冀州地區鋼網式農戶儲糧倉玉米果穗倉儲試驗研究

翟曉娜，趙玉強，婁 正，師建芳，邵 廣，謝奇珍，沈 瑾

（農業農村部規劃設計研究院 農業農村部農產品產后處理重點實驗室，北京 100121）

隨著我國農作物機械化技術的加速推廣，2018 年玉米的收獲機械化率可達75%，并以果穗收獲為主，但糧食產地烘干機械化率尚不足25%，且玉米收獲時籽粒含水率普遍高達30%左右，大面積集中收獲且自然晾曬場地缺乏，后續脫粒和晾曬用工成本仍然較高。2018 年在冀州地區調研期間，新收玉米馬路晾曬的景象隨處可見，若逢陰雨天氣，則會造成果穗堆內部發芽霉變。如何有效幫助農戶及合作社儲藏高水分玉米果穗意義重大。

早在2007 年為減少農村糧食產后損失，原國家糧食局就啟動了農戶科學儲糧專項工程，其中黑龍江中良倉儲技術工程有限公司研發的“JSWD-120 型有骨架鋼網倉”被黑龍江省納入推廣應用范疇，在農村儲糧減損方面取得良好成效。

寬度是鋼網倉設計的一個重要參數，寬度過大會影響糧倉中部玉米穗的降水效果，果穗易發生霉變，寬度過小則會增加單位儲糧投資成本[1]。近年，在實際應用中我們發現，鋼網式農戶科學儲糧倉在黑龍江地區的安全裝糧厚度可達1.5 m，在吉林地區2017 年其安全裝糧厚度僅為1.2 m。基于此，課題組以“JSWD-120 型有骨架鋼網倉”矩形倉為試驗基本倉，預探究其在華北冀州地區推廣應用的可行性及其最佳裝糧厚度。

1 材料與方法

1.1 材料

新收玉米果穗：河北永生食品有限公司，購自河北省衡水市冀州市西呂津村周邊地區。

1.2 試驗鋼網倉

JSWD-120 矩形鋼網倉（4×1.5×2 m）：黑龍江中良倉儲技術工程有限公司，按試驗需求將該倉改造為裝糧厚度分別為0.8、1.0 及1.2 m，改良后倉的俯視示意圖如圖1a 所示、實際裝糧后的側面效果如圖1b 所示。同時以一個未改造倉，即裝量厚度為1.5 m 倉為對照。

圖1 試驗網倉圖（單位：mm）Fig.1 The small-scale farm bin (Unit:mm)

1.3 糧情監測點布置

試驗過程中，實時監測倉內糧堆及環境的溫濕度，傳感器購自北京九堡科技有限公司。在每個分割倉的垂直方向均勻放置3 個傳感器，具體布置及編號如圖2 所示，其中0.8 m 倉中3 個傳感器從下往上依次為1-1、1-2、1-3；1.0 m 倉中傳感器從下往上為2-1、2-2、2-3；1.2 m 倉中傳感器從下往上為3-1、3-2、3-3。

圖2 倉內傳感器布置圖（單位：mm）Fig.2 Sensor layout diagram in the test-bin (Unit: mm)

1.4 取樣及其檢測方法

實時觀測倉內及環境的溫濕度變化，不定期定點取樣進行品質檢測。

水分含量：玉米果穗剝粒后用谷物水分測定儀（YFSGY-2）進行水分快速測定，每份樣品測量兩次取其平均值。脂肪酸值：按GB/T 29405—2012 測定；粗淀粉含量：按GB 5009.9—2016 測定；直鏈淀粉含量：按GB/T 15683—2008 測定；菌落總數：按GB 4789.2—2016 測定；脫氧雪腐鐮刀菌烯醇含量：按GB 5009.111—2016 測定；赭曲霉毒素A 含量：按GB 5009.96—2016 測定。

