叢澤峰,王蘭剛,李 輝,王曉健,韓 雋,張 明,李 進(jìn),王 林

(中糧生化能源(龍江)有限公司,黑龍江 齊齊哈爾 161100)

玉米淀粉的用途比較廣泛,其中飼料行業(yè)的消耗約占總消費(fèi)的70%,主食品消耗約占15%,工業(yè)品消耗約占12%[1]。隨著人們生活水平的不斷提高,對(duì)淀粉的消費(fèi)需求也不斷提升,國(guó)內(nèi)玉米淀粉的消費(fèi)量飛速增長(zhǎng)。由于原料玉米不耐儲(chǔ)藏,在儲(chǔ)藏期間容易發(fā)生霉變和破損[2-3],玉米深加工過(guò)程中容易受到微生物的污染。當(dāng)?shù)矸凵a(chǎn)環(huán)境受溫度、pH和通風(fēng)量[4-6]等影響而不穩(wěn)時(shí),玉米淀粉生產(chǎn)系統(tǒng)中的物料易發(fā)熱霉變?cè)斐啥挝廴?淀粉中的細(xì)菌數(shù)值達(dá)到4.0×104CFU/g以上,造成淀粉產(chǎn)品質(zhì)量下降,企業(yè)效益隨之受損。在玉米淀粉生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝、設(shè)備控制比較復(fù)雜,無(wú)法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和物料進(jìn)行大量殺菌,從而造成產(chǎn)品的細(xì)菌總數(shù)超標(biāo),容易產(chǎn)生霉菌毒素[7],嚴(yán)重影響食品的安全。采用臭氧對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)玉米間歇性進(jìn)行殺菌20 min處理,依靠臭氧的高活性、無(wú)殘留、高滲透強(qiáng)氧化性,抑制玉米中微生物的活性,縮短了儲(chǔ)存時(shí)間5～7 d,降低了原料玉米帶菌量對(duì)淀粉產(chǎn)品的質(zhì)量影響。同時(shí),及時(shí)清除淀粉生產(chǎn)中設(shè)備上的物料殘留[8],減少了殘留物對(duì)淀粉的污染,使淀粉的細(xì)菌數(shù)由4.0×104CFU/g降低到1.0×104CFU/g以下。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

玉米、濕淀粉、精淀粉,中糧生化能源(龍江)有限公司提供;胰蛋白胨、酵母浸膏、葡萄糖、瓊脂、磷酸氫二鉀、氯化鈉等實(shí)驗(yàn)試劑均購(gòu)于天津科密歐有限公司。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

臭氧發(fā)生器,廣州佳環(huán)電器科技有限公司;孵育器,杭州瑞誠(chéng)儀器有限公司;XK80-A型漩渦混流器,重慶新康醫(yī)療器械有限公司;H1850R臺(tái)式高速離心機(jī),湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司;FW177型粉碎機(jī),北京永光明醫(yī)療儀器廠;pH計(jì),梅特勒-拖利多儀器有限公司,HH-S4型數(shù)顯恒溫水浴鍋,鄭州長(zhǎng)城工貿(mào)有限公司;721型分光光度計(jì),上海光學(xué)儀器一廠;超凈工作臺(tái),山東新華醫(yī)療器械公司。

1.2 培養(yǎng)基

平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基:胰蛋白胨5 g/L,酵母浸膏2.5 g/L,葡萄糖1 g/L,瓊脂15 g/L,pH 7.0,121 ℃滅菌20 min,冷卻備用。

磷酸鹽緩沖液:磷酸氫二鉀34 g,蒸餾水500 mL,pH 7.2。

無(wú)菌生理鹽水:氯化鈉8.5 g,蒸餾水1 000 mL,121 ℃滅菌20 min,冷卻備用。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)方法參考文獻(xiàn)[9]。

1.3.1 樣品的稀釋

1) 原料玉米、成品淀粉樣品:稱(chēng)取25 g樣品置于盛有225 mL磷酸鹽緩沖液或生理鹽水的無(wú)菌均質(zhì)杯內(nèi),8 000 r/min均質(zhì)1～2 min,也可以放入盛有225 mL稀釋液的無(wú)菌均質(zhì)袋中,用拍擊式均質(zhì)器拍打1～2 min,制成1∶10的樣品勻液1;用1 mL無(wú)菌吸管吸1 mL樣品勻液1,沿管壁緩慢注于盛有9 mL稀釋液的無(wú)菌試管中,制成樣品勻液2;吸取樣品勻液2,進(jìn)一步制備成10倍系列稀釋樣品勻液3;吸取1 mL樣品勻液3于無(wú)菌平皿內(nèi),每個(gè)稀釋度做兩個(gè)平皿。同時(shí),分別吸取1 mL空白稀釋液加入2個(gè)無(wú)菌平皿內(nèi)做空白對(duì)照;及時(shí)將15～20 mL冷卻至46 ℃的平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿,并轉(zhuǎn)動(dòng)平皿使其混合均勻;待瓊脂凝固后,將平板翻轉(zhuǎn),36 ℃培養(yǎng)(48±2) h。

