储存水分、温度和真菌生长对大豆品质的影响

唐芳程树峰欧阳毅张海洋祁智慧

大豆是一种重要经济作物，富含蛋白质和脂肪，是我国植物油和动物饲料蛋白主要来源之一。大豆是一种耐储性较差的粮种，在储存期间易吸湿，易出现粮堆发热、霉变，造成品质下降，给企业带来经济损失。因此，大豆储存安全问题一直备受关注，我国也制定了相关国家标准。一般认为影响大豆储存品质的因素主要有储存水分、温度和微生物，这些因素之间相互关联、相互作用，构成一个复杂的大豆储存生态体系，共同影响大豆储藏质量变化，理清这些因素之间的关系，一直是大豆储藏安全方面研究的一个难点。国外大豆储藏品质影响因素的基础性研究主要集中在上世纪，Milner报道了高水分大豆高温条件下短期储藏，呼吸量增加和脂肪酸值升高，主要与真菌生长有关;Christensen等报道13%～14%水分大豆低温储藏有利于抑制真菌生长和脂肪酸上升，对大豆品质有益; Dorworth等大量研究报道，真菌在大豆储藏品质劣变中起着非常重要的作用。但也有学者认为大豆品质变化的主要影响因素不是真菌生长，Nakayama等报道了大豆储藏过程中，采用杀菌剂抑制霉菌生长，进而得出化学成分变化主要由大豆自身酶解反应造成的。但又有人对此提出质疑，Lisker等提出，杀菌剂并不能对大豆籽粒内外部菌起到完全抑制作用，游离脂肪酸的变化还是受真菌生长影响，特别是白曲霉，且破碎粒更利于真菌侵染进而导致品质下降。国内研究多侧重于大豆仓储实际，对大豆安全储藏及品质变化方面进行研究。任志秋等分析了黑龙江地区低水分大豆，储存2年，大豆品质无明显劣变现象，但未考虑温度的影响;顾晨斌等研究低水分大豆(11.2%)的储存，表明温度是引起大豆劣变的重要因素;杨文生等对中温高湿地区大豆储藏进行了研究，发现大豆品质变化与温度和水分关系密切。但这些研究多未涉及微生物对大豆品质的影响。针对这些问题，本文结合大豆实际储藏，进一步探讨了大豆储藏过程中水分、温度和真菌生长对其品质的影响，研究各因素之间主次关系，目的是为仓储企业大豆安全储藏和质量控制提供参考。有关大豆储存品质评价指标，目前尽管争议较大，但在还没有让大家更普遍接受的指标提出之前，本文选择脂肪酸值和发芽率作为大豆储藏品质评价指标，这两项指标基本上能反映出大豆储藏中品质变化情况。

1 材料与方法

1.1 样品

大豆样品，2012年，水分为10.8%，产地黑龙江。实验用水均为去离子水。

1.2 试剂和仪器

SMART显微镜:重庆奥特公司;HPS-250生化培养箱:哈尔滨东联电子技术开发有限公司;PL3002-IC电子分析天平:梅特勒托利多仪器(上海)有限公司;DHG-9246A型电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;JSFM-1粮食水分测试粉碎磨:成都粮食储存科学研究所。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备及储存

将清理、除杂的大豆样品，分为若干等份，每份约5kg，采用喷雾着水法，使样品着水均匀，避免表面褶皱，装入密封袋中，置于5℃冰箱中平衡10d。每次着水量≤2%，多次平衡，操作方法同上。将平衡后的样品分为6等份，分装于1.0L广口瓶中，加塞密封，分别置于10、15、20、25、30、35℃恒温箱中储存。

1.3.2 真菌孢子计数

取10.0g大豆样品，于80mL具塞试管中，加30mL水，加塞，用力快速振荡1min，过300目滤布，取滤液虹吸进入血球计数板计数区，置于显微镜下进行真菌孢子计数。

