偏高水分玉米安全储藏技术及品质特性研究

玉米是我国第一粮食作物，具有生产不均匀而消费均衡的特点，作为国民经济发展的重要经济作物，其对社会进步、人类发展意义重大。我国玉米种植广泛，2020年总产量2.61亿t，约占全国粮食总产量的39%。目前我国玉米籽粒按用途分类：10%用于口粮，20%用于工业加工原料生产，70%用于兽用饲料。通常玉米收获后生理活性发生改变，具有水分含量高、成熟度不均匀、胚部大、生理活性强、胚部易吸湿、易酸败和易遭虫酶侵害的特点。特别在不良储藏环境尤其是高温条件下，玉米籽粒极易发生品质劣变，从而丧失种用、食用以及饲用价值。

《玉米》（GB 1353—2018）规定玉米水分含量≤14 g/100 g，绝大部分玉米入库时水分含量均可达到安全水分（14%），在经历长期储存及多次通风后，一个储备周期后，水分会散失1%～2%，甚至更多，导致玉米过干、易碎、品质差，储粮单位经济投入负担重，因此有必要以保证出粮品质为前提，适当提高储粮水分[1]。粮食仓储工作者认为入仓储藏粮食的水分高于当地粮食安全水分0.3%～1.0%的粮食为偏高水分粮[2]。目前，偏高水分玉米安全度夏的技术困难在于粮食表层下0.5～1.5 m持续性发热，且粮温不易控制，易致使玉米出现甜味、散落性降低、霉菌大量繁殖，严重影响了粮库的储粮效益。因此，必须对偏高水分玉米进行科学、合理储藏。

1 偏高水分玉米

偏高水分玉米“储藏难”、长期储藏“失水多”是目前储藏管理的难点，对其进行干燥处理可以有效解决偏高水分玉米失水的问题，但在实际生产过程中，经常会遇到干燥后玉米水分不均匀的问题。郝立群[3]发现干燥风速和粮层厚度是影响干燥后玉米水分不均匀度的主要因素之一。赵旭等[1]利用内环流技术对偏高水分玉米进行准低温处理，发现实验仓平均水分损耗及脂肪酸值增幅均较小，色泽和气味正常，品尝评分值符合“宜存”要求。丁常依[4]采用富氮低氧充氮气调手段，实仓储藏偏高水分新获玉米，发现当氧气浓度降到0.2%，可以有效抑制霉菌繁殖，提高偏高水分玉米储藏安全性。此外，赵妍等[5]依据“表干内湿，控温保水”储粮原理，通过在实验年的4—7月对实验仓进行自然通风、翻倒粮面；在7—9月采取空调控温等措施对偏高水分玉米进行科学储粮，发现实验仓具有良好的控温效果，提高了玉米的储粮品质。万世杰等[6]发现降低粮食入仓前的水分、除杂、防虫，合理通风，注重防潮隔热，适当使用熏蒸杀虫也可以有效稳定偏高水分玉米粮情、粮质。

2 储粮技术研究

近几十年来，我国在粮食储藏方面取得了很大的研究进展，特别是90年代建成了现代化粮库，广泛采用机械通风、环流熏蒸、谷物冷却和粮情监测“四合一”储粮技术，很大程度上解决了粮食储存中的防霉保鲜、虫害防治的问题[7]。受条件限制，小型粮食仓储企业目前仍然使用“传统仓储技术”如常规储藏、气调储藏和低温储藏等方式进行日常储粮。常规储藏指在自然气候条件下，对储藏的粮食采取卫生清洁、自然通风、扒沟翻倒粮面、定期监测粮情等一般技术处理和常规管理措施的储藏方法[8]。这种技术比较适合北方地区短期、临时性储藏，该技术对玉米的入仓品质、仓储环境条件要求较高，对仓房、保管员的管理水平要求较低、保管费用少，但是玉米劣变速度快。研究人员[9]将新获玉米高温季节入仓，提出在常规储藏条件下，应尽量缩短入库时间，控制原始粮温，有效防止玉米脂肪酸值数值上升过快，影响粮食品质。杜永玲[10]以高大平房作为实验仓对玉米进行了常规储藏与空调控温储藏差异性的研究，发现控温储藏对玉米的水分、品尝评分、色泽气味均有一定的控制作用，可以达到控温、保水、延缓品质变化的目的，但其经济费用较高。

