熱風(fēng)干燥溫度和風(fēng)速對(duì)玉米種子品質(zhì)的影響

田津津，劉玉焱，畢新偉，朱志強(qiáng)，張哲*，計(jì)宏偉，吳巧燕，吳金宇

（1.天津商業(yè)大學(xué) 天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300134；2.國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384）

玉米是世界上產(chǎn)量較高，種植量較大的農(nóng)作物[1]，總產(chǎn)量達(dá)到11 億t。玉米在成熟后含水量較高，一般在30%左右，此時(shí)玉米易滋生細(xì)菌，易變質(zhì)，不易儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)發(fā)芽的情況，所以將糧食干燥到安全水分（含水量14%）以下是防止玉米種子發(fā)生變質(zhì)的根本措施[2]。熱風(fēng)干燥是目前最常用的玉米種子干燥技術(shù)，其操作簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低、應(yīng)用廣泛，但干燥品質(zhì)難以保證[3]。

劉戰(zhàn)霞等[4]研究了熱風(fēng)干燥對(duì)南瓜種子的感官品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分的影響，結(jié)果表明熱風(fēng)干燥對(duì)其品質(zhì)影響較小，操作簡(jiǎn)單且成本低廉，為南瓜種子的干燥提供了理論依據(jù)。梁秋萍等[5]采用超聲預(yù)處理聯(lián)合熱風(fēng)干燥的方法考察其對(duì)芒果干品質(zhì)的影響，結(jié)果表明適度超聲預(yù)處理可以改善熱風(fēng)干燥芒果干的感官品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)特性。孫慶運(yùn)等[6]通過(guò)研制玉米果穗深床層干燥試驗(yàn)臺(tái)，探究玉米果穗干燥特性及其品質(zhì)，確定最優(yōu)工藝為先熱風(fēng)干燥后常溫通風(fēng)干燥，并確定了果穗熱風(fēng)干燥工藝參數(shù)。Oancea 等[7]采用熱風(fēng)干燥和離心真空干燥方法考察蘑菇的品質(zhì)特性，結(jié)果表明熱風(fēng)干燥后的蘑菇粉末流動(dòng)性和復(fù)水率較好。Baibuch 等[8]采用凍干和熱風(fēng)干燥考察不同品種的玫瑰花瓣花色、總酚含量、抗氧化酶活性，發(fā)現(xiàn)兩種方法對(duì)總酚含量和抗氧化酶含量的影響類似。Xu 等[9]采用真空冷凍和熱空氣組合干燥，考察干燥的能耗和草莓干燥后的物理化學(xué)性質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)，干燥后產(chǎn)品的質(zhì)量接近單級(jí)真空冷凍干燥，可利用兩階段組合干燥方法對(duì)草莓進(jìn)行脫水，降低工藝成本。Falla 等[10]分別采用熱泵干燥和熱風(fēng)干燥的方法研究其對(duì)薰衣草色澤、外觀和香氣的影響，結(jié)果表明熱泵干燥能夠有效保存生物活性化合物。Carlescu 等[11]利用對(duì)流干燥與微波干燥相結(jié)合的混合干燥方法研究干燥過(guò)程中玉米種子的物理變化，結(jié)果表明，混合干燥后種子會(huì)更快失去水分變得更硬，對(duì)流干燥和混合干燥種子的應(yīng)力開(kāi)裂指數(shù)差別不大。研究表明使用熱空氣循環(huán)烤箱研究溫度對(duì)石榴種子干燥動(dòng)力學(xué)及其理化性質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)干燥溫度是種子干燥時(shí)間的主要影響因素，干燥時(shí)間越長(zhǎng)干燥速率越緩慢[12]。Nugraheni 等[13]通過(guò)研究不同干燥時(shí)間下不同貯藏方式木耳種子的活力，結(jié)果表明保存木耳種子的最佳方法是將其干燥24 h 后，儲(chǔ)藏在空調(diào)室內(nèi)嚴(yán)密封閉的鋁箔容器中。Souza 等[14]使用旋轉(zhuǎn)充氣干燥器，對(duì)大豆種子的發(fā)芽能力和物理完整性進(jìn)行了定量分析。結(jié)果表明，這種新型干燥器適用于種子干燥，與其他干燥系統(tǒng)對(duì)比，其時(shí)間非常短。

