不同儲(chǔ)藏時(shí)間稻谷在糧倉(cāng)不同位置的品質(zhì)及霉菌差異分析

方寶慶， 葛志文， 高瑀瓏， 周建新， 奚 萌， 邱偉芬

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210023)

稻谷是我國(guó)主要的糧食作物，1978—2016年，我國(guó)稻谷產(chǎn)量從13 693萬(wàn)t增至20 693萬(wàn)t[1]。稻谷產(chǎn)量在不斷增加，但稻谷儲(chǔ)藏過(guò)程中其損耗依然是我國(guó)糧食儲(chǔ)藏的棘手問(wèn)題[2-3]。稻谷霉變?cè)斐傻膿p失在糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中僅次于蟲害。稻谷霉變不僅造成糧食損失，而且某些霉菌毒素還對(duì)人體造成威脅[4-6]。稻谷的儲(chǔ)藏不當(dāng)易導(dǎo)致稻谷的霉變[7]，而霉變的主要因素之一就是真菌污染[8]。殷蔚申等對(duì)我國(guó)稻谷真菌區(qū)系進(jìn)行調(diào)查，共分離鑒定出真菌30屬、84種[9]。國(guó)外研究學(xué)者也證實(shí)污染稻谷的真菌主要是曲霉、青霉、鐮刀菌[10-14]。霉菌主要分布在谷粒表面及表層[15]，測(cè)定稻谷外部帶菌量可以反映稻谷受霉菌污染的情況。稻谷儲(chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)下降也是引起糧食問(wèn)題的一個(gè)重要原因。稻谷儲(chǔ)藏期間，受到諸如水分、霉菌等因素的影響，導(dǎo)致稻谷品質(zhì)降低，甚至失去食用價(jià)值[16]。稻谷的脂肪酸值是分析稻谷品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[17]。稻谷脂肪酸的測(cè)定能有效地判斷稻谷品質(zhì)的變化情況，反映其代謝程度并推斷其儲(chǔ)藏條件是否是適當(dāng)[18-19]。周建新等通過(guò)模擬儲(chǔ)藏試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在高濕條件下，稻谷脂肪酸值與霉菌量有極顯著的二次線性關(guān)系，脂肪酸值隨霉菌量的增加逐漸升高[20]。

稻谷的水分活度不僅能夠反映稻谷水分情況，而且可以揭示稻谷質(zhì)量變化和微生物活動(dòng)與水分之間的關(guān)系[21]。稻谷水分活度的測(cè)定能更好地判斷和預(yù)測(cè)稻谷儲(chǔ)藏狀態(tài)。

不同地區(qū)種植的稻谷品種不同，氣候及儲(chǔ)藏條件也不一致，會(huì)導(dǎo)致糧堆不同位置的稻谷品質(zhì)與微生物污染情況各有差別。國(guó)內(nèi)外對(duì)于稻谷糧堆不同位置稻谷品質(zhì)及微生物污染情況的差異研究報(bào)道很少。高大平房倉(cāng)是我國(guó)稻谷儲(chǔ)存的主要倉(cāng)型之一[22]。因此，研究高大平房倉(cāng)內(nèi)糧堆不同位置稻谷品質(zhì)及微生物污染情況的差異，對(duì)我國(guó)的稻谷儲(chǔ)藏有重要意義。本試驗(yàn)選取湖南長(zhǎng)沙、湖北襄陽(yáng)2地的倉(cāng)儲(chǔ)稻谷進(jìn)行試驗(yàn)。湖南省、湖北省為我國(guó)稻谷的主產(chǎn)區(qū)，2省的稻谷年產(chǎn)量在全國(guó)排名分別位列第1、第5，2地氣候均潮濕多雨，倉(cāng)儲(chǔ)稻谷易發(fā)霉。研究這湖南省、湖北省稻谷儲(chǔ)藏具有較大的實(shí)際意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 主要儀器 GNP9160型隔水式恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SX500快速自動(dòng)高壓滅菌儀，日本TOMY Digital Biology；SF-CF-2A超凈工作臺(tái)，鄭州南北儀器設(shè)備有限公司；VOSHIN-600R無(wú)菌均質(zhì)機(jī)，無(wú)錫沃信儀器有限公司；LabSwift-aw水分活度測(cè)定儀，瑞士Novasina；101-3A 電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)，上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備有限公司；FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津泰斯特儀器有限公司；WH30旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)器，金壇市維誠(chéng)實(shí)驗(yàn)器材廠；sc3616低速離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司。

