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摘要[目的]拟利用肉桂精油的挥发性、天然安全性和广谱抑菌特性，对玉米颗粒进行防霉研究。[方法]采用精油熏蒸的方法，将玉米颗粒置于自制的密闭容器中，人工模拟高温高湿条件对其进行肉桂精油熏蒸。[结果]研究表明，玉米颗粒的含水量对其霉变的影响很大。空气湿度为75%时，空间浓度分别为175和100 μl/L的肉桂精油对玉米颗粒霉菌的熏杀抑制效果随着熏蒸时间的延长而逐渐提高，熏蒸时间为8 d时达到了最高的抑菌率。高湿高温条件下，肉桂精油空间浓度为1 000～2 000 μl/L是最适抑菌浓度区间，其中精油浓度2 000 μl/L为最佳抑菌浓度。[结论]研究可为玉米储藏的防霉工作提供理论依据。
关键词肉桂精油；熏蒸；霉菌；抑制
中图分类号S513文献标识码A文章编号0517-6611（2015）07-307-03
Study on Cinnamon Oil Controlling Fungal Growth in Maize
LI Ze-hong1， MA Hai-jie2*， WU Ke-gang2 et al
（1. Guangzhou Baihua Flavours and Fragrances Co. Ltd.， Guangzhou， Guangdong 510370； 2. Department of Food Science and Engineering， Faculty of Chemical Engineering and Light Industry， Guangdong University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510006）
Abstract[Objective] Using volatile， natural safety and broad-spectrum antibacterial characteristics of cinnamon oil， fungal growth controlling work on maize was conducted. [Method] The fumigation of essential oil was used in this study to artificially simulate the high temperature and high humidity conditions around the maize， using cinnamon essential oil to fumigate the maize in a self-made and airtight container. [Result] The results show that the water content of the maize greatly effected on its mildew. When the air humidity is 75% and spatial concentration is 175 and 100 μl/L， the mold inhibitory of the cinnamon essential oil to the maize gradually improves with the fumigating time prolonged， the essential oil is at the highest inhibitory rate at the end of 8 days. In high temperature and high humidity conditions， the optimum inhibitory spatial concentration interval of the cinnamon oil is 1 000-2 000 μl/L and the best inhibitory concentration of the essential oil is 2 000 μl/L. [Conclusion] The study can provide theoretical basis for corn storage mold work.
Key wordsCinnamon oil； Fumigation； Fungal； Inhibition
基金项目广州市科技计划项目（2014Y2-00107）。
作者简介李泽洪（1965-），男，广东新会人，高级工程师，硕士，从事香精香料技术研发。
收稿日期2015-01-22
