玉米储藏期霉菌活动及玉米主要品质变化研究

胡元森,王改利,李翠香,蔡静平

(河南工业大学生物工程学院,河南省谷物资源转化与利用重点实验室,河南郑州 450001)

玉米储藏期霉菌活动及玉米主要品质变化研究

胡元森,王改利,李翠香,蔡静平

(河南工业大学生物工程学院,河南省谷物资源转化与利用重点实验室,河南郑州 450001)

对两个玉米品种在不同水分条件下进行模拟储藏,定期测定玉米中脂肪酸、蛋白质的变化及微生物活动情况.结果表明:低水分玉米微生物代谢活动弱,水分含量 15%以上的高水分玉米中微生物活性值在第 10天开始明显上升,在 50 d时,活性值高出低水分玉米 10倍以上.储藏期玉米脂肪酸值呈上升趋势,水分越高,上升越快,水分含量 15.4%的玉米脂肪酸值在第20天时上升趋势开始加快.水分含量 15.4%的玉米水溶性蛋白含量在储藏期变化明显,而盐溶蛋白含量相对稳定,当水分含量升高至 18%以上时,两种蛋白含量都会发生较大变化.低水分玉米中醇溶蛋白含量变化不大,而水分含量为 18.5%的玉米在储藏 20 d醇溶蛋的含量开始迅速下降,60 d后其含量下降了 22%.

储藏霉菌;脂肪酸值;微生物活性值;蛋白质组分

0 前言

玉米是我国主要粮食作物之一,播种面积居世界第二位,总产量占谷物总产量的 20%以上[1],已成为极重要的饲料原料和食品工业原料.玉米在仓储过程中,由于受外界环境条件及粮堆湿热扩散的影响,极易发生霉菌生长活动,导致霉变及品质劣变.

多位学者对玉米储藏过程中品质变化与微生物活动进行了研究.刘晓莉等[2]研究玉米吸湿过程中微生物活动与品质变化时发现,玉米中微生物活性变化与脂肪酸值变化之间具有非常显著的正相关性.李振权等[3]研究证实霉菌处于菌丝生长期时,其微生物活性值的增加速率显著高于其他生理时期,对储粮品质的影响最大.唐芳等[4]对不同水分含量玉米储藏中主要危害真菌的生长规律进行了研究,并考察了霉菌生长与玉米温度变化的关系.其他学者也分别从不同角度对玉米储藏过程中品质变化进行了研究[5-6],获得较为丰富的研究成果.

我国玉米收获后缺乏自然干燥的条件,储藏期间北方雨雪天气多,南方湿度大,其在储藏过程中容易吸湿,导致水分含量增加,霉菌活动旺盛.前人研究大多集中在温度或水分对玉米脂肪酸值、发芽率等指标的影响,对低温、高水分玉米储藏过程中微生物活动及蛋白质的变化涉及不多.作者对不同水分含量玉米在低温条件下霉菌活动及主要品质指标变化进行研究,为玉米安全储藏及品质分析提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

两个玉米品种分别为郑单 958号和中科 4号,从河南省驻马店豫鑫种子公司购买.

1.2 方法

1.2.1 储藏方法

把两个品种玉米的水分含量调成 15%～16%和 18%～19%,连同原始水分(水分含量 9%～10%)玉米分别装入 2.75 L塑料瓶中,每瓶装玉米约 400 g,封口后一同放入 20℃、相对湿度75%恒温恒湿箱中,定期取样分析霉菌量、脂肪酸值、微生物活性值、蛋白质组分变化情况.

1.2.2 水分测定

按 GB5497-85方法测定.

1.2.3 脂肪酸值测定

按 GB/T15684-1995方法测定.

1.2.4 微生物活性值测定

微生物活性值是表征微生物活动状况的一个指标,该值既与粮食中存在的微生物数量有关,也与微生物的生理特性有关,活性值大小用微生物快速检测仪测定[7].