1.3.3 水分测定

采用GB/T549785粮食、油料检验水分测定法。

1.3.4 发芽率测定

采用GB/T55202011粮油检验籽粒发芽试验。

1.3.5脂肪酸值测定

采用GB/T55102011粮油检验粮食、油料脂肪酸值测定石油醚提取法。

1.4 数据处理

采用EXCEL软件处理数据。

2 结果与分析

2.1 样品水分均匀性检验

本实验对经着水、平衡的样品进行均匀性检验，在每

个平衡后样品袋中，上、中、下三层取样，每层两个样品，共六个样品。采用1.3.3方法对六个水分梯度样品进行检测，结果见表1。

由表1可知，6个水分样品经多次着水平衡后，其相对标准偏差(RSD%)在0.4%～1.3%之间。结果表明，本实验样品具有良好均匀性。

2.2 大豆储存真菌生长规律

一般认为影响大豆储存品质的主要因素有储存水分、温度和真菌，而真菌生长又受水分和温度影响，因此，要理清各因素主次关系，首先要研究大豆储藏中真菌生长规律。真菌的检测方法很多，但多数方法操作复杂或需要大型仪器设备，程树峰等针对粮食储藏特点，研究建立了一种简单快速的储粮真菌检测方法孢子计数法，与国标中平板菌落计数方法相比，有很好的相关性(r²=0.8479)，能够真实反映储粮真菌生长变化情况。本文采用孢子计数法对真菌生长规律进行研究。将不同水分样品置于不同温度条件下储存，储存180d后，采用1.3.2中的方法对样品进行真菌孢子计数，双实验检测结果取平均值，结果见图1。

由图1可看出，不同水分的大豆在不同温度下储存180d真菌的生长状况。11.2%和11.8%两个水分样品，在六个实验温度条件下储存半年均未检出真菌生长，由此可见，11.8%水分处于真菌生长临界水分以下，即使温度适宜，真菌也不会生长，水分是决定真菌孢子萌发生长的关键因素。由于大豆所含脂肪是疏水性物质，脂肪以外的亲水物质部分水含量才是真菌孢子萌发生长的基础，而我们检测的是整粒大豆的水分，因此，当大豆含油量不同时，储藏真菌生长临界水分会存在一定差异。12.7%水分样品在20℃以上储存180d，均检出真菌生长。13.9%和14.7%水分样品，在六个实验温度下储存180d均检出有真菌生长，随着大豆储存水分和温度的升高，真菌生长速度逐渐加快。温度是影响真菌生长的重要因素之一，在15℃以下储存，低温对真菌生长有明显抑制作用。在20℃以上储存，温度升高利于真菌生长，安全储存风险逐渐增加。由此可见，水分是决定真菌是否生长的关键因素，温度则会影响真菌生长速度。

2.3 大豆发芽率影响因素分析

发芽率是判定大豆新鲜程度及食用品质好坏的重要指标之一，发芽率越高，说明有生命的种子越多。在储存过程中，导致发芽率降低的因素主要有两方面，一是大豆自身分解代谢。大豆籽粒成熟过程中，合成代谢占主导，籽粒结构逐渐成熟，种子成熟后，生化反应继续，但分解代谢占主导，大豆自身营养成分损耗，导致籽粒发芽能力及活力降低。二是外界微生物侵染，一旦微生物生长，会分泌酶类利用大豆营养成分供己生长，导致发芽率降低。本实验研究了不同水分的大豆在不同温度下储存180d后，采用1.3.4方法对样品发芽率进行检测，取三个平行样品，检测结果取平均值，结果见图2。

对于11.2%和11.8%水分大豆，储藏期间未检出真菌生长，在20℃以下低温储存半年，发芽率几乎没有降低，仍能保持在86%以上，表明低温条件下大豆自身分解代谢缓慢。25℃以上储存时，发芽率急剧下降，温度越高下降越快，结果表明高温条件下大豆自身分解代谢加快，温度越高自身营养消耗速度越快，发芽率下降越快。在没有微生物生长作用的条件下，发芽率与储藏温度密切相关。由此可见，真菌生长临界水分以下的大豆，作为种子储存时，储存温度应不高于20℃，此时易于种子活力保存。12.7%以上水分的大豆处于真菌生长临界水分以上，15℃以下低温储藏，大豆自身代谢缓慢，微生物不生长或生长缓慢，发芽率随水分增加会逐渐下降，但基本能保持在60%左右，由此可见，低温对大豆自身代谢及真菌生长都有一定程度的抑制。但在20℃及以上时，发芽率急剧下降，主要是微生物生长速度加快与大豆自身代谢加快协同作用造成的。

