臭氧处理对储藏玉米中微生物及真菌毒素的影响研究

作     者：宋慧玲 

作者单位：河南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周显青;尹成华

授予年度：2022年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：臭氧处理 储藏玉米 抑菌效果 降解毒素效果 构建预测模型 

摘      要：玉米是我国工业和饲料业原料的重要来源之一,但由于玉米水分含量高、胚部大等特性导致其在贮藏过程中易出现发热霉变、微生物侵染、真菌毒素超标等问题,从而对人畜健康造成严重危害。本课题以单因素试验研究了不同臭氧处理条件对玉米中微生物的抑制效果以及真菌毒素的降解效果,结合响应面法优化确定出最佳臭氧抑菌工艺和最佳臭氧降解毒素工艺,对臭氧处理后玉米储藏过程中微生物量、真菌毒素含量和品质的变化进行监测,以五种最佳臭氧工艺组合分别对玉米储藏过程中产生的不同初始带菌量、不同初始真菌毒素含量进行处理,并基于EWMA算法对抑菌率、降解率进行预测模型的构建,为臭氧准确定量地应用于实仓提供可行性。本课题主要研究内容及结果如下:(1)响应面法优化出臭氧处理玉米中细菌、真菌的工艺组合。单因素试验结合响应面法分析发现,臭氧处理浓度、臭氧处理时间、玉米处理量对玉米中的细菌、真菌均有着不同程度的抑制效果;基于臭氧处理细菌、真菌的抑菌率的响应面试验结果分析显示,臭氧处理玉米中细菌和真菌抑菌率的二次模型决定系数R分别为0.9918和0.9823,说明两个方程均显著且响应面模型拟合较好;当臭氧处理浓度88 mg/kg、臭氧处理时间29 min、玉米处理量411 g时抑制细菌的效果最好,此时臭氧的抑菌率为83.58%;当臭氧处理浓度为84 mg/kg、臭氧处理时间为40 min、玉米处理量为225 g时抑制真菌的效果最好,此时臭氧的抑菌率79.12%。(2)响应面法优化出臭氧处理玉米中AFB、DON、ZEN的工艺组合。单因素试验研究了不同臭氧处理浓度、不同臭氧处理时间、不同玉米处理量对玉米中AFB、DON、ZEN三种真菌毒素的降解效果,响应面法优化出臭氧处理玉米中AFB、DON、ZEN的最佳降解工艺。研究结果表明:臭氧处理浓度、臭氧处理时间、玉米处理量对玉米中AFB、DON、ZEN均有着不同程度的降解效果;当臭氧处理浓度为81 mg/kg、臭氧处理时间为24 min、玉米处理量为428 g时,对玉米中AFB的降解效果最好,此时AFB的降解率为70.24%;当臭氧处理浓度为84 mg/kg、臭氧处理时间为30 min、玉米处理量为243 g时,对玉米中DON的降解效果最好,此时DON的降解率为80.64%;当臭氧处理浓度为84 mg/kg、臭氧处理时间为20 min、玉米处理量为552 g条件下的玉米中ZEN的降解效果最好,此时ZEN的降解率为73.51%。(3)玉米经臭氧处理后的品质评价。经两种最佳抑菌工艺、三种最佳降解工艺臭氧处理玉米后,与空白组相比,臭氧处理会使水分含量减少、色泽变亮、电导率升高、淀粉含量降低、丙二醛含量增加、脂肪酸值下降,对玉米发芽率几乎无影响。综上所述,臭氧处理不会对玉米品质造成不良影响。(4)基于EWMA算法对臭氧处理细菌、真菌最佳抑菌工艺处理不同初始带菌量的抑菌率进行了预测模型的构建。采用第二章节优化出的最佳臭氧抑菌工艺对带有不同初始细菌、真菌菌落总数的储藏玉米进行臭氧处理,并基于EWMA算法对其进行抑菌率预测模型的构建,探究臭氧处理前玉米中带菌量、臭氧处理后带菌量、抑菌率与臭氧处理浓度、臭氧处理时间、玉米处理量之间的数量变化关系,并以两个臭氧最佳抑菌工艺处理玉米后,监测40 d内玉米中微生物(细菌、真菌菌落总数)的变化情况,研究结果表明:臭氧处理细菌、真菌最佳工艺条件对于不同温度、不同初始带菌量的玉米有着相趋的变化趋势;与空白对照组相比,臭氧处理细菌最佳工艺和臭氧处理真菌最佳工艺对于玉米储藏过程中其细菌、真菌菌落总数有着明显的抑制作用,且效果显著;通过对三个温度条件下的不同初始细菌、真菌菌落总数值进行的一次指数平滑预测模型和二次指数平滑预测模型的构建,由Y=81.61+0.15*n(n取1.2.3……n)可预测出臭氧对玉米中细菌的抑制率,由Y=80.29+0.14*n(n取1.2.3……n)可预测出臭氧对玉米中真菌的抑制率,为臭氧实际应用中扩大反应体系提供数据支撑。(5)基于EWMA算法对臭氧处理AFB、DON、ZEN最佳降解工艺处理不同初始真菌毒素含量的降解率进行预测模型的构建,并监测臭氧处理后玉米储藏过程中三种真菌毒素含量的变化情况。研究结果表明:臭氧处理AFB、DON、ZEN最佳降解工艺条件对于不同温度、不同初始真菌毒素含量的玉米有着相趋的变化趋势;与空白对照组相比,臭氧降解AFB最佳工艺、臭氧降解DON和臭氧降解ZEN最佳工艺对于玉米储藏过程中其真菌毒素(AFB、DON、ZEN)有着明显的降解作用,且效果显著;通过对三个温度条件下的不同初始AFB、DON、ZEN含量值进行的一次指数平滑预测模型和二次指数平滑预测模型的构建,由Y=69.37+0.07*n(n取1.2.3……n)可预测出臭氧对玉米中AFB的降解率,由Y=72.60-0.0