4种抑制剂对小麦在贮藏过程中的微生物及品质影响

程 芳 陈 伟 李 靖 刘锦绣 于 斌

(山东农业大学食品科学与工程学院1，泰安 271018)

(烟台南山学院食品与营养保健学院2，烟台 265713)

随着人们生活水平的提高，人们越来越重视粮食安全，粮食在贮藏过程中主要受到霉菌和细菌(特别是细菌中的芽孢杆菌)的影响。张彩霞等［1］研究指出细菌和霉菌污染的小麦粉，由于蛋白质被微生物分解，面筋值的含量减少和品质下降。Sorokulova等［2］研究污染小麦粉的15种枯草芽孢菌中10种和6种地衣芽孢杆菌的4种能够使实验室烘焙的面包发生黏性腐败。由芽孢杆菌引起的包黏性腐败降低了面包的货架期，对消费者造成了损失［3－4］。

在发达国家，粮食储藏已经开始采用现代化冷库或气调库，进行低温、干燥、防霉、防虫、防鼠储藏［5－6］。而我国是综合运用机械通风，薄膜密闭，化学药剂熏蒸来储藏粮食［7－8］。随着我国食品工业的发展利用安全高效生物抑菌剂替代化学抑菌剂已成为一种趋势［9］。目前应用的生物防腐剂乳酸链球菌素(Nisin)能有效地抑制许多细菌尤其对G+菌，如枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用［10］。另一种是那他霉素(Natamycin)，真菌对其极为敏感，使用微量即可抑制真菌生长，那他霉素(GB 2760—1996)用量为200～300 mg/kg混悬液喷雾或浸泡，残留量小于10 mg/kg。若将那他霉素与山梨酸钾的最小抑制浓度值(MIC)相比较可以看出，山梨酸钾抑制和杀死霉菌和酵母菌的功效比那他霉素低100～200倍。与常用的山梨酸钾等防腐剂相比，那他霉素在pH值为3～9时具有活性，其适用pH值的范围更宽［11－12］。陈伟畅［13］研究了生姜水提取物替代传统化学防霉剂双乙酸钠用于大米的防霉保鲜效果明显。

本试验通过利用那他霉素、肿丁胺、山梨酸钾、Nisin 4种抑菌剂对小麦处理后在20℃，RH 75%条件下贮藏，检测贮藏过程中的微生物菌落总数及脂肪酸值、总酸度及沉淀值等品质变化。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 粮食样品(见表1)

表1 小麦产地、品种和初始品质

1.1.2 仪器

分析天平(精度0.000 1 g):多利斯科学仪器(北京)有限公司;高压蒸汽灭菌锅:山东新华医疗器械有限公司;超净工作台:苏州安泰空气技术有限公司;LRH－250生化培养箱:上海一恒科技有限公司;HH－4数显恒温水浴锅:国华电器有限公司;pHs－3型酸度计:上海第二分析仪器厂;HYG－B全温度摇瓶柜:太仓市实验设备厂;JFSD－70实验室粉碎磨:上海市嘉定粮油检测仪器厂;202型－鼓风干燥箱:龙口市先科仪器公司;YS光学显微镜:日本尼康。

1.2 方法

1.2.1 水分调节方法

将清理过的小麦样品放入灭菌后的玻璃容器内，按其含水量计算调节至目标含水量所需的理论添加无菌水量，用喷雾器分3次将1.3倍理论添加水量的蒸馏水喷到粮食表面，用薄膜覆盖使水分被完全吸收和平衡，获得所需要平衡水分13.6%［14］。

1.2.2 小麦样品不同抑菌剂的处理

试验选用的4种药品均为食品中常见防腐杀菌剂(GB 2760—2011)，分别为:粮食熏蒸剂仲丁胺及食品添加剂:那他霉素、山梨酸钾、Nisin，将山梨酸钾，Nisin，那他毒素，仲丁胺配成 7.5%，1%，0.001%，15%，各10 mL均匀喷洒在粮食上，并做空白对照。4℃放置24 h，平衡水分在13.6%左右。将处理好的粮食放在PE(0.05)保鲜袋中，放在培养箱中(温度:20℃，相对湿度:75%)每隔7 d取样测定相关指标［15］。

