玉米淀粉微生物指标控制的研究

丛泽峰,王兰刚,李 辉,王晓健,韩 隽,张 明,李 进,王 林

(中粮生化能源(龙江)有限公司,黑龙江 齐齐哈尔 161100)

玉米淀粉的用途比较广泛,其中饲料行业的消耗约占总消费的70%,主食品消耗约占15%,工业品消耗约占12%[1]。随着人们生活水平的不断提高,对淀粉的消费需求也不断提升,国内玉米淀粉的消费量飞速增长。由于原料玉米不耐储藏,在储藏期间容易发生霉变和破损[2-3],玉米深加工过程中容易受到微生物的污染。当淀粉生产环境受温度、pH和通风量[4-6]等影响而不稳时,玉米淀粉生产系统中的物料易发热霉变造成二次污染,淀粉中的细菌数值达到4.0×104CFU/g以上,造成淀粉产品质量下降,企业效益随之受损。在玉米淀粉生产过程中，由于工艺、设备控制比较复杂,无法对生产设备和物料进行大量杀菌,从而造成产品的细菌总数超标,容易产生霉菌毒素[7],严重影响食品的安全。采用臭氧对仓储玉米间歇性进行杀菌20 min处理,依靠臭氧的高活性、无残留、高渗透强氧化性,抑制玉米中微生物的活性,缩短了储存时间5～7 d,降低了原料玉米带菌量对淀粉产品的质量影响。同时,及时清除淀粉生产中设备上的物料残留[8],减少了残留物对淀粉的污染,使淀粉的细菌数由4.0×104CFU/g降低到1.0×104CFU/g以下。

1 材料与方法

1.1 实验材料与设备

1.1.1 实验材料

玉米、湿淀粉、精淀粉,中粮生化能源(龙江)有限公司提供;胰蛋白胨、酵母浸膏、葡萄糖、琼脂、磷酸氢二钾、氯化钠等实验试剂均购于天津科密欧有限公司。

1.1.2 实验设备

臭氧发生器,广州佳环电器科技有限公司;孵育器,杭州瑞诚仪器有限公司;XK80-A型漩涡混流器,重庆新康医疗器械有限公司;H1850R台式高速离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;FW177型粉碎机,北京永光明医疗仪器厂;pH计,梅特勒-拖利多仪器有限公司,HH-S4型数显恒温水浴锅,郑州长城工贸有限公司;721型分光光度计,上海光学仪器一厂;超净工作台,山东新华医疗器械公司。

1.2 培养基

平板计数琼脂培养基:胰蛋白胨5 g/L,酵母浸膏2.5 g/L,葡萄糖1 g/L,琼脂15 g/L,pH 7.0,121 ℃灭菌20 min,冷却备用。

磷酸盐缓冲液:磷酸氢二钾34 g,蒸馏水500 mL,pH 7.2。

无菌生理盐水:氯化钠8.5 g,蒸馏水1 000 mL,121 ℃灭菌20 min,冷却备用。

1.3 实验方法

实验方法参考文献[9]。

1.3.1 样品的稀释

1) 原料玉米、成品淀粉样品:称取25 g样品置于盛有225 mL磷酸盐缓冲液或生理盐水的无菌均质杯内,8 000 r/min均质1～2 min,也可以放入盛有225 mL稀释液的无菌均质袋中,用拍击式均质器拍打1～2 min,制成1∶10的样品匀液1;用1 mL无菌吸管吸1 mL样品匀液1,沿管壁缓慢注于盛有9 mL稀释液的无菌试管中,制成样品匀液2;吸取样品匀液2,进一步制备成10倍系列稀释样品匀液3;吸取1 mL样品匀液3于无菌平皿内,每个稀释度做两个平皿。同时,分别吸取1 mL空白稀释液加入2个无菌平皿内做空白对照;及时将15～20 mL冷却至46 ℃的平板计数琼脂培养基倾注平皿,并转动平皿使其混合均匀;待琼脂凝固后,将平板翻转,36 ℃培养(48±2) h。

2) 分离机进料、洗涤站进料、精淀粉乳、湿淀粉乳样品:以无菌吸管吸取25 mL样品置于盛有225 mL磷酸盐缓冲液或生理盐水的无菌锥形瓶中,瓶内预置适当数量的无菌玻璃珠,充分混匀,制成样品匀液4;用1 mL无菌吸管吸1 mL样品匀液4,沿管壁缓慢注于盛有9 mL稀释液的无菌试管中,制成样品匀液5;吸取样品匀液5,进一步制备成10倍系列稀释样品匀液6;吸取1 mL样品匀液6于无菌平皿内,每个稀释度做两个平皿。同时,分别吸取1 mL空白稀释液加入两个无菌平皿内做空白对照;及时将15～20 mL冷却至46 ℃的平板计数琼脂培养基倾注平皿,并转动平皿使其混合均匀;待琼脂凝固后,将平板翻转,36 ℃培养(48±2) h。

1.3.2 菌落计数

用肉眼观察,或用菌落计数器,记录稀释倍数和相应的菌落数量。菌落计数以菌落形成单位CFU表示。选取菌落数在30～300 CFU/g,无蔓延菌落生长的平板计数菌落总数。若只有一个稀释度平板上的菌落数在适宜计数范围内,计算两个平板菌落数的平均值,再将平均值乘以相应稀释倍数,作为每g样品中菌落总数结果。有两个连续稀释度的平板菌落数在适宜计数范围内时,计算如下:

(1)

