸值上升趋势缓慢。这一情形与芽麦含水量变化具有良好的对应性，在储藏初期，芽麦吸湿性强，含水量迅速上升，芽麦种胚及微生物活性增强，导致脂肪酸值增量较大。当芽麦水分达到平衡时，芽麦籽粒及微生物活动减弱，脂肪酸值虽有增加，但幅度较小。在60 d储藏期内，两芽麦脂肪酸值增加量较小，显示含水量14%以下的两芽麦在该条件下储藏稳定性较好。

图5 RH70%环境中不同温度下脂肪酸值变化

3 讨论与结论

我国小麦种植区域广，在收获期每年都会有部分地区遭遇连续阴雨天气，从而导致大量芽麦产生。长期以来，人们十分关注正常小麦的储藏生态，而忽视对芽麦储藏稳定性的研究。由于芽麦是发芽生理活动突然受阻进入储藏期，芽麦种皮已被突破，胚部结构松软，易受微生物侵染。这些外因与内因使得芽麦显著区别于正常小麦，在常规储藏时其生物学性状的变化更值得研究。

芽麦储藏吸湿及水分变化的研究还少见报道，多数研究集中于对小麦、玉米及稻谷的吸湿研究中。在稻谷吸湿研究建立的吸湿方程中显示，通风储藏过程中，空气相对湿度对稻谷吸湿速率的影响较小［13］。刘传云等［14］将小麦籽粒在培养皿内摊成一薄层，研究其在不同温湿条件下的吸湿性，并据此建立了小麦静态吸湿模型。该模型显示，小麦吸湿性强弱与小麦初始水分、平衡水分及吸湿时间等因素有较大关系。黄淑霞等［15］随后研究发现，粮层厚度显著影响粮食吸湿速度，薄层摊置小麦吸湿速度显著高于粮堆表层吸湿速度，这是由于粮粒可通过类似于毛细管效应的渗透扩散作用进行粮粒间的水分转移。这暗示薄层粮食吸湿到达平衡水分的时间要早于粮仓粮堆的水分变化时间。李兴军等［16］研究发现小麦的平衡水分在一定相对湿度下随温度的增加而减少，本研究也发现类似规律，当芽麦储藏在25℃时，其达到平衡时的水分含量较30℃环境中的高。粮食吸湿不仅与环境湿湿度有关，也与粮食皮层结构及组分差异有关。本研究发现，软筋白麦品种矮抗58在30℃储藏时的平衡水分含量略高于中筋红麦品种郑麦366弱，其储藏稳定性也较郑麦366差，这可能与其组分差异有关。

将芽麦堆看成一个小型生态系统，其生物学活性包括芽麦自身的生物活性，也包括芽麦中微生物的活动状态，这二者都是构成芽麦储藏稳定性的生物因子。从发芽率来看，萌动芽麦仍具有较95%以上的发芽率，说明其经40℃干燥失水不会造成胚的死亡，但在储藏70 d后，发芽率明显下降，且30℃较25℃的发芽率下降显著，而微生物活性却在30℃时低(图3)，这说明在试验含水量下，芽麦发芽率下降主要由本身的生物化学变化引起，与微生物活动关系不大。

微生物活性值与芽麦初始带菌量及菌体生理活动状态有关。研究结果表明，试验范围内，含水量而不是温度对芽麦中微生物活性影响较大，这一情形与芽麦堆呼吸作用的表现结果相一致。从图4可看出，含水量12%的芽麦堆在30℃和25℃时的呼吸作用几乎没有差别，而当含水量达到14．5%时，呼吸作用明显加强，且30℃时的呼吸作用较25℃的强。可见，水分是决定芽麦及微生物活性的主要因子。通过降水，控制包括芽麦自身及其中微生物呼吸的芽麦堆呼吸，才能保障芽麦储藏安全。

脂肪酸值是反映粮食储藏品质的一个灵敏指标，它可由氧化作用和酶水解作用产生。本文研究发现，脂肪酸值和芽麦含水量的增长情况具有对应性，即芽麦水分增量最快的时段，其脂肪酸值也升高较快，而当水分达到平衡后，脂脂酸值上升缓慢。这暗示，芽麦吸湿阶段脂肪酸产生主要是由于水分活动增大，胚活动及微生物活动产生的酶水解作用引起，而在后期则主要由储藏物氧化作用产生，这一情形也与前人研究结果相似［17］。综上所述，芽麦水含量对其生物活性影响较大，进而影响其储藏稳定性。

