稻谷儲存水分和溫度對真菌生長和稻谷主要品質的影響

張海洋，歐陽毅，祁智慧，唐 芳

（國家糧食局科學研究院，北京 100037）

稻谷儲存水分和溫度對真菌生長和稻谷主要品質的影響

張海洋，歐陽毅，祁智慧，唐 芳

（國家糧食局科學研究院，北京 100037）

研究水分、溫度對稻谷儲存過程中真菌生長和主要儲存品質的影響。將稻谷設為含水量分別為12．1%、13．1%、14．0%、15．1%、16．0%的樣品，分別置于10、15、20、25、30、35℃溫度條件下模擬儲存180 d后，檢測稻谷樣品中真菌生長、發(fā)芽率和脂肪酸值的變化。結果表明，水分是真菌生長的決定因素，13．1%水分處于真菌生長臨界水分以下，即使溫度適宜真菌也不生長；14．0%處于真菌生長臨界水分以上，水分越高越利于真菌孢子萌發(fā)生長，溫度越高真菌生長速度越快；脂肪酸值受真菌生長的影響程度要大于水分和溫度，13．1%以下水分稻谷，沒有真菌生長，脂肪酸值上升緩慢。14．0%以上水分稻谷，一旦真菌生長，就會加速脂肪酸值的升高；發(fā)芽率受溫度影響程度最大，高溫儲存半年，無論是否有真菌生長，發(fā)芽率基本降為0，低溫儲存不僅能抑制真菌生長還利于保持種子發(fā)芽率。

稻谷；水分；溫度；真菌生長；發(fā)芽率；脂肪酸值

稻谷是我國主要糧食品種之一，全國有60%的人口以大米為主食［1］。稻谷儲藏期間，因其部分理化特性受儲藏條件影響，易發(fā)生變化，會降低稻米品質［2－4］，若發(fā)生霉變，會進一步導致品質劣變，給稻谷儲藏安全構成威脅。因此，如何保證稻谷儲藏品質安全一直備受關注。

我國稻谷種植品種繁多，倉儲企業(yè)收購稻谷時也面臨這一問題。若要在儲藏過程中進行品質控制，需選擇受品種影響較小的理化指標。脂肪酸與蛋白、淀粉相比，雖然含量不多，但受品種影響較小且變化最快，因此我國把脂肪酸值作為稻谷儲存品質判定的重要指標之一［5］。發(fā)芽率是評價稻谷種子質量的重要指標之一，發(fā)芽率的保持對儲存條件要求較高，易受環(huán)境和微生物生長的影響。關于稻谷儲藏過程中脂肪酸值和發(fā)芽率變化的研究報道較多，Purushotham［6］研究了儲藏真菌和稻谷發(fā)芽率的相關性，廖權輝等［7］認為儲藏真菌侵染種子是稻谷發(fā)芽率降低的主要原因。Mallick［8］研究報道，種子發(fā)芽活力的變化、真菌生長和水分的季節(jié)性波動三者間的綜合作用導致了儲存稻谷的品質劣變。Zhou［9］研究了4℃和37℃儲存7個月的糙米的脂肪酸差異，結果表明溫度對脂肪酸值影響較大。T．Gernkawa［10］研究了不同水分含量的糙米在儲藏過程中脂肪酸值的變化，結果表明水分越高脂肪酸值上升越快。周建新［11］研究了高濕度下稻谷儲藏溫度對微生物和脂肪酸值的影響，建立了同一水分條件下，霉菌量、脂肪酸值與儲藏溫度和時間的二元線性關系。現(xiàn)有研究多是基于單一因素或兩因素，研究其對脂肪酸值和發(fā)芽率的影響，但實際儲糧情況下，水分、溫度和真菌生長密切相關。本文針對稻谷儲藏水分、溫度對真菌生長的影響進行研究，在此基礎上研究三因素協(xié)同作用對稻谷品質的影響，為稻谷安全儲存和品質控制提供參考。

1 材料與方法

1．1 樣品

稻谷樣品：2014年產粳稻，初始水分12．0%，產自黑龍江。

1．2 試劑和儀器

HPS－250生化培養(yǎng)箱：哈爾濱東聯(lián)電子技術開發(fā)有限公司；PL3002－IC電子分析天平：梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；HG－9246A型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司；SMART顯微鏡：重慶奧特公司；DJSFM－1糧食水分測試粉碎磨：成都糧食儲存科學研究所。實驗用水均為去離子水。