玉米是三大主要粮食之一，同时也是饲料工业和养殖业中常用的一种重要的原料。然而，由于玉米籽粒中胚乳较大，营养丰富，并且收获季节恰逢多雨季节，导致玉米很容易被微生物所污染，成为较难储藏保存的粮食品种[1-2]。玉米霉变一方面造成粮食浪费和巨大的经济损失，另一方面霉变玉米中的霉菌在生长繁殖代谢过程中会产生黄曲霉毒素、呕吐毒素和玉米赤霉烯酮等多种有害毒素[3]，导致食用霉变玉米及其制品的畜禽中毒、死亡的事件频频发生[4-8]，因此，从最初的臭氧防霉[9]、SO2与NH3复合处理[10]、到现在的有机酸防霉剂等[11-12]，玉米霉变的防控问题成为了研究热点，然而每一种玉米防霉的方法都具有其应用局限性[13]。该试验拟从另一个角度出发，选用肉桂精油进行玉米防霉的研究。从肉桂的皮、叶等部位提取的植物精油称为肉桂精油，含有肉桂醛等多种重要活性成分，无毒无害，可作为天然的香料广泛应用于食品、医药和化妆品等领域[14]。有研究表明，肉桂精油和丁香油复配使用，对霉菌、酵母菌和细菌都具有抑制作用，并且肉桂精油的比例越高则效果更好[15]；另外，肉桂精油的挥发性成分能够抑制黄曲霉的生长和产毒、降解黄曲霉毒素[16]。国外有研究表明，肉桂精油直接和霉菌接触时能够有效抑制霉菌的生长，并破坏霉菌孢子的细胞结构，明显减少霉菌毒素的产生[17]。因此，笔者拟利用肉桂精油的挥发性、天然安全性和广谱抑菌特性，对玉米颗粒进行防霉研究，旨在为玉米储藏的防霉工作提供理论依据。 1材料与方法
1.1材料
肉桂精油，广东工业大学食品添加剂与食品安全研究室；孟加拉红培养基；玉米颗粒，市售；丙二醇。
SW-CJ-2F超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；PX-250生化培养箱，上海悦丰仪器仪表有限公司；GZX-9240MBE数显鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司；LDZX-40SB型立式自控电热压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；6531型电动搅拌机，上海瑞欣电器有限公司。
1.2方法
1.2.15%精油丙二醇溶液。
取0.5 ml肉桂精油溶于9.5 ml无水乙醇中配制成体积分数为5%的精油溶液，密封低温储藏备用。
1.2.2熏蒸容器的设计。
如图1所示，将滴有适量无菌水的脱脂棉放于已灭菌的广口瓶瓶底，把滴有精油的试剂盖用棉线悬挂于广口瓶内，并在其上方放置一块铁丝网，然后在铁丝网上平铺5 g玉米颗粒。盖上广口瓶，并用封口膜将瓶口封严，将处理后的瓶子置于37 ℃的培养箱内培养观察，培养一定时间后检测玉米颗粒的霉菌数。
图1熏蒸容器
1.2.3霉菌计数的测定。
按GB/T4789.5-2003《食品卫生微生物学检验霉菌和酵母计数》进行测定。
2结果与分析
2.1玉米颗粒含水量对其霉菌数量的影响
在相同质量的玉米颗粒中添加不同的水量，24 h后检测其霉菌数量，结果如表1所示。
由表1中的数据可知，当加水量逐渐增加达到20 ml时，随着玉米颗粒的含水量的增加，霉菌总数则越多，也就是水分为玉米颗粒中的霉菌提供了更好的生长环境。但是随着加水量增加至25 ml时，霉菌总数大幅度减少，因为适合霉菌生长的湿度是一定的，霉菌生长的最适水分活度值在0.93～0.97[18]，不同种类的霉菌的最适生长水分含量也有所差别[19]。由试验数据可见，当加水量为25 ml时霉菌总数急剧下降，过多的水反而不利于霉菌的生长繁殖。
表1不同含水量时玉米颗粒霉菌总数变化
添加水量∥ml菌落数∥个/g玉米颗粒状态
0340干爽
58 400干爽
1035 000未见水珠
151 530未见水珠
20281 000潮湿
25470有水滴
2.2空气湿度为75%时肉桂精油抑制霉菌效果的研究
在熏蒸容器的底部加入适量饱和NaCl溶液，添加空间浓度分别为175和100 μl/L的肉桂精油以熏蒸50 g玉米颗粒，密封并置于25 ℃下，控制容器内部的空气湿度为75%，并做空白对照，检测霉菌数量变化，试验结果如表2所示。
由表2与表3可知，总体上看来，在相同时间，经过精油熏蒸的玉米颗粒的霉菌数比没有经过熏蒸的霉菌数少，证明精油熏蒸对玉米颗粒有抑制霉菌生长的作用。当精油浓度为175 μl/L时，熏蒸的第2天精油的抑菌效果都没有明显体现出来，但从第4天开始精油抑制熏杀霉菌的效果开始很明显。从抑菌率得知，当用100 μl/L精油熏蒸8 d时，得到的抑菌效果最好。可能是因为经过一定的时间精油挥发扩散，充分地与玉米颗粒接触，所以熏蒸时间越长肉桂精油抑制霉菌的效果越突出。随着熏蒸时间的继续延长，精油依然体现出良好的防霉效果，但是精油作用也在减弱，可能是精油被消耗了一部分，导致实际空间浓度下降了。
表2肉桂精油熏蒸玉米颗粒霉菌菌落总数变化I
时间d肉桂精油空间体积浓度∥个/g
0 μl/L175 μl/L
0160160
2120150
416090
616080
2.3精油浓度和熏蒸时间对玉米颗粒的霉菌数的影响
设置肉桂精油空间浓度梯度：500、1 000、1 500、2 000、2 500 μl/L，以适量的脱脂棉上滴加10 ml的无菌水置于熏蒸容器的底部来控制密闭空间的湿度，并作一个空白对照，分别熏蒸5 g玉米颗粒0、1和4 d，检测玉米颗粒霉菌数，试验结果如表4所示。
表3肉桂精油熏蒸玉米颗粒霉菌菌落总数变化II
时间d肉桂精油空间体积浓度∥个/g0 μl/L100 μl/L抑菌率%
07070-
4908050
816050122
121008067
表4精油浓度和熏蒸时间对玉米颗粒的霉菌数的影响
精油浓度μl/L熏蒸天数∥个/g