2 結果與討論

2.1 試驗期間糧情變化情況

試驗期間不同裝糧厚度矩形倉中各監測點及環境溫濕度的變化情況如圖3 所示。從圖中可知，試驗期間倉內各監測點糧堆的溫度整體變化趨勢與環境變化一致，并呈現先降低后升高的趨勢，且糧堆溫度均低于環境溫度。試驗周期內最高糧溫低于25 ℃，并在2019 年11 月上旬至2020 年3 月上旬維持在15 ℃以下，即處于低溫儲藏狀態。就濕度而言，倉內濕度與環境濕度變化趨勢基本相同，但不同時期表現不同，具體為入冬前期糧堆濕度略高于環境濕度，而12 月份之后糧堆濕度低于或與環境濕度持平。進一步比較不同倉內同一垂直高度的溫度變化可發現（圖4），倉儲初期0.8 m 側其底層糧溫高于其他兩側，而12 月份之后該側底層溫度表現最低；就中層糧溫而言，試驗周期內0.8 m 側內糧溫最高；就上層糧溫而言，可明顯看出試驗周期內1.0 m 側倉內糧溫最低。總體而言，試驗期間倉內整體底層糧溫偏低，可能與倉底通風流量較大有關[2]。

圖3 倉內及環境溫濕度變化情況Fig.3 Variation of temperature and humidity in test-bins and environment

圖4 3 個倉同一高度監測點糧堆的溫度變化情況Fig.4 Variation of temperature in test-bins at a same height

2.2 玉米果穗濕基水分變化情況

試驗期間玉米果穗的濕基水分變化如圖5 所示。經過近6 個月的自然通風儲藏，倉內玉米水分均可逐步降低至安全儲藏水分，分別約為13.75%（0.8 m）、13.80%（1.0 m）和14.05%（1.2 m），且水分含量基本在來年3 月份初期基本穩定。具體表現為：倉內玉米果穗的水分在初始倉儲半個月期間基本維持穩定、甚至略有上浮，這主要與倉儲期間當地的陰雨天氣有關；隨著儲藏時間的延長，環境溫度逐漸降低、玉米果穗的水分開始逐步下降，3 月初倉內各監測點玉米水分約為13%～14%，這與依據李興軍等[3-4]的平衡水分方程計算得出的該地區歷年13.5%～14.5%的平衡水分相近。再者倉儲后期玉米果穗水分基本呈現出上層水分較低的特點，與劉長生等的試驗結果相似[5]。

圖5 3 個試驗倉內監測點玉米籽粒濕基水分的變化情況Fig.5 Variation of corn’s moisture in test-bins over time

2.3 玉米果穗脂肪酸值的變化情況

糧食在倉儲過程中其脂肪酸值會隨著儲藏時間的延長而逐漸上升，一般糧食初始水分較高、倉儲溫度越高，其脂肪酸值變化越快且幅度大[6-7]。GB/T 20570—2015《玉米儲存品質判定規則》中明確規定當玉米的脂肪酸值≤65 mgKOH/100g 為宜存、≤78 mgKOH/100g 時為輕度不宜存。試驗周期間玉米的脂肪酸值變化情況如圖6 所示，整體呈現隨倉儲時間延長而增大的趨勢，出倉時各倉的脂肪酸值分別為68.53 mgKOH/100g（0.8 m）＞ 57.46 mgKOH/100g（1.0 m）＞51.59 mgKOH/100g （1.2 m），除0.8 m 側外，其他兩側倉內玉米的脂肪酸值均在國標范圍內。從圖中可看出，儲藏初期玉米的脂肪酸值變化較緩慢，但在天氣回暖后顯著上升，這可能是因為儲藏過程中玉米中粗脂肪逐漸分解為游離脂肪酸進而發生氧化[8]，而越冬儲藏期間果穗一直處于低溫儲藏狀態，其脂肪酸值增幅也相對較小，田元方[9]的試驗表明當玉米的儲藏氣溫和糧溫較低時，其脂肪酸值平均每月上升0.6～1.0 mgKOH/100g 干樣。此外，試驗周期內0.8 m 側底層（1-1#）和1.0 m 測中層（2-2#）的玉米脂肪酸值變化幅度相對較大，這與該兩個檢測點較高的糧溫相吻合。

圖6 3 個倉同一高度監測點玉米脂肪酸值的變化情況Fig.6 Time-variation of corn’s fatty acid in test-bins of the same height

2.4 玉米果穗的粗淀粉及其直鏈淀粉含量變化情況

淀粉是玉米原糧中最主要的儲藏物質，可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，在儲藏過程中淀粉各組分含量會發生不同程度的變化，且淀粉的降解主要直觀表現為直鏈淀粉的減少[10-11]。普通玉米一般淀粉含量約72%，其中直鏈淀粉約含30%，該試驗周期內玉米果穗的粗淀粉及直鏈淀粉的含量變化情況如圖7 所示，其粗淀粉含量約57%～75%，倉儲初期粗淀粉含量的增加主要是因為初始對照值偏低，且果穗間誤差較大；后期粗淀粉含量的明顯增加主要是由于玉米含水量的降低；就直鏈淀粉含量而言，其含量呈逐漸降低的趨勢，這可能與試驗中隨著倉儲時間的延長籽粒中束縛性淀粉合成酶、即主要負責直鏈淀粉合成的酶活性的下降有關[12]。整體而言，倉內玉米粗淀粉（濕基含量）表現為逐步增加、直鏈淀粉含量逐步降低的趨勢，與修琳等[13]在玉米越夏儲藏中的結果相似，且試驗倉上層的該指標的變化幅度相對較大。