［1］李毅念，卢大新，丁为民．芽麦的品质与改善品质方法的探讨［J］．粮油加工与食品机械，2003(11):50－52

［2］李新红．对小麦生芽粒认定的几点思考［J］．粮食加工，2004(2):9－10

［3］文海芳，王效国，刘文勇．小麦生芽粒对小麦品质的影响探讨［J］．现代农业科技，2009(19):21－22

［4］董召荣，徐风，马传喜．不同发芽状况对小麦主要加工品质性状影响研究［J］．中国粮油学报，1999，14(3):5 －8

［5］Xing J，Symons S，Shahin M，et al．Sprouting detection at early stages in individual CWAD and CWRS wheat kernels using SWIR spectroscopy［J］．Sensory and Instrumen Food Quality，2010(4):95 －100

［6］王初阳．芽麦的致粘机理和降粘制粉［J］．黑龙江粮食，2002(1):39－40

［7］王若兰．利用酶抑制剂改善芽麦粉品质的研究［J］．中国粮油学报，1998，13(3):6 －9

［8］徐光义．从小麦发芽的生理变化谈芽麦加工工艺的调整及对策［J］．粮食流通技术，1997(1):13－15

［9］王若兰．发芽小麦α－淀粉酶活性研究［J］．郑州工程学院学报，2000，21(4):18 －22

［10］黄淑霞，蔡静平．主要粮食品种储藏期间霉菌活动特性研究［J］．中国粮油学报，2010，25(1):99 －103

［11］耿旭，黄淑霞，蔡静平，等．储粮霉菌生理状态与粮堆CO2浓度变化的相关性［J］．河南工业大学学报，2010，31(3):12－15

［12］蔡静平．粮油食品微生物学［M］．北京:中国轻工业出版社，2002，179 －180

［13］赵学伟．稻谷薄层干燥及吸湿性研究进展［J］．粮食储藏，2001(1):24－28

［14］刘传云，毛志怀，王双林，等．小麦静态吸湿模型研究［J］．粮食与饲料工业，2006(6):12－13

［15］黄淑霞，蔡静平，田海娟．主要粮食品种储藏期间霉菌活动特性研究［J］．中国粮油学报，2010，25(1):99 －103

［16］李兴军，王双林，王金水．谷物平衡水分研究概况［J］．中国粮油学报，2009，24(11):137 －145

［17］杨晓蓉，周建新，姚明兰，等．不同储藏条件下稻谷脂肪酸值变化和霉变相关性研究［J］．粮食储藏，2006，35(5):49－52．

Study on Bioactivities Variation of Germinated Wheat during Moisture Absorption

Hu Yuansen Duan Yongkang Li Cuixiang
(Bioengineering College，Henan University of Tech－nology，Zhengzhou 450001)

The bioactivities of two germinated wheat varieties，Zhengmai366 and Aikang 58，were investigated to determine the moisture content，germination，respiration and microbial activities under the simulated conditions of relative humidity of 70%and temperatures of 25℃ and 30℃．Results revealed that germinated wheat absorbed moisture greatly in the early stored period and quickly amounted to water equilibrium within 5 d．The little more moisture was observed at 25 ℃ than at 30 ℃．The budded wheat still exhibited more than 95%of germination rate，while the percentage decreased distinctly after 70 days of stored period．The microbial activities in germinated wheat enhanced greatly in the course of moisture absorption and dropped continuously as the stored period prolonged after moisture equilibrium．Under the tested temperature，germinated wheat with 12%moisture content respired weaker both at 25 ℃and 30 ℃，whereas the wheat with 14．5%moisture content represented greater respiration than the former，and the higher respiration was observed at 30℃ than at 25℃．Fatty acid value rose rapidly in moisture absorption process and increased tardily in the rest stored period．

germinated wheat，moisture absorption，microbial activities，respiration

TS210

A

1003－0174(2011)09－0074－05

河南省教育厅自然科学基金(2009B210002)，河南工业大学博士基金(150206)

2010－11－23

胡元森，男，1976年出生，副教授，粮食、食品微生物学