气调储藏是在密封粮堆或气密库中，采用生物降氧或人工气调的方法改变粮堆中的氮气、二氧化碳和氧气的比例，使仓库或粮堆中的气体能杀死储粮害虫，抑制霉菌繁殖，降低粮食呼吸强度及生理代谢水平，保证粮食安全储藏的技术措施[8]。气调储粮包括生物降氧和人工气调两种技术，目前我国对人工气调方法应用较为广泛，生物降氧一般应用在虫粮治虫方面。人工气调可以考虑多种气体混合控制害虫，如CO2与溴甲烷，CO2与PH3等，均可达到显著杀虫的功效。此外，气调杀虫效果与气体成分及浓度的配比、环境温湿度、虫的种类和虫期、处理时间有着密切的关系。童茂彬等[11]对试验仓采取了充氮气调方式进行杀虫，发现在氮气浓度保持98%以上，可以满足气调杀虫的有效浓度和时间要求，有效规避了虫害和粮温升高等不利储粮条件。研究表明[12]，当氮气浓度在98%以上，温度在23 ℃以上时，需28 d才能杀死所有的害虫。而在18 ℃时，则需要105 d才能达到同样的杀虫效果。气调储藏能否很好地保持粮食品质，这与粮食的含水量大小关系密切，在无氧的环境中，若粮食水分含量较低，机体代谢活动弱，释放能量少，粮食品质好；若粮食水分含量高，在缺氧条件下，机体会进行无氧呼吸，导致生活力减弱甚至丧失，加速了储粮的陈化。因此，气调储藏比较适合安全水分粮食，对于偏高水分粮食只能将其作为一种应急手段。

低温储藏是指控制“温度”，使粮堆平均粮温常年保持在15 ℃及以下，局部最高粮温不超过20 ℃的储藏方式[8]。低温储藏可以减少熏蒸剂的使用，有效抑制虫酶的生长和繁育，具有不用和少用化学药剂、避免和减少污染、发展前景广阔的特点[13]。“四合一”技术中的机械通风、谷物冷却等技术均依据低温原理进行控温保粮。机械通风是指通过通风机利用冷空气对粮堆强制通风降温，通过调整粮堆的温度和湿度达到储粮安全或改善工艺品质的目的。王远成等[14]发现不同的粮堆情况对应不同的通风方式：冷芯热皮-吸式上行通风，冷皮热芯-吸式下行通风。李云峰等[15]研究了3个甜玉米品种在低温储藏（温度为4 ℃）和常温储藏（温度为室温23～26 ℃）条件下可溶性固形物含量及挥发性风味成分变化情况，发现甜玉米的风味物质与甜玉米的储藏温度和储藏时间有一定的相关性。白凯旭等[16]利用机械通风技术对偏高水分玉米进行靶向降水，十分有效地解决了降水分层不均的问题。

