偏高水分玉米安全儲藏技術及品質特性研究

玉米是我國第一糧食作物，具有生產不均勻而消費均衡的特點，作為國民經濟發展的重要經濟作物，其對社會進步、人類發展意義重大。我國玉米種植廣泛，2020年總產量2.61億t，約占全國糧食總產量的39%。目前我國玉米籽粒按用途分類：10%用于口糧，20%用于工業加工原料生產，70%用于獸用飼料。通常玉米收獲后生理活性發生改變，具有水分含量高、成熟度不均勻、胚部大、生理活性強、胚部易吸濕、易酸敗和易遭蟲酶侵害的特點。特別在不良儲藏環境尤其是高溫條件下，玉米籽粒極易發生品質劣變，從而喪失種用、食用以及飼用價值。

《玉米》（GB 1353—2018）規定玉米水分含量≤14 g/100 g，絕大部分玉米入庫時水分含量均可達到安全水分（14%），在經歷長期儲存及多次通風后，一個儲備周期后，水分會散失1%～2%，甚至更多，導致玉米過干、易碎、品質差，儲糧單位經濟投入負擔重，因此有必要以保證出糧品質為前提，適當提高儲糧水分[1]。糧食倉儲工作者認為入倉儲藏糧食的水分高于當地糧食安全水分0.3%～1.0%的糧食為偏高水分糧[2]。目前，偏高水分玉米安全度夏的技術困難在于糧食表層下0.5～1.5 m持續性發熱，且糧溫不易控制，易致使玉米出現甜味、散落性降低、霉菌大量繁殖，嚴重影響了糧庫的儲糧效益。因此，必須對偏高水分玉米進行科學、合理儲藏。

1 偏高水分玉米

偏高水分玉米“儲藏難”、長期儲藏“失水多”是目前儲藏管理的難點，對其進行干燥處理可以有效解決偏高水分玉米失水的問題，但在實際生產過程中，經常會遇到干燥后玉米水分不均勻的問題。郝立群[3]發現干燥風速和糧層厚度是影響干燥后玉米水分不均勻度的主要因素之一。趙旭等[1]利用內環流技術對偏高水分玉米進行準低溫處理，發現實驗倉平均水分損耗及脂肪酸值增幅均較小，色澤和氣味正常，品嘗評分值符合“宜存”要求。丁常依[4]采用富氮低氧充氮氣調手段，實倉儲藏偏高水分新獲玉米，發現當氧氣濃度降到0.2%，可以有效抑制霉菌繁殖，提高偏高水分玉米儲藏安全性。此外，趙妍等[5]依據“表干內濕，控溫保水”儲糧原理，通過在實驗年的4—7月對實驗倉進行自然通風、翻倒糧面；在7—9月采取空調控溫等措施對偏高水分玉米進行科學儲糧，發現實驗倉具有良好的控溫效果，提高了玉米的儲糧品質。萬世杰等[6]發現降低糧食入倉前的水分、除雜、防蟲，合理通風，注重防潮隔熱，適當使用熏蒸殺蟲也可以有效穩定偏高水分玉米糧情、糧質。

2 儲糧技術研究

近幾十年來，我國在糧食儲藏方面取得了很大的研究進展，特別是90年代建成了現代化糧庫，廣泛采用機械通風、環流熏蒸、谷物冷卻和糧情監測“四合一”儲糧技術，很大程度上解決了糧食儲存中的防霉保鮮、蟲害防治的問題[7]。受條件限制，小型糧食倉儲企業目前仍然使用“傳統倉儲技術”如常規儲藏、氣調儲藏和低溫儲藏等方式進行日常儲糧。常規儲藏指在自然氣候條件下，對儲藏的糧食采取衛生清潔、自然通風、扒溝翻倒糧面、定期監測糧情等一般技術處理和常規管理措施的儲藏方法[8]。這種技術比較適合北方地區短期、臨時性儲藏，該技術對玉米的入倉品質、倉儲環境條件要求較高，對倉房、保管員的管理水平要求較低、保管費用少，但是玉米劣變速度快。研究人員[9]將新獲玉米高溫季節入倉，提出在常規儲藏條件下，應盡量縮短入庫時間，控制原始糧溫，有效防止玉米脂肪酸值數值上升過快，影響糧食品質。杜永玲[10]以高大平房作為實驗倉對玉米進行了常規儲藏與空調控溫儲藏差異性的研究，發現控溫儲藏對玉米的水分、品嘗評分、色澤氣味均有一定的控制作用，可以達到控溫、保水、延緩品質變化的目的，但其經濟費用較高。

