不同花生荚果类型对机械剥壳效果的影响

丁彬 谢吉先 冯梦诗 陈志德 常蕾 蒋莹

摘要：为研究机械脱壳对不同荚果类型花生剥壳效果的影响，选取11个花生品种（包括普通型、曲棍形、茧形和蜂腰型荚果的大、中、小3种果型）进行试验。结果表明，不同类型花生荚果机械剥壳差异较大。曲棍形（J1品种）和茧形（J2品种）荚果脱壳容易卡在筛孔或筛缝中，同时荚果混入籽仁中不易分离，剥净率低。荚果形态虽均为普通型荚果，但是荚果大小、籽仁形态不同，剥壳率和破损率均有差异，珍珠豆型品种（J3和J4）的果壳与果仁间隙较小，机械剥壳时较易伤害籽仁;珍珠豆型品种（J7和J8）的籽仁与果壳间有一定的空隙，破损率最低;大果型和中大果型品种（J5、J6、J11）的花生籽仁在脱壳间隙中的停留时间长、被搅动次数多，增加了损伤机会，机械剥壳时籽仁破损率高。荚果茧形、籽仁中等偏大的品种类型（J10品种），在机械剥壳时容易伤害籽仁。花生籽仁与果壳之间有一定空隙、厚果壳的荚果类型（J9品种）具有一定缓冲弹性，从而使脱壳更加容易，脱壳损伤率下降。线性分析表明，花生出苗率与破损率之间呈显著负相关关系。

关键词：花生;机械脱壳;荚果类型;剥壳率;破损率

中图分类号： S565.209.2;S226.4文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）05-0180-05

收稿日期：2021-06-02

基金项目：江苏现代农业产业技术体系建设专项（编号：JATS[2020]262）;江苏省现代农业发展专项（编号：TNY201910）。

作者简介：丁 彬（1987—），男，江苏徐州人，硕士，助理研究员，主要从事特色花生新品种选育及高效配套技术研究。E-mail：dingbin1224@126.com

通信作者：谢吉先，研究员，主要从事花生新品种选育及配套技术研究。E-mail：tzxjx@163.com。

近年来随着我国花生产业的发展，花生脱壳机、分级精选机械和深加工机械的研究、开发和推广得到充分重视[1]，机械剥壳已成必然。然而，机械剥壳破碎率较高，且破碎的花生多数是饱满籽粒[2]。破碎的花生籽仁易失油、难储存、价格低[3-4]，并因缺少完整的衣皮保护，容易脱脂、霉变，遭受黄曲霉毒素的侵染[5-6]。

目前，花生脱壳仍面临诸多问题，其中剥壳率和破损率是衡量花生种子剥壳质量的重要指标之一[7-8]。除与脱壳机性能及其工作参数有关外，花生品种荚果性状、果壳强度等也明显影响花生剥壳质量。近年来，远缘杂交育种技术、诱变育种技术、细胞工程育种技术、分子育种技术等越来越多的新技术在花生育种中应用，大大加快了花生育种的进程[9]，培育了一批高产、优质、早熟、抗逆性强、高含油量、高蛋白含量的优质种质[10]，但有关适宜机械剥壳的花生品种类型研究较少。为避免机械剥壳造成的种用花生籽仁损伤影响出苗率和产量，本试验研究了机械剥壳对不同果型花生品種剥壳率、籽仁破损率及出苗率等性能指标的影响，旨在为选育和筛选适合机械化剥壳的花生品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用普通型、曲棍形、茧形和蜂腰形不同花生品种荚果的大、中和小3种果型。具体品种设置如下：J1，泰花4号（曲棍形，中大果型）;J2，泰花5号（茧形，珍珠豆型）;J3，泰花6号（普通型，珍珠豆型）;J4，苏花0537（普通型，珍珠豆型）;J5，徐花18（普通型，大果型）;J6，泰花10号（普通型，中大果型）;J7，泰花7506（普通型，珍珠豆型）;J8，宁泰9922（普通型，珍珠豆型）;J9，泰花0311（蜂腰形，中大果型）;J10，泰花8号（茧形，中大果型）;J11，泰花9号（普通型，中大果型）。

