玉米霉变程度与敏感品质变化关系研究

渠琛玲 万立昊 李 慧 王若兰

(河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001)

玉米是我国主要的粮食作物之一，在我国广泛种植。玉米主要有食用、饲用和工业加工三种用途，其中食用比例较小，大部分用于饲料和工业玉米淀粉的生产。而其独特的生理特性，例如胚部较大，呼吸作用较稻谷和小麦强，使其在储藏运输过程中更易发生霉变。霉变后的玉米极易产生黄曲霉毒素，从而危害人畜健康[1,2]。

玉米收获后的原始含水量一般为20%～26%，甚至高于30%。如果收获后玉米不及时干燥极易生霉产毒。但收获后若遇阴雨天气，或晒场不足、缺少烘干设备、烘干设施不完善等问题都会使收获后高水分玉米暂时堆积。高水分玉米在堆积过程中的品质变化规律，以及霉变程度与时间、环境条件、品质之间的关系仍不清楚，需要进一步的研究探明。

本研究将17%、20%、23%和26%含水量的玉米分别在高温环境条件(25～35 ℃)和低温环境条件(15～25 ℃)下储藏。通过定期监测玉米的色泽、脂肪酸值、容重、霉菌菌落数和糊化特性等品质指标建立玉米敏感品质与霉变程度的关系，为预防玉米霉变提供参考。

1 材料与方法

1.1 存储容器及实验材料

实验仓尺寸为1.5 m×0.95 m×1.2 m，可容纳约0.9 t玉米。将玉米放置于实验仓中，实验仓放置于有空调的房间进行储藏，房间温度分别控制在25～35 ℃和15～25 ℃。

玉米(郑单958)购于河南郑州市中牟县，出库原始含水量为14%，霉变粒数量低于2%，杂质含量低于1%，符合国家安全储藏标准。

1.2 方法

1.2.1 样品的储藏

分别将0.9 t玉米在高温环境条件(25～35 ℃，空调控制房间温度，“高温”)和低温环境条件(15～25 ℃，空调控制房间温度，“低温”)下调质，目标含水量为17%、20%、23%和26%，调质完成后，各含水量玉米的初始霉菌菌落总数见表1。将调质好的玉米分别置于实验仓中，并在“高温”和“低温”条件下储藏。

表1 各含水量玉米的初始霉菌菌落总数/104 CFU/g

表1 各含水量玉米的初始霉菌菌落总数/104 CFU/g

含水量/%2623高温65.227 3±2.0454 60.950 0±0.0136 4低温36.225 0±2.8920 71.200 0±0.1131 4含水量/%2017高温1.000 0±0.1272 80.940 0±0.0282 8低温1.145 0±0.1343 50.705 0±0.0212 1

1.2.2 品质指标的测定方法

色泽采用色差计测定并采用GB/T 5492—2008中颜色判定方法进行观察。脂肪酸值参照GB/T 20570—2015中附录A测定。容重按照GB/T 5498—2013的方法测定。霉菌菌落总数参照GB 4789.15—2016的方法采用孟加拉红平板菌落计数法测定。糊化特性参照GB/T 24853—2010的方法测定。

1.2.3 监测时间

含水量越高的玉米霉变越快，当玉米严重霉变时，即停止品质测定。本实验过程中，含水量为26%的玉米高温环境条件下监测至20 d，低温环境条件下监测至28 d；23%含水量玉米高低温环境条件下均监测至28 d；20%含水量玉米高低温环境条件下均监测至40 d；17%含水量玉米高低温环境条件下均监测至60 d。

1.2.4 数据统计分析

每组实验均重复3次，所有数据采用SPSS 20.0和Origin Pro 9.0进行处理。

2 结果与分析

2.1 霉菌菌落总数的变化

从图1可知，含水量越高，霉菌生长越迅速，高温条件较低温条件更有利于霉菌的生长。霉菌菌落总数可作为判断玉米霉变程度的指标。

由表2并结合感官特征可知，正常玉米籽粒有光泽，颗粒饱满，无异味，此时霉菌菌落总数小于104CFU/g；轻度霉变玉米颗粒光泽较差，有轻微异味，此时霉菌菌落总数约在1×104～5×104CFU/g之间；中度霉变的玉米籽粒颜色暗，无光泽，有明显异味，此时霉菌菌落总数在5×104～105CFU/g之间；严重霉变的玉米颗粒无光泽，甚至变成黑褐色，并散发浓烈的霉味，此时霉菌菌落总数>105CFU/g。

含水量为26%的玉米，在25～35 ℃、15～25 ℃ 2种条件下，均在0 d时霉菌菌落总数就达105CFU/g，这是由于调质过程霉菌大量生长；含水量为23%、20%和17%的玉米的霉变时间受储藏温度影响，15～25 ℃环境储藏玉米轻度、中度霉变及严重霉变时间要晚于同含水量玉米储藏在25～35 ℃条件下；含水量为17%的玉米在2种储藏条件下经过60 d的储藏，均只达到了中度霉变。

图1 霉菌菌落总数的变化

温度/℃霉变程度含水量/%2623201725～35轻度(1×104～5×104)/008中度(5×104～105)/6840严重(> 105)01016—15～25轻度(1×104～5×104))/0016中度(5×104～105)/92148严重(> 105)01524—

