大米中黄曲霉的微波杀菌工艺优化

购「长春市远购「长春市远方超市从霉变大米分离鉴定得到海南脊琼海长坡琼青琼脂J'天津光复精细化丁研究所西陇化丁有限公司北京精细化学品仃限帝任公司天津永晟精细化工有限公司北京精细化学品有限责任公司美的微波电器制造有限公司金坛市医疗仪器厂上海实验仪器厂有限公司金坛市恒丰仪器厂上海申安医疗器械J'上海博讯实业有限公;dIX疗没备'AR.AR.AR.AR.AR.大米中黄曲霉的微波杀菌工艺优化黄曲霉是粮食储藏「I〔常见的一种腐主性真菌*适应性强且生长繁強速度较快*其主要危1/是在繁外L过程中产生具有致癌性和致畸性的剧毒次级代谢产物黄曲霉毒素.该毒素对人类和动物的健康危'J/很人+长期食用含微'I'：黄曲霉毒素的食物能引起肝癌、免疫系统损伤甚至死亡"「X所以预防粮食被黄曲霉＜素污染的有效措施是杀灭黄曲霉及相关产黄曲霉毒素的霉菌。因此t本Z以黄曲霉为目标菌,研究了微波杀菌效呆并对其杀菌丁艺进行了优化*旨在为粮a的安全储藏提供理论依据和实践参考一3.1材料与设备3.1.1材料与试剂人米黄曲霉硫酸镁硝酸钠氯化钾、晞酸亚铁、无水乙醇蔗糖磷酸氢二钾3.1.2仪器与设备MM721AAU-PW美的微波炉QL-901试管振荡器DHPO创恒温培斥箱SHA-C水浴恒温振荡器DSX-2S0A不锈钢手提式高压蒸汽锅SW-CJ-1DF洁净丁作台3.2试验方法3.2.1黄曲霉抱子悬液的制备将纯化后的黄曲霉接种至察氏培养基上,28+TCF培养3"天，用一定量的洗脱液将抱子洗至装有玻璃珠的无菌锥形瓶中*摇匀、用纱布过滤除去菌丝体*4000r/min离心15min.用生理盐水将抱子悬液的浓度调至107-10sCFU/mL备用,,42JMJo3.2.2样晶的制备按1:5(v:w)比例将浓度为IO7CFU/mL的也子悬液喷洒至人米上，间歇搅拌使也子悬液充分浸染在人米表面，于无菌超净台内静置20min左右、备用。3.2.3试验指标黄曲子减少对数周期的计算公式如下：(3.1)式(3.1)中，Y为黄曲霉砲子减少对数周期,No为初始的菌落数(CFU/mL),N为微波处理后的菌落数(CFU/mL),黄曲霉菌落计数参照GB4789.15-2010i,431o3.2.4单因素试验3•241微波功率对黄曲靈也子减少对数周期的影响分别称取20g样品，在119、231、385、539、700W的微波功率条件下处理4()s,测其菌落数，计算电子减少对数周期。3.2.4.2微波时间对黄曲霍胞子减少对数周期的影响分别称取20g样品，在119W的微波功率下，分别处理20、4()、6()、8()、l()()s后，测其菌落数，计算电子减少对数周期。3.243装载量对黄曲畫鞄子减少对数周期的影响微波功率119W,装载量分别为1()、20、3()、4()、5()g微波处理4()s,测其菌落数，计算砲子减少对数周期。3.2.5优化试验设计在单因素试验结杲的基础上，采用BBD中心组合响应面试验设计进行优化试验，以微波功率(A)、微波时间(B)、装载量(C)作为考察因素，黄曲霉也子减少对数周期为考察指标，三个因素的水平设计及编码见表3.1。表3」试验因素水平编码表Tab31Codedvariablesandlevelsoffactcrs因素水平 A/微波功率(W) B/微波时间(s) C/装载量(g)-1119202002314030138560403.2.6数据处理与分析每组试验重复次数为3次，采用Excel2007进行图形绘制，SPSS17.0对数据进行方差分析，DPS处理单因素水平间的差异比较，Design-Expert8.05软件进行优化分析。3.3结果与分析3.3」单因素结果与分析3.3.1.1微波功率对黄曲靈电子减少对数周期的影响在装载量2()g、微波时间4()s的条件下，考察微波功率119~7()()W对电子减少对数周期的影响，结果如图3」所示。119 231 385 539 700微波功率（W）图3」微波功率对黄曲霉鞄子减少对数周期的影响Fig.3」Effectofmicrowavepoweronlog-periodicreductionofsporesofAspergUlusfla\>us由图3」可知，微波功率在119〜700W时与黄曲霉电子减少对数周期呈正相关，通过单因素方差分析，微波功率对黄曲靈建1=减少对数周期的影响显著(P<005)a当微波功率超过"1W后・人米亦杀菌过程中先是颜色由米口色变为褐色，人米的外观品质发生变化，随着微波功率的增人又发生膨化现象，从而导致人米的营养品质开始下降。因此，为了更好的保证人米的外观品质和营养品质，微波功率选231W较佳。3.3.1.2微波时间对黄曲硯电子减少对数周期的影响在装载量2()g、微波功率119W的条件下，考察微波时间2()~l()()s对电子减少对数周期的影响，结果如图3.2所示。由图3.2可知，在装载量和微波功率一定的条件下，黄I出密砲子减少对数周期随着微波时间的增长而增人，通过单因素方差分析，微波时间在2()~l()()s时对黄曲霉抱子减少对数周期的影响显著(”v().()5),当微波时间超过4()s后，人米的颜色开始发生褐变且微波时间越长对人米的外观品质和营养品质的破坏

