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，通過掃描電子顯微鏡觀察各組玉米樣品外觀及內(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驗組相比未經(jīng)處理的對照組籽粒表面產(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;實驗組玉米胚乳結(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)蛋白會裸露甚至斷裂，而等離子處理對胚部結(jié)構(gòu)無顯著影響。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及結(jié)構(gòu)

　　玉米是我國的三大主糧之一，既可食用，又是生產(chǎn)玉米淀粉和乙醇的重要原材料[1]。玉米收獲時受季節(jié)影響初始含水率一般為20%~26%，若不及時干燥就易發(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)層會阻礙玉米籽粒內(nèi)部濕熱遷移，進而減緩玉米干燥速率。當(dāng)籽粒受熱溫度超過60℃時，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]研究進一步證明等離子技術(shù)可促進種子發(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]通過對玉米籽粒進行原子力顯微鏡觀察(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，本實驗擬采用冷等離子體處理儀、冷凍干燥機、掃描電子顯微鏡等儀器，研究冷等離子處理儀功率不同時對高水分玉米籽粒外觀及結(jié)構(gòu)的影響，為后續(xù)冷等離子處理對玉米干燥過程及干燥品質(zhì)的影響提供參考。

　　1.材料與方法

　　1.1實驗材料同批次先玉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，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實驗方法

　　1.3.1玉米冷等離子處理托盤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、時長為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照組，處理結(jié)束后將各組玉米分別置于冷凍干燥機冷凍處理20h后用自封袋密封，并暫時保存于1℃的恒溫冰箱。

　　1.3.2掃描電鏡對玉米籽粒外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察選取存于1℃恒溫冰箱中的樣品進行電鏡觀察實驗。玉米籽粒種皮外觀觀察可從每組中取10粒外形一致的玉米從中隨機選取3粒，用SEM在15kV電壓下觀察[14,15]，在不同放大倍數(shù)下選取共性強且具有代表性的圖片進行對比;玉米胚乳形態(tài)觀察按王立宏等[16]小麥籽粒觀察法并稍作改變，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察，每個處理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行玉米胚部觀察[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上，用離子濺射儀對樣品進行噴金處理，并對玉米籽粒外觀及玉米內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行電鏡觀察。

　　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)，而冷等離子對玉米籽粒外觀的刻蝕會影響玉米內(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)國家科技部批準(zhǔn)、面向國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級優(yōu)秀農(nóng)業(yè)技術(shù)研究性期刊，國內(nèi)刊號：CN34-1278/S，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1007-5739，郵發(fā)代號:26-41。

　　冷等離子會對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玉米胚部結(jié)構(gòu)無明顯影響。后續(xù)將持續(xù)研究冷等離子對玉米內(nèi)部水分遷移、籽粒物理化學(xué)性質(zhì)及對玉米干燥進程的影響并進行綜合評判，以期闡明冷等離子處理技術(shù)對玉米干燥影響機理，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

　　[1]鄧家琴，我國玉米種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策研究[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].中國糧油學(xué)報，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