1.2 试验设计

试验于2020年在江苏省农业科学院泰州农科所试验基地（泰州市农业开发区）进行，沙壤土，地势平坦，排灌良好，肥力中等均匀。前茬芋头后冬闲，4月23日耕翻整地，施用商品有机肥 15 000 kg/hm2、15%-15%-15%硫基绿聚能缓控释复合肥600 kg/hm2，机械起垄，垄宽75 cm，垄面宽 45 cm，垄高15 cm，每垄播2行，穴距18～20 cm，重复3次。每小区4垄，宽3.2 m，长4.0 m，间隔 0.4 m，随机区组排列，四周设保护行。在进行地膜覆盖前用96%异丙甲草胺乳油1.5 L/hm2+水 50 L/hm2 喷雾化除，5月4日按试验设计要求对小区进行人工铺膜，5月8日以2、3粒/穴相间播种。7月10日用花生超生宝0.75 kg/hm2+水 50 L/hm2 化控，同时用苏云金杆菌1.5 kg/hm2+水50 L/hm2兼治斜纹夜蛾。8月28日至9月3日成熟并收获。

将2019年夏季收获的花生种子自然晾晒3 d，以获得相同含水率的花生样本，每组样品3 kg，每个样品3次重复。然后统一采用花生种子剥壳机（曲阜市富兴机械设备有限公司生产，型号为FX-BOa）剥壳后备用，其中大果、中果和小果不同果型在剥壳前更换脱壳凹板筛部件。

1.3 测定方法

每个处理通过机器剥壳后，通过统计未剥壳荚果质量来计算剥壳率;通过统计籽仁破碎质量和破皮质量来计算破损率;花生苗期通过统计出苗情况来计算出苗率;花生收获并晒干后对小区产量进行测量;具体农艺性状考查标准按《花生种质资源描述规范和数据标准》[11]要求。

剥壳率=（荚果总质量-未剥壳荚果总质量）/荚果总质量×100%;

破损率=（破碎质量+破皮质量）/籽仁总质量×100%;

出苗率=（出苗数/播种粒数）×100%。

1.4 数据处理

数据经Excel整理后进行数据分析：采用SPSS 16.0 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 机械剥壳对不同花生荚果类型剥壳率的影响

由图1可知，机械剥壳对不同花生荚果类型籽仁剥壳率影响差异较大，剥壳率范围为36.14%～94.86%。J1品种剥壳率最低（36.14%），其次为J2、J4品种，分别为71.43%、76.67%;J3、J5、J7、J8、J10、J11品种的剥壳率在80%～90%之间;J6和J9品种剥壳率超过90%，其中J9品种剥壳率最高（94.86%）。J1品种荚果形状为曲棍形，J2品种荚果形状为茧形，J1和J2品种剥壳率较低，说明曲棍形和茧形且植物学类型为珍珠豆型荚果混入分离后的花生果仁中，不容易剥净，使得脱壳难度增大且分离效率较低。

2.2 机械剥壳对不同花生荚果类型籽仁破损率的影响

花生果形及饱满程度影响花生的脱壳性能，由图2可知，机械剥壳对不同类型荚果花生品种籽仁破损率影响差异较大，范围为0.93%～30.26%。J7、J8和J9品种籽仁破损率较低，分别为2.08%、1.33%和0.93%;其次是J1、J3、J10和J11品种，籽仁破损率在6.01%～8.76%之间;J2、J4、J5和J6品种籽仁破损率在11%～16%之间;J5品种籽仁破损率最高，为30.26%。本试验的J2、J3和J4品种属于珍珠豆型，荚果属于小果，果壳与籽仁间隙较小，在进行机械剥壳时较易伤害籽仁，导致籽仁红衣破损甚至破碎，从而影响花生脱壳质量。J5品种属于大果型品种，花生籽仁在脱壳间隙中的停留时间长、被搅动次数多，增加了损伤机会，机械剥壳时容易伤害籽仁，所以破损率最高，为30.26%;J6、J10和J11品种属于中大果型品种，破损率分别为11.71%、6.01%和8.34%;相反，花生籽仁与果壳之间有一定的空隙（J7和J8品种）或者厚果壳（J9品种）的品种具有一定缓冲弹性使脱壳更加容易，脱壳损伤率下降。

2.3 机械剥壳对不同花生荚果类型出苗率的影响

在自然条件下田间种子出苗情况可反映出种子的出苗能力。由图3可知，机械剥壳对不同花生品种出苗率的影响存在差异，所有品种出苗率均≥90%，其中J1、J7、J8、J9、J10和J11品种出苗率最高（97.44%）;其次为J3、J2和J6品种，出苗率为95.00%、94.87%、94.87%;J4品种出苗率为92.31%;J5品种出苗率最低，为90.00%。

