贮藏期间粮食霉变控制方法的研究

2019-01-05冯蒙蒙菏泽职业学院

食品安全导刊 2019年15期

□ 冯蒙蒙菏泽职业学院

我国是储粮大国，其中我国玉米产量约占我国粮食总产量的1/4，约为世界玉米总产量的1/5[1]。玉米、小麦等粮食均属于不耐储藏的品种，非常容易受微生物尤其是真菌的危害。据联合国粮农组织统计，每年世界上约有3%的粮食因为霉变而不能食用，不仅在经济上造成巨大损失，而霉变的粮食还会产生真菌毒素，引起人畜食用后中毒或致癌。

在储藏期间，危害玉米的微生物中，细菌的数量最多，霉菌次之，酵母菌和放线菌的数量较少。但是危害粮食安全储藏的关键因素是霉菌腐败，霉菌的数量和种类基本可以反映粮食的安全状况。日本的标准规定粮食中的霉菌菌落总数应在104 cfu/g以下，否则不能食用；美国农业部规定，其菌落总数的限量级别为105 cfu/g[1]。我国作为储粮大国，控制粮食霉变是一个亟需解决的课题。

1 引起粮食霉变的主要因素

粮食霉变是微生物在粮食上生长繁殖，分解粮粒中的有机质，造成粮食品质劣变的现象。粮食霉变的发生与粮食自身的品质、微生物的代谢作用及周围环境的影响密切相关，是构成粮食霉变的主要因素[2]。

1.1 微生物是粮食霉变的前提

微生物具有种类多、数量大、分布广且繁殖快等特点。粮食从田间生长到收获、运输、加工及储藏的过程中，各种各样的微生物都可能通过不同的途径不断的聚集到粮食上来。这些寄生在粮食及其制品上的微生物群，被称为粮食微生物。在储藏的过程中，对粮食的危害最大、最普遍的是粮食收获后感染的曲霉和青霉。

由于粮食微生物分布十分广泛，田间或仓储、空气或土壤、农具或粮仓等任何空间和物体都是微生物活动的地方。因此，在收获、运输、加工、储藏和销售的各个环节中，都要加强环境卫生管理，尽量减少微生物的污染，是防止粮食霉变的一个重要措施。

1.2 粮食是构成霉变的基础

粮食是微生物的天然营养库，尽管各种粮食的成分及含量不同，但微生物所需要的营养物质，在粮食中几乎都有，可以说粮食是微生物的天然培养基。但是在粮食储藏的过程中，营养物质丰富的粮食及其制品也是导致霉变的基础。因此，要收购干燥纯净、完整饱满、无病虫害的高品质粮食，尽量保持粮食的完整性和生命力，增强粮食自身的防霉、抗霉的能力。

1.3 生态环境是粮食霉变的关键

粮食中的微生物不可避免，但不一定都会发生霉变，高品质的粮食对微生物的侵害有一定的抵抗能力，储粮环境也是影响粮食霉变与否的关键因素。当处于适宜的环境时，微生物才能生长繁殖，霉变才可能发生。影响微生物生长繁殖的环境条件主要包括温度、水分和气体成分。

微生物的生存离不开水分。不同的微生物对水分的要求也不同，细菌和酵母对水分的要求较高，而大部分霉菌对水分的要求较低。霉菌生长的最低相对湿度约为65%，与之相对应的粮食水分，通常被称为“安全水分”。玉米、小麦等粮食的安全水分约为13%，在低于此水分的条件下，霉菌难以生长。因此，保持粮食干燥，控制环境湿度，是预防霉变的关键。

另外，粮堆内部的环境温度和氧气浓度也是控制粮食霉变的关键因素，下文详细叙述。

2 预防粮食霉变的措施

随着科学技术的发展，除了上述方法外，近几年又新兴了一些绿色安全的防霉变措施。

2.1 辐照技术

现阶段，电子束辐照技术杀菌灭虫这项崭新技术在很多国家获得了青睐，其应用十分广泛。选用合适的辐照剂量对预防微生物侵害储藏粮食具有明显的效果。辐照技术属于物理加工的范畴，不需要添加任何化学试剂，也不用担心农药残留，同时，它又是冷加工的一种，不会引起食品的温度上升，从而可以保持粮食原有的品质。

早在20世纪60年代初期，我国的粮科院就开展了辐照技术预防粮食病虫害、食物质量等问题的研究。据报道，10 KGy剂量下辐照粮食，就能使细菌数减少至103 cfu/g，5 KGy就能杀死粮食中大部分的霉菌[3]。目前，六十多个国家都在进行辐照技术研究，已有四十多个国家正式批准了二百多种辐照食品标准。

2.2 防霉剂

防霉剂是一类能够抑制霉菌生长的化学物质，在储粮过程中可以直接加入到原粮中。防霉剂的开发与应用有效的解决了粮食霉变的问题。目前，防霉剂主要包括生物源防霉剂、物理防霉剂和化学防霉剂三种类型[4]。不同的霉菌对不同类型的防霉剂的敏感程度不同。

物理防霉剂是利用Ag、Zn等金属离子及其氧化物的抗菌作用，再通过合适的载体缓释这种抑菌物质，进而达到抗菌效果[5]。比如将纳米氧化锌负载到天然膨润土中，形成膨润土-纳米氧化锌复合体，能够较好的吸附黄曲霉毒素、赭曲霉毒素等多种霉菌毒素。另外，像膨润土-纳米氧化锌复合体、硅酸铝、纳米银及活性炭等物理防霉剂虽然对抑制霉菌生长、吸附霉菌毒素具有良好的效果，但是对粮食中的营养物质也有吸附作用；化学防霉剂主要包括山梨酸、苯甲酸、丙酸及其各种盐类等，这一类防霉剂的抑菌能力强、具有广谱性，并且价格低廉，但是长期使用会产生抗药性，对人体也有一定的毒性。

生物源防霉剂包括植物源和动物源。植物源防霉剂是通过蒸馏等方法提取香辛料、中草药、食用菌等植物中的活性物质，如芳香族类、脂肪族类和萜类等化合物，从而形成植物精油，作为一种防霉熏蒸剂[6]。动物源防霉剂的研究相对较少，主要集中在壳聚糖、鱼精蛋白及昆虫抗菌肽。这一类防霉剂，绿色、安全、具有广谱性，但是提取成本较高。

2.3 气调储藏

气调储藏作为一种绿色环保、经济有效的储粮技术，已被国内外认可并广泛应用。气调储藏是通过控制粮堆中氧气与惰性气体（如氮气、二氧化碳）的比例，使惰性气体的浓度维持在95%～98%，从而抑制微生物及害虫的生长繁殖的储粮技术[6]。目前气调储藏包括二氧化碳气调和氮气气调两种，其中氮气气调具有成本低、操作简单、可操作性强和经济效益高等优点，因此应用比较广泛；而二氧化碳气调气体的制备成本较高，作业存在一定的危险性，对仓房的气密性要求比较苛刻，所以相比之下这种气调方式的应用较少。

有研究报道，当氧气浓度低于2%时，通过粮食的呼吸作用，可使粮堆的氧气浓度更低，可以有效预防粮食霉变；粮堆内部氮气浓度在95%以上，并维持20天以上，可以达到良好的杀虫效果[7]。