越人。因此，选4()s为较佳微波时间。.42C.86.42C.8641I1OOO0.20.020 40 60 80 100微波时间（s}图3.2微波时间对黄曲霉鞄子减少对数周期的影响Fig.3.2Effectofmicrowavetimeonlog-periodicreductionofsporesofAspergillusflavus3.3.1.3装载量対黄曲靈电子减少对数周期的影响在微波功率119W、微波时间4()s的条件下，考察装载量l()~5()g对电子减少对数周期的影响，结果如图3.3所示。5050403020O图3.3装载量对黄曲霉鞄子减少对数周期的影响Fig.3.3Effectofloadsofriceonlog-periodicreductionofsporesofAspergillus

flavus由图3.3可知，装载量为l()~5()g时与黄曲霉电子减少对数周期呈负相关且影响显著("<().()5),当装载量为l()g时，电子减少对数周期取得最人值，但由于此条件下人米的装载量较少，杀菌过程中微波充分穿透人米，导致人米迅速发生膨化现彖，从而外观和营养品质发生较人改变；经LSD组内多重差异比较分析，2()与3()g两水平间差异不显著，因此，选3()g为较佳装载量。3.3.2响应面法优化结果与分析

3.321回归方程的建立及显著性检验从单因素的试验结果得出微波功率、微波时间及装载量对电子减少对数周期的影响显著，因此，根据BBD中心组合响应面试验设计三因素三水平共17个试验点的优化试验，试验结果见表3.2和3.3o表3.2BBD试验结果Tab.3.2ResultsofBBD试验号A微波功率(W)B微波时间(s)C装载ft(g)也子减少对数周期(lgN()/N)138540403.4075211960301.2612311920300.6929423120402.6679523160403.3495611940401.0244738520303.1375823120202.4563911940201.00541023140303.33411123140303.42301223140303.22561323140303.45601423160200.69131538540200.72771638560300.70411723140303.4550