通過(guò)已有的研究結(jié)果可知，熱風(fēng)干燥作為目前最普遍的干燥方式，操作簡(jiǎn)便，對(duì)感官品質(zhì)的影響較大，但對(duì)活性指標(biāo)影響較小，所以對(duì)種子進(jìn)行熱風(fēng)干燥最為合適，本試驗(yàn)旨在通過(guò)研究熱風(fēng)干燥溫度和風(fēng)速對(duì)玉米種子的物性和活性的影響，找到干燥的最佳條件。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

德利農(nóng)988 玉米種子：市售，所選物料無(wú)破損，無(wú)霉變，色澤氣味均正常。為保證物料的成熟度一致，所有玉米均在同一天采摘。為防止水分流失，未將玉米種子從棒芯剝離且苞葉保留完整，用保鮮膜包裹，于4 ℃冷庫(kù)中冷藏。

紅四氮唑（分析純）：南京都萊生物技術(shù)有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱（101-3AB）、固體樣品粉碎機(jī)（FW80）：天津市泰斯特儀器有限公司；紅外線水分測(cè)試儀（FD -610）： 日本KETT 公司； 拉力試驗(yàn)機(jī)（LABCK-6520）：廣東艾斯瑞儀器科技有限公司；電導(dǎo)率儀（DDS-307A）：上海精密科學(xué)儀器有限公司；微量呼吸儀（M9W-SEC3）：北京海富達(dá)科技有限公司；近紅外分析儀（IAS-3120）：無(wú)錫迅杰光遠(yuǎn)科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 玉米種子處理

不同干燥溫度處理：設(shè)定干燥風(fēng)速為1.0 m/s，在45、55、65、75 ℃干燥溫度下進(jìn)行干燥處理。

不同干燥風(fēng)速處理：設(shè)定干燥溫度為55 ℃，在0.4、0.6、0.8、1.0 m/s 的干燥風(fēng)速下進(jìn)行干燥處理。

1.3.2 各指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.2.1 含水量測(cè)定

采用紅外線水分測(cè)試儀測(cè)定玉米種子含水量，溫度調(diào)為105 ℃，每隔40 min 用5 點(diǎn)取樣法在干燥盤中選取玉米種子，迅速壓碎放入儀器測(cè)定其含水量，直至含水量小于14%。

1.3.2.2 裂紋率測(cè)定

采用放大鏡觀測(cè)法[15]，每次選取100 粒干燥后的玉米種子，數(shù)出其中帶有裂紋的種子個(gè)數(shù)，觀察裂紋形式。每隔40 min 取樣1 次，共取樣7 次，并在干燥結(jié)束后（含水量小于14%）按照同樣方法選取玉米種子與干燥前的玉米種子進(jìn)行對(duì)比。

1.3.2.3 硬度的測(cè)定

用拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定，硬度值為曲線中力的峰值，即樣品破裂所需要的最大力，數(shù)值越大，表明產(chǎn)品越硬。測(cè)試條件設(shè)置為80%，即壓力突變到最大力的80%默認(rèn)種子已經(jīng)破裂，機(jī)器自動(dòng)記錄最大力和最大力點(diǎn)變形數(shù)據(jù)。每隔40 min 取樣1 次，共取樣7 次，并在干燥結(jié)束后（含水量小于14%）按照同樣方法選取玉米種子與干燥前的玉米種子進(jìn)行對(duì)比。每次選取20 粒玉米種子取平均值。

1.3.2.4 出碴率及顆粒度指數(shù)測(cè)定

稱取30 g 干燥后玉米種子放入固體樣品粉碎機(jī)中粉碎20 s，打磨后過(guò)40 目篩，出碴率（C，%）及顆粒度指數(shù)（K，%）計(jì)算公式如下。