1.2.3 相关指标测定方法

小麦样品含水率的测定按照GB 5497—1985粮食、油料检验水分测定法执行;小麦脂肪酸值含量的测定按照GB/T 15684—1995执行;小麦总酸度值含量的测定按照GB/T 5517—1985执行;小麦沉淀值的测定按照GB/T 15685—1995执行;小麦中芽孢杆菌采用稀释平板计数法计算菌落总数，按照GB 4789.2—2010执行;小麦霉菌外部带菌量采用稀释平板计数法计算菌落总数按照GB 4789.15—2010执行;耐热芽孢杆菌的测定:将合适的稀释度在80℃水浴10 min，用倾注法在37℃培养24 h，观察计数。

1.3 数据统计方法

数据处理和分析采用SASv9.0软件。

2 结果与分析

2.1 不同抑菌剂处理对小麦在贮藏过程中的含水率影响

将小麦样品经4种抑菌剂处理后在20℃，RH 75%环境中贮藏35 d。小麦含水率在贮藏过程中前7 d会有短暂的上升阶段，4种处理山梨酸钾，那他霉素、肿丁胺、Nisin和对照含水量分别上升了1.19%、0.88%、0.3%、0.81%、1.3%(图1);由于小麦在 RH 75%条件下，环境中水气含量低，解吸速率大于回吸速率，平衡水分会下降［16］，所以小麦在第7～28天时含水量持续降低，4种处理及空白对照分别下降了1.29%、1.48%、1.28%、1.61%、1.28%。随着贮藏时间的延长小麦中微生物大量繁殖特别是霉菌，分解小麦中的蛋白质和糖类物质转变成水［17］，因此在第35天时小麦各处理含水率为对照(13.8%)＞山梨酸钾(13.75%)＞Nisin(13.41%)＞那他霉素(13.40%)＞肿丁胺(13.19%)，经单因素方差分析各处理水分含量与对照相比无显著性差异(P＞0.05)。

图1 不同抑菌剂处理后小麦在贮藏过程中含水率变化

2.2 4种抑菌剂处理对小麦在贮藏过程中的霉菌菌落和芽孢杆菌菌落总数影响

经不同抑菌剂处理后小麦在贮藏过程中霉菌变化如图2所示，经单因素方差分析4种抑菌剂处理与对照都有极显著差异性(P＜0.000 1);在贮藏前期霉菌污染较轻，菌落总数均低于103cfu/g，随着贮藏时间延长小麦霉菌菌落总数除那他霉素处理减少外其他处理均逐渐增加，Nisin和对照的小麦霉菌增幅相对较大，肿丁胺、山梨酸钾处理缓慢增加;在第35天时经那他霉素处理后霉菌菌落总数减少了62.27%，与对照相比减低了1 643倍，肿丁胺、山梨酸钾、Nisin和对照霉菌菌落总数分别增加了0.78倍、18倍、67倍、619倍，与对照相比分别降低了348倍、32倍、9倍，小麦经过不同抑菌剂处理后那他霉素对霉菌的抑菌保鲜效果最好，肿丁胺次之。

图2 不同抑菌剂处理小麦在贮藏过程中霉菌菌落总数

小麦在贮藏过程中芽孢杆菌菌落总数变化如图3所示，经单因素方差分析前21d不同抑菌剂处理与对照无显著性差异(P＞0.05)，后14d不同抑菌剂与对照有极显著差异(P＜0.000 1);芽孢杆菌菌落总数随贮藏时间均逐渐减少，这与李彪［18］研究分析得出小麦在储藏过程中细菌量减少，杆菌减少相一致。经过35 d贮藏后4种处理与对照相比那他霉素处理芽孢杆菌菌落总数上升了1.3倍，肿丁胺、Nisin和山梨酸钾处理芽孢杆菌菌落总数分别下降了 1.07 倍、1.11 倍、1.08 倍，4 种抑菌剂对小麦芽孢杆菌的抑菌效果为肿丁胺＞Nisin＞山梨酸钾＞那他霉素。

图3 不同抑菌剂处理小麦在贮藏过程中的芽孢杆菌菌落总数变化

2.3 4种抑菌剂对小麦贮藏过程中小麦品质的影响

小麦在贮藏过程中的品质变化如表2所示:小麦脂肪酸值和总酸度值都呈现上升的趋势，但是沉淀值则随着贮藏时间的延长逐渐下降;小麦脂肪酸值经35 d贮藏，4种抑菌剂处理后脂肪酸值(mg KOH/100 g干基)变化不同，那他霉素、Nisin、肿丁胺、山梨酸钾处理与对照相比小麦脂肪酸值分别下降了 1.86 倍、1.76 倍、1.85 倍、1.08 倍;总酸度值(mL KOH/10 g干基)在35 d时那他霉素、Nisin、肿丁胺、山梨酸钾与对照相比分别下降了1.33倍、1.18 倍、1.31 倍、1.20 倍;小麦沉淀值(mL)均下降了31.58%左右，小麦沉淀值4种处理与对照没有明显差异。

