真空包装对稻谷和小麦储存6个月的品质影响及对害虫的抑制作用

鲁玉杰 娄小方 周亚男 王争艳

(河南工业大学粮油食品学院1，郑州 450001 )(河南工大设计研究院2，郑州 450001)(江苏科技大学粮食学院3， 镇江 212003)

稻谷和小麦均是我国三大谷物之一，也是我国主要储存粮种。但由于粮食收获后，不当的储藏方式、粮食籽粒自身新陈代谢的过分消耗、储藏物害虫肆虐[1]，会造成粮食较大程度的损失。为避免粮食的损失，以及减少化学熏蒸药剂在粮食储藏过程中的过度使用，粮食科技工作者须采用科学合理的手段才能保证粮食储藏安全[2]。气调储粮技术是通过改变储藏环境的气体成分，形成不利于储藏物害虫、霉菌生长发育的生态环境，达到杀虫抑菌，延缓粮食品质变化的目的[3]。我国气调储粮技术主要包括CO2气调、N2气调，真空储藏等。其中CO2、N2气调在延缓粮食品质劣变方面效果显著，但需要制备气体，成本较高，操作复杂，存在一定的局限性。而真空储粮技术操作简单，是公认的绿色储藏技术，符合当今生态储粮的趋势。

真空储粮技术是采用抽气减压方式，用真空气泵将具有良好气密性的粮堆中的空气抽出，并使真空负压状态长期保持，从而达到保持储粮品质、抑制虫霉生长甚至杀死害虫的目的[4]。真空储藏技术对于食品原材料、半成品及成品的储藏物昆虫具有较好的控制效果[5]。真空储粮技术具有绿色环保无污染，节能高效又安全等诸多优点[6]。真空储藏可延长粮食储存时间[7]，常规方法储存稻谷在2～3个月内就可能生虫或霉变，而真空包装可使其保质期延长1～2年[8]。利用真空储粮技术，可降低害虫的生长代谢速率，进而快速有效地杀死储粮害虫。此外，其还具有抑制粮粒本身呼吸强度，减缓籽粒代谢速率，降低储粮的劣变速率等优点[9]。

目前真空储藏技术主要以真空包装的形式运用于优质粮油制品、肉类、果蔬以及成品粮等领域，对于原粮的研究应用报道较少，尤其是真空实仓储藏仍鲜见报道。如今随着科技的发展，真空实仓储藏对仓房气密性以及仓壁承受要求等条件已经基本具备[10]。所以，本研究通过探究真空包装对稻谷和小麦主要储藏指标的影响，以及对储粮害虫的抑制效果，获取真空包装理论数据，为真空实仓储粮的推广和普及提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本研究中所使用的实验材料小麦和稻谷(粳稻)均为2019年新收获的小麦和稻谷。

试虫为米象Sitophilusoryzae(Linnaeus)、玉米象Sitophiluszeamais、赤拟谷盗Triboliumcastaneum(Herbst)、杂拟谷盗TriboliumconfusumJac.duVal。

赤拟谷盗和杂拟谷盗饲料为：全麦粉过60目筛，取筛下物与酵母粉以19∶1的比例混合均匀。米象和玉米象饲料为：水分含量在13%～16%的干净小麦。将试虫在温度为(30±2) ℃、相对湿度为(80±5)%RH的培养箱内连续培养数代，随机选取羽化一周内的成虫用于实验。

包装材料为32丝真空包装[11](PA/PE尼龙复合膜)。

1.2 仪器与设备

PC-3型真空干燥器，PS-0.5旋片式真空泵，ZK-420型真空机，78-1型磁力搅拌器，双通玻璃虫笼。

1.3 实验方法

实验温度设置为30 ℃，真空压力梯度设置为700、900、1 100、1 300、1 500 Pa。

相对真空度(表值)=绝对真空度(绝对压力)-测量地点的气压(标准大气压)

表1 绝对真空度和相对真空度对照

1.3.1 真空对粮食品质影响的测定

在探究真空包装对粮食储藏品质影响的实验中，将小麦和稻谷分别用欧信420型真空机进行不同真空度的包装。将不同真空度的包装粮置于30 ℃环境内，检测小麦和稻谷的水分、发芽率、脂肪酸值、降落数值的初始值，并每隔两个月进行抽样检验。每次测定设置3个重复，以常规包装储藏为对照。

