真空包裝對(duì)稻谷和小麥儲(chǔ)存6個(gè)月的品質(zhì)影響及對(duì)害蟲的抑制作用

魯玉杰 婁小方 周亞男 王爭艷

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院1，鄭州 450001 )(河南工大設(shè)計(jì)研究院2，鄭州 450001)(江蘇科技大學(xué)糧食學(xué)院3， 鎮(zhèn)江 212003)

稻谷和小麥均是我國三大谷物之一，也是我國主要儲(chǔ)存糧種。但由于糧食收獲后，不當(dāng)?shù)膬?chǔ)藏方式、糧食籽粒自身新陳代謝的過分消耗、儲(chǔ)藏物害蟲肆虐[1]，會(huì)造成糧食較大程度的損失。為避免糧食的損失，以及減少化學(xué)熏蒸藥劑在糧食儲(chǔ)藏過程中的過度使用，糧食科技工作者須采用科學(xué)合理的手段才能保證糧食儲(chǔ)藏安全[2]。氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)是通過改變儲(chǔ)藏環(huán)境的氣體成分，形成不利于儲(chǔ)藏物害蟲、霉菌生長發(fā)育的生態(tài)環(huán)境，達(dá)到殺蟲抑菌，延緩糧食品質(zhì)變化的目的[3]。我國氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)主要包括CO2氣調(diào)、N2氣調(diào)，真空儲(chǔ)藏等。其中CO2、N2氣調(diào)在延緩糧食品質(zhì)劣變方面效果顯著，但需要制備氣體，成本較高，操作復(fù)雜，存在一定的局限性。而真空儲(chǔ)糧技術(shù)操作簡單，是公認(rèn)的綠色儲(chǔ)藏技術(shù)，符合當(dāng)今生態(tài)儲(chǔ)糧的趨勢(shì)。

真空儲(chǔ)糧技術(shù)是采用抽氣減壓方式，用真空氣泵將具有良好氣密性的糧堆中的空氣抽出，并使真空負(fù)壓狀態(tài)長期保持，從而達(dá)到保持儲(chǔ)糧品質(zhì)、抑制蟲霉生長甚至殺死害蟲的目的[4]。真空儲(chǔ)藏技術(shù)對(duì)于食品原材料、半成品及成品的儲(chǔ)藏物昆蟲具有較好的控制效果[5]。真空儲(chǔ)糧技術(shù)具有綠色環(huán)保無污染，節(jié)能高效又安全等諸多優(yōu)點(diǎn)[6]。真空儲(chǔ)藏可延長糧食儲(chǔ)存時(shí)間[7]，常規(guī)方法儲(chǔ)存稻谷在2～3個(gè)月內(nèi)就可能生蟲或霉變，而真空包裝可使其保質(zhì)期延長1～2年[8]。利用真空儲(chǔ)糧技術(shù)，可降低害蟲的生長代謝速率，進(jìn)而快速有效地殺死儲(chǔ)糧害蟲。此外，其還具有抑制糧粒本身呼吸強(qiáng)度，減緩籽粒代謝速率，降低儲(chǔ)糧的劣變速率等優(yōu)點(diǎn)[9]。

目前真空儲(chǔ)藏技術(shù)主要以真空包裝的形式運(yùn)用于優(yōu)質(zhì)糧油制品、肉類、果蔬以及成品糧等領(lǐng)域，對(duì)于原糧的研究應(yīng)用報(bào)道較少，尤其是真空實(shí)倉儲(chǔ)藏仍鮮見報(bào)道。如今隨著科技的發(fā)展，真空實(shí)倉儲(chǔ)藏對(duì)倉房氣密性以及倉壁承受要求等條件已經(jīng)基本具備[10]。所以，本研究通過探究真空包裝對(duì)稻谷和小麥主要儲(chǔ)藏指標(biāo)的影響，以及對(duì)儲(chǔ)糧害蟲的抑制效果，獲取真空包裝理論數(shù)據(jù)，為真空實(shí)倉儲(chǔ)糧的推廣和普及提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本研究中所使用的實(shí)驗(yàn)材料小麥和稻谷(粳稻)均為2019年新收獲的小麥和稻谷。

