CN103336099B - 一种快速检测实仓储粮中活动性霉菌类群的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速检测实仓储粮中活动性霉菌类群的方法，所述的方法是通过选择粮堆中有效的检测部位，按照专门的模式设定时间间隔进行定点二氧化碳气体取样分析，根据粮堆中二氧化碳气体浓度的变化特征和统计分析结果，实现对粮堆中活动性霉菌类群的快速区分，可为储粮霉菌危害防控决策提供参考依据。

Description

一种快速检测实仓储粮中活动性霉菌类群的方法

技术领域

 本发明属于粮食储藏安全监测的技术领域，具体说是涉及一种快速检测实仓储粮中活动性霉菌类群的方法。该方法根据霉菌活动影响粮堆二氧化碳浓度变化的规律，快速判断粮堆中正在进行生长活动的霉菌的类群，为粮食仓储安全性的判断提供依据。

背景技术

储粮霉菌的活动可对粮食的品质劣变产生巨大的影响，还可能导致严重的食品安全问题，具有强烈毒性和致癌性的黄曲霉毒素就有可能因为黄曲霉等霉菌在粮食中的生长代谢而产生，只有在这些霉菌生长和产生毒素之前进行预警，采取有效的控制措施，才能防止粮食的品质劣变和毒素污染的发生。因此，防控储粮中霉菌的活动是仓储管理的主要任务。

粮食中存在和可能在储粮中产生危害的霉菌种类较多。由于水分是粮食储藏安全的决定性因素，因此，霉菌类群按照与粮食水分的关系可分为干生性、中生性和湿生性的霉菌。干生性生长的霉菌对粮食水分的要求较低，对于略超过安全水分的粮食，或安全水分粮食受到湿空气的影响使粮粒表面水活度达到其生长要求就能激活生长，其代表性的霉菌主要有灰绿曲霉、局限曲霉等。这类干生性的霉菌在粮食中生长的速度较为缓慢，产生真菌毒素的可能性也较低，大部分品质正常的储粮中也都存在这些霉菌缓慢生长的现象。对于中生性或湿生性的霉菌，虽然大部分储粮状态下均不可能生长，但一旦它们能够满足在粮食中生长的条件，其生长速度变化较快，对粮食品质的危害较大，产生真菌毒素的霉菌大都属于这一类，因此，一旦发现这些类型的霉菌生长，需要立即采取有效的措施，控制它们的危害。另一方面，现有对储粮采取抑制霉菌生长的常规方法为通风降水，可减少储粮的重量，对粮食品质也有一定的影响。因此，快速、准确了解储粮中活动性霉菌的类群，对粮食科学管理和保证粮食储藏的安全有重要的意义。

对于储粮中的霉菌类群的检测，经典的方法是进行微生物的分离培养和生物学鉴定、分类。该方法的应用需要进行粮食取样，由受过专门微生物学分析训练的专业人员，在无菌的操作条件下进行菌种分离，经7 d的培养过程，再由有经验的霉菌鉴定技术人员对培养基中生长的霉菌进行类群鉴定。该项技术用于粮库储粮的霉菌鉴定存在很多困难。首先是人员入仓采集粮食样品的困难，不仅对样品采集的要求高，需要避免环境其他霉菌感染所采集的样品，而且由于霉菌生长起始阶段可能在一个很小的区域，面对大规模的粮堆，操作人员无法确定在何处采样；如果不能采集到霉菌生长的粮食，会出现漏报的现象，粮仓如果处于熏蒸处理期间，操作人员甚至不可能进入粮仓采集粮食样品；其次是大部分粮库没有霉菌分离、培养和鉴定的设备和技术人员；第三是危害性较大的霉菌一旦获得生长的条件，其发展速度很快，而采样和分析通常需要一周以上的时间，难以对有霉菌活动危害的粮食进行及时的处理。