表3.3二次回归方程的方差分析Tab.3.3ANOVAforquadraticregressionequation变异来源平方和自由度均方F比p值显著性模型24.1092.68246.63<().0001**A5.7415.74529.02<().0001**B0.7510.7569.44<().0001**C3.2813.28302.35<().0001**AB2.3212.32213.45<().0001**AC1.7311.73159.40<().0001**BC1.5011.50137.85<().0001**A28.7018.70801.08<().0001**B21.6111.61148.01<().0001**C21」611」6107.07<().0001**残差0.07670.011失拟项0.06130.02045.32().0700净误差0.01540.0038总离差24.1716R20.9969R,\『0.9928注：*差异显著("<().()5),**差异极显著("<().()1)。通过响应面分析得到人米中黄曲霉微波杀菌工艺的回归方程为：Y=3.434-().81A-().31B4-().64C-().64AB4-().55AC+().61BC-1.()5A2-().62B2-().53C2方程中：Y为黄曲靈电子减少对数周期；A为微波功率；B为微波时间；C装载量。由表3.3可知，p<0.0001表明该回归方程极显著，且二次项、一次项、交互项均极显著，失拟项p=0.07>0.05,表明该回归方程对试验拟合情况较好,拟合值和实测值的误差较小,决定系数RJ0.9969,表明99.69%的数据可以用此方程解释，因此该回归方程可以代替实测值对试验结果进行分析和预测。3.3.2.2响应面曲线分析微波功率、微波时间和装载量两因素之间交互作用对响应值的影响如图3.4、3.5和3.6所不。

3&5JO318.5柯J)柿问曲必殲功率他砲子减少对数周期119.0 1B5.5 252.0 313.5 3B5.0A.繳波功率(幣40.0” 385.0___ ”^3曲C:装载量◎ 25.0\./<185.5Fig.3.4Responsesurfaceandcontourplotsforinteractiveeffectofmicrowavepowerandmicrowavetimeonlog-periodicreductionofspores砲子减少对数周期119.0 1B5.5 252.0 313.5 3B5.0A.繳波功率(幣40.0” 385.0___ ”^3曲C:装载量◎ 25.0\./<185.5Fig.3.4Responsesurfaceandcontourplotsforinteractiveeffectofmicrowavepowerandmicrowavetimeonlog-periodicreductionofspores胞子减少对数匡期1190 185.5 2520 318.5 3850A：徴液功率忧图3.5微波功率与装载星对鞄子减少对数周期影响的响应面和等高线图

Fig.3.5Responsesurfaceandcontourplotsforinteractiveeffectofmicrowave

powerandloadsofriceonlog-periodicreductionofspores孫西珮辰4玛W舉孫西珮辰4玛W舉图3.6微波时间与装载量对鞄子减少对数周期影响的响应面和等高线图Fig.3.6Responsesurfaceandcontourplotsforinteractiveeffectofmicrowavetime

andloadsofriceonlog-periodicreductionofspores从图3.4微波功率与微波时间的响应面图和等高线图可以看出，随着微波功率的增加,黄曲霉砲子减少对数周期先增后减;随着微波时间的延长,黄曲霉砲子减少对数周期也先增后减；且微波功率的曲面较陡，所以微波功率对黄曲霉电子减少对数周期的影响较微波吋间显著；等高线的形状能反映出两因素交互作用的强弱，椭圆形表示交互作用显著，圆形表示交互作用不显著，由图3.4中等高线图可以看出，微波时间和微波功率的交互作用极显著。由图3.5中响应面图可知，随着微波功率的增加，黄曲靈电子减少对数周期先增后减；随着装载量的增加，黄I出靈电子减少对数周期先增后减；微波功率的曲面较陡，因此微波功率对电子减少对数周期的影响较装载量显著；由图3.5中等高线图可以知，微波功率和装载量的交互作用极显著。从图3.6中响应面图看出，随着微波时间的延长和装载量的增加，黄曲靈电子减少对数周期都先增后减；且微波时间的曲面较陡，所以微波时间对电子减少对数影响较装载量显著；由图3.6中等高线图可知，微波时间和装载量的交互作用极显著。通过对两