负电位粮食储存特性研究

贾天敏 丁丽娜

[摘要]研究了稻谷、玉米和小麦在赋予不同的负电位情况下，在30℃，相对湿度为95%条件下储存，以及将最难保存的水稻脱壳成大米在日常环境下做储存验证试验，结果表明，具有负电位特性的水稻、小麦和玉米的储存期限可以提高10倍以上，这对于我国乃至全球粮食安全和人类的健康提高都具有重大的现实意义。

[关键词]负电位;粮食;储藏;霉菌

中图分类号：S379 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201910

目前，國内外提高粮食的储存性能主要采取通风、控温、加惰性气体等物理手段控制霉菌等微生物的危害性活动[1]。一般条件较好的可以保存3年，到3年就会进入轮换，4年就会进入陈化粮作饲料使用，而水稻更是储存超过1年就会产生严重变质。粮食储存期短造成了极大的粮食浪费，同时也给我国乃至全球粮食安全、人类健康带来重大隐患。

粮食中的霉菌不仅影响粮食的食用性能以及加工工艺品质，还会影响相关食品的食用安全性，危及人民健康。霉变也成为粮食储存过程中粮食品质出现问题的主要因素。为此，文章拟在相同的条件下，对水稻、玉米、小麦赋予不同量的负电位，研究3种粮食中霉菌的生长特性以及一些品质指标的变化特性，探讨粮食储存低成本超长保鲜保质的新路径。

1 材料与方法

1.1 试验粮食

稻谷品种为稻花香2号，小麦品种为辽春，玉米品种为先玉。

1.2 培养基及检测试剂

霉菌带菌量分析采用改良察式培养基;检测试剂为分析纯。

1.3 试验仪器

微生物活性检测仪：四川晟荣科技发展有限公司生产。温湿度传感器：郑州贝博电子有限公司生产，精度为温度0.1℃，相对湿度1%。负电位检测仪：214型LUTRON，测试范围为-1 999 ～+1 999 mv，解析度为1 mv，精确度为± 3%。储存容器：1.2mm镀锌板制成直径650mm，高1 000mm的圆筒状容器，容器侧面开有直径50mm的小孔，可供采集一定深度的储存粮食样品。

1.4 试验方法

1.4.1 粮食模拟储存方法

在无菌室中用温度、湿度传感器分别控制电加热器和超声波加湿器，维持特定的温湿度，将粮食储存在镀锌板制成的容器中。

1.4.2 微生物活性检测方法

取100g样品于具塞三角瓶中，分3次（每次150mL左右）分别加入蒸馏水至瓶中，每次在振荡器上震荡2min，把滤液过滤到500ml量筒中，补足500mL，然后加到微生物活性检测仪的反应室中，得到仪器的提示后加入检测底物10mL，加盖密闭，10min后屏幕上显示数值即为微生物活性值。

1.4.3 粮食含水量调节方法

将市场上购买的粮食至于塑料薄膜上，按其含水量计算调节至目标含水量所需要的理论添加水量，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，用薄膜覆盖使水分被完全吸收和均匀化，获得所需水分的粮食。

1.4.4 粮食吸湿性比较试验方法

将小麦、玉米、稻谷3种试验粮食调节至含水量分别为13.5%，14.5%和14.3%，定时检测表层下10cm粮食的水分含量变化。

1.4.5 粮食负电位赋值方法

试验所采用的负电位水溶液为通过蒸馏水电解以及金属还原制成负电位值为-1 200mv的水溶液，加入工业葡萄糖和工业氨基酸作为负电位稳定剂，在实验应用过程中通过加蒸馏水调节水溶液的负电位值，对小麦、玉米、稻谷3种试验粮食叶面进行喷施实验，获得负电位粮食。

喷施次数：3次。

玉米喷施时间：在玉米雄穗抽穗前喷施1次，在雌玉米授粉后喷施1次，间隔20d再喷施1次。3次喷施时间每次喷施间隔20d。在喷实施时，每个叶面上下都要喷到。

小麦喷施时间：在小麦返青距离地面半米左右喷施1次，在小麦抽穗前喷施1次，在小麦抽穗后喷施1次。

水稻喷施时间：在水稻分蘖之前喷施1次，水稻杨花前喷施1次，水稻扬花后喷施1次。

1.4.6 负电位水溶液配制方法

用蒸馏水稀释的负电位水溶液：将负电位值为-1 200mv的水溶液分别稀释至负电位-500mv、-400 mv、-300 mv、-200mv、-100mv，对实验对象进行叶面喷施。

1.4.7 负电位值测试时间

在3种粮食灌浆尚未完全成熟时对3种粮食做负电位值测试：将3种粮食粒做成浆的过程中，采用纯塑料袋作为外包装对3种粮食颗粒进行碾压破碎，以避免在破碎粮食颗粒过程中被氧化或者与盛装器物发生反应影响实验效果。