粮食储藏行业对霉菌危害活动的监测普遍采用温度检测的方法，其基本原理是基于粮堆是热的不良导体，霉菌代谢活动产生热量可以在粮堆中积累，导致粮食温度升高，从而对储粮的安全性作出警示。该方法的优点是自动化程度高，可以实现仓外远程监测，但存在的缺陷是非常明显的。测温方法难以克服的缺点主要有三个方面：一是粮堆积累热量如果是霉菌代谢活动所致，则粮温有异常升高后，粮食已经受到霉菌的危害，只能起到避免危害更加严重的效果；二是粮堆预埋的测温点一般有2米以上的空间间隔，由于粮食的导热性差，从霉菌活动点产生的温度传导到测温点需要较长的时间，进一步降低了监测霉菌危害的灵敏度；三是接近粮堆表层或仓墙部位受到外界温湿度的影响，是储粮霉变的高发部位，可是这些部位却具有良好的散热性，使得测温方法很难、甚至不能监测到这些部位的温度变化。更重要的是，测温的方法根本无法分辨生长的霉菌属于那种类型。

近几年，人们针对粮食中霉菌活动可以产生二氧化碳气体，同时二氧化碳气体在粮堆中具有较好的扩散特性，在选定的粮堆部位布置固定的二氧化碳气体浓度监测点，一旦粮堆中有霉菌进行生长代谢活动，产生的二氧化碳气体可以向整个粮堆扩散，即使气体取样点与霉菌生长部位有较大的距离，通过气体的扩散作用，也可以检测到粮堆中二氧化碳浓度的变化，实现对储粮霉菌危害活动的灵敏监测。但现有的粮堆二氧化碳浓度检测方法只能判断是否有霉菌在活动，无法了解粮堆中活动性霉菌属于哪一类群，其检测数据不能满足粮库管理者进行储粮处理的决策需求。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种快速检测实仓储粮中活动性霉菌类群的方法。本发明的方法根据粮堆二氧化碳浓度变化与霉菌生长有关的特点，针对性地采用专门的检测程序，监测粮仓中霉菌活动产生二氧化碳浓度变化的特性，再通过简单的运算处理，达到判别储粮中活动性霉菌类群的目的，为储粮安全管理决策提供依据。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的方法是通过定时、定点对粮堆进行气体取样分析，检测粮堆中二氧化碳气体浓度的变化，实现对粮堆中活动性霉菌类群的快速检测和区分，具体措施如下：

a、气体取样点的布置：根据粮堆的总高度选择一个有效层面设置气体取样点，取样点布置在离粮堆表面向下至少2 m的部位，对于不超过4 m高度的粮堆，纵向取样点层面设置在距离粮堆表面2 m处，对于超过4 m高度的粮堆，纵向气体取样点层面设置在粮堆高度的二分之一处，在设定的取样点层面上横向按照2 m-5 m等间距设点；

b、粮堆气体取样检测的间隔和检测次数：粮堆二氧化碳气体浓度检测的时间跨度以储藏粮食水分对应的水活度为依据，分别每隔1 d-10 d检测一次，粮食水活度≤0.7对应的平衡水分时，检测二氧化碳浓度的时间间隔为10 d，以水活度0.7及对应的时间间隔为基准，粮食水分每提高0.5%，其检测的时间间隔缩短1 d-2 d，然后，至少以相同的时间间隔连续检测3次，其检测结果作为判断粮堆中活动性霉菌类群的依据；

c、判断粮堆中活动性霉菌类群的方法：在粮堆设定的部位进行至少3个时间间隔的检测，对于二氧化碳气体浓度增高大于1%的部位，将所有检测数据进行二氧化碳浓度变化与时间函数关系的回归分析和曲线拟合处理，如果粮堆二氧化碳气体浓度随时间变化的拟合曲线为线性方程，且检测值与线性方程的相关性系数大于0.9，判定粮堆生长活动所属的霉菌类群为干生性的霉菌；如果拟合出的相关性系数大于0.9的方程为非线性曲线，粮堆生长活动所属的霉菌类群为中生性或湿生性霉菌；当3个或更多时间间隔检测的二氧化碳浓度增加值小于1%或呈现不断降低时，粮堆中没有生长的霉菌类群。