試蟲為米象Sitophilusoryzae(Linnaeus)、玉米象Sitophiluszeamais、赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst)、雜擬谷盜TriboliumconfusumJac.duVal。

赤擬谷盜和雜擬谷盜飼料為：全麥粉過60目篩，取篩下物與酵母粉以19∶1的比例混合均勻。米象和玉米象飼料為：水分含量在13%～16%的干凈小麥。將試蟲在溫度為(30±2) ℃、相對(duì)濕度為(80±5)%RH的培養(yǎng)箱內(nèi)連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代，隨機(jī)選取羽化一周內(nèi)的成蟲用于實(shí)驗(yàn)。

包裝材料為32絲真空包裝[11](PA/PE尼龍復(fù)合膜)。

1.2 儀器與設(shè)備

PC-3型真空干燥器，PS-0.5旋片式真空泵，ZK-420型真空機(jī)，78-1型磁力攪拌器，雙通玻璃蟲籠。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置為30 ℃，真空壓力梯度設(shè)置為700、900、1 100、1 300、1 500 Pa。

相對(duì)真空度(表值)=絕對(duì)真空度(絕對(duì)壓力)-測(cè)量地點(diǎn)的氣壓(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)

表1 絕對(duì)真空度和相對(duì)真空度對(duì)照

1.3.1 真空對(duì)糧食品質(zhì)影響的測(cè)定

在探究真空包裝對(duì)糧食儲(chǔ)藏品質(zhì)影響的實(shí)驗(yàn)中，將小麥和稻谷分別用歐信420型真空機(jī)進(jìn)行不同真空度的包裝。將不同真空度的包裝糧置于30 ℃環(huán)境內(nèi)，檢測(cè)小麥和稻谷的水分、發(fā)芽率、脂肪酸值、降落數(shù)值的初始值，并每隔兩個(gè)月進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。每次測(cè)定設(shè)置3個(gè)重復(fù)，以常規(guī)包裝儲(chǔ)藏為對(duì)照。

1.3.2 測(cè)定方法

水分含量的測(cè)定參照GB/T 10362—2008；發(fā)芽率的測(cè)定參照GB/T 5520—2011；脂肪酸值的測(cè)定參照GB/T 15684—2015；降落數(shù)值的測(cè)定參照GB/T 10361—2008。

1.3.3 真空對(duì)主要儲(chǔ)糧害蟲影響的測(cè)定

在探究真空包裝對(duì)害蟲抑制作用的實(shí)驗(yàn)中，連續(xù)培養(yǎng)試蟲數(shù)代后選取相同齡期的試蟲30頭，將其置于帶有紗網(wǎng)的雙通玻璃蟲籠里，同時(shí)放置適量飼料。將蟲籠放置于真空干燥器內(nèi)，用GM-0.33A型真空泵抽至相應(yīng)實(shí)驗(yàn)真空條件。真空連續(xù)處理不同時(shí)間后取出蟲籠，觀察統(tǒng)計(jì)害蟲死亡率。同時(shí)，為減少實(shí)驗(yàn)誤差提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需同時(shí)設(shè)置3組重復(fù)，并設(shè)置對(duì)照組。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

樣品每項(xiàng)指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次，使用SPSS 25.0處理數(shù)據(jù)，采用單因素方差分析(ANOVA)和Tukey檢驗(yàn)分析真空度、作用時(shí)間對(duì)害蟲抑制作用和糧食品質(zhì)的影響，當(dāng)P<0.05 時(shí)，判定組間差異顯著，所有結(jié)果均為平均值±標(biāo)偏誤差。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空包裝對(duì)糧食儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響

2.1.1 真空包裝對(duì)稻谷和小麥儲(chǔ)藏期間水分含量的影響

在30 ℃條件下儲(chǔ)存6個(gè)月的真空包裝糧水分含量變化如圖1所示，與普通包裝相比，真空包裝對(duì)稻谷和小麥的水分變化影響不顯著(P>0.05)。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，不同真空度對(duì)糧食水分含量有一定的影響，但差異不顯著。常規(guī)對(duì)照組的稻谷和小麥的含水量分別從12.59%和11.33%下降至12.00%和10.83%，真空組的水分含量下降程度與對(duì)照組相比更加緩慢，但5種不同真空度之間差異不顯著(P>0.05)。說明真空包裝對(duì)糧食水分含量的變化無顯著影響。