1.3.2 测定方法

水分含量的测定参照GB/T 10362—2008；发芽率的测定参照GB/T 5520—2011；脂肪酸值的测定参照GB/T 15684—2015；降落数值的测定参照GB/T 10361—2008。

1.3.3 真空对主要储粮害虫影响的测定

在探究真空包装对害虫抑制作用的实验中，连续培养试虫数代后选取相同龄期的试虫30头，将其置于带有纱网的双通玻璃虫笼里，同时放置适量饲料。将虫笼放置于真空干燥器内，用GM-0.33A型真空泵抽至相应实验真空条件。真空连续处理不同时间后取出虫笼，观察统计害虫死亡率。同时，为减少实验误差提高数据的准确性，需同时设置3组重复，并设置对照组。

1.4 数据统计与分析

样品每项指标均重复测定3次，使用SPSS 25.0处理数据，采用单因素方差分析(ANOVA)和Tukey检验分析真空度、作用时间对害虫抑制作用和粮食品质的影响，当P<0.05 时，判定组间差异显著，所有结果均为平均值±标偏误差。

2 结果与分析

2.1 真空包装对粮食储藏品质的影响

2.1.1 真空包装对稻谷和小麦储藏期间水分含量的影响

在30 ℃条件下储存6个月的真空包装粮水分含量变化如图1所示，与普通包装相比，真空包装对稻谷和小麦的水分变化影响不显著(P>0.05)。随着储藏时间的延长，不同真空度对粮食水分含量有一定的影响，但差异不显著。常规对照组的稻谷和小麦的含水量分别从12.59%和11.33%下降至12.00%和10.83%，真空组的水分含量下降程度与对照组相比更加缓慢，但5种不同真空度之间差异不显著(P>0.05)。说明真空包装对粮食水分含量的变化无显著影响。

图1 稻谷和小麦在不同储藏条件下储藏6个月后水分含量变化趋势图

2.1.2 真空包装对稻谷和小麦储藏期间发芽率的影响

粮食的发芽率可以预测种子早期劣变，有效反映粮食的储藏品质。真空包装对小麦和稻谷发芽率的影响如图2所示，储藏时间对稻谷和小麦发芽率的影响显著(P<0.05)，储藏时间越长，不同储藏条件下的发芽率均呈不同程度的下降趋势。不同真空度的包装对发芽率影响不同，真空度越高，稻谷和小麦的发芽率减少越缓慢。但不同真空度之间影响不显著(P>0.05)。说明5种不同真空度对稻谷和小麦的发芽率无影响。但是随着储藏时间的延长，真空度对稻谷发芽率的影响较显著(P<0.05)。说明真空包装在延缓种子劣变方面具有良好作用，且随着储藏时间的延长对稻谷发芽率的影响也越显著。

图2 稻谷和小麦在不同储藏条件下储藏6个月后发芽率变化趋势图

2.1.3 真空包装对稻谷脂肪酸值和小麦降落数值的影响

稻谷的脂肪酸值可以反映粮食中游离脂肪酸的含量，脂肪酸值的变化反映稻谷的品质劣变程度。在30 ℃条件下，储藏6个月的稻谷脂肪酸值变化趋势如图3，常规对照组和真空试验组的稻谷脂肪酸值分别增加了85.25 mgKOH/100 g和42.04～61.23 mgKOH/100 g，说明真空包装对稻谷脂肪酸值影响显著(P<0.05)，有利于稻谷的品质保持。储藏时间也对稻谷脂肪酸值的影响极显著(P<0.01)。储藏时间越长，游离脂肪酸含量越高。当真空度保持在700 Pa和900 Pa时，稻谷脂肪酸值上升程度最小，稻谷品质保持较好，与对照组相比具有显著性差异(P<0.05)。说明真空包装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变。