本发明的原理及有益效果如下：

对于取样点位置的设置：本发明将气体检测的取样点布置在离粮堆表面下至少2 m的部位，这是因为靠近粮堆表面的粮层受外界空气的影响，霉菌活动产生的二氧化碳气体会因为不同的气体交换速度而发生不同衰减变化，难以形成稳定的规律。当粮堆深度达到2 m或更深时，不仅可准确探测到所设位点附近粮堆活跃性二氧化碳气体产生源形成的气体，在其下方产生的二氧化碳气体因为底层没有扩散路径，会通过气流扩散传导到本发明选定的深度部位，即使霉菌活动发生在粮堆的表层，虽然有大部分产生的二氧化碳气体会被释放到大气中，由于二氧化碳气体的比重大于空气，仍有一定比例的二氧化碳气体会向粮堆中沉降，根据检测的结果进行分析，可准确判断活动的霉菌类群。

对于取样的时间和间隔：从理论上分析，缩短取样时间间隔可提高检测的灵敏度，延长取样时间间隔可减少检测次数，但对于以判断活动性霉菌类群为目的的检测，必需建立统一的标准，才能找到比较的依据。本发明将检测时间间隔的起点设定标准统一到粮食水活度上，具有科学性和实用性，可有效简化操作的程序，提高判断粮堆中活动性霉菌的类群的准确性。因为不同粮食种类滋长霉菌的水分含量有较大差异，30℃下小麦水分含量14%时就会有霉菌快速生长，而稻谷水分含量14%时任何霉菌均不可能生长。但不管是什么粮食品种，在相同的水活度下霉菌具有相似的生长特性。水活度0.7附近干生性霉菌可以缓慢生长，本发明将该水活度作为基准，规定检测的时间间隔为10 d，既不会影响储粮霉菌危害的监测，也减少了监测的工作量。随着粮食水活度的升高，适合生长的霉菌种群增多，生长速率加快，需要缩短监测的时间间隔，本发明规定在水活度0.7对应的该种粮食水分的基础上，每提高0.5%，将其检测的时间间隔缩短1 d-2 d，从而可以准确了解储粮中霉菌生长的变化，满足后续数据分析和判断霉菌类群的需求。

对于霉菌类群判断的方法：在了解储粮中霉菌类群活动规律的基础上，总结出可以准确判断霉菌类群的方法，即应用粮堆中不同霉菌类群代谢活动产生二氧化碳气体量值变化速率的差异来反推粮堆中活动性霉菌所属的类群，加上对于检测数据的统计学处理，方法的准确性和可靠性更高。比较目前可用于监测储粮霉菌活动的方法，只有通过采集粮食样品进行菌落培养的方法可了解活动性霉菌的类群属性，但该方法在实际操作过程中往往因为难以采集到霉菌正在生长部位的粮食而不能达到目的，相反，本发明不依赖气体取样点是否正对着霉变部位，无论霉菌在粮堆哪一部位活动，产生的二氧化碳气体总是按照一定的比例扩散到所在方位粮面下2 m的气体取样点中；通过对所设定位点二氧化碳气体浓度变化速率的监测，在准确了解活动性霉菌类群的同时，还可以判断出粮堆中霉菌的危害程度，因此，本发明采用的方法操作更为简便，检测结果更为可靠。

附图说明

图1是粮仓霉菌类群监测示意图。

图2是在温度30℃、水分12%的条件下小麦储藏二氧化碳浓度变化。

图3是在温度30℃、水分14%的条件下小麦储藏二氧化碳浓度变化。

图4是在温度30℃、水分16%的条件下小麦储藏二氧化碳浓度变化。

图5是在温度15℃、水分16%的条件下小麦储藏二氧化碳浓度变化。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

本发明以下将结合图1所示的设4个监测点的小型粮仓的霉菌类群监测作进一步说明。

粮堆中气体取样点、检测系统的布置以及二氧化碳气体浓度检测（参见图1），分别在四个装有不同水分小麦的小型粮仓1的粮堆2中埋设输气管道3，粮堆2的深度为6 m，将输气管道3埋设在3 m深的部位，将输气管道引出粮仓外部阀门4的进气口中，每个阀门4的出气口汇接到输气总管5中，输气总管5与气泵6的吸气口连接，二氧化碳传感器7与气泵6的气体输出端连接。检测时打开某一阀门4，启动吸气泵6，使该粮仓1粮堆2中的气体被送入二氧化碳传感器7中进行检测，获得二氧化碳浓度的检测数据。