1．3 實驗方法

1．3．1 樣品制備及儲存

稻谷樣品需先進行清理和除雜，將稻谷平均分為若干等份，每份質量約為5 kg，采用噴霧著水法，使樣品著水均勻，密封袋密封，置于5℃冰柜中平衡10 d左右。每次著水量≤2%，多次平衡，使樣品達到實驗所需水分。將平衡后的稻谷樣品均分為6等份，分裝于1．0 L的廣口瓶中，加塞密封，分別置于10、15、20、25、30、35℃的恒溫箱中儲存180 d。

1．3．2 真菌孢子計數(shù)［12］

參照《儲糧真菌危害早期檢測方法的研究》，每個樣品兩次平行實驗，結果取平均值。

1．3．3 水分測定

采用GB／T 5497—85糧食、油料檢驗水分測定法105℃烘干法。

1．3．4 發(fā)芽率測定

采用GB／T 5520—2011糧油檢驗籽粒發(fā)芽試驗。

1．3．5 脂肪酸值測定

采用GB／T 5510—2011糧油檢驗糧食、油料脂肪酸值測定石油醚提取法。

1．4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19和EXCEL軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結果與分析

2．1 樣品水分均勻性檢驗

由于稻谷儲藏水分與真菌生長密切相關，樣本著水的均勻性會直接影響到實驗結果的準確性。因此，采用1．3．3方法對著水、冷藏平衡后的5個不同水分梯度的稻谷樣品進行水分均勻性檢驗。結果表明，不同水分梯度的稻谷，其相對標準偏差（RSD，n＝6）范圍為0．27%～0．94%，平均水分分別為12．1%、13．1%、14．0%、15．1%、16．0%，實驗用稻谷樣品水分具有良好的均勻性。

2．2 稻谷儲存水分、溫度對真菌生長的影響

微生物生長是糧食儲藏過程中導致品質下降的重要因素之一，嚴重時會產生毒素。目前我國稻谷儲存水分普遍偏高，受外界環(huán)境影響，糧堆中易出現(xiàn)局部高水分區(qū)或結露層，導致進一步霉變發(fā)熱，進而影響稻谷品質。因此，開展不同水分稻谷在不同溫度下儲藏半年時真菌生長情況的研究，以探究儲藏水分、溫度對真菌生長的影響。實驗結果見圖1。

圖1 稻谷儲存水分、溫度對真菌生長的影響

圖1為不同水分稻谷在不同溫度條件下儲藏半年時真菌的生長情況。12．1%與13．1%水分的稻谷在6個不同實驗溫度條件下儲存6個月未檢出真菌生長，這兩個水分在真菌生長臨界水分以下，即使溫度適宜，真菌孢子也難以萌發(fā)生長，因此，在南方部分地區(qū)，13．1%水分以下稻谷，即使35℃高溫持續(xù)半年，在做好密閉防潮的前提下，也可免受真菌侵染。14．0%水分稻谷于20℃以下儲存半年，未檢出真菌生長，25℃儲存持續(xù)半年，真菌生長可達到9．7 ×105個／g，根據(jù)儲糧真菌危害早期檢測方法研究［12］，儲糧狀況處于臨界狀態(tài)，是關鍵控制區(qū)，真菌進一步生長會導致水分升高，若不及時采取控溫或控水措施，可能造成糧堆發(fā)熱。14．0%水分稻谷30℃以上儲藏半年，真菌生長均在106個／g數(shù)量級，達到危害級別，對儲糧安全已構成威脅。15．1%水分稻谷在15℃以下低溫儲藏半年，未檢出真菌生長。16．0%水分稻谷只有在10℃低溫儲藏，不會對儲糧安全構成危害，而在20℃以上儲藏，真菌生長速度加快，35℃高溫儲藏真菌呈飛躍式生長，由此可見，高于真菌生長臨界水分的稻谷，水分越高，真菌孢子越易萌發(fā)生長，溫度越高，真菌生長越快。

綜上所述，若要保證稻谷不受真菌侵染，一定要嚴格控制稻谷水分在真菌生長臨界水分以下。但從稻谷后期加工和食用角度考慮，水分偏低會影響后期加工和食用品質，有些倉儲和加工企業(yè)盡可能把稻谷儲藏水分提高。因此，在嚴格控制低溫儲藏的前提下，稻谷水分可以在一定范圍內提高，但稻谷水分提高會增加真菌生長的風險。

2．3 稻谷脂肪酸值變化

稻谷儲藏過程中，脂肪酸值是儲藏品質控制的一項重要指標。脂肪酸雖然含量不高，但其變化比蛋白質和淀粉快很多，且受稻谷品種影響較小，適于我國多品種混存的儲存品質控制。稻谷脂肪酸值越高，食用品質越差。導致脂肪酸值升高有內、外因兩方面因素，外因是指微生物生長分泌脂肪水解酶，導致脂肪酸值升高，內因是籽粒自身代謝消耗部分營養(yǎng)成分［13－14］。本實驗用稻谷樣品初始脂肪酸值在18．0 mgKOH／100 g左右，按照1．3．1方法模擬儲藏180 d后，樣品脂肪酸值結果見圖2。