氣調儲藏是在密封糧堆或氣密庫中，采用生物降氧或人工氣調的方法改變糧堆中的氮氣、二氧化碳和氧氣的比例，使倉庫或糧堆中的氣體能殺死儲糧害蟲，抑制霉菌繁殖，降低糧食呼吸強度及生理代謝水平，保證糧食安全儲藏的技術措施[8]。氣調儲糧包括生物降氧和人工氣調兩種技術，目前我國對人工氣調方法應用較為廣泛，生物降氧一般應用在蟲糧治蟲方面。人工氣調可以考慮多種氣體混合控制害蟲，如CO2與溴甲烷，CO2與PH3等，均可達到顯著殺蟲的功效。此外，氣調殺蟲效果與氣體成分及濃度的配比、環境溫濕度、蟲的種類和蟲期、處理時間有著密切的關系。童茂彬等[11]對試驗倉采取了充氮氣調方式進行殺蟲，發現在氮氣濃度保持98%以上，可以滿足氣調殺蟲的有效濃度和時間要求，有效規避了蟲害和糧溫升高等不利儲糧條件。研究表明[12]，當氮氣濃度在98%以上，溫度在23 ℃以上時，需28 d才能殺死所有的害蟲。而在18 ℃時，則需要105 d才能達到同樣的殺蟲效果。氣調儲藏能否很好地保持糧食品質，這與糧食的含水量大小關系密切，在無氧的環境中，若糧食水分含量較低，機體代謝活動弱，釋放能量少，糧食品質好；若糧食水分含量高，在缺氧條件下，機體會進行無氧呼吸，導致生活力減弱甚至喪失，加速了儲糧的陳化。因此，氣調儲藏比較適合安全水分糧食，對于偏高水分糧食只能將其作為一種應急手段。

低溫儲藏是指控制“溫度”，使糧堆平均糧溫常年保持在15 ℃及以下，局部最高糧溫不超過20 ℃的儲藏方式[8]。低溫儲藏可以減少熏蒸劑的使用，有效抑制蟲酶的生長和繁育，具有不用和少用化學藥劑、避免和減少污染、發展前景廣闊的特點[13]。“四合一”技術中的機械通風、谷物冷卻等技術均依據低溫原理進行控溫保糧。機械通風是指通過通風機利用冷空氣對糧堆強制通風降溫，通過調整糧堆的溫度和濕度達到儲糧安全或改善工藝品質的目的。王遠成等[14]發現不同的糧堆情況對應不同的通風方式：冷芯熱皮-吸式上行通風，冷皮熱芯-吸式下行通風。李云峰等[15]研究了3個甜玉米品種在低溫儲藏（溫度為4 ℃）和常溫儲藏（溫度為室溫23～26 ℃）條件下可溶性固形物含量及揮發性風味成分變化情況，發現甜玉米的風味物質與甜玉米的儲藏溫度和儲藏時間有一定的相關性。白凱旭等[16]利用機械通風技術對偏高水分玉米進行靶向降水，十分有效地解決了降水分層不均的問題。