圖1 稻谷和小麥在不同儲(chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏6個(gè)月后水分含量變化趨勢(shì)圖

2.1.2 真空包裝對(duì)稻谷和小麥儲(chǔ)藏期間發(fā)芽率的影響

糧食的發(fā)芽率可以預(yù)測(cè)種子早期劣變，有效反映糧食的儲(chǔ)藏品質(zhì)。真空包裝對(duì)小麥和稻谷發(fā)芽率的影響如圖2所示，儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)稻谷和小麥發(fā)芽率的影響顯著(P<0.05)，儲(chǔ)藏時(shí)間越長，不同儲(chǔ)藏條件下的發(fā)芽率均呈不同程度的下降趨勢(shì)。不同真空度的包裝對(duì)發(fā)芽率影響不同，真空度越高，稻谷和小麥的發(fā)芽率減少越緩慢。但不同真空度之間影響不顯著(P>0.05)。說明5種不同真空度對(duì)稻谷和小麥的發(fā)芽率無影響。但是隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，真空度對(duì)稻谷發(fā)芽率的影響較顯著(P<0.05)。說明真空包裝在延緩種子劣變方面具有良好作用，且隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長對(duì)稻谷發(fā)芽率的影響也越顯著。

圖2 稻谷和小麥在不同儲(chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏6個(gè)月后發(fā)芽率變化趨勢(shì)圖

2.1.3 真空包裝對(duì)稻谷脂肪酸值和小麥降落數(shù)值的影響

稻谷的脂肪酸值可以反映糧食中游離脂肪酸的含量，脂肪酸值的變化反映稻谷的品質(zhì)劣變程度。在30 ℃條件下，儲(chǔ)藏6個(gè)月的稻谷脂肪酸值變化趨勢(shì)如圖3，常規(guī)對(duì)照組和真空試驗(yàn)組的稻谷脂肪酸值分別增加了85.25 mgKOH/100 g和42.04～61.23 mgKOH/100 g，說明真空包裝對(duì)稻谷脂肪酸值影響顯著(P<0.05)，有利于稻谷的品質(zhì)保持。儲(chǔ)藏時(shí)間也對(duì)稻谷脂肪酸值的影響極顯著(P<0.01)。儲(chǔ)藏時(shí)間越長，游離脂肪酸含量越高。當(dāng)真空度保持在700 Pa和900 Pa時(shí)，稻谷脂肪酸值上升程度最小，稻谷品質(zhì)保持較好，與對(duì)照組相比具有顯著性差異(P<0.05)。說明真空包裝稻谷脂肪酸值的上升具有一定的抑制作用，但不能完全防止稻谷的劣變。

圖3 不同儲(chǔ)藏條件下稻谷脂肪酸值的變化

在30 ℃條件下，不同真空度的包裝小麥儲(chǔ)存6個(gè)月后的降落數(shù)值變化趨勢(shì)如圖4所示，從圖4可以看出，儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)的小麥降落數(shù)值影響顯著；真空包裝對(duì)小麥降落數(shù)值影響顯著(P<0.05)。5種不同真空度之間差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)真空度保持在700 Pa和1 100 Pa時(shí)，小麥降落數(shù)值上升程度最小，跟常規(guī)條件相比具有顯著性差異(P<0.05)。說明了真空度對(duì)小麥降落數(shù)值的影響隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長逐漸顯著。

圖4 不同儲(chǔ)藏條件下小麥降落數(shù)值變化

表2 不同作用條件下玉米象成蟲的死亡率/%

2.2 真空包裝對(duì)玉米象成蟲的抑制效果

真空度和真空處理時(shí)長對(duì)玉米象成蟲的致死效果如表2所示，當(dāng)真空度保持在700 Pa和900 Pa時(shí)，對(duì)玉米象成蟲的致死效果較好，且兩者差異不顯著(P>0.05)。但是，與其他三種真空度相比差異性顯著(P<0.05)。說明了相同處理時(shí)間內(nèi)壓強(qiáng)越小(即真空度越高)時(shí)對(duì)玉米象的致死效果越好。真空處理時(shí)間對(duì)玉米象成蟲的致死效果影響顯著，處理時(shí)間越長致死率越高。當(dāng)真空度保持在700 Pa和900 Pa、處理時(shí)間為30 h時(shí)完全殺死玉米象的成蟲。因此，可以選擇真空度為900 Pa、連續(xù)作用30 h時(shí)，研究該條件對(duì)其它害蟲的控制效果。

