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利用CO2含量控制稻谷中真菌孢子的生长情况

来源:http://www.zhibao17.com/ 更新时间:2012-12-28 阅览4037次

      稻谷是我国主要储备粮种。在稻谷储藏过程中,真菌孢子的危害是一种常见现象,在我国一些地区时有发生,特别是在我国南方地区这种现象还比较普遍。建立储粮真菌孢子危害早期检测方法,是解决这一问题的一个有效手段。近几十年来,在国内外,一些学者对储粮真菌孢子危害检测方法进行了大量的研究,但多数研究成果仍处于实验室研究阶段,实际应用较少。自2000年,美国农业部等利用CO2传感技术进行了储粮真菌孢子危害早期检测方法的研究,研究发现,采用CO2传感技术进行储粮危害真菌孢子的早期检测,在技术上是可行的。但储粮真菌孢子生长与CO2浓度相关性的研究未见报道。
近年来,在前人的研究基础上,本实验室对储粮真菌孢子危害早期检测技术进行了研究,并取得了较大的突破。先后建立了两种储粮危害真菌孢子早期检测方法,一种是危害真菌孢子孢子计数法,另一种是电动孢子捕捉器的测仪法。大量应用试验表明,两种方法用于储粮真菌孢子危害早期检测是可行的。本研究采用这两种方法,对稻谷储藏过程中真菌孢子生长与CO2浓度进行了研究,目的是通过本项研究,为我国储粮真菌孢子危害的早期检测技术的研究和相关检测仪器的开发,提供一些技术支持。
1材料与方法
1.1材料与仪器
稻谷样品由中储粮总公司某直属库提供。本试验所用水均为去离子水。
电动孢子捕捉器;E200显微镜;HPS-250生化培养箱。
1.2方法
1.2.1样品着水与储藏
      采用喷雾着水法,将稻谷样品的水分调至试验所需的水平,在5℃冰箱平衡24~48h后,稻谷样品实测水分分别为13.4%、14.1%、14.5%、15.2%、15.6%、16.2%,将上述样品装入1000mL广口瓶中,每瓶装入量约750g,加插有温度计的橡胶塞,放于15、25、30℃恒温箱中储藏。
1.2.2危害真菌孢子孢子计数法
      取10.00g样品,于50mL具塞试管中,加30mL水,加塞,用力摇动1min,用300目滤布过滤,取滤液于显微镜下进行危害真菌孢子孢子计数。
1.2.3CO2测定采用便携式储粮危害生物快速检测仪法。
1.2.4水分测定采用电阻式水分测定方法。
1.2.5实仓采样方法
      在每个仓设30个采样点,采样点设在距四周仓壁0.3m沿线处,及东西走向的中心线,每隔2~3m设一个采样点,采样点深度为0.35m。
2结果与讨论
2.1稻谷储藏真菌孢子生长与CO2浓度的关系考察了不同水分的稻谷样品,在15、25、30℃下储藏60d,真菌孢子生长与CO2浓度变化的情况,结果见图1。

图 1 稻谷储藏真菌孢子生长与CO2浓度变化关系
      从图1可看出,不同水分的稻谷,在不同的温度下储藏,样品中真菌孢子生长和CO2浓度变化的整体情况。样品在15℃储藏,仅有15.6%和16.2%两个水分检出有危害真菌孢子的生长,它们的CO2浓度也发生了明显变化。但在此温度下,一般真菌孢子的生长较慢,对粮食危害也较小。在25℃和30℃下储藏的稻谷,除13.4%水分的样品未检出有真菌孢子生长外,其余均检出有真菌孢子的生长。在25℃储藏14.1%水分的样品,检出危害真菌孢子孢子浓度为4.5×105个/g,这时样品中用肉眼还看不出有真菌孢子生长的迹象,但CO2浓度却已发生急剧变化,样品中CO2体积分数高达0.953%,与未被真菌孢子感染的13.4%水分样品相比,增加了近8倍。在这两个温度下储藏的其他样品,14.1%~15.6%水分区的稻谷,检出危害真菌孢子孢子浓度低于1×107个/g,样品中CO2体积分数也小于2.160%,这时危害真菌孢子的生长与CO2浓度呈平稳增长态势,生长的真菌孢子以灰绿曲霉为主。在16.2%水分的样品中,真菌孢子孢子检出浓度已超过1×107个/g,CO2体积分数也达到5.021%以上,真菌孢子生长出现了一个较大的飞跃。在这一阶段已检出有大量白曲霉的生长,这时样品开始霉变。由于试验容器体积较小,在试验中又曾多次取样测定,环境因素可能会对本试验结果带来一些的影响,但对于真菌孢子生长与CO2浓度变化的总体发展趋势影响不大。对25℃和30℃条件下储藏,不同水分的样品中真菌孢子生长(y)与CO2浓度(x)进行了相关性分析,并对这两个变量进行线性拟合,结果为:在25℃,线性方程为y=23.39337x-4.20231,相关系数为r2=0.9591;在30℃,线性方程为y=51.18816x-25.08852,相关系数为r2=0.9439。由此可看出,在稻谷储藏中,危害真菌孢子的生长与粮食中CO2浓度具有较好的相关性。
2.2实仓稻谷储藏真菌孢子生长与CO2浓度的变化
      本试验地点位于我国南方某地。试验仓型为平房仓,其中两个仓储藏为早稻,一个仓为晚稻,入库时间在2007年~2008年间,仓储数量分别为1514、3143、3455t。采样方法见1.2.5,分别对各采样点真菌孢子生长与CO2浓度进行测定。结果见表1。