1.1.2 試驗(yàn)材料 本試驗(yàn)使用的稻谷樣品分別采自湖南省長(zhǎng)沙市、湖北省襄陽(yáng)市。湖南長(zhǎng)沙開慧庫(kù)的4個(gè)糧倉(cāng)的稻谷樣品，分別為2016、2015、2014年入庫(kù)的早秈稻和2015年入庫(kù)的晚秈稻(2016年入庫(kù)的稻谷為剛?cè)霂?kù)的稻谷)，采樣時(shí)間為2017年1月6日。湖北襄陽(yáng)襄東庫(kù)的3個(gè)糧倉(cāng)的稻谷樣品，分別為2016、2015、2014年入庫(kù)的晚秈稻，采樣時(shí)間為2017年5月11日。將湖南長(zhǎng)沙2014、2015、2016年入庫(kù)的早秈稻分別標(biāo)記為HN14Z、HN15Z、HN16Z，2015年入庫(kù)的晚秈稻標(biāo)記為HN15W；將湖北襄陽(yáng)2014、2015、2016年入庫(kù)的晚秈稻分別標(biāo)記為HB14W、HB15W、HN16W。

1.1.3 采樣方法 稻谷樣品采樣方法為3層5點(diǎn)法分層分點(diǎn)采樣，每個(gè)點(diǎn)采集300 g樣品。糧堆高為5 m，距糧堆表面0.5 m處采集的樣品為上層樣品，距糧堆表面2.5 m處采集的樣品為中層樣品，距糧堆表面4.5 m處采集的樣品為下層樣品，共計(jì)3層。選取糧堆東南、東北、中央、西南、西北共5個(gè)點(diǎn)，于距離兩邊墻壁均1 m處采樣。每個(gè)糧倉(cāng)采樣后，將每一層的5個(gè)樣品各取30 g混合作為該層的樣品，分別取上、中、下3層的樣品。用同樣方法得到東南、東北、中央、西南、西北5個(gè)方位的樣品與整個(gè)糧倉(cāng)的混樣。

1.1.4 試驗(yàn)試劑 乙醇、氫氧化鈉、酚酞均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；馬鈴薯葡萄糖瓊脂，購(gòu)自上海博微生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

水分活度用水分活度儀測(cè)定，稱取2 g稻谷樣品，放入LabSwift-aw水分活度測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定；稻谷脂肪酸值測(cè)定依據(jù)B/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測(cè)定》，以中和100 g糧食試樣中游離脂肪酸所需氫氧化鉀的量來(lái)表示；霉菌量測(cè)定依據(jù)GB 478915—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 22進(jìn)行分析處理。采用Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 糧堆不同位置稻谷水分活度

2.1.1 糧堆不同深度稻谷及混樣的水分活度 從圖1、圖2可以看出，除2016年入庫(kù)的早秈稻，湖南其他3個(gè)糧倉(cāng)的糧堆上層稻谷的水分活度分別為0.710、0.681、0.709，均顯著高于中下層(圖2)，同時(shí)也高于混樣。湖北3個(gè)糧倉(cāng)糧堆上層稻谷的水分活度分別為 0.691、0.738、0.690，均顯著低于中下層，同時(shí)也低于混樣。

2.1.2 糧堆不同方位稻谷的水分活度 從圖3可以看出，除2016年入庫(kù)的早秈稻，湖南其他3個(gè)糧倉(cāng)中，2014、2015年入庫(kù)的早秈稻東南和中央方位的稻谷的水分活度均顯著高于其他方位，僅2015年入庫(kù)的晚秈稻糧堆的東南方位稻谷的水分活度顯著低于西南方位。湖北省3個(gè)糧倉(cāng)中，2014年入庫(kù)的晚秈稻、2016年入庫(kù)的晚秈稻的糧堆東南方位和西南方位的稻谷的水分活度明顯低于其他方位。僅有2015年入庫(kù)的晚秈稻糧堆東南方位和西南方位稻谷的水分活度與中央稻谷的水分活度相近，且均顯著低于東北方位和西北方位。

2.2 糧堆不同位置稻谷脂肪酸值

2.2.1 糧堆不同深度稻谷及混樣的脂肪酸值 從圖4、圖5可以看出，除了2016年入庫(kù)的早秈稻，湖南省其他3個(gè)糧倉(cāng)中，2014年入庫(kù)的早秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值約為 65 mg KOH/100 g，高于中層，顯著高于下層；2015年入庫(kù)的早秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值為62.01 mg KOH/100 g，顯著高于中下層；2015年入庫(kù)的晚秈稻脂肪值為47.66 mg KOH/100 g，與中下層差異不顯著。湖北省的3個(gè)糧倉(cāng)中，2014、2015年入庫(kù)的晚秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值分別達(dá)到了40.44、29.87 mg KOH/100 g，均顯著高于中下層；2016年入庫(kù)的晚秈稻糧堆上層稻谷的脂肪酸值為25.04 mg KOH/100 g，與中下層雖差異不顯著，但比中層、下層分別高0.98、0.04 mg KOH/100 g。

