那他霉素复配防霉剂对储藏小麦真菌多样性和品质影响

2015-03-11李听听卢中一李广富

中国粮油学报 2015年5期

李听听陈伟卢中一李广富

(山东农业大学食品科学与工程学院，泰安 271018)

我国是一个粮食生产大国，每年由于储藏不当，造成霉变的粮食达数十亿公斤，约占全国粮食总产量的1.5%～3%［1－2］，在品质上的损害则是难以概述的。因此在保证储粮数量真实的同时，确保储粮品质良好，对预防粮食霉变有着重要的意义。造成这一原因的根源是粮食微生物，许多真菌产生的真菌毒素直接威胁着人类的身体健康和生命安全。因此，建立储粮防霉剂的应用体系是十分必要的。目前，专门研究防霉剂在粮食储藏中应用的相关报道较少，开发广谱、高效的粮食防霉剂，一直是粮食工作者的研究热点。单一的防霉组分，不可能对所有的霉菌起作用，复合型防霉剂是由几种有协同效应的防霉剂按一定比例配制而成，其增效和协同作用可以克服单一防霉剂在防霉效力上的局限性，扩大抑菌效力和范围［3］，张明辉等［4］已在皮革防霉中采用正交试验法设计3种防霉剂的复配防霉试验并取得较理想结果。

在程芳等［5］单种抑菌剂对小麦防霉的基础上选择了那他霉素、山梨酸钾、仲丁胺作为粮食防霉剂的主要成分，这在国内预防粮食霉变研究中尚处于起步阶段，目前这些防霉剂主要应用于饲料、皮革、食品果蔬等储藏方面的研究［6－8］。以肿丁胺、山梨酸钾与那他霉素组合成不同的那他霉素复配防霉剂对高水分小麦处理，将处理后的小麦置于温度30℃、相对湿度75%的环境中储藏，测定储藏过程中不同阶段小麦微生物菌落总数及品质变化规律，以期研制和筛选出能满足储藏要求的粮食防霉产品。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 小麦样品

小麦:市售，泰安当地的品种鲁麦21，于2013年夏季收获。

1.1.2 主要试剂

那他霉素:大连英斯特生物技术有限公司;山梨酸钾、仲丁胺:天津市凯通化学试剂有限公司。

1.1.3 主要仪器和设备

YXQGO2高压蒸汽灭菌锅:山东新华医疗器械有限公司;SW－CJ－1CU超净工作台:苏净集团安泰公司;LRH－250生化培养箱:上海一恒科技有限公司;pHs－3型酸度计:上海第二分析仪器厂;HYGB全温度摇瓶柜:太仓市实验设备厂;JFSD－70实验室粉碎磨:上海市嘉定粮油检测仪器厂;202型－鼓风干燥箱:中国龙口市先科仪器公司。

1.2 试验方法

1.2.1 水分调节方法

将预处理过的小麦样品放入灭菌后的玻璃容器内，按其含水量计算调节至目标含水量所需的理论添加无菌水量，用喷雾器分3次将1.3倍理论添加水量的蒸馏水喷到粮食表面，用保鲜膜覆盖使水分被完全吸收和平衡，获得所需要平衡水分13.6%［9］。

1.2.2 小麦样品不同抑菌剂的处理

根据食品安全国家标准食品添加剂使用标准GB 2760—2011，选用3种高效无公害的种防霉剂，进行不同组合处理小麦，分别为粮食熏蒸剂仲丁胺、那他霉素、山梨酸钾。将山梨酸钾，那他毒素，仲丁胺分别配成 7.5%、0.001%、15%的溶液，每个组合共10 mL均匀喷洒在1 500 g粮食上，3个平行试验，每个样品的小麦量是500 g，并做空白对照。4℃放置24 h，平衡水分在13.6%左右。将处理好的粮食放在PE(0.05)保鲜袋中，放在培养箱中(温度30℃，相对湿度75%)，定期取样测定相关指标。

