小麦储藏粉尘的变化与真菌生长

程树峰 唐 芳 伍松陵

(国家粮食局科学研究院,北京 100037)

小麦储藏粉尘的变化与真菌生长

程树峰 唐 芳 伍松陵

(国家粮食局科学研究院,北京 100037)

小麦储藏过程中,真菌在粮食中生长,会产生大量的孢子、菌丝及真菌分解物,它们可直接引起小麦中粉尘的变化。采用比浊法研究了 13.3%、14.2%、15.7%、16.4%、18.2%水分的小麦在 15、20、25、30℃下储藏 90 d,粉尘的变化与真菌生长的关系。结果表明,13.3%和 14.2%的小麦储藏 90 d,未发现有真菌的生长,浊度值变化均处于一个较低的水平 (小于 0.250 A);15.7%、16.4%和 18.2%水分的样品储藏中有部分检出有真菌的生长,初期浊度值在 0.260～0.308 A,随着储藏时间的增加,被感染样品的真菌生长和浊度值的变化均呈上升趋势,两者有良好的相关性。在储粮过程中通过对小麦粉尘变化的检测,可对储粮真菌的生长进行预测。

小麦储藏 粉尘变化 真菌生长 比浊法

在储粮过程中真菌危害是导致粮食损失的重要原因之一。目前预防储粮真菌危害的方法主要有控水、控温或填充一些对真菌生长有抑制作用的气体。控制粮食的水分是一种经济、有效的方法,已被普遍接受,但在实际操作过程中,由于粮食收购时水分的不均匀性,储藏中粮食水分迁移的问题,还有储粮经济学等原因,很难做到真正将储粮的水分控制到合适的水平。

开展储粮真菌危害早期检测技术的研究,利用先进的检测技术对储粮真菌生长进行早期检测,是预防储粮真菌危害的一个有效的手段。几十年来,国内外有关真菌早期检测方法的研究有很多报道,主要包括真菌初级代谢产物和结构成分的测定,如真菌酶类[1-2]、结构成分壳多糖[3]及麦角甾醇[4-5]的检测;真菌生长中产生的一些可挥发性物质测定,如代谢产物[6]、挥发性有机化合物[7-9]、危害真菌孢子测定[10]等。由于储粮过程复杂性,目前我国储粮真菌危害的问题仍未得到解决。在前人研究的基础上,采用比浊方法,研究不同水分的小麦在不同温度下储藏粉尘的变化与真菌生长的关系,为我国储粮真菌危害早期检测技术的研究提供一些基础性数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦样品:中储粮总公司承德直属库。试验所用水均为去离子水。

Ther mo Heliosγ分光光度计:美国Thermo公司;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 试验方法

1.2.1 样品着水及储藏

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,当水分添加量超过4%时,需要 2次着水,每次着水量应不大于 4%,2次平衡,操作方法相同。将平衡后的样品分别装入1 000 mL广口瓶中,每瓶约 750 g,加盖橡胶塞,分别放置 15、20、25、30 ℃恒温箱中储藏。

1.2.2 比浊法

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,滤液于波长 660 nm测定浊度。1.2.3 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,取滤液于显微镜下进行危害真菌孢子计数。

1.2.4 水分测定方法

随机取样,测定样品水分,每个样品重复 2次,取其平均值。粮食水分快速测定仪应定期采用 GB 5497—1985方法校正,以保证测定结果的准确。

2 结果与讨论

2.1 小麦着水均匀性检验

小麦水分与真菌生长有着密切的关系,试验样本着水的均匀性直接影响检测结果准确性。因此,在试验之前,对所有试验样品进行着水均匀性检验,以保证试验结果的准确性。将清理、除杂的小麦样品 (水分为 10.8%),进行着水和平衡,平衡后,测定各个试验组样品的水分含量,结果见表 1。由表 1可知,5个水平样品着水试验,8次重复,相对标准偏差(RSD%)范围在 0.59%～1.48%之间,由此表明,采用本方法进行样品着水具有较好的均匀性。

表 1 小麦着水均匀性检验(n=8)