式中:N为样品中菌落数;∑C为平板菌落数之和;n1为第一稀释度平板个数,n2为第二稀释度平板个数;d为稀释因子。菌落总数小于100 CFU/g时,按四舍五入原则修约,以整数报告。称重取样以CFU/g为单位报告,体积取样以CFU/mL为单位报告。

分别取原料玉米及淀粉生产线主分离机进料、洗涤站进料、精淀粉乳、湿淀粉乳和成品淀粉的样液进行细菌总数检测;根据细菌总数检测结果进行分析,并作相应工艺控制的调整。

2 结果与讨论

2.1 无臭氧处理仓储环境对原料玉米带菌量的影响

一般情况下,原料玉米的带菌量会直接影响玉米淀粉的质量,所以对原料玉米储藏过程进行连续跟踪检测,检测玉米储存环境、设施对原料玉米带菌量的影响。经过检测,原料玉米储存过程带菌量的检测结果如图1所示。

图1 无臭氧处理仓储环境对原料玉米带菌量的影响

由图1可知:原料玉米储藏过程中,随着玉米储藏时间的延长,储存15 d左右细菌总数呈明显递增趋势,到29 d左右时玉米带菌量达到100×103CFU/g,处在玉米霉变中期[10],带菌量接近峰值[11-12],对淀粉品质构成威胁。因此,需要采取相应措施降低储存环境对原料玉米带菌量的影响。

2.2 臭氧处理后仓储环境对原料玉米带菌量的影响

在原料玉米储藏过程中,随着玉米储藏时间的延长,玉米中的细菌总数明显呈快速递增趋势,严重影响玉米的质量。经过反复研究,采用臭氧对仓储玉米间歇性进行杀菌处理20 min,缩短了储存时间5～7 d,降低了原料玉米的带菌量。经过处理后,原料玉米储存过程带菌量的结果如图2所示。

图2 臭氧处理后仓储环境对原料玉米带菌量的影响

由图2可知:通过采用臭氧对仓储玉米间歇性进行杀菌处理20 min,抑制了玉米中微生物的活性,缩短了玉米储存时间5～7 d,使原料玉米细菌总数控制在80×103CFU/g左右,处在玉米霉变中期以下,有效降低了原料玉米带菌量对淀粉品质的影响。

2.3 原料玉米带菌量对淀粉细菌数的影响

淀粉生产过程中,采用臭氧对仓储玉米进行处理,缩短了玉米的仓储时间,降低了原料玉米带菌量对淀粉质量的影响。经过反复实验,玉米带菌量对淀粉质量的影响如表1所示。

表1 原料玉米带菌量对淀粉细菌总数的影响

由表1可知:通过使用臭氧处理,缩短了玉米的仓储时间,降低了原料玉米的带菌量,淀粉产品的细菌总数由2.2×104CFU/g降低到1.6×104CFU/g,产品质量明显得到了提升。

2.4 淀粉生产系统中不同物料的影响

在淀粉生产工艺中,为取得高纯度的玉米淀粉，一般都采用封闭式湿法工艺,用水工序一般用工艺水,因此不同时期的不同物料难免受到污染,严重影响成品淀粉的品质。为此,取生产系统中不同时期的不同物料测其细菌总数,查找易产生的污染源。经过一段时间跟踪监测,检测到主分离机进料、洗涤站进料、精淀粉乳、湿淀粉乳及成品淀粉的带菌量均比较多,对淀粉品质的影响较大。为此,需要采取相应措施来降低不同物料的带菌量以减小对淀粉品质的影响。不同物料的细菌总数检测结果如表2所示。

表2 不同物料的淀粉细菌总数

2.5 控制淀粉生产系统中的污染源对淀粉质量的影响

采集淀粉生产系统中的大量数据进行分析,对生产工艺进行监测,最终锁定生产系统中存在的主要细菌污染源。为消除污染源,淀粉生产车间采取每班次增加一台刮刀滤布的清理工作,用亚硫酸对滤布进行杀菌[13],降低分离机进料、洗涤站进料的污染。为清除设备污染死角,每班次增加人工清理滤液灌和高位罐一次,并采用双氧水对罐壁进行杀菌处理,在进料罐内安装旋转喷头,自动冲洗灌顶、罐壁物料,进一步清除设备里面的残留物料,使淀粉的菌落总数得到有效控制,菌落总数平均在1.0×104CFU/g以下,取得良好的效果。生产系统中的污染源经过清理消除后,不同物料的细菌总数检测结果如表3所示。

表3 不同物料的淀粉细菌总数

3 结 论

采用臭氧对仓储玉米间歇性进行杀菌处理20 min,缩短了原料玉米的储存时间5～7 d,有效抑制了原料玉米中微生物的活性,使原料玉米细菌总数控制在80×103CFU/g左右,处在玉米霉变中期以下,有效降低了原料玉米带菌量对淀粉质量的影响。针对淀粉生产系统中存在的物料残留污染源,采取每班次增加一台刮刀滤布的清理,使用亚硫酸对滤布进行杀菌,使用双氧水对滤液灌和高位罐的罐壁进行杀菌处理,在初级进料罐内安装旋转喷头自动冲洗灌顶和罐壁的物料,有效降低了物料残留所造成的污染,淀粉产品的菌落总数得到有效控制,平均菌落总数在1.0×104CFU/g以下,个别批次淀粉产品菌落总数降低到3.0×103CFU/g。淀粉质量提高的同时,提升了高附加值的淀粉产品,也进一步增加了企业的效益。