圖7 試驗倉內玉米粗淀粉和直連淀粉含量的變化Fig.7 Time-variation of corn’s crude starch and amylose content in test-bins

2.5 玉米果穗的菌落總數及其真菌毒素含量

高水分玉米在倉儲過程中極易發生霉變，氣候條件是影響霉菌感染的重要因素[14-15]。試驗周期內，各倉的上層玉米果穗的菌落總數最大，其中倉儲168 天后各倉上層玉米菌落總數分別為9.3×105CFU/g(0.8 m)、3.9×105CFU/g(1.0 m)與1.6×105CFU/g(1.2 m)，這與上層糧食受環境影響較大有關。李慧等[16]在研究玉米網倉（1.5×0.95×1.2 m）品質變化時也同樣發現相比于下層玉米，上層和中層的玉米更易發生霉變。此外，試驗過程中還對玉米籽粒中的嘔吐毒素（脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，DON）和赭曲霉毒素A（CTA）進行了動態監測，但整個試驗周期兩種毒素均未檢出（DON 和CTA 檢測限分別為200 μg/kg、1 μg/kg）。其中DON 一般在剛收獲后的谷物中污染較為嚴重，并與玉米的收獲地區和年份的不同而有較大差別；北方大部分地區較干燥，不適合赭曲霉菌的生長和產毒[15]。此外，也有研究表明DON 含量與玉米生霉粒含量之間沒有明顯的相關性[17]。

2.6 出倉后各倉內玉米的平均品質質量

倉儲結束后，對各倉玉米果穗質量進行對比分析，同時對比1.5 m 倉內玉米質量。如圖8 所示，經過近半年的倉儲周期，各倉玉米果穗的水分均可降至14%左右，且無顯著性差異；脂肪酸值明顯增大且各倉間差異顯著，但除1.5 m 倉外其他各倉的玉米均在宜存范圍；粗淀粉含量有一定程度的增大并均在72%左右，直鏈淀粉含量均明顯降低、且裝糧厚度越大其含量越低。總體而言，倉儲期結束后裝糧厚度為1.2 m 的倉內玉米質量較高，具體表現為水分最高、脂肪酸值最低，分別為14.05%和51.59 mgKOH/100g，粗淀粉含量為69.66%（直鏈淀粉占比20.65%）。

圖8 倉儲前后玉米的品質變化Fig.8 Quality changes of corn after 6 months’ storage

3 結論

在河北冀州地區應用鋼網式農戶儲糧倉儲藏新收獲玉米果穗，經過6 個月試驗周期后，不同裝糧厚度倉內的玉米果穗均可降至安全水分且未檢出嘔吐毒素等真菌毒素，其中1.2 m 側網倉玉米籽粒水分最高且脂肪酸值最低，1.5 m 網倉內玉米脂肪酸值超過玉米宜存國標，不宜在冀州地區使用；而1.2 m 側倉內玉米質量較好這一現象可能與倉儲期間的雨雪天氣變化及其受風面積相對較大等諸多因素有關。綜上，已在東北地區得到良好應用的鋼網式農戶儲糧倉可通過優化其儲糧的糧層厚度進一步向南推廣應用[18]或在1.5 m 的經典網倉上加裝機械通風管道以應對不同的季節變化，同時在裝糧的時候應控制其雜質及發霉果穗的含量。

此外，在本試驗中由于玉米果穗的取樣與籽粒相比均一性較差，同時3 個不同裝糧厚度的改造倉內相互關聯，一定程度上無法完全真實反應裝糧厚度對玉米果穗品質質量的影響。在今后試驗過程中可通過采用加大果穗取樣數量、借助重量傳感器檢測試驗倉整體重量變化、增加試驗過程中風速風量等因素監測、設置完全獨立的不同裝糧厚度試驗倉，進一步深入探究儲藏期內玉米果穗的品質變化，提高農戶儲糧倉的科學使用性。