由此可见，真菌生长临界水分以下大豆，种子发芽率主要受温度影响，临界水分以上受真菌生长和温度协同作用影响。

上述实验基础上，以真菌生长为X轴，发芽率为Y轴，对不同水分大豆在同一温度下储存，真菌生长与发芽率变化进行相关性分析，结果见表2。

表2中列出同一温度下真菌生长与发芽率的相关性分析结果，其中真菌生长与大豆水分密切相关。10℃、15℃低温条件下，真菌生长与发芽率呈较好的负相关性，表明低温储存时，大豆自身代谢缓慢，发芽率降低主要受真菌生长影响，因此，大豆低温储藏过程中，控制微生物生长是关键。20℃储存的相关系数为－0.79027，表明在这一温度下储存，大豆自身代谢已恢复但较弱，发芽率降低受真菌生长影响占主导，温度次之。25℃以上随着储存温度上升，相关性下降，表明高温条件下发芽率受温度和真菌生长协同作用，只是温度影响逐渐强于真菌。由此可见，欲保证大豆种子的品质，除水分低于真菌生长临界水分外，还应该保证20℃以下低温储存，这一结论与刘春双的一致。

2.4 大豆脂肪酸值影响因素分析

脂肪酸值是大豆储存过程中变化最为敏感的指标之一，且易于检测。大豆脂肪在水解酶的作用下，不断水解出游离脂肪酸，使脂肪酸值升高。与发芽率影响因素相同，导致脂肪酸升高主要有两方面原因，一是大豆自身代谢影响，二是外界微生物侵染。一般新收获的大豆脂肪酸值较小，本实验所选大豆初始脂肪酸值为5.0mgKOH/100g，不同温度下储存180d后，采用1.3.5方法对样品脂肪酸值进行检测，取三个平行样品，检测结果取平均值，结果见图3。

11.2%和11.8%水分的大豆，处于真菌生长临界水分以下，未检出真菌生长。排除微生物生长影响因素，脂肪酸值的升高主要由大豆自身代谢引起，30℃以下储存半年，脂肪酸值范围在5.1～22.3mgKOH/100g，随着温度、水分升高，脂肪酸值逐渐升高，35℃高温储存半年，脂肪酸值急剧升高接近40mgKOH/100g，由此可见，真菌生长临界水分以下的大豆储存半年，应尽可能维持在30℃以下储藏，对大豆品质有益。12.7%、13.9%、14.7%水分大豆，25℃及25℃以上储存，均检出有真菌生长，脂肪酸值明显升高，基本处于40mgKOH/100g以上，大豆品质明显下降，脂肪酸值受温度和真菌生长协同作用影响。在20℃储存时，真菌孢子检出率均达到10⁶个/g，脂肪酸值范围在22.5～38.7mgKOH/100g。15℃以下储存时，除14.7%水分大豆脂肪酸值在25.0mgKOH/100g，真菌孢子检出1.7×10⁶个/g，其余样品脂肪酸值均在22.0mgKOH/100g以下，真菌孢子检出在10⁶个/g以下。低温储藏条件下，即使有真菌生长，脂肪酸值也没有急剧升高。由此可见，低温可能会影响真菌生长过程中对大豆脂肪的利用。

Baker根据不同季节收获的129个样品的检测结果，把脂肪酸值作为品质评价指标之一，给出品质劣变限值22mgKOH/100g，国内刘春双根据经验值也认可这一限值。本实验的研究结果表明，低水分区大豆储存，这一限值可以作为大豆品质劣变的评价指标，但高水分大豆低温储藏时，有微生物生长，但脂肪酸值仍低于这一限值，即脂肪酸值低于22mgKOH/100g时，并不代表没有微生物侵染，这一结论与Dorworth的研究结果一致。因此，脂肪

酸值作为品质评价指标时还需关注大豆储藏水分和温度。

3 结论

3.1 真菌生长与水分和温度密切相关，水分是决定真菌是否生长的关键因素，大豆储藏真菌生长临界水分在11.8%左右，温度是影响真菌生长速度的关键因素。

3.2 真菌生长临界水分以下大豆，种子发芽率主要受温度影响，临界水分以上受真菌生长和温度协同作用影响。欲保证大豆种子发芽率，除水分低于真菌生长临界水分外，还应该保证20℃以下低温储存。

3.3 真菌生长临界水分以下，大豆脂肪酸值主要受水分和温度影响，欲长期储存，储藏温度应维持在30℃以下。水分偏高的大豆，脂肪酸值受温度和真菌生长协同作用影响，低温能有效抑制脂肪酸值升高，并不代表没有微生物侵染。