2.2 不同水分的小麦储藏中真菌的生长与浊度的关系

样品着水后进行储藏,每隔 10 d取样一次进行样品浊度测定,结果见图 1～图 5。

图 1 13.3%小麦在不同温度下储藏真菌的生长

如图 1、图 2所示,13.3%和 14.2%水分的样品储藏 90 d,样品浊度值的变化幅度在 0.107～0.244 A,用危害真菌孢子计数法检测,结果表明,除14.2%水分的样品在 30℃储藏 90 d时,可疑有危害真菌生长外,这两个水分的其他样品,均未检出有危害真菌的生长。由结果可得出,样品浊度的本底值应在 0.250 A以下。如图 3所示,15.7%水分的样品在不同温度下储藏,除 15℃和 20℃储藏 90 d,未检出有真菌生长外,在25℃储藏 60 d时,样品检出有真菌的生长,浊度值为0.270 A,但在整个试验期间,真菌的生长速度一直较为缓慢。在 30℃储藏 40 d时,检出有危害真菌的生长,样品的浊度值为 0.308 A,90 d时,样品的浊度值升到 0.596 A,部分已出现霉变。如图 4所示,16.4%水分的小麦样品,除 15℃储藏,未检出有真菌生长外,在 20、25、30℃下储藏,真菌生长检出时间分别在 70、30、10 d,其浊度值分别为 0.280、0.260、0.270 A,到 90 d时 ,浊度值分别增至 0.325、0.571、0.673 A,由此可看出 ,一旦达到储粮真菌生长所需的水分,温度对真菌生长的速度而言是一个关键的因素。在图 5中 18.2%水分的样品,在15、20、25℃下储藏,均可检出有真菌的生长,但真菌生长速度和检出时间存在着明显的差异,在低温时真菌生长较为缓慢,高温时生长较快,在25℃储藏 30 d,已有大部分样品出现了霉变,18.2%水分的样品30℃储藏,不到 10 d已出现严重霉变,故取消了这一条件的试验。综上所述,不同水分的小麦样品,在不同的温度下储藏,样品中粉尘的变化与储粮危害真菌的生长具有良好的相关性。采用该方法通过对小麦储藏中粮堆粉尘变化的检测,可对储粮真菌的危害进行预测。

2.3 比浊法与真菌孢子计数法比较

采用比浊法和真菌孢子计数法,考察了 16.4%水分的小麦在 25℃储藏,真菌生长变化情况。对不同储藏时间的样品取样,进行浊度和真菌孢子测定,以14.2%水分的样品作对照,结果见图 6。

图 6 比浊法与真菌孢子计数法两种检测方法的比较

如图 6所示,采用比浊法与真菌孢子计数法对不同储藏时间的样品真菌生长变化情况进行了研究。16.4%水分的小麦样品储藏 30 d时,样品的浊度值达到 0.260 A,可确定在样品中已有真菌的生长,采用真菌孢子计数法测定,危害真菌孢子数已超过 105个 /g,属于真菌生长初期,这时在样品中还不能用肉眼看到有真菌的生长。储藏到 40 d,浊度值和危害真菌孢子数分别上升到 0.413 A和 2.5×106个/g,样品中可清楚看到有真菌的生长。随后,样品中的浊度值变化呈波浪状上升,到 90 d时,样品的浊度值达到 0.571 A。样品中真菌孢子数变化,在 60 d前,处于一个快速的增长期,60 d后真菌孢子的增速逐渐放缓,这些变化符合储粮真菌生长的一般规律。在对照组样品中浊度值变化在 0.124～0.241 A之间,与样品的本底值相同,采用真菌孢子计数法对对照组样品进行检测,未发现有真菌的生长。通过两种方法的比较可知,利用检测粮堆中粉尘的变化情况,对粮堆中真菌生长变化进行预测,比浊法具有操作简单、快速、实用性强的特点。在实际应用中,对于未经清理的小麦,如果入库时本底值过高,会对储粮真菌生长初期的检测带来一定的影响。

2.4 小麦在不同储藏条件下安全储藏时间

将不同水分的小麦样品,在不同温度下储藏,真菌初始检出时间和储藏 90 d污染程度见表 2。

表 2 小麦样品真菌初始生长时间

从表 2可看出,13.3%和 14.2%两个水分的样品未检出真菌的生长,在这个水分范围内,小麦进行短期储藏是安全的,如果长期储藏,仍存在着较大的风险。15.7%水分的小麦在 20℃以下短期储藏是安全的,25℃储藏 60 d,可检出有少量的真菌生长,但对小麦质量影响不大,15.7%水分 30℃储藏存在着较大的风险。16.4%的小麦在 20℃以下短期储藏较安全,可能会出现少量的真菌的生长。25℃和30℃不宜储藏。18.2%水分的样品在 15℃短期储藏相对安全,但仍存在着较大的风险。20℃以上在这个水分下储藏真菌生长快、危害大,不宜储藏,短期一般为 2～3个月时间。