3 綠色儲糧新技術

建設資源集約型、環境友好型的糧庫要以綠色儲糧技術為根本，利用安全無污染、品質優良、營養不流失的儲糧方式，盡可能滿足糧食行業的需求。目前，多種綠色儲糧新技術組合使用，已得到廣泛推廣，并達到良好的儲糧效果，如膜下環流+氣調+生物殺蟲+緩釋通風儲糧技術的應用，在新糧入倉后用薄膜密閉，利用呼吸作用降低氧氣濃度，當二氧化碳濃度上升到4%以上，再進行低劑量生物殺蟲劑殺蟲，并在秋冬季節進行通風降溫，實現低溫+低氧+低蟲害[17]。信息智能技術的應用在一定程度上對綠色儲糧新技術的提升也起到一定作用，研究表明[18]，利用物聯網技術，通過遠程控制和特定參數設定，可以將制冷機、循環風機、倉窗進行智能化聯通，實現科技保糧。王寶堂等[19]在實倉安裝內環流智能控溫系統，發現內環流智能控制系統可以高效地降低糧倉溫度，與常規儲糧方式相比，具有均衡糧溫、保持水分、控制升溫、低溫儲糧的特點，并且做到了節能減損，實現了綠色儲糧。安全儲藏偏高水分玉米也需考慮一個問題，就是如何在糧食入倉前干燥后仍然保證玉米的偏高水分含量，隨著低溫慢速糧食干燥研究的深入，如偏高水分整倉就倉干燥、小型移動式低溫干燥（真空干燥、袋式干燥、組掛式干燥、微波干燥）系統的研發，最大限度“留水”技術也得到了新的探索。張靜[20]發現稻谷在真空干燥過程中干燥溫度對其干燥過程有顯著影響，隨著溫度升高，最大干燥速率越大且相對壓力越低，干燥至一定含水率所需的時間越短。綠色環保的電子束輻照技術相較于干燥技術具有高效節能、安全可靠的特點，有學者[21]利用電子束輻照技術對偏高水分（15.03%）和低水分（11.97%）稻谷進行輻照，發現輻照后滅菌效果良好，稻谷在儲藏過程中品質性質沒有劣變；同時，稻谷水分在儲藏過程中有散失，通過低場核磁共振顯示，發現散失的水主要是物理吸附水，在儲藏后期水分子與淀粉蛋白質等生物大分子的緊密程度也有所下降，說明電子束輻照技術對水分遷移影響較大，在相同的輻照和儲藏條件下，輻照對偏高水分的影響更小。

4 儲藏品質變化特性

玉米的儲存品質控制指標包括色澤氣味、脂肪酸值和品嘗評分值，除脂肪酸值外，其他兩者均利用感官評定法進行判定。脂肪酸值是玉米儲藏品質變化較明顯的指標。玉米的脂肪酸值與儲藏時間正相關，如果儲藏水分過高，脂肪酸值含量增加速度過快，玉米品質劣變也會加快。王振芳[22]發現相同水分含量條件下不同儲藏時間、儲藏溫度對玉米脂肪酸值影響極顯著，儲藏時間對玉米脂肪酸的影響最大。脂肪酸值的變化原因如下。①籽粒受到外部因素和自身呼吸作用等影響，籽粒中脂肪自動氧化發生水解，主要產物是醛、酮類物質，如玉米粉的哈喇味。②脂肪酶水解產生甘油和脂肪酸。如果偏高水分玉米含水量達到糧食霉變極限，而霉菌分泌的脂肪酸酶有很強的催化作用，會加快糧食籽粒氧化變質。玉米在長期儲藏后其氣味的變化與各種揮發性羰基化合物有關，可以通過揮發物的確定明晰儲糧品質。氣相色譜–離子遷移譜法（Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS）是一種快速響應、高靈敏度、大氣壓下室溫下即可進行、無需進行預處理即可提供快速分析和可變體積進樣的氣相分離檢測技術[23]。目前，馬良[24]采取頂空固相微萃取-氣質聯用法（Headspace Solid-Phase Microextraction-Gas Chromatograohy-Mass Spectrometry，HS-SPME-GC-MS）分析玉米在常溫（25 ℃）密閉儲藏過程中的主要揮發性成分組成。孫嘉卿等[25]結合GC-MS和GC-IMS分析不同處理方式下玉米的氣味指紋圖譜，發現構成玉米氣味的揮發性有機物種類相同，但含量不同。錢佳成[26]在不同水分和溫度條件下，通過GC-MS對玉米各類揮發物質進行分類，發現水分與溫度對玉米儲藏品質影響顯著。可見，通過不同成分和含量的風味揮發性物質可以對儲糧品質進行判定。

5 結語

偏高水分玉米安全儲藏技術是節能、優質儲糧技術的重要組成部分。針對目前我國糧食倉儲現行措施，在保證安全倉儲的同時應立足“減損降耗”“保質安全”，向“綠色健康”“環保低碳”方向轉變[27]，積極解決當前制約技術的難點問題，同時繼續開發新型綠色保糧技術，不斷推動科學技術進步，使其在更大范圍內被推廣應用，為儲糧研究工作不斷添磚加瓦。