摘要控制冷等離子處理儀的頻率參數(shù)，處理高水分玉米籽粒60s，通過(guò)掃描電子顯微鏡觀(guān)察各組玉米樣品外觀(guān)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)。結(jié)果表明，經(jīng)冷等離子體處理的實(shí)驗(yàn)組相比未經(jīng)處理的對(duì)照組籽粒表面產(chǎn)生明顯褶皺及刻蝕，且冷等離子處理儀功率越高，表面褶皺越明顯;實(shí)驗(yàn)組玉米胚乳結(jié)構(gòu)中，原本排列致密有序的淀粉顆粒經(jīng)冷等離子處理后間距增大，顆粒間基質(zhì)蛋白會(huì)裸露甚至斷裂，而等離子處理對(duì)胚部結(jié)構(gòu)無(wú)顯著影響。冷等離子處理可破壞玉米表面蠟質(zhì)層，有助于玉米內(nèi)部水分向外擴(kuò)散，本研究為冷等離子預(yù)處理加快玉米干燥速率提供了一定的參考。

　　關(guān)鍵詞冷等離子功率玉米外觀(guān)及結(jié)構(gòu)

　　玉米是我國(guó)的三大主糧之一，既可食用，又是生產(chǎn)玉米淀粉和乙醇的重要原材料[1]。玉米收獲時(shí)受季節(jié)影響初始含水率一般為20%~26%，若不及時(shí)干燥就易發(fā)生霉變，而霉菌等微生物代謝產(chǎn)物黃曲霉毒素也會(huì)危害人畜健康[2,3]。目前，工業(yè)上多采用熱風(fēng)干燥方法烘干玉米，但因玉米籽粒表面的蠟質(zhì)層會(huì)阻礙玉米籽粒內(nèi)部濕熱遷移，進(jìn)而減緩玉米干燥速率。當(dāng)籽粒受熱溫度超過(guò)60℃時(shí)，玉米的裂紋率與脂肪酸值均增大、酶活性下降;玉米含水率越高，其品質(zhì)指標(biāo)受熱風(fēng)溫度影響越大[4]，因此為優(yōu)化玉米干燥工藝參數(shù)、最大限度地保持其品質(zhì)，等離子、超聲波等非熱處理技術(shù)逐漸得到應(yīng)用[5,6]。冷等離子(coldplasma)的氣體溫度<60℃，主要由離子、自由電子、激發(fā)態(tài)原子、游離態(tài)原子和中性分子組成[7]，其含有的大量高能電子、活性氧(ROS)、活性氮(RNS)等活性粒子，在電場(chǎng)作用下易與食品中的大分子發(fā)生理化反應(yīng)[8]。

　　Zahoranova等[9]發(fā)現(xiàn)冷等離子作用于小麥種子可使其表面有害微生物減少、種子生物活性提高，Zhang等[10]研究進(jìn)一步證明等離子技術(shù)可促進(jìn)種子發(fā)芽，提高老化種子的發(fā)芽率。Agata等[11]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)冷等離子處理可顯著降低小麥和大麥籽粒的微生物負(fù)荷，表明冷等離子技術(shù)是一項(xiàng)有前途的谷物去污方法。而Sidhant[12]則以玉米、木薯淀粉為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)冷等離子處理可提高淀粉的糊化粘度、結(jié)合力和膨脹力。Li等[13]通過(guò)對(duì)玉米籽粒進(jìn)行原子力顯微鏡觀(guān)察(AFM)發(fā)現(xiàn)，冷等離子處理可顯著增加玉米籽粒表面粗糙度。目前，冷等離子處理對(duì)高水分玉米籽粒的結(jié)構(gòu)及品質(zhì)的影響研究較少，本實(shí)驗(yàn)擬采用冷等離子體處理儀、冷凍干燥機(jī)、掃描電子顯微鏡等儀器，研究冷等離子處理儀功率不同時(shí)對(duì)高水分玉米籽粒外觀(guān)及結(jié)構(gòu)的影響，為后續(xù)冷等離子處理對(duì)玉米干燥過(guò)程及干燥品質(zhì)的影響提供參考。

　　1.材料與方法

　　1.1實(shí)驗(yàn)材料同批次先玉335玉米，2018年收獲，水分含量(21±1)%(w.b.)。

　　1.2儀器與設(shè)備冷凍干燥機(jī)，SY-DT02S型低溫等離子體處理儀，冷等離子電源系統(tǒng)：固態(tài)晶體管等離子發(fā)生源，40KHz;E1010型離子濺射儀，S-3000N型掃描電子顯微鏡。

　　1.3實(shí)驗(yàn)方法

　　1.3.1玉米冷等離子處理托盤(pán)上放適量玉米籽粒并置于冷等離子處理儀密閉箱體內(nèi)，打開(kāi)真空泵將密閉室脫氣至100Pa，設(shè)定等離子發(fā)生源頻率為40kHz、時(shí)長(zhǎng)為60s，分別調(diào)整等離子處理儀功率為200、300、400W，以未做任何處理的同批次玉米籽粒為對(duì)照組，處理結(jié)束后將各組玉米分別置于冷凍干燥機(jī)冷凍處理20h后用自封袋密封，并暫時(shí)保存于1℃的恒溫冰箱。