0 d1 d4 d
空白1 1202 000-
5001 1202 000-
1 0001 1201 000500
1 5001 1202 000600
2 0001 1201 000400
2 5001 1202 000-
注：“-”表示霉菌数太多而导致不计可数。
试验结果显示，肉桂精油抑制玉米颗粒霉菌的效果总体上随熏蒸时间延长而提高。熏蒸1 d后，精油浓度为500、1 500、2 500 μl/L时，玉米颗粒霉菌数都以基本相同的速度增长了，和空白对照相比较也没有明显差别；精油浓度为1 000和2 000 μl/L时，相对于其他精油浓度而言已经开始对玉米霉菌数产生影响了。精油熏蒸4 d时，精油浓度为1 000、1 500和2 000 μl/L已经明显体现出该浓度精油对玉米霉菌的抑制熏杀作用，霉菌数明显减少；其他浓度精油的熏蒸和空白对照组的玉米霉菌数已经增长至多不可数了，均已长出肉眼可见的细长的白色菌丝。可能是因为精油挥发并渗透到玉米颗粒的各个部位需要一定的时间，并且不同浓度的精油挥发扩散速度也不相同，所以精油浓度为1 500 μl/L时熏蒸时间为1 d时没有体现出精油抑制霉菌的效果，熏蒸4 d时霉菌数才明显降低。在一定的温度下，精油在密闭空间自然挥发一定时间后，由于压力平衡使空间精油分压恒定，所以当精油的添加量达到密闭空间压力平衡所需的精油量时，继续提高精油用量也不会增强精油的使用效果[20]。由试验数据可见，该试验条件下精油浓度为1 000～2 000 μl/L为最适抑菌浓度区间，其中2 000 μl/L为最佳抑菌浓度，肉桂精油空间浓度为2 500 μl/L时反而没有明显抑菌效果。
关键词肉桂精油；熏蒸；霉菌；抑制
中图分类号S513文献标识码A文章编号0517-6611（2015）07-307-03
Study on Cinnamon Oil Controlling Fungal Growth in Maize
LI Ze-hong1， MA Hai-jie2*， WU Ke-gang2 et al
（1. Guangzhou Baihua Flavours and Fragrances Co. Ltd.， Guangzhou， Guangdong 510370； 2. Department of Food Science and Engineering， Faculty of Chemical Engineering and Light Industry， Guangdong University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510006）
Abstract[Objective] Using volatile， natural safety and broad-spectrum antibacterial characteristics of cinnamon oil， fungal growth controlling work on maize was conducted. [Method] The fumigation of essential oil was used in this study to artificially simulate the high temperature and high humidity conditions around the maize， using cinnamon essential oil to fumigate the maize in a self-made and airtight container. [Result] The results show that the water content of the maize greatly effected on its mildew. When the air humidity is 75% and spatial concentration is 175 and 100 μl/L， the mold inhibitory of the cinnamon essential oil to the maize gradually improves with the fumigating time prolonged， the essential oil is at the highest inhibitory rate at the end of 8 days. In high temperature and high humidity conditions， the optimum inhibitory spatial concentration interval of the cinnamon oil is 1 000-2 000 μl/L and the best inhibitory concentration of the essential oil is 2 000 μl/L. [Conclusion] The study can provide theoretical basis for corn storage mold work.