圖2 不同儲藏條件下稻谷脂肪酸值的變化

圖2為不同水分的稻谷在不同溫度下儲存半年，脂肪酸值的變化。水分12．1%和13．1%稻谷樣品六個溫度下均未檢出真菌生長，12．1%水分的稻谷脂肪酸值隨儲藏溫度升高小幅度上升，但不明顯，范圍為18．0～24．0 mgKOH／100 g，根據(jù)稻谷儲存品質判定規(guī)則［5］（脂肪酸值≤25．0 mgKOH／100 g），屬宜存范圍。13．1%水分稻谷30℃及以下儲藏，脂肪酸值隨溫度升高有小幅上升，10～30℃之間，脂肪酸值范圍為21．7～29．2 mgKOH／100 g，溫度每升高5℃，脂肪酸值分別升高0．9、1．7、2．2、2．7 mgKOH／100 g，而35℃儲存半年時脂肪酸值上升速度加快，增幅達7．2 mgKOH／100 g，由此可見，對于真菌生長臨界水分以下的稻谷，脂肪酸值主要受溫度因素影響，隨溫度升高，脂肪酸值緩慢升高，長時間35℃高溫儲藏，可能導致脂肪酸值明顯升高。14．0%及以上水分稻谷儲藏，低溫儲藏一定程度上可抑制真菌生長。14．0%、15．1%和16．0%水分的稻谷樣品分別在25、20、15℃下儲存半年時間檢出真菌生長，脂肪酸值均升高至30 mgKOH／100 g左右，且隨著儲藏水分和溫度的升高，真菌數(shù)量呈上升趨勢，脂肪酸值也明顯升高。16．0%高水分的稻谷35℃高溫儲藏時，真菌檢出量達到107個／g，脂肪酸值升高至102．5 mgKOH／100 g。由此可見，對于14．0%水分以上的稻谷，脂肪酸值的升高受水分、溫度和真菌生長三個因素的影響，水分、溫度越高，真菌生長越多，脂肪酸值升高越快。低溫儲藏不僅可以抑制或減緩真菌生長，還能減緩脂肪酸值升高，利于稻谷儲藏品質的保持。

采用SPSS軟件對水分、溫度、真菌生長對脂肪酸值的影響進行多因素方差分析，結果表明，三個因素對脂肪酸值均有顯著性影響（P＜0．05）。分別對水分與脂肪酸值、溫度與脂肪酸值、真菌生長與脂肪酸值進行線性擬合，擬合方程和擬合度見表1。

表1 水分、溫度、真菌生長與脂肪酸線性擬合分析

由表可知，脂肪酸值與真菌生長的線性擬合度最好，其次是水分和溫度。由此可見，真菌生長對脂肪酸值的影響程度明顯大于水分和溫度，14．0%以上水分的稻谷儲藏過程中，嚴格控制真菌生長是防止脂肪酸值快速升高的關鍵。

2．4 稻谷發(fā)芽率變化

發(fā)芽率不僅能評價種子發(fā)芽能力，也是稻谷儲藏過程中評價真菌侵染程度非常靈敏的一項指標。儲藏真菌對糧粒初期的侵染，一般先從營養(yǎng)豐富的胚乳開始。真菌侵染初期，糧粒表面可能觀察不到，但對發(fā)芽率已經造成影響。在真菌未侵染的情況下，種子也會逐漸失去活力，主要是糧粒自身代謝損耗自身營養(yǎng)成分，導致籽粒發(fā)芽能力及活力降低，高溫對種子也有一定程度的熱損傷［15］。本實驗用稻谷樣品，初始發(fā)芽率在98%左右，按照1．3．1方法模擬儲存180 d后，樣品發(fā)芽率結果見圖3。