2.2.2 糧堆不同方位稻谷的脂肪酸值 從圖6可以看出，湖南省2014、2015年入庫(kù)的早秈稻糧堆西南方位和西北方位稻谷的脂肪酸值較高，顯著高于其他方位。湖北省2014、2015年入庫(kù)的晚秈稻糧堆東南方位稻谷的脂肪酸值較高，分別達(dá)到34.73、32.91 mg KOH/100 g，均顯著高于混樣。7個(gè)糧倉(cāng)中，除了湖南省2016年入庫(kù)的早秈稻、湖北省2015年入庫(kù)的晚秈稻，其他糧倉(cāng)的糧堆中央稻谷的脂肪酸值均低于混樣。

2.3 糧堆不同位置稻谷霉菌量

2.3.1 糧堆不同層次稻谷及混樣的霉菌量 除了湖南省2016年入庫(kù)的早秈稻外，其他6個(gè)糧倉(cāng)的糧堆上層稻谷霉菌量分別為9.2×103、4.0×103、1.6×103、5.5×103、5.4×103、5.7×103CFU/g，均明顯低于中下層(圖7、圖8)。

2.3.2 糧堆不同方位稻谷的霉菌量 從圖9可以看出，除了湖南省2016年入庫(kù)的早秈稻，湖南省其他3個(gè)糧倉(cāng)的糧堆西南方位和西北方位稻谷的霉菌量較多， 糧堆中央的稻谷霉菌量均顯著低于西南方位和西北方位，糧堆中央稻谷的霉菌量?jī)H為西南方位的 42.3%～70.0%，為西北方位的50.0%～61.1%。湖北省3個(gè)糧倉(cāng)的糧堆東北方位和西北方位稻谷的霉菌量較多，東南方位和中央方位稻谷的霉菌量均明顯低于東北方位和西北方位，糧堆東南方位稻谷的霉菌量為東北方位的48.4%～75.8%，為西北方位的53.3%～76.8%。

2.4 稻谷水分活度、霉菌量、脂肪酸值的相關(guān)性

從表1可以看出，湖南省2014、2015年入庫(kù)的早秈稻，其水分活度與脂肪酸值分別呈顯著、極顯著正相關(guān)；水分活度與霉菌量均呈極顯著負(fù)相關(guān)。湖北省2015年入庫(kù)的晚秈稻，其水分活度與脂肪酸值呈極顯著負(fù)相關(guān)，水分活度與霉菌量呈極顯著正相關(guān)。

表1 水分活度、霉菌量、脂肪酸值的相關(guān)性

注：“*”“**”分別表示在0.05、0.01水平上顯著相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均與稻谷的品種有關(guān)。不同地區(qū)因其氣候及飲食習(xí)慣等原因，會(huì)有不同品種的水稻，水稻品種也在不斷增加，湖南省2010—2015年就審定了197個(gè)品種[23]。

稻谷的水分活度與儲(chǔ)藏時(shí)間沒有特定聯(lián)系，但其脂肪酸值隨儲(chǔ)藏時(shí)間增加而升高，霉菌量則是先減少后增加。倉(cāng)儲(chǔ)稻谷的脂肪酸值升高是脂肪酸積累的過(guò)程， 隨儲(chǔ)藏時(shí)間增加，稻谷所產(chǎn)生的脂肪酸不斷積累，造成脂肪酸值升高[24]。稻谷從入庫(kù)開始，其田間真菌數(shù)不斷減少，儲(chǔ)藏真菌數(shù)急劇增加[25]，造成稻谷霉菌量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間先減少后增加。

本研究結(jié)果顯示，除了剛?cè)霂?kù)的稻谷，糧堆各位置稻谷無(wú)明顯差別外，其倉(cāng)儲(chǔ)稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均與稻谷所處的糧堆深度有關(guān)，其中倉(cāng)儲(chǔ)稻谷的水分活度還與季節(jié)有關(guān)。本試驗(yàn)樣品分別采自湖南省長(zhǎng)沙市與湖北省襄陽(yáng)市，這2個(gè)地區(qū)氣候相似但仍有一定差異。

對(duì)于本試驗(yàn)中于湖南省長(zhǎng)沙市采得的樣品，除2016年剛?cè)霂?kù)的早秈稻外，其他3個(gè)糧倉(cāng)糧堆上層稻谷的水分活度均顯著高于中下層。而2017年5月采得的湖北襄陽(yáng)的稻谷樣品，糧堆上層稻谷的水分活度均顯著低于中下層。即春夏交替季節(jié)糧堆上層稻谷的水分活度低于中下層，冬季糧堆上層稻谷的水分活度高于中下層。食品水分活度主要與溫度、食品成分、水分等因素有關(guān)[26]。春夏交替季節(jié)，氣溫顯著上升，糧堆上層稻谷易受到外部高溫的影響，溫度上升，溫度對(duì)水分活度的影響較大，呈現(xiàn)出糧堆上層稻谷水分活度高于中下層的現(xiàn)象。冬季糧堆外部氣溫較低，糧堆內(nèi)部溫度較高，當(dāng)內(nèi)部相對(duì)較熱的空氣往上升遇到上層溫度較低的空氣與稻谷時(shí)，水蒸氣液化，被上層稻谷吸收，使上層稻谷水分較高。湖南省和湖北省均屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)[27-28]，冬季氣溫較為溫和，僅略低于糧堆內(nèi)部溫度，造成水分對(duì)水分活度的影響超過(guò)了溫度對(duì)水分活度的影響，于是呈現(xiàn)出糧堆上層稻谷水分活度高于中下層的現(xiàn)象，且冬季糧堆不同深度稻谷水分活度的差值低于夏季的水分活度差值。