2) 分離機(jī)進(jìn)料、洗滌站進(jìn)料、精淀粉乳、濕淀粉乳樣品:以無(wú)菌吸管吸取25 mL樣品置于盛有225 mL磷酸鹽緩沖液或生理鹽水的無(wú)菌錐形瓶中,瓶?jī)?nèi)預(yù)置適當(dāng)數(shù)量的無(wú)菌玻璃珠,充分混勻,制成樣品勻液4;用1 mL無(wú)菌吸管吸1 mL樣品勻液4,沿管壁緩慢注于盛有9 mL稀釋液的無(wú)菌試管中,制成樣品勻液5;吸取樣品勻液5,進(jìn)一步制備成10倍系列稀釋樣品勻液6;吸取1 mL樣品勻液6于無(wú)菌平皿內(nèi),每個(gè)稀釋度做兩個(gè)平皿。同時(shí),分別吸取1 mL空白稀釋液加入兩個(gè)無(wú)菌平皿內(nèi)做空白對(duì)照;及時(shí)將15～20 mL冷卻至46 ℃的平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿,并轉(zhuǎn)動(dòng)平皿使其混合均勻;待瓊脂凝固后,將平板翻轉(zhuǎn),36 ℃培養(yǎng)(48±2) h。

1.3.2 菌落計(jì)數(shù)

用肉眼觀察,或用菌落計(jì)數(shù)器,記錄稀釋倍數(shù)和相應(yīng)的菌落數(shù)量。菌落計(jì)數(shù)以菌落形成單位CFU表示。選取菌落數(shù)在30～300 CFU/g,無(wú)蔓延菌落生長(zhǎng)的平板計(jì)數(shù)菌落總數(shù)。若只有一個(gè)稀釋度平板上的菌落數(shù)在適宜計(jì)數(shù)范圍內(nèi),計(jì)算兩個(gè)平板菌落數(shù)的平均值,再將平均值乘以相應(yīng)稀釋倍數(shù),作為每g樣品中菌落總數(shù)結(jié)果。有兩個(gè)連續(xù)稀釋度的平板菌落數(shù)在適宜計(jì)數(shù)范圍內(nèi)時(shí),計(jì)算如下:

(1)

式中:N為樣品中菌落數(shù);∑C為平板菌落數(shù)之和;n1為第一稀釋度平板個(gè)數(shù),n2為第二稀釋度平板個(gè)數(shù);d為稀釋因子。菌落總數(shù)小于100 CFU/g時(shí),按四舍五入原則修約,以整數(shù)報(bào)告。稱(chēng)重取樣以CFU/g為單位報(bào)告,體積取樣以CFU/mL為單位報(bào)告。

分別取原料玉米及淀粉生產(chǎn)線主分離機(jī)進(jìn)料、洗滌站進(jìn)料、精淀粉乳、濕淀粉乳和成品淀粉的樣液進(jìn)行細(xì)菌總數(shù)檢測(cè);根據(jù)細(xì)菌總數(shù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,并作相應(yīng)工藝控制的調(diào)整。

2 結(jié)果與討論

2.1 無(wú)臭氧處理倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境對(duì)原料玉米帶菌量的影響

一般情況下,原料玉米的帶菌量會(huì)直接影響玉米淀粉的質(zhì)量,所以對(duì)原料玉米儲(chǔ)藏過(guò)程進(jìn)行連續(xù)跟蹤檢測(cè),檢測(cè)玉米儲(chǔ)存環(huán)境、設(shè)施對(duì)原料玉米帶菌量的影響。經(jīng)過(guò)檢測(cè),原料玉米儲(chǔ)存過(guò)程帶菌量的檢測(cè)結(jié)果如圖1所示。

圖1 無(wú)臭氧處理倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境對(duì)原料玉米帶菌量的影響

由圖1可知:原料玉米儲(chǔ)藏過(guò)程中,隨著玉米儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),儲(chǔ)存15 d左右細(xì)菌總數(shù)呈明顯遞增趨勢(shì),到29 d左右時(shí)玉米帶菌量達(dá)到100×103CFU/g,處在玉米霉變中期[10],帶菌量接近峰值[11-12],對(duì)淀粉品質(zhì)構(gòu)成威脅。因此,需要采取相應(yīng)措施降低儲(chǔ)存環(huán)境對(duì)原料玉米帶菌量的影響。

2.2 臭氧處理后倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境對(duì)原料玉米帶菌量的影響

在原料玉米儲(chǔ)藏過(guò)程中,隨著玉米儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),玉米中的細(xì)菌總數(shù)明顯呈快速遞增趨勢(shì),嚴(yán)重影響玉米的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究,采用臭氧對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)玉米間歇性進(jìn)行殺菌處理20 min,縮短了儲(chǔ)存時(shí)間5～7 d,降低了原料玉米的帶菌量。經(jīng)過(guò)處理后,原料玉米儲(chǔ)存過(guò)程帶菌量的結(jié)果如圖2所示。