圖3 不同儲藏條件下稻谷發(fā)芽率的變化

圖3為不同水分稻谷在不同溫度下儲存半年，發(fā)芽率的變化。將模擬儲藏溫度劃分為兩個區(qū)，低溫區(qū)10、15、20℃，高溫區(qū)25、30、35℃。低溫區(qū)稻谷儲藏半年，15．1%以下水分稻谷基本未檢出真菌生長（除15．1%水分在20℃儲藏的樣品外），發(fā)芽率變化范圍在66%～94%，12．1%水分在10℃時發(fā)芽率為94%，基本維持在初始水平，隨著水分和溫度的升高，發(fā)芽率呈緩慢下降趨勢，而14．0%在20℃時發(fā)芽率降至66%，此時，發(fā)芽率降低主要是糧粒自身代謝所致［15］。由此可見，低水分和低溫可降低糧粒自身生理活動，利于發(fā)芽率的保持。15．1%水分稻谷在20℃儲藏半年時，真菌生長達到106個／g以上，導致發(fā)芽率降至10%。16．0%水分樣品10℃低溫儲藏時，有少量真菌檢出（2．6×105個／g），發(fā)芽率在77%左右，可見，低溫可在一定程度上抑制真菌活動，少量真菌生長對籽粒損傷相對小些。高溫區(qū)稻谷儲藏，12．1%和13．1%稻谷雖未檢出真菌生長，但隨著溫度的升高，發(fā)芽率急劇下降，35℃儲藏時發(fā)芽率均降為0，此時發(fā)芽率降低主要受高溫影響［15］。高溫區(qū)14．0%以上水分的稻谷均檢出真菌生長，各溫度下發(fā)芽率均降為0，此時發(fā)芽率受溫度和真菌生長雙重影響。由兩個溫區(qū)結果比較可以看出，無論是否有真菌生長，高溫區(qū)發(fā)芽率降速明顯高于低溫區(qū)，高溫對籽粒的損傷更為明顯。

采用SPSS軟件對水分、溫度、真菌生長對發(fā)芽率的影響進行多因素方差分析，結果表明，三個因素對發(fā)芽率均有顯著性影響（P＜0．05）。分別對水分與發(fā)芽率、溫度與發(fā)芽率、真菌生長與發(fā)芽率進行線性擬合，擬合方程和擬合度見表2。

表2 水分、溫度、真菌生長與發(fā)芽率線性擬合分析

由表可知，發(fā)芽率與溫度線性擬合度最好，其次是真菌生長和水分。由此可見，溫度對發(fā)芽率的影響程度大于真菌生長和水分，嚴格控制儲藏溫度是防止發(fā)芽率快速下降的關鍵。

3 結論

通過對不同水分稻谷在不同溫度下模擬儲藏，研究了儲藏水分、溫度對稻谷儲藏半年真菌生長數(shù)量的影響，以及水分、溫度、真菌生長對發(fā)芽率和脂肪酸值的影響，結果表明：水分是真菌生長的決定因素，13．1%水分處于真菌生長臨界水分以下，即使溫度適宜真菌也不生長。14．0%處于真菌生長臨界水分以上，水分越高越利于真菌孢子萌發(fā)生長，溫度越高真菌生長速度越快。脂肪酸值受真菌生長的影響程度要大于水分和溫度，13．1%以下水分稻谷，沒有真菌生長，但35℃持續(xù)高溫也會導致脂肪酸值升高。14．0%以上水分稻谷，一旦真菌生長，就會加速脂肪酸值的升高。發(fā)芽率受溫度影響程度最大，25℃以上高溫儲存半年，無論是否有真菌生長，發(fā)芽率基本降為0，20℃低溫儲存不僅能抑制真菌生長還利于保持種子發(fā)芽率。

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Influence of storage moisture content and temperature on growth of fungi and quality of stored paddy

ZHANG Hai－yang，OUYANG Yi，QI Zhi－h(huán)ui，TANG Fang
（Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037）

The influence of moisture content and temperature on the growth of fungi during paddy storage and the main quality of the paddy was studied．The paddy with moisture content of 12．1%，13．1%，14．0%，15．1%and 16．0%were stored for 180 days at 10，15，20，25，30，35℃，respectively in order to detect the growth of fungi，change of germination rate and fatty acidity．The results indicated that the moisture content was the determinant of fungal growth．Moisture content 13．1%was below the critical for fungal growth which will not grow under the moisture even if the temperature was suitable；14．0%was above the critical and above the critical value，the higher the moisture content，the more suitable for fungal spores germination，and the higher the temperature，the faster the fungal growth；the fungal growth had a larger influence on fatty acidity than the moisture and the temperature．Under the condition of the moisture content of paddy was below 13．1%，there was no growth of fungi and the fatty acidity value rose slowly．On the other hand，when the moisture content of paddy was above 14．0% and once the fungi grew，the fatty acidity value would rise rapidly．Germination rate was affected by the temperature more than fungal growth and moisture．When the paddy stored in high temperature for half a year，no matter fungal grew or not，the germination rate will almost reduce to zero．Low temperature storage can not only inhibit the growth of fungi，but also keep the seed germination rate．

paddy；moisture content；temperature；fungi growth；germination rate；fatty acid value

TS 201

A

1007－7561（2017）02－0039－05

2016－08－01

“十三五”國家重點研發(fā)項目（2016YFD0401000－3）

張海洋，1986年出生，男，實習研究員．

唐芳，1978年出生，女，副研究員．