Key wordsCinnamon oil； Fumigation； Fungal； Inhibition
基金项目广州市科技计划项目（2014Y2-00107）。
作者简介李泽洪（1965-），男，广东新会人，高级工程师，硕士，从事香精香料技术研发。
收稿日期2015-01-22
玉米是三大主要粮食之一，同时也是饲料工业和养殖业中常用的一种重要的原料。然而，由于玉米籽粒中胚乳较大，营养丰富，并且收获季节恰逢多雨季节，导致玉米很容易被微生物所污染，成为较难储藏保存的粮食品种[1-2]。玉米霉变一方面造成粮食浪费和巨大的经济损失，另一方面霉变玉米中的霉菌在生长繁殖代谢过程中会产生黄曲霉毒素、呕吐毒素和玉米赤霉烯酮等多种有害毒素[3]，导致食用霉变玉米及其制品的畜禽中毒、死亡的事件频频发生[4-8]，因此，从最初的臭氧防霉[9]、SO2与NH3复合处理[10]、到现在的有机酸防霉剂等[11-12]，玉米霉变的防控问题成为了研究热点，然而每一种玉米防霉的方法都具有其应用局限性[13]。该试验拟从另一个角度出发，选用肉桂精油进行玉米防霉的研究。从肉桂的皮、叶等部位提取的植物精油称为肉桂精油，含有肉桂醛等多种重要活性成分，无毒无害，可作为天然的香料广泛应用于食品、医药和化妆品等领域[14]。有研究表明，肉桂精油和丁香油复配使用，对霉菌、酵母菌和细菌都具有抑制作用，并且肉桂精油的比例越高则效果更好[15]；另外，肉桂精油的挥发性成分能够抑制黄曲霉的生长和产毒、降解黄曲霉毒素[16]。国外有研究表明，肉桂精油直接和霉菌接触时能够有效抑制霉菌的生长，并破坏霉菌孢子的细胞结构，明显减少霉菌毒素的产生[17]。因此，笔者拟利用肉桂精油的挥发性、天然安全性和广谱抑菌特性，对玉米颗粒进行防霉研究，旨在为玉米储藏的防霉工作提供理论依据。 1材料与方法
1.1材料
肉桂精油，广东工业大学食品添加剂与食品安全研究室；孟加拉红培养基；玉米颗粒，市售；丙二醇。
SW-CJ-2F超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；PX-250生化培养箱，上海悦丰仪器仪表有限公司；GZX-9240MBE数显鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司；LDZX-40SB型立式自控电热压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；6531型电动搅拌机，上海瑞欣电器有限公司。
1.2方法
1.2.15%精油丙二醇溶液。
取0.5 ml肉桂精油溶于9.5 ml无水乙醇中配制成体积分数为5%的精油溶液，密封低温储藏备用。
1.2.2熏蒸容器的设计。
如图1所示，将滴有适量无菌水的脱脂棉放于已灭菌的广口瓶瓶底，把滴有精油的试剂盖用棉线悬挂于广口瓶内，并在其上方放置一块铁丝网，然后在铁丝网上平铺5 g玉米颗粒。盖上广口瓶，并用封口膜将瓶口封严，将处理后的瓶子置于37 ℃的培养箱内培养观察，培养一定时间后检测玉米颗粒的霉菌数。
图1熏蒸容器
1.2.3霉菌计数的测定。
按GB/T4789.5-2003《食品卫生微生物学检验霉菌和酵母计数》进行测定。
2结果与分析
2.1玉米颗粒含水量对其霉菌数量的影响
在相同质量的玉米颗粒中添加不同的水量，24 h后检测其霉菌数量，结果如表1所示。
由表1中的数据可知，当加水量逐渐增加达到20 ml时，随着玉米颗粒的含水量的增加，霉菌总数则越多，也就是水分为玉米颗粒中的霉菌提供了更好的生长环境。但是随着加水量增加至25 ml时，霉菌总数大幅度减少，因为适合霉菌生长的湿度是一定的，霉菌生长的最适水分活度值在0.93～0.97[18]，不同种类的霉菌的最适生长水分含量也有所差别[19]。由试验数据可见，当加水量为25 ml时霉菌总数急剧下降，过多的水反而不利于霉菌的生长繁殖。