1.4.8 相关指标测定方法

负电位测量按照SL 94-1994 电位测定法测定。

1.5 分析指标变化

相关指标变化情况见表1～表8。

2 结果与分析

2.1 喷施不同负电位水溶液对粮食负电位特性与生物活性的影响

初始稻谷、小麦、玉米3者的负电位状况如表1所示，随着喷施的负电位水溶的负电位绝对值越大，3种粮食的负电位绝对值也越大，所对应微生物活性值则越小，如表2所示。可以看出，负电位粮食的原始微生物活性值远低于非负电位粮食微生物活性值，这为粮食保质提供了良好的初始条件，并且原始的粮食负电位含量越高，粮食原始的微生物活性值就越低，越有利于储存。

2.2 负电位对3种粮食储存微生物活性值的影响

粮食发霉是粮食变质的重要因素，文章与其他研究者一样，采用检测微生物活性值作为粮食储存霉菌变化强度的比较指标。当然，储粮品质的变化程度与霉菌的活动程度并非完全对应。尤其是水稻，其变质速度最快，保质期最短，霉菌对其质量影响最大。本试验是将3种安全水的粮食储藏在30℃，相对湿度（RH）为95%环境下，监测3种不同负电位粮食以及它们在该环境下微生物活性值的变化状况，结果如表3～表8所示。根据文献的研究成果[1]，粮食在微生物活性值达到400u/g时，就已经能够发现有明显的霉菌生物群的出现，玉米的发芽率已经从95%降低到85%，稻谷的发芽率从97%降到88%，麦子从98%降低到96%。由此，将粮食在微生物活性值达到400u/g时作为粮食质量优劣的分界点来加以区别。由于负电位粮食抗氧化和抗霉菌的能力超强，因此在试验中采用的RH75%、RH75%和RH95%，25℃条件下以及RH75%和RH75%，因为30℃条件下负电位的3种粮食储存期过长，试验研究时间也过长，所以试验中的这些数据没有采用，而是直接采用最为极端的RH95%，30℃条件下试验检测的数据作为论据分析。由于当微生物活性值超过400u/g时，粮食已经完全失去了其食用和作饲料的价值，因此当粮食中的微生物活性值超过400u/g就不再对粮食进行微生物活性值测量。

試验结果发现，负电位粮食具有极高的抗霉菌生长特性，并且负电位绝对值越高，粮食的抗霉菌能力越强，可以根据实际情况进行设计使之达到10倍以上的储存效果。

利用负电位技术生产的粮食，不仅能够获得高的储藏性能，保质期大幅度增长，同时还能够很好地抑制有害菌在粮食中的繁殖，确保粮食和食品安全营养，对于提高人民身体健康和提高部队保障力及战斗力都具有十分重大的意义。

为了进一步验证负电位粮食的优越应用性能，将最难以保存的水稻壳去掉，做成大米在日常环境下存放，验证负电位粮食的储藏性能。通过试验验证，当水稻稻壳被去掉做成大米，负电位大米在日常环境下仍具有很好的保存性能。非负电位大米在日常储存条件下，超过3个月就变白、变质，而所有的负电位大米放置3年以上仍然新鲜如初，这与前述的试验研究结果相一致。这一研究发现将极大地提高全球粮食的储存周期，大大提高粮食抵抗有害菌对于粮食的危害，大幅度降低粮食储存成本，从而使粮食品质得到极大的提升。

3 结 论

（1）试验表明，负电位粮食在不改变原来储存方式的条件下，粮食储存期可以提高10倍以上。（2）对粮食作物喷施的负电位水溶液绝对值越大，对于粮食留存的负电位值就越高，粮食储存时的霉菌数量就越少，储存期就越长。（3）负电位食品使得食品保质期得到有效提升，这将成为人类粮食和食品安全最经济最有效的生产储存解决方案。

参考文献

[1] 黄淑霞，蔡静平，田海娟.主要粮食品种储藏期间霉菌活动特性研究[J].中国粮油学报，2010，25（1）：99-102+127.

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[3] 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（5）：137-140.

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[7] 展海军，李伟健，金华丽，等.小麦储藏期间品质变化研究[J]，郑州工程学院学报，2002，23（2）：41-43.

[8] 张珅铖.小麦储藏期间营养品质变化规律研究[D].郑州：河南工业大学，2014.

Study on Grain Storage Characteristics of Negative Potential

Jia Tianmin1，Ding Lina2

（1.Shenyang University of Technology，Shenyang，Liaoning 110000;

2.Shenyang  realful Agricultural Technology Development Co.， Ltd.，Shenyang，Liaoning 110000）

Abstract： The rice crop， corn and wheat of different negative potential  were stored at 30 degrees ℃ with a relative humidity of 95%， and the rice crops of the most difficult storage shelled into rice was stored at  normal atmospheric temperature to contrast. The results show that the storage period of rice crop， corn and wheat of negative potential can be more than ten times， which is of great practical significance to china's food security and the improvement of human health.

Key words： negative potential， grain， storage， mold