3 结论

3.1 在本试验条件下,13.3%和 14.2%两个水分的样品储藏 90 d,未检出有真菌的生长,浊度值变化均处于一个较低的水平 (小于 0.250 A);15.7%、16.4%和 18.2%水分的样品储藏中,初期检出有真菌的生长,初期浊度值在 0.260～0.308 A;随着储藏时间的增加,被感染样品的真菌生长和浊度值的变化均呈上升趋势,两者有良好的相关性,这为采用比浊法进行小麦危害真菌的检测提供了依据。

3.2 采用比浊法和真菌孢子计数法,研究了 16.4%水分的小麦样品在储藏期间真菌生长变化情况。结果表明,利用检测粮堆中粉尘的变化情况,对储粮危害真菌生长进行预测,比浊法具有操作简单、快速、实用性强的特点,对小麦储藏真菌危害的早期检测和预报是可行的。

3.3 13.3%和 14.2%水分的小麦短期储藏是安全的,但长期储藏仍存在着较大的风险;15.7%水分的小麦在 20℃以下短期储藏是安全的。16.4%水分的小麦在 20℃以下短期储藏基本上是安全的,可能会有少量的真菌的生长,但对小麦的品质影响不大。18.2%水分的小麦在 15℃短期储藏相对是安全的,仍存在着较大的风险。

[1]Ghosh J,Nandi B.Deteriorative abilities of some common storage fungi of wheat[J].Seed Science and Technology,1986,14:141-149

[2]蔡静平.储粮微生物活性及其应用的研究[J].中国粮油学报,2004,19(4):76-79

[3]Donald W W,Mirocha C J.Chitin as a measure of fungal growth in stored corn and soybean seed[J].Cereal Chemis2 try,1977,54:466-474

[4]SeitzL M,Mohr H E,Burroughs R,et al.Ergosterol as an indicator of fungal invasion in grains[J].Cereal Chemistry,1977,54:1207-1217

[5]Tothill I B,Harris D,Magan N.The relationship between fungal growth and ergosterol content of wheat grain[J].My2 col.Res.,1992,96(11):965-970

[6]White N D G,Sinha R N,MuirW E.Intergranular carbon dioxide as an indicator of biological activity associated with the spoilage of stored wheat grain[J].Canadian Journal of Agricultural Engineering,1982,24:35-42

[7]Kaminski E,Przybylski R,Wasowicz E.Spectrophotometric deter mination of volatile carbonyl compounds as a rapidmeth2 od for detecting grain spoilage during storage[J].Journal of Cereal Science,1985,3:165-172

[8]Borjesson T,Stollman U,Schnurer J.Volatile metabolites and other indicators of Penicillium aurantiogriseum growth[J].Applied and Environmental Microbiology,1990,56:3705-3710

[9]Tuma D,Sinha R N,MuirW E,et al.Odor volatiles associ2 ated with microflora in damp ventilated and nonventilated bin-stored bulk wheat[J]. International Journal of Food Mi2 crobiology,1989,8:103-119

[10]唐芳,程树峰,伍松陵.玉米储藏主要危害真菌生长规律的研究[J].中国粮油学报,2008,23(5):137-140.

Dust Change and Fungi Growth in StoredWheat

Cheng Shufeng Tang Fang Wu Songling
(The Academy of Science of the State Administration of Grain,Beijing 100037)

When storage fungus grow in stored grains,lots of spores,mycelia and decomposers by fungus are produced,which directly bring on a change of dust amount in stored grains.The relation bet ween the dust change and the fungi growth was studied usingwheat samplesofmoisture 13.3%,14.2%,15.7%,16.4%,18.2%stored at 15,20,25,30℃for 90 d and using nephelometry for dust detection.Results:Fungus can not grow in wheat ofmoisture 13.3%and 14.2%during 90 d storage,and the turbidity values of these samples are at a lower level(less than 0.250 A).The growth of stored fungus are detected in some samples ofmoisture 15.7%,16.4%and 18.2%,the tur2 bidity values at initial stage are 0.260～0.308 A.The turbidity value and fungi growth of the infected samples both increase with extending storage time,and the dust change is obviously correlative with the growth of stored fungus.The growth of stored fungus could be monitored through measuring the dust change in stored grains.

stored wheat,dust change,fungi growth,nephelometry

S-3

A

1003-0174(2010)02-0113-04

科技部“十一五”重点科技支撑项目 (2006BAD08B07-2)

2009-04-22

程树峰,男,1956年出生,副研究员,粮食微生物