式中：W1為粒徑大于40 目篩的玉米種子的質(zhì)量，g；W2為粒徑小于40 目篩的玉米種子的質(zhì)量，g；W 為總質(zhì)量，g。

1.3.2.5 容重測(cè)定

參照GB/T 5498—2013《糧油檢驗(yàn)容重測(cè)定》[16]中的方法測(cè)定。

1.3.2.6 電導(dǎo)率測(cè)定

參照GB/T 11007—2008《電導(dǎo)率儀試驗(yàn)方法》[17]中的方法測(cè)定。

1.3.2.7 發(fā)芽率測(cè)定

采用紅四氮唑染色法測(cè)定發(fā)芽率，活力越強(qiáng)染色越深，而喪失活力的部分則不會(huì)被染色，故可根據(jù)樣品染色情況計(jì)算玉米的發(fā)芽率[18-20]。取100 粒玉米種子在35 ℃水浴鍋中浸泡1 h，用刀片沿其胚部中部縱向切開(kāi)，放入燒杯中，加0.1%紅四氮唑至燒杯，使玉米種子全部浸到液面下，在35 ℃水浴鍋中再反應(yīng)1 h（因紅四氮唑溶液對(duì)光敏感，反應(yīng)時(shí)需避光），觀察胚部顯色情況。

1.3.2.8 呼吸強(qiáng)度測(cè)定

采用微量呼吸減壓法[21]用呼吸測(cè)定儀測(cè)量其呼吸強(qiáng)度。

1.3.2.9 可溶性蛋白含量測(cè)定

參照GB/T 24901—2010《糧油檢驗(yàn)玉米粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定近紅外法》[22]中的方法進(jìn)行可溶性蛋白含量的測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 記錄數(shù)據(jù)，并用Origin 2018 進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥溫度對(duì)玉米種子品質(zhì)的影響

2.1.1 干燥溫度對(duì)玉米種子含水量的影響

干燥溫度對(duì)玉米種子含水量的影響見(jiàn)圖1。

圖1 干燥溫度對(duì)含水量的影響Fig.1 Effect of drying temperature on moisture content

由圖1 可知，不同干燥溫度處理的玉米種子含水量隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸下降。新鮮玉米種子的含水量為37.5%，隨著溫度升高，達(dá)到安全水分的干燥時(shí)間越短。由于玉米是一種熱敏感性物料，受到高溫時(shí)會(huì)體積膨脹、爆花，在短時(shí)間內(nèi)失去過(guò)多水分后表面過(guò)于干燥會(huì)出現(xiàn)裂痕。65 ℃與75 ℃條件下干燥速度過(guò)快，易出現(xiàn)此類問(wèn)題，對(duì)玉米的品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。而在45 ℃條件下干燥到安全水分（含水量達(dá)到14%以下）時(shí)間較長(zhǎng)，故干燥溫度為55 ℃較為適宜。

2.1.2 干燥溫度對(duì)玉米種子裂紋率的影響

干燥溫度對(duì)玉米種子裂紋率的影響見(jiàn)圖2 和圖3。

圖2 干燥溫度對(duì)裂紋率的影響Fig.2 Effect of drying temperature on crack rate

圖3 干燥前后的裂紋率對(duì)比Fig.3 Comparison of crack rate before and after drying

在干燥過(guò)程中，玉米種子表面失水收縮，內(nèi)部水分高于表層水分，使表層受拉應(yīng)力作用，拉應(yīng)力超過(guò)胚乳結(jié)構(gòu)極限時(shí)，出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。隨著溫度升高，開(kāi)裂程度逐漸加深，依次為單裂、雙裂、龜裂。

由圖2 可知，玉米種子在干燥過(guò)程中隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)裂紋率逐漸升高，升高速率逐漸加快，在200 min時(shí)，75 ℃條件下的玉米種子裂紋率升高速率減緩。干燥過(guò)程中溫度越高，裂紋率越高，裂紋出現(xiàn)的越早，裂紋率上升的速度也越快。

由圖3 可知，干燥到安全水分以下時(shí)，干燥溫度越高，玉米種子裂紋率越高。65 ℃與75 ℃條件下玉米種子裂紋率過(guò)高，不利于種子干燥，故干燥溫度為45、55 ℃時(shí)對(duì)種子影響較小。

2.1.3 干燥溫度對(duì)玉米種子出碴率的影響

出碴率表示玉米在破壁后未過(guò)篩的玉米硬碴占總質(zhì)量的比例，出碴率越高表示玉米質(zhì)地越硬，越不容易被破碎，反之代表玉米質(zhì)地越軟[23]。干燥溫度對(duì)玉米種子出碴率的影響見(jiàn)圖4 和圖5。

圖4 干燥溫度對(duì)出碴率的影響Fig.4 Effect of drying temperature on mucking rate

圖5 不同干燥溫度下干燥前后出碴率對(duì)比Fig.5 Comparison of mucking rate before and after drying at different drying temperatures