按照本发明的方法对不同温度、水分小麦的储藏监测条件下小麦储藏二氧化碳浓度变化如下：

对于温度在30℃下水分为12%小麦储藏进行二氧化碳浓度的监测，该条件下小麦对应的水活度小于0.7，因此，设定每10 d检测一次二氧化碳浓度，检测结果参见图2所示，3个时间间隔后粮堆中二氧化碳浓度增加值小于1%，判定粮堆中没有霉菌生长。

对于温度30℃下水分为14%小麦储藏进行二氧化碳浓度的监测，30℃下水活度0.7对应的小麦水分含量为13%，因此，设定7 d为检测一次二氧化碳浓度的时间间隔，检测结果参见图3所示，3个时间间隔后粮堆中二氧化碳浓度增加值大于1%，对各次检测值进行回归分析和曲线拟合，得到线性方程式为： 

y = 0.0677x + 0.204………………（1）

各检测值与方程式（1）的相关性系数为R = 0.996，判定粮堆中有干生性霉菌生长。

对于温度30℃下水分为16%小麦储藏进行二氧化碳浓度的监测，30℃下水活度0.7对应的小麦水分含量为13%，因此，设定4 d为检测一次二氧化碳浓度的时间间隔，检测结果参见图4所示，3个时间间隔后粮堆中二氧化碳浓度增加值大于1%，对各次检测值进行回归分析和曲线拟合，得到方程式为非线性的指数曲线： 

y = 0.0824e^0.2583x………………（2）

各检测值与方程式（2）的相关性系数为R = 0.966，判定粮堆中有中生性或湿生性的霉菌生长。

对于温度15℃下水分为16%小麦储藏进行二氧化碳浓度的监测，15℃下水活度0.7对应的小麦水分含量为14.2%，因此，设定6 d为检测一次二氧化碳浓度的时间间隔，检测结果参见图5所示，3个时间间隔后粮堆中二氧化碳浓度增加值小于1%，判定粮堆中没有霉菌生长。

Claims (1)

1.一种快速检测实仓储粮中活动性霉菌类群的方法，其特征在于：所述的方法是通过定时、定点对粮堆进行气体取样分析，检测粮堆中二氧化碳气体浓度的变化，实现对粮堆中活动性霉菌类群的快速检测和区分，具体措施如下：

a、气体取样点的布置：根据粮堆的总高度选择一个有效层面设置气体取样点，取样点布置在离粮堆表面向下至少2 m的部位，对于不超过4 m高度的粮堆，纵向取样点层面设置在距离粮堆表面2 m处，对于超过4 m高度的粮堆，纵向气体取样点层面设置在粮堆高度的二分之一处，在设定的取样点层面上横向按照2 m-5 m等间距设点；

b、粮堆气体取样检测的间隔和检测次数：粮堆二氧化碳气体浓度检测的时间跨度以储藏粮食水分对应的水活度为依据，分别每隔1 d-10 d检测一次，粮食水活度≤0.7对应的平衡水分时，检测二氧化碳浓度的时间间隔为10 d，以水活度0.7及对应的时间间隔为基准，粮食水分每提高0.5%，其检测的时间间隔缩短1 d-2 d，然后，至少以相同的时间间隔连续检测3次，其检测结果作为判断粮堆中活动性霉菌类群的依据；

c、判断粮堆中活动性霉菌类群的方法：在粮堆设定的部位进行至少3个时间间隔的检测，对于二氧化碳气体浓度增高大于1%的部位，将所有检测数据进行二氧化碳浓度变化与时间函数关系的回归分析和曲线拟合处理，如果粮堆二氧化碳气体浓度随时间变化的拟合曲线为线性方程，且检测值与线性方程的相关性系数大于0.9，判定粮堆生长活动所属的霉菌类群为干生性的霉菌；如果拟合出的相关性系数大于0.9的方程为非线性的指数曲线，粮堆生长活动所属的霉菌类群为中生性或湿生性霉菌；当3个或更多时间间隔检测的二氧化碳浓度增加值小于1%时，粮堆中没有生长的霉菌类群。