表1 不同试验处理

1.2.3 相关指标的测定法

小麦样品含水率的测定按照GB 5497—1985《粮食、油料检验水分测定法》执行;小麦脂肪酸值含量的测定按照GB/T 15684—1995执行;小麦黏度值测定按照LS/T6101—2002《谷物黏度测定快速黏度仪法》执行;玉米中霉菌的分离及鉴定参照GB/T 4789.16《谷物黏度测定快速黏度仪法》［10］、中国真菌志第五卷“曲霉属及相关有性型”和参考文献［11］执行。

1.3 数据统计

数据处理和分析采用SASv9.0软件。

2 结果与分析

2.1 复合抑菌剂对小麦含水率的影响

用7种复合防霉剂处理的小麦样品在30℃，RH75%的环境中储藏35 d。小麦水分在储藏前7 d，大部分呈现短暂上升趋势。小麦在RH75%条件下，由于环境中水气含量低，解吸率大于回收率，平衡水分会下降［12］。随着贮藏时间的延长，小麦中的真菌和细菌开始大量繁殖，尤其是真菌，大量分解小麦中的蛋白质和糖类转变为水［13］。此时贮麦中的水分是由环境、微生物及自身代谢三重作用的综合结果。所以，在7～28 d时，小麦水分呈现波折起伏的状态。在贮藏35 d时，小麦各水分率为对照(15.433%)＞处理7(15.260%)＞处理1(15.238%)＞处理5(15.172%)＞处理 3(14.838%)＞处理 6(14.758%)＞处理 2(14.630%)＞处理4(14.505%)。经单因素方差分析，各处理水分含量与对照相比，无显著性差异(P＞0.05)。

图1 不同复合防霉剂对贮麦各阶段水分的影响

2.2 复合抑菌剂对小麦贮藏过程中曲霉、青霉及真菌总数的影响

经不同防霉剂复配处理后，真菌菌相变化如图2～图4所示，在贮藏第14～28 d时间内，7种复合防霉剂与对照组相比，有显著性差异(P＜0.05)，其他贮藏时间均无显著性差异(P＞0.05)。随着贮藏时间的延长，大部分复合防霉剂抑菌效果对总真菌量、曲霉量和青霉量抑制效果均比单重抑菌剂要好，这可能由于复配防霉剂的协同作用，增强防霉的时间和防霉能力。在贮藏35 d时，与对照相比，对于可培养真菌总量，7种防霉剂分别抑制了11、64.3、10、1 802、18、23.4、19.4 倍;对于曲霉总量，7 种防霉剂分别抑制了 12、68、10、9 423、20、33、32 倍;对于青霉抑制最好的组合是山梨酸钾和那他霉素的组合，与对照组相比也抑制7倍。整个贮藏过程中，通过抑菌能力、抑菌范围和抑菌稳定性综合分析，最优的抑真菌剂组合是处理4，即山梨酸钾和那他霉素的组合。

图2 复合防霉剂对贮麦可培养真菌总菌落的影响

图3 复合防霉剂对贮麦可培养曲霉的影响

图4 复合防霉剂对青霉菌的影响

2.3 复合抑菌剂处理对小麦品质的影响

小麦贮藏过程中品质的变化如表3所示，小麦脂肪酸整个过程中呈上升趋势，这是因为在微生物作用下，小麦中的脂肪酶被大量激活，使小麦中的脂肪水解成甘油和脂肪酸，随着储藏时间延长，脂肪酸产生率大于损耗率，脂肪酸被逐步积累［14］。在贮藏35 d后，7个处理相对对照组依次减小了51.3、56.3、48.3、65.3、40.1、46.6、51.6 mgKOH/100 g 干基。最佳的抑制脂肪分解的是处理4。

峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值和回生值在前7 d的贮藏过程中均减小。可能由于刚转入新的贮藏环境，小麦自身新陈代谢加快，小麦中α－淀粉酶的活性升高将大分子淀粉降解成小分子的糊精和少量麦芽糖及葡萄糖，淀粉的分子质量变小，造成黏度下降［15］。此后，小麦的峰值黏度、回生值和衰减值均随贮藏时间延长而稍增大。这可能因为随着储藏时间的延长，小麦上的微生物开始大量繁殖，尤其是贮藏真菌的大量滋生并分泌一些淀粉酶，淀粉酶更易作用于破损淀粉，破损淀粉含量高的面团持水性较低，水的释放降低面团的稠度，使得面粉黏度增加［16］。有研究表明，峰值黏度和最低黏度和淀粉品质极显著正相关，是度量小麦适用品质的重要指标［17］;衰减值代表黏度的热稳定性，差值越大热稳定性越低;终值黏度即测定结束时的黏度;回生值表示终值黏度与谷值黏度之差，显示温度下降时老化度，差值越小抗老化性越好［18］。经过35 d贮藏后，相对于对照组，处理4的峰值黏度和最低黏度普遍较高，余下3个黏度指标相对很低。可知，对于黏度指标，最优的是处理4的组合。再者，整个贮藏过程，经单因素方差分析，7个处理组与对照相比，衰减值和回生值方面有显著性差异(P＜0.05)，峰值黏度、最低黏度、最终黏度和脂肪酸黏度无显著性差异(P ＞0.05)。

2.4 小麦品质与真菌微生物之间的线性相关性

相关性分析如表4所示，处理1、处理3、处理5、处理6、处理7、对照与真菌总数、曲霉总数呈显著正相关，其余处理均呈正相关。这说明在30℃相对湿度75%的环境中小麦上的曲霉菌是最大优势菌，青霉不太适合此环境。

经各处理后小麦的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值与真菌总数、曲霉总数、青霉总数均呈正相关性;而小麦的衰减值与小麦呈现不规律的相关性，处理1、处理2、对照与真菌总数、曲霉总数、青霉总数均呈正相关性，其余处理组合均呈负相关。再者，处理2的最低黏度与真菌总数和曲霉总数均呈显著相关性;处理3的峰值黏度与真菌总数、曲霉总数呈显著正相关;处理5的最低黏度与青霉数呈显著正相关，最终黏度与对照的青霉呈显著性正相关。5个黏度指标中有4个指标与真菌菌相间呈现标准正相关性，说明快速黏度仪参数能较好地反映小麦粉品质。

表2 复合防霉剂对贮藏各阶段品质的影响

表3 各贮藏阶段小麦品质与微生物间的相关性

3 结论

经4种复配抑菌剂处理的鲁麦21，在30℃、相对湿度75%条件下储藏35 d，小麦可培养真菌总数、曲霉、青霉与其他各指标的变化如下:小麦含水率先有短暂上升趋势，后期水分变化不明显;那他霉素、那他霉素和山梨酸钾复配物、那他霉素和仲丁胺复配物、山梨酸钾和仲丁胺复配物、那他霉素、山梨酸钾和仲丁胺三者复配物对小麦中真菌总数的抑制效率依次提高10、1 801、17、22、18 倍，对曲霉抑制率依次提高了12、9 423、20、33、32 倍，由0.015 g/kg 那他霉素和1 g/kg的山梨酸钾为最佳抑菌组合，对真菌总数、曲霉总数、青霉总数抑制了1 802、9 423、7倍。相对于对照组，5个抑菌组合处理过的小麦脂肪酸含量分别降低了 51.3、65.3、40.1、46.6、51.6 mg KOH/100 g干基;峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值和回生值均呈先短暂下降，后有不同程度上升的趋势。经各防霉剂组合处理的小麦脂肪酸值、峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值与贮藏真菌总数、曲霉总数和青霉总数呈正相关;经各防霉剂组合处理的小麦衰减值与贮藏真菌总数和青霉总数呈正相关。通过对真菌的抑制率和对小麦品质的综合分析，得出最佳的复配抑菌剂是那他霉素(0.015 g/kg)和山梨酸钾(1 g/kg)的组合。

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