由圖4 可知，4 種不同溫度處理的玉米種子出碴率均隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明干燥時(shí)間越長(zhǎng)，玉米種子質(zhì)地越硬。

由圖5 可知，干燥到安全水分以下時(shí)，4 組溫度處理下的出碴率都有所升高，說(shuō)明含水量降低玉米種子的出碴率升高；溫度越高出碴率越低，玉米種子質(zhì)地越松軟，硬度越小；在45 ℃條件下玉米種子干燥后的出碴率最高，并且與干燥前出碴率的差值最大，說(shuō)明此溫度下玉米種子質(zhì)地緊密，硬度比較大，故選擇45 ℃作干燥溫度更為合適。

2.1.4 干燥溫度對(duì)玉米種子電導(dǎo)率的影響

電導(dǎo)率表征細(xì)胞的破壞程度，電導(dǎo)率越大細(xì)胞的破壞程度越大[24]。干燥溫度對(duì)玉米種子電導(dǎo)率的影響見(jiàn)圖6 和圖7。

圖6 干燥溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響Fig.6 Effect of drying temperature on electrical conductivity

圖7 干燥前后電導(dǎo)率對(duì)比Fig.7 Comparison of electrical conductivity before and after drying

由圖6 可知，電導(dǎo)率隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)細(xì)胞破壞程度加劇，在75 ℃條件下處理的玉米種子于干燥后期，即在160～240 min 時(shí)電導(dǎo)率增幅緩慢，說(shuō)明此時(shí)電導(dǎo)率已經(jīng)接近最大值，細(xì)胞的破壞程度已經(jīng)接近飽和。此外，溫度越高對(duì)細(xì)胞破壞程度越大，電導(dǎo)率也越高。

由圖7 可知，當(dāng)玉米種子干燥到安全水分以下時(shí)，干燥溫度越高，電導(dǎo)率越高，干燥前后電導(dǎo)率差值越大，細(xì)胞的破壞程度越大，種子的品質(zhì)越差。因此，45 ℃和55 ℃條件下干燥后電導(dǎo)率較低，有利于保證種子品質(zhì)。

2.1.5 干燥溫度對(duì)玉米種子顆粒度指數(shù)的影響

干燥溫度對(duì)玉米種子顆粒度指數(shù)的影響見(jiàn)圖8 和圖9。

圖8 干燥溫度對(duì)顆粒度指數(shù)的影響Fig.8 Effect of drying temperature on particle size index

圖9 干燥前后顆粒度指數(shù)對(duì)比Fig.9 Comparison of particle size index before and after drying

由圖8 可知，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米種子顆粒度指數(shù)減小，且干燥溫度越低，其數(shù)值越低。在前80 min內(nèi)各組顆粒度指數(shù)變化不明顯，種子質(zhì)地未發(fā)生明顯改變，干燥80～160 min 時(shí)顆粒度指數(shù)快速下降，160 min后，下降速度逐漸減緩。

由圖9 可知，干燥溫度越高，種子干燥后顆粒度指數(shù)越高，干燥前后顆粒度指數(shù)差值越小，顆粒度指數(shù)下降越慢，越容易被破碎。由于4 種溫度條件下顆粒度指數(shù)差距不大，可知干燥溫度對(duì)其影響不明顯。

2.1.6 干燥溫度對(duì)玉米種子硬度的影響

干燥溫度對(duì)玉米種子硬度的影響見(jiàn)圖10 和圖11。

圖10 干燥溫度對(duì)硬度的影響Fig.10 Effect of drying temperature on hardness

圖11 干燥前后硬度對(duì)比Fig.11 Comparison of hardness before and after drying

由圖10 可知，干燥過(guò)程中玉米種子硬度呈上升趨勢(shì)，前40 min 時(shí)硬度變化不明顯，隨著干燥時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，玉米種子含水量降幅增加，硬度變化速率加快。當(dāng)干燥時(shí)間為160～240 min 時(shí)，45 ℃含水量較高，故硬度較低，而65 ℃和75 ℃玉米種子結(jié)構(gòu)破壞程度較大，所以此時(shí)硬度較低。

由圖11 可知，干燥后的玉米種子硬度隨著干燥溫度的升高而降低，可能因?yàn)闇囟仍礁撸N子裂紋率越高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越疏松，種子質(zhì)地越松軟，硬度越低，其中45 ℃和55 ℃的硬度數(shù)值相差不大。故在45 ℃和55 ℃條件下處理的玉米種子硬度大，品質(zhì)好。