2.4 小麦脂肪酸值、总酸度值、沉淀值与芽孢杆菌、霉菌菌落总数的线性相关性

相关性分析如表3、表4、表5所示，经那他霉素处理后小麦总酸度值与霉菌菌落总数呈负相关(R2=－0.134，n=6)，山梨酸钾处理后总酸度值与霉菌呈显著正相关(R2=0.888，n=6)，其他处理及对照均与霉菌呈正相关;经那他霉素处理后脂肪酸值与霉菌呈负相关(R2=－0.608，n=6)，其他处理及对照均与霉菌呈正相关，沉淀值各处理与霉菌呈负相关;小麦总酸度值及脂肪酸值与芽孢杆菌菌落总数呈显著负相关，沉淀值各处理与芽孢杆菌呈显著正相关。

表2 不同抑菌剂处理山西小麦在贮藏过程中小麦品质变化

表3 山西小麦总酸度值和芽孢杆菌、霉菌菌落总数的关系

表4 山西小麦脂肪酸值和芽孢杆菌、霉菌菌落总数的关系

表5 山西小麦沉淀值和芽孢杆菌、霉菌菌落总数的关系

3 讨论

3.1 抑菌剂对小麦在贮藏过程中微生物影响

随着现代食品工业的发展，安全高效的生物防腐剂已经逐渐取代化学防腐剂。生物防腐剂已广泛用在肉类，果蔬等加工食品中，应用于粮食防腐则甚少;刘倩［15］利用抑菌剂用在大米贮藏上能够减缓大米的陈化速度;陈伟畅［13］2008年利用天然提取物生姜水替代传统化学防霉剂双乙酸钠用于大米的防霉保鲜效果明显;对于小麦的贮藏还主要是控制环境因素来抑制微生物的生长。由于生物防腐剂的种类有限，提取成本高，且安全性尚未完全确定，所以食品工业中仍然应用化学防腐剂［19］。微生物防腐剂和化学防腐剂复合来抑制粮食中微生物，即可降低生产成本，又可有效的降低微生物的种类和数量的实验是值得研究。

3.2 小麦中芽孢杆菌对小麦及其加工食品的影响

万慕麟［20］、李彪等［18］通过分析表明，小麦粉微生物量与种类特征，在一定程度上带有原粮小麦的微生物区系特点。秦泓等［21］报道，现有国家标准中对芽孢杆菌的检测未明确规定，制粉过程中无法将此类微生物菌落去除，甚至面制品即使经过烘焙加工也无法完全去除芽孢杆菌，最终导致小麦粉成品粮中致病芽孢杆菌带来的安全隐患，同时调研指出，面制品中芽孢杆菌来源于原料小麦粉，控制面制品中芽孢杆菌含量必须控制入机小麦中该类菌含量。控制小麦中微生物种类及数量对小麦粉及加工产品有着重要影响，特别是在贮藏过程中。本试验只研究了小麦在贮藏过程中微生物菌落总数变化及品质变化规律，对小麦中微生物种类还未做出明确分类。了解及确定小麦贮藏过程中芽孢杆菌的种类及数量，确保其在安全范围内，对小麦粉及小麦深加工产品的质量至关重要。

4 结论

小麦在经山梨酸钾、那他霉素、仲丁胺、Nisin处理后在20℃，相对湿度为75%条件下贮藏35 d后各指标的变化:小麦含水率在贮藏过程中呈现先有短暂上升，后持续下降分别下降;小麦芽孢杆菌菌落总数随着贮藏时间的延长均逐渐减少;小麦脂肪酸值、总酸度值在贮藏过程中均有上升趋势，而沉淀值呈下降趋势;小麦脂肪酸值、总酸度值在贮藏过程中与霉菌菌落总数呈显著正相关，与芽孢杆菌菌落总数呈负相关，沉淀值与霉菌菌落总数呈负相关，与芽孢杆菌呈正相关。

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