2.3 真空包裝對(duì)四種儲(chǔ)糧害蟲成蟲的抑制效果

本研究比較了真空度為900 Pa連續(xù)作用30 h時(shí)對(duì)玉米象、米象、赤擬谷盜雜和擬谷盜成蟲的致死效果(如圖5)。隨著真空處理時(shí)間的延長，玉米象、米象、赤擬谷盜及雜擬谷盜成蟲的死亡率均呈現(xiàn)不同程度的增加趨勢(shì)。此外，在相同處理時(shí)間內(nèi)，四種害蟲的死亡率不同，這是由于害蟲對(duì)低氧和磷化氫的耐受性不同，例如米象與玉米象相比，米象的抗性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玉米象[12]。赤擬谷盜和米象相比，赤擬谷盜對(duì)磷化氫的抗性要高于米象[13-14]。隨著真空作用時(shí)間延長到32 h，真空對(duì)害蟲防治效果最佳，四種害蟲死亡率均達(dá)到99.45%以上。說明了不同的害蟲對(duì)真空的耐受性不同，其中赤擬谷盜具有較強(qiáng)的耐低氧的能力。

圖5 900 Pa時(shí)不同處理時(shí)間對(duì)四種害蟲的抑制效果

3 討論

本研究結(jié)果表明在30 ℃條件下儲(chǔ)存6個(gè)月，真空包裝對(duì)小麥和稻谷的水分變化無顯著影響；其發(fā)芽率雖有下降趨勢(shì)，但比常規(guī)包裝下降緩慢，這一結(jié)論與詹啟明等[15]得出的不管是氣調(diào)儲(chǔ)藏還是常規(guī)儲(chǔ)藏，其發(fā)芽率均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長而降低的研究結(jié)論一致；同時(shí)也與周緒霞等[16]得到的真空包裝可以有效延緩稻谷發(fā)芽率的下降一致；但與元世昌等[17]得出的真空負(fù)壓儲(chǔ)藏會(huì)加劇稻谷發(fā)芽率的下降這一結(jié)論不同，這可能是由于本研究與其實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)置不同，本研究選用PA/PE尼龍復(fù)合膜真空包裝袋與其選用的真空罐不同，且選用真空度不同。此外，稻谷脂肪酸值和小麥降落數(shù)值呈上升趨勢(shì)，但比常規(guī)包裝上升緩慢。這一結(jié)論與葉霞等[18]隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，游離脂肪酸含量逐漸增加的結(jié)論一致；同時(shí)也與元世昌等[17]得出的真空度越高，脂肪酸值上升越緩慢的結(jié)論保持一致。這些結(jié)果均表明真空包裝具有保持小麥和稻谷儲(chǔ)藏品質(zhì)的作用。

4 結(jié)論

本研究探究了30 ℃條件下真空包裝對(duì)玉米象的最佳致死條件，如真空壓力和真空處理時(shí)間，并探究了該條件對(duì)其他三種害蟲的致死效果。結(jié)果表明在真空度為900 Pa處理30 h時(shí)，玉米象、米象、赤擬谷盜、雜擬谷盜的死亡率效果較好，分別可達(dá)到100.00%、99.83%、和94.16%、98.72%，可以有效防治儲(chǔ)糧害蟲的發(fā)生。不同的儲(chǔ)藏物害蟲對(duì)低氧的耐受能力有顯著差異，可能與其對(duì)磷化氫的抗性不同有關(guān)。害蟲對(duì)低氧的耐受性與磷化氫的抗性存在一定的交互作用，需要進(jìn)一步的探究。

真空儲(chǔ)糧技術(shù)是具有綠色環(huán)保無污染，節(jié)能高效又安全等諸多優(yōu)點(diǎn)的新型技術(shù)，運(yùn)用真空儲(chǔ)糧技術(shù)可延緩糧食劣變速率，延長糧食儲(chǔ)存時(shí)間，達(dá)到糧食保鮮的效果。