1.2.5 蛋白组分的提取及测定

水溶蛋白、盐溶蛋白和醇溶蛋白的提取参照文献[8]的方法:将玉米样品用粉碎机粉碎后,过40目筛,称取 2 g放入三角瓶中,加 80 mL水提水溶蛋白、加 80 mL 5%的 NaCl提盐溶蛋白,加 80 mL 70%乙醇提醇溶蛋白,于 30℃振荡提取 2 h, 5 000 r/min离心 10 min,上清液供电泳分析或含量测定.水溶蛋白及盐溶蛋白采用垂直板 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析.电泳条件:分离胶浓度12%,浓缩胶浓度 5%,上样体积 20μL,电泳开始时电流为 10 mA,待样品进入分离胶后,电流为20～30 mA.醇溶蛋白的含量测定参照文献[9].

2 结果与分析

2.1 不同水分含量的玉米在储藏过程中微生物活性值的变化

在20℃条件下,两个不同水分含量的玉米品种在储藏过程中,微生物活性值变化规律基本一致,见图 1和图 2.

从图 1和图 2可以看出,微生物活性值总体呈上升趋势,水分越高上升得越快.在 50 d储藏期内,低水分含量玉米微生物代谢活动弱,其活性值变化不大,而水分含量 18.5%左右的玉米从第10天开始,微生物活动开始旺盛,其微生物活性值显著上升.在第 50天时,郑单 958活性值是同期低水分玉米的 13倍,中科 4号活性值变化规律与郑单 958变化趋势相似.

2.2 不同水分含量的玉米在储藏过程中脂肪酸值的变化

不同水分含量的玉米在储藏过程中脂肪酸值的变化见图 3和图 4.

从图 3和图 4可以看出,玉米储藏期脂肪酸值总体呈上升趋势,水分越高上升得越快.在 50 d储藏期内,水分含量 10.4%的玉米脂肪酸值变化不大,水分含量 15.4%左右的玉米在储藏 30 d后,该值开始略有上升,当水分含量较高时,脂肪酸值上升较快,如水分含量 18.6%的郑单 958在储藏 50 d后脂肪酸值增加了 1倍以上.

2.3 不同水分含量的玉米在储藏过程中蛋白质组分的变化

郑单 958储藏期水溶蛋白、盐溶蛋白电泳图见图 5和图 6.

从图 5和图 6可看出,郑单 958水溶性蛋白在储藏期发生了较大变化,特别是在储藏 20 d左右时,蛋白谱带发生明显变化.在 40 d储藏期内,条带 a1～a3灰度减弱甚至消失,b1～b4、b6～b7灰度在储藏 20 d时有短暂增强,随后又减弱.在储藏期 b5灰度一直增加.储藏 30 d后,电泳谱带基本不变.这一情形说明,水分含量 15.4%的玉米在储藏 20 d左右时蛋白种类开始变化,少数大分子质量 (a1、a2条带)水溶性蛋白水解,使 20～40 ku的蛋白含量增多(b1～b6),至储藏 30 d后,蛋白组分已趋于稳定.与水溶性蛋白相比,郑单958盐溶蛋白条带数量几乎没有变化,只有部分条带灰度减弱(图 6箭头所示).这说明在该储藏条件下,盐溶蛋白组分稳定,水解较少.

不同水分含量玉米储藏 40 d时的水溶蛋白电泳结果见图 7和图 8.由图 7和图 8可知,水分含量 18.5%的玉米中多数蛋白条带灰度较水分含量 10.3%及 15.4%的下降,随水分升高至20.7%,部分蛋白带消失 (图 7箭头所示).盐溶蛋白表现与水溶蛋白相似的变化规律,c1～c5蛋白带在低水分含量玉米中含量较大,当水分升高至 20.7%时,该谱带灰度减弱,同时中、低分子质量的 d1～d4蛋白带灰度增强 (见图 8).这一情形暗示,储藏 40 d时,低水分玉米蛋白组分变化不大,当水分含量高于 18.5%时,玉米中水溶及盐溶蛋白开始水解,随水分含量升高水解愈明显.

不同水分含量郑单 958储藏期醇溶蛋白变化情况见图 9.

图9 不同水分含量郑单 958储藏期醇溶蛋白的变化

从图 9可看出,在 20℃储藏条件下,低水分玉米短期储藏时醇溶蛋白含量变化不大,随着水分升高,玉米醇溶蛋白含量降低.水分含量15.4%的玉米在储藏 40 d后,醇溶蛋白开始缓慢下降,而水分含量 18.5%的玉米在储藏的第 20天即开始迅速下降,储藏 60 d后其含量下降了 22%.这说明玉米在低温低湿条件下,醇溶蛋白储藏稳定性较好,蛋白不易发生变化,当水分高于 15.4%后,由于种子呼吸和霉菌活动旺盛,醇溶蛋白含量下降较快,储藏品质开始发生劣变.