3 绿色储粮新技术

建设资源集约型、环境友好型的粮库要以绿色储粮技术为根本，利用安全无污染、品质优良、营养不流失的储粮方式，尽可能满足粮食行业的需求。目前，多种绿色储粮新技术组合使用，已得到广泛推广，并达到良好的储粮效果，如膜下环流+气调+生物杀虫+缓释通风储粮技术的应用，在新粮入仓后用薄膜密闭，利用呼吸作用降低氧气浓度，当二氧化碳浓度上升到4%以上，再进行低剂量生物杀虫剂杀虫，并在秋冬季节进行通风降温，实现低温+低氧+低虫害[17]。信息智能技术的应用在一定程度上对绿色储粮新技术的提升也起到一定作用，研究表明[18]，利用物联网技术，通过远程控制和特定参数设定，可以将制冷机、循环风机、仓窗进行智能化联通，实现科技保粮。王宝堂等[19]在实仓安装内环流智能控温系统，发现内环流智能控制系统可以高效地降低粮仓温度，与常规储粮方式相比，具有均衡粮温、保持水分、控制升温、低温储粮的特点，并且做到了节能减损，实现了绿色储粮。安全储藏偏高水分玉米也需考虑一个问题，就是如何在粮食入仓前干燥后仍然保证玉米的偏高水分含量，随着低温慢速粮食干燥研究的深入，如偏高水分整仓就仓干燥、小型移动式低温干燥（真空干燥、袋式干燥、组挂式干燥、微波干燥）系统的研发，最大限度“留水”技术也得到了新的探索。张静[20]发现稻谷在真空干燥过程中干燥温度对其干燥过程有显著影响，随着温度升高，最大干燥速率越大且相对压力越低，干燥至一定含水率所需的时间越短。绿色环保的电子束辐照技术相较于干燥技术具有高效节能、安全可靠的特点，有学者[21]利用电子束辐照技术对偏高水分（15.03%）和低水分（11.97%）稻谷进行辐照，发现辐照后灭菌效果良好，稻谷在储藏过程中品质性质没有劣变；同时，稻谷水分在储藏过程中有散失，通过低场核磁共振显示，发现散失的水主要是物理吸附水，在储藏后期水分子与淀粉蛋白质等生物大分子的紧密程度也有所下降，说明电子束辐照技术对水分迁移影响较大，在相同的辐照和储藏条件下，辐照对偏高水分的影响更小。

4 储藏品质变化特性

玉米的储存品质控制指标包括色泽气味、脂肪酸值和品尝评分值，除脂肪酸值外，其他两者均利用感官评定法进行判定。脂肪酸值是玉米储藏品质变化较明显的指标。玉米的脂肪酸值与储藏时间正相关，如果储藏水分过高，脂肪酸值含量增加速度过快，玉米品质劣变也会加快。王振芳[22]发现相同水分含量条件下不同储藏时间、储藏温度对玉米脂肪酸值影响极显著，储藏时间对玉米脂肪酸的影响最大。脂肪酸值的变化原因如下。①籽粒受到外部因素和自身呼吸作用等影响，籽粒中脂肪自动氧化发生水解，主要产物是醛、酮类物质，如玉米粉的哈喇味。②脂肪酶水解产生甘油和脂肪酸。如果偏高水分玉米含水量达到粮食霉变极限，而霉菌分泌的脂肪酸酶有很强的催化作用，会加快粮食籽粒氧化变质。玉米在长期储藏后其气味的变化与各种挥发性羰基化合物有关，可以通过挥发物的确定明晰储粮品质。气相色谱–离子迁移谱法（Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS）是一种快速响应、高灵敏度、大气压下室温下即可进行、无需进行预处理即可提供快速分析和可变体积进样的气相分离检测技术[23]。目前，马良[24]采取顶空固相微萃取-气质联用法（Headspace Solid-Phase Microextraction-Gas Chromatograohy-Mass Spectrometry，HS-SPME-GC-MS）分析玉米在常温（25 ℃）密闭储藏过程中的主要挥发性成分组成。孙嘉卿等[25]结合GC-MS和GC-IMS分析不同处理方式下玉米的气味指纹图谱，发现构成玉米气味的挥发性有机物种类相同，但含量不同。钱佳成[26]在不同水分和温度条件下，通过GC-MS对玉米各类挥发物质进行分类，发现水分与温度对玉米储藏品质影响显著。可见，通过不同成分和含量的风味挥发性物质可以对储粮品质进行判定。

5 结语

偏高水分玉米安全储藏技术是节能、优质储粮技术的重要组成部分。针对目前我国粮食仓储现行措施，在保证安全仓储的同时应立足“减损降耗”“保质安全”，向“绿色健康”“环保低碳”方向转变[27]，积极解决当前制约技术的难点问题，同时继续开发新型绿色保粮技术，不断推动科学技术进步，使其在更大范围内被推广应用，为储粮研究工作不断添砖加瓦。