2.1.7 干燥溫度對(duì)玉米種子發(fā)芽率的影響

本試驗(yàn)采用紅四氮唑染色法進(jìn)行染色，染色越深紅說(shuō)明種子活性越強(qiáng)，種子越容易發(fā)芽[25]。干燥溫度對(duì)玉米種子發(fā)芽率的影響見(jiàn)圖12 和圖13。

圖12 干燥溫度對(duì)發(fā)芽率的影響Fig.12 Effect of drying temperature on germination rate

圖13 干燥前后發(fā)芽率對(duì)比Fig.13 Comparison of germination rate before and after drying

由圖12 可知，在45 ℃條件下干燥，每組玉米種子染色情況差別不大，均為深紅色，說(shuō)明種子活性好，發(fā)芽率高。在55 ℃條件下干燥，玉米種子隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)顏色逐漸變淺，160 min 時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)不著色情況，說(shuō)明此時(shí)種子活性開(kāi)始降低。在65 ℃條件下干燥，80 min 時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)不著色情況，此時(shí)種子活性開(kāi)始下降。75 ℃條件下干燥，在40 min 時(shí)就出現(xiàn)不著色情況，在120 min 時(shí)已經(jīng)完全不著色，說(shuō)明此時(shí)玉米種子已經(jīng)完全死亡。

由圖13 可知，在45 ℃和55 ℃條件下干燥到安全水分以下時(shí)發(fā)芽率分別為100%和70%，種子活性好；在65 ℃條件下干燥發(fā)芽率為12%，種子活性低；在75 ℃條件下干燥發(fā)芽率為0%，說(shuō)明此溫度下種子失去活性，不能再成為種子。因此選用45 ℃和55 ℃條件處理種子較為合適。

2.1.8 干燥溫度對(duì)玉米種子呼吸強(qiáng)度的影響

呼吸強(qiáng)度表示種子的活躍程度，呼吸強(qiáng)度越小越容易儲(chǔ)藏，若呼吸強(qiáng)度為0 mg/（kg·h），說(shuō)明種子已經(jīng)死亡。干燥溫度對(duì)玉米種子呼吸強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖14及圖15。

圖15 干燥前后呼吸強(qiáng)度對(duì)比Fig.15 Comparison of respiratory intensity before and after drying

由圖14 可知，在4 種溫度處理下，玉米種子呼吸強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，且溫度越高下降速度越快，其中75 ℃條件下，種子呼吸強(qiáng)度在120 min 時(shí)降為0 mg/（kg·h）。

由圖15 可知，溫度越高干燥后的呼吸強(qiáng)度越小，在55 ℃和65 ℃條件下干燥后的呼吸強(qiáng)度數(shù)值較小且差別不大，說(shuō)明這兩個(gè)溫度更適合種子的干燥。

2.1.9 干燥溫度對(duì)玉米種子容重的影響

干燥溫度對(duì)玉米種子容重的影響見(jiàn)圖16 及圖17。

圖16 干燥溫度對(duì)容重的影響Fig.16 Effect of drying temperature on volume weight

圖17 干燥前后容重對(duì)比Fig.17 Comparison of volume weight before and after drying

由圖16 可知，干燥過(guò)程中隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)每個(gè)溫度組下的容重都有所下降，因?yàn)橛衩追N子中的水分在逐漸蒸發(fā)，玉米種子越干燥容重越低。干燥溫度越高容重的下降速率越快，容重的變化與含水量的變化基本保持一致。說(shuō)明種子干燥過(guò)程中，干燥速率越快，水分含量越低，容重也會(huì)隨之下降，二者的變化有一定的相關(guān)性。

由圖17 可知，種子都干燥到安全水分以下時(shí)，溫度越高干燥后的容重值越低，原因可能為隨著干燥溫度的升高，種子內(nèi)部空隙增多，種皮發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，內(nèi)部的淀粉分解加快，干燥前后容重的差值變大。但4種溫度條件下干燥后容重?cái)?shù)值相差不大，說(shuō)明干燥溫度對(duì)玉米種子容重影響較小。