注:/代表第0天时已超过该霉变程度，—代表储藏至末期未达到该霉变程度。

2.2 色泽的变化

由于玉米含水量高，在存储过程中会发生不同程度的霉变。正常玉米有固有的色泽与气味；轻度霉变的玉米颜色会略暗，有着轻微的哈喇味和霉味；中度和重度霉变的玉米颜色较深，霉味较重。色泽除了用感官进行评价外，还可根据 CIELab 表色系统进行判定：L*值越大，表明被测样较标准色越亮，反之则偏暗；b*越大，表明被测样较标准色偏黄，反之则偏蓝。本实验选取L*值和b*作为玉米色泽评价指标。结果见图2和图3。

含水量为26%、23%、20%和17%的玉米，其L*值和b*值在存储期间均呈下降趋势，含水量越高，下降得越快。玉米籽粒呈黄色的根本原因是由于其类胡萝卜素中有大量的胡萝卜素和叶黄素[3,4]，而类胡萝卜素结构里的不饱和双键极易在存储期间氧化降解。此外，色泽变化与脂肪酸变化也有着密切的关系，在存储过程中，玉米胚中脂肪在脂肪酶作用下水解、氧化生成脂肪酸，这个氧化过程常常伴随颜色的改变[5]。通过L*值和b*值来界定黄玉米的霉变程度如表3所示。

图2 不同含水量玉米储藏于25～35 ℃条件下L*值和b*值的变化

图3 不同含水量玉米储藏于15～25 ℃条件下L*值和b*值的变化

表3 玉米霉变不同程度时L*值和b*值

正常轻度霉变中度霉变重度霉变L∗>7066～6864～66<64b∗28～3025～2722～25<22

2.3 脂肪酸值的变化

由图4可知，高水分玉米在霉变过程中脂肪酸值迅速上升。存储环境温度越高、玉米含水量越高，上升速度越快。GB/T 20570—2015规定，正常玉米的脂肪酸值 ≤65 mg KOH/100 g，轻度不宜存玉米脂肪酸值 ≤78 mg KOH/100 g，重度不宜存的玉米脂肪酸值 >78 mg KOH/100 g。由实验结果可知，含水量26%的玉米在调质过程中就已发生轻微霉变，调质结束后，脂肪酸值78 mg KOH/100 g；含水量23%的玉米存储16 d左右就达到了重度不宜存；含水量20%的玉米，在24 d左右达到重度不宜存；含水量17%的玉米储藏40 d后才达到重度不宜存。这是由于高水分玉米代谢、呼吸作用强，籽粒中脂肪水解速率增加，致使脂肪酸含量快速升高[6]。

2.4 容重的变化

玉米容重与玉米含水量和营养品质密切相关，一般情况下，含水量越高，玉米容重越低，营养成分(如蛋白质和淀粉)含量越高，容重越高。从图5可以看出，高水分玉米在存储霉变过程中，容重下降明显。这是由于高水分玉米霉变过程中，粮堆中的微生物大量繁殖，消耗玉米中有机物质，使其营养成分有较大幅度的降低，容重也发生较大幅度下降[7]。

图4 玉米脂肪酸值的变化

图5 玉米容重的变化

储藏条件含水量/%峰值黏度/cP初期末期最低黏度/cP初期末期最终黏度/cP初期末期衰减值/cP初期末期回升值/cP初期末期高温26653.0±11.3546.5±10.6611.5±9.2489.5±0.71 231.0±8.5996.5±0.741.5±2.157±9.9619.5±17.7507.0±1.423720.5±4.9523.0±0.0674.5±6.4491.0±7.11 465.5±13.41 354.5±10.646.0±1.432.0±7.1791.0±7.1863.5±3.520859.5±6.4663.5±2.1823.0±4.2641.5±0.71 869.5±14.81 557.5±12.036.5±2.122.0±1.41 046.5±10.6916.0±12.717691.5±0.7557.5±3.5661.0±1.4529.5±2.11 558.0±22.61 178.0±11.330.5±0.728.0±5.7897.0±21.2648.5±13.4低温26661.5±2.1559.0±15.6497.0±2.8476.5±3.5658.0±5.7619.5±0.7164.5±4.982.5±9.2161.0±2.8143.0±9.923622.0±1.4560.5±10.6569.0±7.1496.0±19.8696.0±0.0619.5±10.652.0±5.764.5±9.2127.0±7.1123.0±4.9520681.0±11.3596.0±8.5600.0±12.7531.5±14.81 238.5±0.71 154.5±6.481.0±1.464.5±6.4638.5±13.4623.0±8.517614.0±1.4579.0±9.9569.5±2.1540.5±7.81 023.5±2.11 026.5±6.444.5±0.738.5±17.7454.0±0.0536.0±1.4

2.5 糊化特性的变化

由表4可知，不同含水量玉米在不同环境条件下储藏过程中，峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值、回升值均呈下降趋势，这可能是由于玉米霉变过程中微生物的大量繁殖，消耗了玉米籽粒内部的蛋白质、淀粉等营养物质，破坏了它们的原始结构，使得原有的蛋白质和淀粉的空间构象发生变化，导致蛋白质和淀粉之间的交联程度的改变[8,9]，从而使淀粉在糊化过程中的溶胀特性受到一定程度的抑制，导致黏度等特性发生了明显的改变。

3 结论

玉米在霉变过程中其霉菌菌落总数、容重、脂肪酸值、色泽、糊化特性等品质指标都发生了明显改变。玉米从正常至轻度霉变、中度霉变、重度霉变的过程中，其中霉菌菌落总数由103CFU/g数量级升至105CFU/g数量级，容重由707 g/L降至643～660 g/L，脂肪酸值由38升至80～180 mg KOH/100 g。