2.4 机械剥壳对不同花生荚果类型生育期的影响

由表1可知，各机械剥壳品种出苗期在5月19—22日，J1、J2、J6和J8品种出苗期最早（5月19日），J9品种出苗期最迟（5月22日）。J10和J11品种开花期最迟（6月13日），其他品种开花期均为6月12日。各品种的成熟期差异较大，J4品种成熟期最早（8月25日）;其次为J2、J7和J8品种，成熟期为8月26日;再次为J1、J6和J10品种，成熟期为8月27日;J3、J5和J11品种成熟期为8月28日;J9品种成熟期最迟，为9月3日。各品种的全生育期为109～118 d。

2.5 籽仁破损率与出苗率线性分析

使用线性分析对不同品种籽仁破损率与出苗率关系进行拟合，结果如图4所示。出苗率与破损率之间呈显著负相关关系，决定系数r2=0.875 6。虽然花生在播种时将破碎籽仁剔除，但是机械对剥出完整籽仁内部仍有损伤，这说明破损率越高的花生品种，机械剥壳后其完整籽仁内部损伤率越高，出苗率越低。保障高产花生品种特性的前提条件是高出苗率，本试验中J1、J7、J8、J9、J10和J11品种出苗率最高，因此相对产量位居前列。

2.6 不同类型荚果产量差异

从荚果产量结果看，机械剥壳条件下不同类型荚果产量变幅为3 499.95～4 487.70 kg/hm2，其中J3品种最低（3 499.95 kg/hm2）。J8、J9、J10和J1品种的产量位居前四，分别为4 487.70、4 462.95、4 398.15、4 395.15 kg/hm2，且差异不显著（P>0.05）;其次是J11、J6、J7品种，分别为 4 361.10、4 358.10、4 327.20 kg/hm2，产量差异不显著;再次是J5、J2、J4、J3品種，分别为4 135.80、3 870.45、3 703.65、3 499.95 kg/hm2，产量之间差异显著（表2）。

3 讨论与结论

狭义的花生脱壳概念是指使花生外壳碎裂、从果壳中分离出籽仁的过程，仅指1个操作环节或称工序;广义的花生脱壳则是指将花生荚果加工成籽仁的整个操作过程，包括脱壳前（花生荚果清选和分级等处理）、脱壳中、脱壳后（籽仁清选、挑选、分级和包装）等多个环节，是一个十分复杂的加工处理过程[12]。美国花生按脱壳加工目的不同，分为专用和商用花生脱壳;按脱壳后花生籽仁用途不同，分为榨油、种用、食品加工、检验和科研用花生脱壳[13]。目前，市场上花生脱壳设备以打击揉搓为主的旋转打杆凹板筛式结构，其技术性能和作业环节存在对品种适应性差、难以实现不同品种的高质量脱壳、脱壳后籽仁破损率高、脱净率低等问题。因此，现有设备难以满足种用花生机械化脱壳的要求，主要用在食用、油用花生的脱壳上，种用花生脱壳还主要依靠人工，这与规模化种植相矛盾，严重制约了花生产业化发展[14]。

花生物料特性（花生品种、荚果类型、花生荚果与籽仁几何尺寸及其分布规律、花生壳与籽仁力学性质、花生饱满程度及其花生壳厚度等）、花生处理环节（花生收获、干燥、荚果清选和分级等处理状况）和脱壳环境（脱壳时的花生壳与籽仁含水率、脱壳温度及其卫生条件等）等多方面因素影响花生的脱壳效果[15]。王京等以辽宁省主栽花生品种大白沙、黑花生、两粒红和小白沙为研究对象，结果表明，硬度最大的大白沙品种破损力最大，硬度最小的小白沙品种的破损力最小，黑花生和两粒红的破损力较为接近[16]。郭陞垚以泉花551为试验材料，研究手工剥壳和机械剥壳2种方式对不同含水率春花生种子发芽和出苗的影响，结果表明，手工剥壳的春花生种子含水率在6.23%时种子出苗率最高，机械剥壳的花生种子含水率在19.60%时种子出苗率最高[17]。Davis研究了温度对花生脱壳性能的影响，结果表明，荚果温度2 ℃时的脱壳损伤高于 18 ℃，即荚果温度越高，脱壳损伤越小[18]。