3 结 论

在20℃储藏条件下,水分含量是影响储藏期玉米霉菌活动的主要因素.水分含量在 10%以下时,微生物代谢活动弱,其活性值变化不大.当水分含量在 15%以上时,微生物从第 10天开始活动旺盛,其微生物活性值显著上升.

储藏期玉米脂肪酸值呈上升趋势,水分越高上升得越快.水分含量 10.3%的玉米脂肪酸值变化不大,水分含量达 18.5%时,脂肪酸值在 20 d时开始上升,储藏 50 d后其值增加 1倍以上.

水分含量 15.4%的玉米水溶性蛋白在储藏期变化明显,而盐溶蛋白相对稳定,当水分含量升高时,这两种蛋白中高分子质量蛋白会发生较大程度水解.水分含量 10.3%的玉米中醇溶蛋白含量变化不大,当水分含量达到 18.5%时,储藏 20 d即开始迅速下降,60 d后醇溶蛋白含量下降了22%.

[1] 何学超,肖学彬,杨军,等.玉米储藏品质控制指标的研究 [J].粮食储藏,2004(3): 46-50.

[2] 刘晓莉,蔡静平,黄淑霞,等.粮食吸湿过程中微生物活动与品质变化相关性的研究[J].河南工业大学学报:自然科学版, 2006,27(5):33-35.

[3] 李振权,蔡静平,黄淑霞,等.不同生理状态霉菌对储粮品质危害性的研究 [J].粮油加工,2007(7):96-98.

[4] 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.

[5] 张玉荣,温纪平,周显青.不同储藏温度下玉米品质变化研究 [J].粮食储藏,2003 (3):7-9.

[6] 王若兰,白栋强,姚玮华.主要储备粮种在不同温度状态下储藏品质的研究[J].郑州工程学院学报,2003,24(4):5-8.

[7] 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(4):76-79.

[8] 张进忠,王金水,周长智,等.不同储藏件下小麦蛋白质变化研究[J].郑州粮食学院学报,1997,18(4):72-76.

[9] 张龙翔.生化实验技术和方法[M].北京:人民教育出版社,1981:183-187.

FUNGIACTIV ITY AND QUAL ITY CHANGE OFMAJOR COMPONENT OF STORED CORN DUR ING STORAGE PER IOD

HU Yuan-sen,WANG Gai-li,L ICui-xiang,CA IJing-ping
(Key Lab of Corn Kernel Transfor m ation and U tilization of Henan Province,School of B ioengineering,Henan University of Technology,Zhengzhou450001,China)

The article perfor med stimulated storage of two corn varieties under the condition of different moisture contents,and periodically deter mined the change of protein and fatty acid aswell as the microbial activity in the corn.The results show thatmicrobes in low-moisture corn haveweak metabolic activity;the activity value ofmicrobes in high-moisture corn(moisture continent higher than 15%)increases remarkably in the 10th day,and ismore than 10 times that of the low-moisture corn;the fatty acid value of the stored corn increases gradually,and the increase speed is in direct ratio with the moisture content;the fatty acid value of corn with 15.4%moisture content increases greatly in the 20th day;the content ofwater-soluble protein in the corn with 15.4%moisture content changes remarkably in the storage period,but the content of salt-soluble protein keeps relatively stable,and the contentsof the two proteins change greatlywhen the moisture content increases to above 18%;the contents of alcohol-soluble protein in low-moisture change little,but the contents of the alcohol-soluble protein in corn with the moisture contentof 18.5%decrease rapidlywhen stored for 20 days and decrease by 22%after stored for 60 days.

stored fungi;fatty acid value;microbial activity value;protein component

TS210

B

1673-2383(2010)03-0016-04

2009-12-04

河南省教育厅自然科学基金项目 (2009B210002);河南工业大学博士基金项目(150206)

胡元森(1976-),男,河南信阳人,副教授,研究方向为粮食、食品微生物学.