表 1 不同感染程度粮仓的粮食水分、真菌孢子生长与 CO2浓度的关系
      由表1可看出,3个平房仓稻谷水分、CO2浓度和真菌孢子生长的基本情况。入库水分13.0%的苏式平房仓,试验前一个冬季经过机械通风,储藏时间为240d。由于季节变化,造成粮堆的水分迁移,在粮层0.3~0.5m处水分明显高于其他地方。从测得的结果看,除个别点在入库水分之下外,大多数点超出了入库水分,经测定,粮食水分偏高部位均可检出有危害真菌孢子的生长,检出率达63.3%。但整仓危害真菌孢子的生长仍处于初级生长阶段,孢子浓度均值为1.5×105个/g。在这个阶段,一般危害真菌孢子生长较慢,对粮食水分变化影响也较小。在入库水分13.4%和14.0%的两个仓,试验前一个冬季未经过机械通风,储藏时间分别为600d和540d。经过两冬两夏,粮食水分波动较大,它们变化范围在13.4%~15.0%和14.1%~15.1%。在两个仓中各点均检出有危害真菌孢子的生长,孢子浓度检测范围分别为6.0×105~3.3×106个/g和2.1×106~4.9×106个/g,均值分别为13.5×105个/g和25.5×105个/g。在这两个仓中,真菌孢子生长已进入一个较快的增长期,经检验,生长的危害真菌孢子是以白曲霉为主。对上述3个试验仓,真菌孢子生长(y)与入库水分(x)进行了相关性分析,可得出线性方程为,y=23.68421x-305.44737,r2=0.9868,结果表明,在自然条件下,稻谷储藏中危害真菌孢子的生长与粮食的入库水分有良好的相关性。由此可看出,在储粮过程中除环境温度外,真菌孢子的生长主要与储粮的水分有关,初始入库水分是关健,需要严格控制。但储粮过程中水分迁移和真菌孢子生长对粮食水分的影响,也需要引起大家高度的重视。
从表1中还可看出,危害真菌孢子的生长与粮堆及仓内环境中CO2浓度的基本情况。在苏式平房仓中,检出的真菌孢子孢子浓度为1.5×105个/g,这一阶段为真菌孢子生长初期,用肉眼还看不出真菌孢子生长迹象。
      但这时粮堆中CO2浓度已发生了明显的改变,所测CO2体积分数在0.091%~0.116%,仓内环境中的CO2体积分数为0.085%,均高于环境中CO2体积分数0.072%,这说明在本仓内已出现了危害真菌孢子的生长。在第二个试验仓中,检出真菌孢子孢子浓度为13.5×105个/g,粮食中已出现部分的发热真菌孢子的生长。
      粮堆中CO2体积分数变化在0.195%~0.331%,均值为0.223%,仓内环境中CO2体积分数达0.165%,高出外部环境中CO2体积分数1~2倍。在第三个仓中,检出真菌孢子孢子浓度为25.5×105个/g,粮堆中CO2体积分数变化在0.232%~0.421%,均值为0.323%,仓内环境中CO2体积分数高达0.220%,高出外部环境中CO2体积分数2~3倍,已出现较多的发热真菌孢子的生长。在个别高水分样品中已检出黄曲霉毒素B1,含量约为0.36μg/kg,远低于国家相关标准。但在黄曲霉生长水分以下,出现这种现象值得大家深入探讨。本试验对粮堆中危害真菌孢子生长(y)与粮堆中和仓内环境CO2浓度(x)进行了相关性分析,得出线性方程,粮堆中y=109.41794x-10.35311,r2=0.9984,仓内环境中y=175.76854x-14.03707,r2=0.9887,由此可看出,稻谷储藏中,危害真菌孢子的生长与粮堆和仓内环境中CO2浓度具有良好的相关性。由于储粮本身的复杂性,本试验所得结果是否带有普遍性,还有待进一步研究。
3结论
3.1稻谷模拟储藏中,15℃储藏,低温对危害真菌孢子生长具有明显的抑制作用。这个时期孢子捕捉仪的捕捉数目明显减少,在25、30℃储藏,对在不同水分的稻谷中真菌孢子的生长与CO2浓度进行了相关性研究,在25℃,线性方程为y=23.39337x-4.20231,相关系数为r2=0.9591;在30℃,线性方程为y=51.18816x-25.08852,相关系数为r2=0.9439。结果表明,在稻谷储藏中,危害真菌孢子生长与CO2浓度具有良好的相关性。
3.2研究表明,在稻谷储藏中,真菌孢子的生长主要与粮食的水分有关。稻谷中危害真菌孢子的生长与粮堆、仓内环境中CO2浓度具有显著的相关性,它们线性方程及相关系数为,粮堆中,y=109.41794x-10.35311,r2=0.9984,仓内环境中,y=175.76854x-14.03707,r2=0.9887。由此可看出,通过对粮堆或仓内环境中CO2浓度检测,可对粮食中危害真菌孢子生长情况进行早期检测。
3.3上述两种新方法,用于储粮真菌孢子危害的早期检测,具有操作简便、快速、准确、检测成本低,可用于检测储粮发热之前的危害真菌孢子生长变化情况。

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