花生壳的主要成分是粗纤维，花生壳形状的不同使得个体间纤维分布存在一定差异，且花生壳接缝处的抗压强度相对较低，使得破损力存在一定的差异性，导致其力学特性较为复杂[19]。研究表明，单粒型花生荚果比双粒型和三粒型的强度大，脱壳难度也相应增大[20]。从不同形态荚果剥壳率来看，曲棍形荚果J1品种剥壳率极低。茧形荚果J2和J10品种剥壳率仅为71.43%和83.59%。J6和J9品种剥壳率较高，分别为92.61%和94.86%，荚果类型为普通型和蜂腰形。J3、J4、J5、J6、J7、J8、J11品种荚果形态虽均为普通型荚果，但是荚果大小、籽仁形态均不一样，剥壳率和破损率均有差异，J3和J4属于珍珠豆型，果壳与籽仁间隙较小，机械剥壳时较易伤害籽仁;J5、J6和J11品种属于大果型和中大果型品种，花生籽仁在脱壳间隙中的停留时间长、被搅动次数多，增加了损伤机会，机械剥壳时容易伤害籽仁;J7和J8品种属于珍珠豆型，籽仁与果壳之间有一定空隙，破损率仅为2.08%和1.33%，线性分析表明，花生出苗率与破损率之间呈显著负相关关系。因此，在生产大面积机剥用种中建议采用普通形和蜂腰形荚果形态，且以中大果珍珠豆型为佳，本试验所选的11个品种中J7、J8和J9品种机械剥壳效果最好。

参考文献：

[1]刘明国. 花生脱壳与损伤机理及立锥式脱壳机研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2011.

[2]Güzel E，Akali I· D，Mutlu H，et al. Research on the fatigue behavior for peanut shelling[J]. Journal of Food Engineering，2005，67（3）：373-378.

[3]Richey C B，Jacobson P，Hall C W. Agricultural engineer handbook[M]. New York：McGraw Hill，1961，25（6）：21-34.

[4]那雪姣，刘明国，张 文，等. 机械脱壳时花生仁损伤特征及规律[J]. 农业工程学报，2010，26（5）：117-121.

[5]姜慧芳，任小平，王圣玉，等. 花生黃曲霉侵染抗性持久性及种皮完整性对产毒的影响[J]. 作物学报，2006，32（6）：851-855.

[6]王移收. 我国花生产品加工业现状、问题及发展趋势[J]. 中国油料作物学报，2006，28（4）：498-502.

[7]胡志超，王海鸥，胡良龙. 我国花生生产机械化技术[J]. 农机化研究，2010，32（4）：240-243.

[8]Chang A S，Sreedharan A，Schneider K R. Peanut and peanut products：A food safety perspective[J]. Food Control，2013，32（1）：296-303.

[9]禹山林.中国花生遗传育种学[M]. 上海：上海科学技术出版社，2011.

[10]陈明娜，迟晓元，潘丽娟，等. 中国花生育种的发展历程与展望[J]. 中国农学通报，2014，30（9）：1-6.

[11]姜慧芳. 花生种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京：中国农业出版社，2006.

[12]陆 荣，高连兴，Charles C，等. 美国花生脱壳加工技术特点及启示[J]. 农业工程学报，2019，35（11）：287-298.

[13]陆 荣，刘志侠，高连兴，等. 美国花生脱壳机研究现状及发展分析[J]. 华中农业大学学报，2020，39（2）：170-180.

[14]谢焕雄，王建楠，胡志超，等. 我国种用花生机械化脱壳技术路线[J]. 江苏农业科学，2012，40（10）：356-358.

[15]陆 荣，高连兴，刘志侠，等. 中国花生脱壳机技术发展现状与展望[J]. 沈阳农业大学学报，2020，51（5）：124-133.

[16]王 京，高连兴，刘志侠，等. 典型品种花生米静压力学特性及有限元分析[J]. 沈阳农业大学学报，2016，47（3）：307-313.

[17]郭陞垚，陈剑洪，陈永水，等. 不同剥壳方式、含水率对春花生种子发芽和出苗的影响[J]. 福建农业科技，2015（5）：1-3.

[18]Davis N D. Peanut storage studies：Effect of storage moisture on three varieties of runner peanuts[J]. Journal of the American Oil Chemists Society，1961，38（10）：516-517.

[19]王 京，高连兴，刘志侠，等. 花生荚果力学特性研究[J]. 农机化研究，2017，39（1）：182-186，196.

[20]Williams E J，Drexler J S. A non-destructive method for determining peanut pod maturity[J]. Peanut Science，1981，8（2）：134-141.