在湖南、湖北地區(qū)，全年大部分時(shí)間糧堆內(nèi)部溫度低于外部氣溫，即使是在冬季，糧堆內(nèi)部溫度也僅略高于糧堆外部溫度。造成在儲(chǔ)藏的絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，易受外部氣溫影響的糧堆上層稻谷的溫度要高于中下層。較高的糧溫利于稻谷脂肪的水解產(chǎn)生脂肪酸，溫度變化幅度與脂肪酸值呈正向線性關(guān)系，溫度變化幅度越大，脂肪酸值越大[29]，呈現(xiàn)出了糧堆上層稻谷脂肪酸值高于中下層的現(xiàn)象。

本研究結(jié)果顯示，糧堆上層稻谷的霉菌量低于糧堆中下層。郭欽等通過(guò)稻谷高大平房倉(cāng)的實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏，發(fā)現(xiàn)稻谷糧堆不同部位微生物生長(zhǎng)活動(dòng)的強(qiáng)度不一，夏季糧堆下層、冬季糧堆中層的微生物活性更高[30]。微生物活性較高，反映糧堆中下層的霉菌生命活動(dòng)強(qiáng)于上層，導(dǎo)致糧堆中下層稻谷的外部霉菌量高于上層稻谷。

本研究還首次發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)糧堆不同方位的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均有差異，且差異顯著的方位不同。相同地區(qū)不同入倉(cāng)年份的稻谷各指標(biāo)差異顯著的方位相似。湖南省春夏的糧堆東南方位和中央稻谷的水分活度較高。湖北省冬季糧堆東南方位和西南方位稻谷的水分活度較低。湖南省2014、2015年入庫(kù)早秈稻糧堆西南方位和西北方位稻谷的脂肪酸值較高，顯著高于其他方位。湖北省2014、2015年入庫(kù)的晚秈稻糧堆東南方位稻谷的脂肪酸值較高，糧堆中央稻谷的脂肪酸值較低。湖南省3個(gè)糧倉(cāng)的糧堆西南方位和西北方位稻谷的霉菌量較多，中央方位稻谷的霉菌數(shù)較少。湖北省3個(gè)糧倉(cāng)的糧堆東北方位和西北方位稻谷的霉菌量較多，東南方位和中央方位稻谷的霉菌量較少。

湖南省、湖北省2地儲(chǔ)藏時(shí)間超過(guò)1年的稻谷，對(duì)應(yīng)的相關(guān)性正負(fù)都相反。這可能是因?yàn)?地采樣的時(shí)間不同，湖南省樣品采樣是在冬季，湖北省樣品采樣時(shí)間接近夏季，且冬季與夏季糧堆不同深度水分活度差異較為顯著。說(shuō)明糧堆中影響稻谷品質(zhì)和微生物污染情況的主要原因是糧堆外部的氣溫變化及其引發(fā)的糧堆內(nèi)部的水分遷移和水分活度變化。結(jié)合本研究不同地區(qū)稻谷糧堆不同位置水分活度、脂肪酸值、霉菌量差異顯著的方位不同，可以推測(cè)儲(chǔ)藏地區(qū)的氣候可能會(huì)造成倉(cāng)儲(chǔ)稻谷品質(zhì)及微生物污染情況在糧堆方位上的差異。

本研究分析測(cè)定了糧堆不同位置稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量的差異性，發(fā)現(xiàn)春夏交替季節(jié)糧堆上層稻谷的水分活度顯著低于中下層，冬季糧堆上層稻谷的水分活度顯著高于中下層；糧堆上層稻谷脂肪酸值高于中下層；糧堆上層稻谷霉菌量低于中下層；糧堆不同方位稻谷的水分活度、脂肪酸值、霉菌量均有差異，長(zhǎng)沙、襄陽(yáng)2地的糧堆稻谷各指標(biāo)差異顯著的方位不同。糧堆外部的氣溫變化及其引發(fā)的糧堆內(nèi)部的水分遷移和水分活度變化易引起脂肪酸值、霉菌量的差異。

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