2.1.10 干燥溫度對(duì)玉米種子可溶性蛋白含量的影響

干燥溫度對(duì)玉米種子可溶性蛋白含量的影響見(jiàn)圖18 及圖19。

圖18 干燥溫度對(duì)可溶性蛋白含量的影響Fig.18 Effect of drying temperature on soluble protein

圖19 干燥前后可溶性蛋白含量對(duì)比Fig.19 Comparison of soluble protein before and after drying

由圖18 可知，干燥過(guò)程中，玉米種子內(nèi)可溶性蛋白減少，干燥溫度高于65 ℃時(shí)，玉米種子內(nèi)部可溶性蛋白含量大幅下降。可能是因?yàn)楦稍餃囟冗^(guò)高，導(dǎo)致大部分酶活性降低，蛋白質(zhì)變性。45 ℃和55 ℃條件下蛋白質(zhì)含量下降趨勢(shì)類似且變化相對(duì)較小。

由圖19 可知，干燥后可溶性蛋白含量隨著干燥溫度升高而降低，干燥溫度高于65 ℃后蛋白質(zhì)含量趨于平緩，因?yàn)楦稍餃囟冗^(guò)高玉米種子酶的活性已經(jīng)發(fā)生破壞，剩余蛋白質(zhì)不隨干燥溫度發(fā)生變質(zhì)。故45 ℃條件下干燥玉米種子，蛋白質(zhì)含量較高，品質(zhì)較好，55 ℃次之。

綜合考慮下，干燥溫度為45 ℃與55 ℃時(shí)較為合適，而45 ℃條件下玉米種子干燥到安全水分以下所需時(shí)間較長(zhǎng)，故選取55 ℃。

2.2 不同干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子品質(zhì)的影響

2.2.1 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子含水量的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子含水量的影響見(jiàn)圖20。

圖20 干燥風(fēng)速對(duì)含水量的影響Fig.20 Effect of different drying wind speed on water content

由圖20 可知，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米種子含水量逐漸降低。風(fēng)速越大達(dá)到安全水分的干燥時(shí)間越短，含水量下降越快。干燥初期，玉米種子表面自由水蒸發(fā)，故含水量下降較快；干燥末期，玉米種子表面水分干燥殆盡，玉米種子表面硬化明顯，內(nèi)部水分遷移到表皮過(guò)程緩慢，所以水分變化不明顯。

2.2.2 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子裂紋率的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子裂紋率的影響見(jiàn)圖21、圖22。

圖21 干燥風(fēng)速對(duì)裂紋率的影響Fig.21 Effect of different drying wind speed on crack rate

圖22 不同干燥風(fēng)速下干燥后裂紋種類比較Fig.22 Comparison of crack types after drying under different drying wind speed

由圖21 可知，干燥初期玉米種子表面水分蒸發(fā)，裂紋率均為0%，干燥風(fēng)速越大出現(xiàn)裂紋的時(shí)間越早。由于干燥風(fēng)速過(guò)快導(dǎo)致水分分布不均勻，種子內(nèi)外應(yīng)力分布不均勻，裂紋率增加速率加快。

由圖22 可知，種子被干燥到安全水分以下時(shí)，裂紋種類隨著干燥風(fēng)速的增大而增多，出現(xiàn)順序?yàn)閱瘟选㈦p裂、龜裂。可能是由于干燥風(fēng)速過(guò)高，種子表面的水被帶走，種子內(nèi)部的水向外遷移，裂紋程度越來(lái)越大，故選用干燥過(guò)程中裂紋率較小且未出現(xiàn)龜裂的0.4 m/s 和0.6 m/s。

2.2.3 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子出碴率的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子出碴率的影響見(jiàn)圖23、圖24。

圖23 干燥風(fēng)速對(duì)出碴率的影響Fig.23 Effect of different drying wind speed on mucking rate

圖24 干燥前后出碴率對(duì)比Fig.24 Comparison of mucking rate before and after drying

由圖23 可知，4 種干燥風(fēng)速處理下的玉米種子出碴率隨干燥時(shí)間延長(zhǎng)均呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明干燥時(shí)間越長(zhǎng)，玉米在干燥過(guò)程中質(zhì)地越來(lái)越硬，且風(fēng)速越高，出碴率越高。

由圖24 可知，玉米種子被干燥到安全水分以下后，干燥風(fēng)速越小出碴率的變化量越大，玉米種子的質(zhì)地越堅(jiān)硬，越不容易被破碎。因此，選用玉米種子出碴率較高的0.4、0.6 m/s 的風(fēng)速條件較為合適。