圖2 臭氧處理后倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境對(duì)原料玉米帶菌量的影響

由圖2可知:通過(guò)采用臭氧對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)玉米間歇性進(jìn)行殺菌處理20 min,抑制了玉米中微生物的活性,縮短了玉米儲(chǔ)存時(shí)間5～7 d,使原料玉米細(xì)菌總數(shù)控制在80×103CFU/g左右,處在玉米霉變中期以下,有效降低了原料玉米帶菌量對(duì)淀粉品質(zhì)的影響。

2.3 原料玉米帶菌量對(duì)淀粉細(xì)菌數(shù)的影響

淀粉生產(chǎn)過(guò)程中,采用臭氧對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)玉米進(jìn)行處理,縮短了玉米的倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間,降低了原料玉米帶菌量對(duì)淀粉質(zhì)量的影響。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn),玉米帶菌量對(duì)淀粉質(zhì)量的影響如表1所示。

表1 原料玉米帶菌量對(duì)淀粉細(xì)菌總數(shù)的影響

由表1可知:通過(guò)使用臭氧處理,縮短了玉米的倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間,降低了原料玉米的帶菌量,淀粉產(chǎn)品的細(xì)菌總數(shù)由2.2×104CFU/g降低到1.6×104CFU/g,產(chǎn)品質(zhì)量明顯得到了提升。

2.4 淀粉生產(chǎn)系統(tǒng)中不同物料的影響

在淀粉生產(chǎn)工藝中,為取得高純度的玉米淀粉，一般都采用封閉式濕法工藝,用水工序一般用工藝水,因此不同時(shí)期的不同物料難免受到污染,嚴(yán)重影響成品淀粉的品質(zhì)。為此,取生產(chǎn)系統(tǒng)中不同時(shí)期的不同物料測(cè)其細(xì)菌總數(shù),查找易產(chǎn)生的污染源。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間跟蹤監(jiān)測(cè),檢測(cè)到主分離機(jī)進(jìn)料、洗滌站進(jìn)料、精淀粉乳、濕淀粉乳及成品淀粉的帶菌量均比較多,對(duì)淀粉品質(zhì)的影響較大。為此,需要采取相應(yīng)措施來(lái)降低不同物料的帶菌量以減小對(duì)淀粉品質(zhì)的影響。不同物料的細(xì)菌總數(shù)檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 不同物料的淀粉細(xì)菌總數(shù)

2.5 控制淀粉生產(chǎn)系統(tǒng)中的污染源對(duì)淀粉質(zhì)量的影響

采集淀粉生產(chǎn)系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行監(jiān)測(cè),最終鎖定生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的主要細(xì)菌污染源。為消除污染源,淀粉生產(chǎn)車(chē)間采取每班次增加一臺(tái)刮刀濾布的清理工作,用亞硫酸對(duì)濾布進(jìn)行殺菌[13],降低分離機(jī)進(jìn)料、洗滌站進(jìn)料的污染。為清除設(shè)備污染死角,每班次增加人工清理濾液灌和高位罐一次,并采用雙氧水對(duì)罐壁進(jìn)行殺菌處理,在進(jìn)料罐內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)噴頭,自動(dòng)沖洗灌頂、罐壁物料,進(jìn)一步清除設(shè)備里面的殘留物料,使淀粉的菌落總數(shù)得到有效控制,菌落總數(shù)平均在1.0×104CFU/g以下,取得良好的效果。生產(chǎn)系統(tǒng)中的污染源經(jīng)過(guò)清理消除后,不同物料的細(xì)菌總數(shù)檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 不同物料的淀粉細(xì)菌總數(shù)

3 結(jié) 論

采用臭氧對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)玉米間歇性進(jìn)行殺菌處理20 min,縮短了原料玉米的儲(chǔ)存時(shí)間5～7 d,有效抑制了原料玉米中微生物的活性,使原料玉米細(xì)菌總數(shù)控制在80×103CFU/g左右,處在玉米霉變中期以下,有效降低了原料玉米帶菌量對(duì)淀粉質(zhì)量的影響。針對(duì)淀粉生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的物料殘留污染源,采取每班次增加一臺(tái)刮刀濾布的清理,使用亞硫酸對(duì)濾布進(jìn)行殺菌,使用雙氧水對(duì)濾液灌和高位罐的罐壁進(jìn)行殺菌處理,在初級(jí)進(jìn)料罐內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)噴頭自動(dòng)沖洗灌頂和罐壁的物料,有效降低了物料殘留所造成的污染,淀粉產(chǎn)品的菌落總數(shù)得到有效控制,平均菌落總數(shù)在1.0×104CFU/g以下,個(gè)別批次淀粉產(chǎn)品菌落總數(shù)降低到3.0×103CFU/g。淀粉質(zhì)量提高的同時(shí),提升了高附加值的淀粉產(chǎn)品,也進(jìn)一步增加了企業(yè)的效益。