表1不同含水量时玉米颗粒霉菌总数变化
添加水量∥ml菌落数∥个/g玉米颗粒状态
0340干爽
58 400干爽
1035 000未见水珠
151 530未见水珠
20281 000潮湿
25470有水滴
2.2空气湿度为75%时肉桂精油抑制霉菌效果的研究
在熏蒸容器的底部加入适量饱和NaCl溶液，添加空间浓度分别为175和100 μl/L的肉桂精油以熏蒸50 g玉米颗粒，密封并置于25 ℃下，控制容器内部的空气湿度为75%，并做空白对照，检测霉菌数量变化，试验结果如表2所示。
由表2与表3可知，总体上看来，在相同时间，经过精油熏蒸的玉米颗粒的霉菌数比没有经过熏蒸的霉菌数少，证明精油熏蒸对玉米颗粒有抑制霉菌生长的作用。当精油浓度为175 μl/L时，熏蒸的第2天精油的抑菌效果都没有明显体现出来，但从第4天开始精油抑制熏杀霉菌的效果开始很明显。从抑菌率得知，当用100 μl/L精油熏蒸8 d时，得到的抑菌效果最好。可能是因为经过一定的时间精油挥发扩散，充分地与玉米颗粒接触，所以熏蒸时间越长肉桂精油抑制霉菌的效果越突出。随着熏蒸时间的继续延长，精油依然体现出良好的防霉效果，但是精油作用也在减弱，可能是精油被消耗了一部分，导致实际空间浓度下降了。
表2肉桂精油熏蒸玉米颗粒霉菌菌落总数变化I
时间d肉桂精油空间体积浓度∥个/g
0 μl/L175 μl/L
0160160
2120150
416090
616080
2.3精油浓度和熏蒸时间对玉米颗粒的霉菌数的影响
设置肉桂精油空间浓度梯度：500、1 000、1 500、2 000、2 500 μl/L，以适量的脱脂棉上滴加10 ml的无菌水置于熏蒸容器的底部来控制密闭空间的湿度，并作一个空白对照，分别熏蒸5 g玉米颗粒0、1和4 d，检测玉米颗粒霉菌数，试验结果如表4所示。
表3肉桂精油熏蒸玉米颗粒霉菌菌落总数变化II
时间d肉桂精油空间体积浓度∥个/g0 μl/L100 μl/L抑菌率%
07070-
4908050
816050122
121008067
表4精油浓度和熏蒸时间对玉米颗粒的霉菌数的影响
精油浓度μl/L熏蒸天数∥个/g
0 d1 d4 d
空白1 1202 000-
5001 1202 000-
1 0001 1201 000500
1 5001 1202 000600
2 0001 1201 000400
2 5001 1202 000-
注：“-”表示霉菌数太多而导致不计可数。
试验结果显示，肉桂精油抑制玉米颗粒霉菌的效果总体上随熏蒸时间延长而提高。熏蒸1 d后，精油浓度为500、1 500、2 500 μl/L时，玉米颗粒霉菌数都以基本相同的速度增长了，和空白对照相比较也没有明显差别；精油浓度为1 000和2 000 μl/L时，相对于其他精油浓度而言已经开始对玉米霉菌数产生影响了。精油熏蒸4 d时，精油浓度为1 000、1 500和2 000 μl/L已经明显体现出该浓度精油对玉米霉菌的抑制熏杀作用，霉菌数明显减少；其他浓度精油的熏蒸和空白对照组的玉米霉菌数已经增长至多不可数了，均已长出肉眼可见的细长的白色菌丝。可能是因为精油挥发并渗透到玉米颗粒的各个部位需要一定的时间，并且不同浓度的精油挥发扩散速度也不相同，所以精油浓度为1 500 μl/L时熏蒸时间为1 d时没有体现出精油抑制霉菌的效果，熏蒸4 d时霉菌数才明显降低。在一定的温度下，精油在密闭空间自然挥发一定时间后，由于压力平衡使空间精油分压恒定，所以当精油的添加量达到密闭空间压力平衡所需的精油量时，继续提高精油用量也不会增强精油的使用效果[20]。由试验数据可见，该试验条件下精油浓度为1 000～2 000 μl/L为最适抑菌浓度区间，其中2 000 μl/L为最佳抑菌浓度，肉桂精油空间浓度为2 500 μl/L时反而没有明显抑菌效果。