2.2.4 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子電導(dǎo)率的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子電導(dǎo)率的影響見(jiàn)圖25 和圖26。

圖25 干燥風(fēng)速對(duì)電導(dǎo)率的影響Fig.25 Effect of different drying wind speed on conductivity

圖26 不同干燥風(fēng)速下干燥前后電導(dǎo)率對(duì)比Fig.26 Comparison of conductivity before and after drying under different drying wind speed

由圖25 可知，在4 種風(fēng)速條件下，干燥前期電導(dǎo)率變化均不明顯，1.0 m/s 條件下電導(dǎo)率略高于其他條件，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)電導(dǎo)率逐漸增大，且干燥風(fēng)速越高，電導(dǎo)率越大。

由圖26 可知，干燥風(fēng)速為1.0 m/s 時(shí)，電導(dǎo)率的變化量最大，細(xì)胞的破壞程度越大，故應(yīng)選用較低的干燥風(fēng)速來(lái)保證玉米種子品質(zhì)。

2.2.5 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子顆粒度指數(shù)的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子顆粒度指數(shù)的影響見(jiàn)圖27和圖28。

圖27 干燥風(fēng)速對(duì)顆粒度指數(shù)的影響Fig.27 Effect of drying wind speed on particle size index

圖28 不同干燥風(fēng)速下干燥前后顆粒度指數(shù)對(duì)比Fig.28 Comparison of particle size index before and after drying under different drying wind speed

由圖27 可知，4 種干燥風(fēng)速處理下的玉米種子顆粒度指數(shù)隨干燥時(shí)間延長(zhǎng)均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明干燥時(shí)間越長(zhǎng)玉米種子質(zhì)地越硬；干燥風(fēng)速越小顆粒度指數(shù)越高，玉米質(zhì)地越松軟。

由圖28 可知，種子被干燥到安全水分以下后，干燥風(fēng)速在0.4 m/s 下顆粒度指數(shù)最小，風(fēng)速越大顆粒度指數(shù)越大，種子的質(zhì)地越松軟越容易被破碎。故應(yīng)選用較低的干燥風(fēng)速。

2.2.6 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子硬度的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子硬度的影響見(jiàn)圖29 和圖30。

圖29 干燥風(fēng)速對(duì)硬度的影響Fig.29 Effect of different drying wind speed on hardness

由圖29 可知，干燥過(guò)程中，4 種風(fēng)速處理下的玉米種子硬度隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)均呈上升趨勢(shì)，其中0.4 m/s最為平緩；且干燥風(fēng)速越快，硬度越大。

由圖30 可知，種子被干燥到安全水分以下時(shí)，干燥風(fēng)速越小，硬度越大，玉米種子的質(zhì)地越緊密，但4 種風(fēng)速條件下硬度差值不大，表明干燥風(fēng)速對(duì)種子硬度影響較小。

2.2.7 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子發(fā)芽率的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子發(fā)芽率的影響見(jiàn)圖31 和圖32。

圖31 干燥風(fēng)速對(duì)發(fā)芽率的影響Fig.31 Effect of different drying wind speed on germination rate

圖32 不同干燥風(fēng)速下干燥前后發(fā)芽率對(duì)比Fig.32 Comparison of germination rate before and after drying under different drying wind speed

由圖31 可知，干燥風(fēng)速為0.4 m/s 時(shí)，各組染色結(jié)果均為深紅色，表明種子活性較好；干燥風(fēng)速為0.6、0.8、1.0 m/s 時(shí)，均有玉米種子活性下降的情況，且隨著干燥風(fēng)速的升高，發(fā)芽率出現(xiàn)下降情況出現(xiàn)得越早，說(shuō)明干燥風(fēng)速對(duì)種子活性影響越大。

由圖32 可知，玉米種子被干燥到安全水分以下時(shí)，干燥風(fēng)速越小，發(fā)芽率越高，干燥風(fēng)速在0.6 m/s 下發(fā)芽率與風(fēng)速在0.4 m/s 時(shí)的發(fā)芽率相差不大，活性均較高，故選擇干燥風(fēng)速0.6 m/s 或0.4 m/s 更合適。

2.2.8 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子呼吸強(qiáng)度的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子呼吸強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖33 和圖34。