图3 不同储藏条件下稻谷脂肪酸值的变化

在30 ℃条件下，不同真空度的包装小麦储存6个月后的降落数值变化趋势如图4所示，从图4可以看出，储藏时间对的小麦降落数值影响显著；真空包装对小麦降落数值影响显著(P<0.05)。5种不同真空度之间差异不显著(P>0.05)。当真空度保持在700 Pa和1 100 Pa时，小麦降落数值上升程度最小，跟常规条件相比具有显著性差异(P<0.05)。说明了真空度对小麦降落数值的影响随着储藏时间的延长逐渐显著。

图4 不同储藏条件下小麦降落数值变化

表2 不同作用条件下玉米象成虫的死亡率/%

2.2 真空包装对玉米象成虫的抑制效果

真空度和真空处理时长对玉米象成虫的致死效果如表2所示，当真空度保持在700 Pa和900 Pa时，对玉米象成虫的致死效果较好，且两者差异不显著(P>0.05)。但是，与其他三种真空度相比差异性显著(P<0.05)。说明了相同处理时间内压强越小(即真空度越高)时对玉米象的致死效果越好。真空处理时间对玉米象成虫的致死效果影响显著，处理时间越长致死率越高。当真空度保持在700 Pa和900 Pa、处理时间为30 h时完全杀死玉米象的成虫。因此，可以选择真空度为900 Pa、连续作用30 h时，研究该条件对其它害虫的控制效果。

2.3 真空包装对四种储粮害虫成虫的抑制效果

本研究比较了真空度为900 Pa连续作用30 h时对玉米象、米象、赤拟谷盗杂和拟谷盗成虫的致死效果(如图5)。随着真空处理时间的延长，玉米象、米象、赤拟谷盗及杂拟谷盗成虫的死亡率均呈现不同程度的增加趋势。此外，在相同处理时间内，四种害虫的死亡率不同，这是由于害虫对低氧和磷化氢的耐受性不同，例如米象与玉米象相比，米象的抗性远远高于玉米象[12]。赤拟谷盗和米象相比，赤拟谷盗对磷化氢的抗性要高于米象[13-14]。随着真空作用时间延长到32 h，真空对害虫防治效果最佳，四种害虫死亡率均达到99.45%以上。说明了不同的害虫对真空的耐受性不同，其中赤拟谷盗具有较强的耐低氧的能力。

图5 900 Pa时不同处理时间对四种害虫的抑制效果

3 讨论

本研究结果表明在30 ℃条件下储存6个月，真空包装对小麦和稻谷的水分变化无显著影响；其发芽率虽有下降趋势，但比常规包装下降缓慢，这一结论与詹启明等[15]得出的不管是气调储藏还是常规储藏，其发芽率均随着储藏时间的延长而降低的研究结论一致；同时也与周绪霞等[16]得到的真空包装可以有效延缓稻谷发芽率的下降一致；但与元世昌等[17]得出的真空负压储藏会加剧稻谷发芽率的下降这一结论不同，这可能是由于本研究与其实验条件的设置不同，本研究选用PA/PE尼龙复合膜真空包装袋与其选用的真空罐不同，且选用真空度不同。此外，稻谷脂肪酸值和小麦降落数值呈上升趋势，但比常规包装上升缓慢。这一结论与叶霞等[18]随着储藏时间的延长，游离脂肪酸含量逐渐增加的结论一致；同时也与元世昌等[17]得出的真空度越高，脂肪酸值上升越缓慢的结论保持一致。这些结果均表明真空包装具有保持小麦和稻谷储藏品质的作用。

4 结论

本研究探究了30 ℃条件下真空包装对玉米象的最佳致死条件，如真空压力和真空处理时间，并探究了该条件对其他三种害虫的致死效果。结果表明在真空度为900 Pa处理30 h时，玉米象、米象、赤拟谷盗、杂拟谷盗的死亡率效果较好，分别可达到100.00%、99.83%、和94.16%、98.72%，可以有效防治储粮害虫的发生。不同的储藏物害虫对低氧的耐受能力有显著差异，可能与其对磷化氢的抗性不同有关。害虫对低氧的耐受性与磷化氢的抗性存在一定的交互作用，需要进一步的探究。

真空储粮技术是具有绿色环保无污染，节能高效又安全等诸多优点的新型技术，运用真空储粮技术可延缓粮食劣变速率，延长粮食储存时间，达到粮食保鲜的效果。