　　1.3.2掃描電鏡對(duì)玉米籽粒外觀(guān)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀(guān)察選取存于1℃恒溫冰箱中的樣品進(jìn)行電鏡觀(guān)察實(shí)驗(yàn)。玉米籽粒種皮外觀(guān)觀(guān)察可從每組中取10粒外形一致的玉米從中隨機(jī)選取3粒，用SEM在15kV電壓下觀(guān)察[14,15]，在不同放大倍數(shù)下選取共性強(qiáng)且具有代表性的圖片進(jìn)行對(duì)比;玉米胚乳形態(tài)觀(guān)察按王立宏等[16]小麥籽粒觀(guān)察法并稍作改變，用解剖刀沿玉米頂端1mm處及尾部1mm處橫切去兩端，留靠近籽粒前端的胚乳觀(guān)察，每個(gè)處理3次重復(fù);切除玉米籽粒首尾兩端后，切出胚乳斜下方的胚進(jìn)行玉米胚部觀(guān)察[17]。將完整玉米及處理后的玉米樣品用導(dǎo)電膠規(guī)整地粘在掃描電鏡樣品盤(pán)上，用離子濺射儀對(duì)樣品進(jìn)行噴金處理，并對(duì)玉米籽粒外觀(guān)及玉米內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行電鏡觀(guān)察。

　　2.結(jié)果與分析

　　隨著等離子處理功率的增大，玉米表層褶皺增多，表面凹凸更顯著，這與Li等[13]研究結(jié)果一致。Thirumdas等[18]研究證明冷等離子體可對(duì)大米淀粉產(chǎn)生刻蝕、解聚及交聯(lián)，而玉米籽粒種皮為一層角質(zhì)狀薄膜[19]，表層蠟質(zhì)主要由類(lèi)脂化合物組成，分析在玉米表層形成凹凸褶皺的原因應(yīng)為冷等離子體中的活性氧(ROS)、活性氮(RNS)、高能電子等活性粒子可以與玉米表面蠟質(zhì)層中的大分子化合物在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生電荷間的快速轉(zhuǎn)移，引起物質(zhì)交聯(lián)、刻蝕等化學(xué)反應(yīng)。隨著等離子處理儀功率的增大，單位時(shí)間內(nèi)釋放出更多高能活性粒子，與表層大分子反應(yīng)越劇烈、刻蝕程度越顯著，導(dǎo)致在相同時(shí)間內(nèi)冷等離子處理儀功率越大，玉米籽粒表層褶皺越多。

　　3.結(jié)論與展望

　　以相同處理時(shí)間，不同功率的冷等離子處理儀處理玉米籽粒，掃描電鏡結(jié)果表明：冷等離子處理可對(duì)玉米籽粒表面產(chǎn)生刻蝕，使其表面褶皺度增加，褶皺度與冷等離子處理儀功率成正相關(guān)，而冷等離子對(duì)玉米籽粒外觀(guān)的刻蝕會(huì)影響玉米內(nèi)部水分遷移速度[13,26]。

　　農(nóng)業(yè)論文投稿刊物：《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》于1972年創(chuàng)刊，是經(jīng)國(guó)家科技部批準(zhǔn)、面向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的國(guó)家級(jí)優(yōu)秀農(nóng)業(yè)技術(shù)研究性期刊，國(guó)內(nèi)刊號(hào)：CN34-1278/S，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)：ISSN1007-5739，郵發(fā)代號(hào):26-41。

　　冷等離子會(huì)對(duì)靠近糊粉層的玉米胚乳淀粉結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，使原本致密有序的淀粉顆粒間距增加，顆粒間基質(zhì)蛋白裸露甚至破裂而對(duì)玉米胚部結(jié)構(gòu)無(wú)明顯影響。后續(xù)將持續(xù)研究冷等離子對(duì)玉米內(nèi)部水分遷移、籽粒物理化學(xué)性質(zhì)及對(duì)玉米干燥進(jìn)程的影響并進(jìn)行綜合評(píng)判，以期闡明冷等離子處理技術(shù)對(duì)玉米干燥影響機(jī)理，為糧食干燥預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用提供理論支撐。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]鄧家琴，我國(guó)玉米種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2020(2):40-42DENGJQ,ResearchontheDevelopmentStatusandCountermeasuresofCornPlantingIndustryinChina[J].ModernAgriculturalScienceandTechnology,2020(2):40-42

　　[2]渠琛玲，萬(wàn)立昊，李慧，等.玉米霉變程度與敏感品質(zhì)變化關(guān)系研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2019，34(11):76-80

　　作者：1李瑞敏1張忠杰1姚渠1王水寒1,2尹君1