圖33 干燥風(fēng)速對(duì)呼吸強(qiáng)度的影響Fig.33 Effect of different drying wind speed on respiratory intensity

圖34 不同干燥風(fēng)速下干燥前后呼吸強(qiáng)度對(duì)比Fig.34 Comparison of respiratory intensity before and after drying under different drying wind speed

由圖33 可知，干燥過(guò)程中，玉米種子呼吸強(qiáng)度整體隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，說(shuō)明玉米種子含水量越低種子代謝越緩慢，呼吸強(qiáng)度下降，且干燥風(fēng)速越大，下降越快。

由圖34 可知，種子被干燥到目標(biāo)安全水分以下時(shí)，干燥風(fēng)速為0.6 m/s 時(shí)，呼吸強(qiáng)度低于其他組，此時(shí)最利于保證種子的品質(zhì)。

2.2.9 干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子容重的影響

干燥風(fēng)速對(duì)玉米種子容重的影響見(jiàn)圖35 和圖36。

圖35 干燥風(fēng)速對(duì)容重的影響Fig.35 Effect of drying wind speed on volume weight

圖36 不同干燥風(fēng)速下干燥前后容重對(duì)比Fig.36 Comparison of volume weight before and after drying under different drying wind speed

由圖35 可知，干燥過(guò)程中，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米種子的容重都有所降低，干燥風(fēng)速越大，下降速率越快。可能由于干燥風(fēng)速的加快，玉米種子內(nèi)外張力不均勻，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，所以容重下降較快。

由圖36 可知，玉米種子被干燥到安全水分以下時(shí)，干燥風(fēng)速對(duì)容重影響很小，干燥風(fēng)速提高，容重略微下降，說(shuō)明風(fēng)速影響玉米種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)松垮，但是影響較小。

2.2.10 風(fēng)速對(duì)玉米種子可溶性蛋白含量的影響

風(fēng)速對(duì)玉米種子可溶性蛋白含量的影響見(jiàn)圖37和圖38。

圖37 干燥風(fēng)速對(duì)可溶性蛋白含量的影響Fig.37 Effect of different drying wind speed on soluble protein

圖38 不同干燥風(fēng)速下干燥前后可溶性蛋白含量對(duì)比Fig.38 Comparison of soluble protein before and after drying under different drying wind speed

由圖37 可知，干燥過(guò)程中，4 種風(fēng)速條件下可溶性蛋白質(zhì)含量均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明任何風(fēng)速下干燥玉米種子，都會(huì)使其蛋白質(zhì)含量下降，這是由于干燥過(guò)程中含水量降低，可溶性蛋白質(zhì)溶劑驟減，導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)失去活性。干燥風(fēng)速快，可溶性蛋白質(zhì)含量下降速率較快。

由圖38 可知，種子被干燥到安全水分以下時(shí)，干燥風(fēng)速為1.0 m/s 時(shí)，可溶性蛋白質(zhì)含量最低，風(fēng)速過(guò)快會(huì)加速蛋白質(zhì)的變質(zhì)，所以干燥過(guò)程中要合理的控制干燥風(fēng)速。因此0.4、0.6、0.8 m/s 的干燥風(fēng)速較為合適。

綜合考慮，玉米種子干燥風(fēng)速為0.4 m/s 和0.6 m/s時(shí)能更好保證玉米種子品質(zhì)，0.6 m/s 比0.4 m/s 干燥至安全水分以下所需時(shí)間縮短了160 min，所以干燥風(fēng)速0.6 m/s 更符合干燥工藝要求。

3 結(jié)論

本文研究玉米種子在不同干燥溫度和風(fēng)速條件下各指標(biāo)的變化，結(jié)果表明，各指標(biāo)與含水量均有一定相關(guān)性，干燥初期含水量變化不大，裂紋率、出碴率、電導(dǎo)率、顆粒度指數(shù)變化不明顯，溫度越高、風(fēng)速越快，玉米種子的含水量越低，指標(biāo)下降明顯。玉米種子在55 ℃、0.6 m/s 條件下干燥到安全水分以下所需時(shí)間較短，種子胚部分的蛋白質(zhì)含量較高，種子活性較好，呼吸強(qiáng)度較弱，適合種子儲(chǔ)藏，故55 ℃、0.6 m/s 為最佳干燥條件。