快速檢測(cè)技術(shù)在糧食儲(chǔ)藏中的應(yīng)用

張洪軍

[摘要]糧食既是人們賴以生存的物質(zhì)條件，又是國(guó)家重要的戰(zhàn)略資源。近年來(lái)，我國(guó)糧食需求擴(kuò)大，糧食儲(chǔ)存問(wèn)題受到了社會(huì)各界的高度關(guān)注，其與人們的物質(zhì)生活及國(guó)家糧食安全有著密不可分的聯(lián)系。受糧食自身的特性影響，糧食儲(chǔ)藏存在儲(chǔ)藏周期長(zhǎng)、儲(chǔ)藏環(huán)節(jié)檢測(cè)工作難度大等問(wèn)題。而本研究就對(duì)糧食儲(chǔ)藏的快速檢測(cè)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析，旨在為糧食儲(chǔ)藏工作提供參考。

[關(guān)鍵詞]快速檢測(cè)技術(shù);糧食儲(chǔ)藏;水分檢測(cè);微生物檢測(cè);蟲(chóng)害檢測(cè);紅外測(cè)溫技術(shù)

中圖分類號(hào)：TS210.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202009

1 糧食儲(chǔ)藏中水分的檢測(cè)

1.1 微波法

作為一項(xiàng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，微波檢測(cè)操作簡(jiǎn)單，具有較高的測(cè)量精度，準(zhǔn)確性高，但該方法會(huì)受到糧食密度及形狀的影響，且檢測(cè)儀器昂貴。以往學(xué)者在研究中利用微波法檢測(cè)小米、大米中的水分含量，結(jié)果顯示其測(cè)得的水分含量與國(guó)際恒重法符合[1]。

1.2 干燥法

糧食儲(chǔ)藏中水分檢測(cè)最常用的方法為干燥法，該檢測(cè)方法精度高，但用時(shí)長(zhǎng)，僅適用于實(shí)驗(yàn)室操作，在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中尚存在一定的局限性。有學(xué)者在研究中對(duì)糧食作物進(jìn)行水分檢測(cè)，即將儲(chǔ)藏糧食置于160℃條件下，加熱10min，獲得的結(jié)果具有較高的可信度。日常生活中通常采用干燥法儲(chǔ)存糧食，要將需要儲(chǔ)存的糧食日曬干燥去潮脫水。不管是水稻、小麥還是其他糧食，收獲后含水量非常大，不具備儲(chǔ)存條件，必須經(jīng)過(guò)干燥去潮脫水。糧食含水量越高，儲(chǔ)存時(shí)間越短;含水量越低，儲(chǔ)存時(shí)間越長(zhǎng)。糧食含水量≤14%時(shí)，具備儲(chǔ)存條件，可以儲(chǔ)存半年到1年時(shí)間。

1.3 水浸懸浮法

水浸懸浮法檢測(cè)糧食儲(chǔ)藏中水分，首先在容器中加入待測(cè)樣品，再加入水浸泡樣本，然后與容器一同稱重，該狀態(tài)下水分失重為0，所得的重量即為樣本干物質(zhì)與測(cè)血皿的質(zhì)量。此檢測(cè)方法用時(shí)短、準(zhǔn)確度高，且耗能少。采用水浸懸浮法對(duì)玉米、小麥以及高粱等糧食作物中的水分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其誤差低于0.5%[2]。但是應(yīng)用該檢測(cè)方法檢測(cè)油料作物時(shí)，則存在較大的誤差。因此建議在檢測(cè)谷物類糧食作物時(shí)應(yīng)用該方法。

1.4 電容法

電容法對(duì)糧食儲(chǔ)藏中水分的檢測(cè)，主要是利用水介電常數(shù)與糧食干物質(zhì)的不同。與糧食干物質(zhì)介電常數(shù)相比，水介電常數(shù)明顯較大，因此可以說(shuō)電容大小直接由糧食的含水量決定。采用電容法水分儀能夠快速檢出糧食中的水分含量，但準(zhǔn)確率還有待進(jìn)一步證實(shí);另外，周圍環(huán)境也會(huì)對(duì)結(jié)果的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

1.5 電阻法

糧食的含水量會(huì)直接影響其電導(dǎo)率，因此可以采用電阻法對(duì)糧食電導(dǎo)率變化情況予以檢測(cè)，由此掌握糧食的含水量情況。該檢測(cè)方法成本低，但信號(hào)弱，糧食含水量過(guò)高或過(guò)低時(shí)不建議使用這種方法。

2 糧食儲(chǔ)藏中溫度的檢測(cè)

2.1 紅外測(cè)溫技術(shù)

通常，自然界物體在0℃以上，其表面的溫度分布呈現(xiàn)出一定的差異，會(huì)散發(fā)出能量不一的紅外輻射。根據(jù)這一原理，在檢測(cè)表面溫度時(shí)，可以對(duì)紅外輻射波長(zhǎng)、強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，以此獲得準(zhǔn)確的表面溫度數(shù)值。與傳統(tǒng)接觸式溫度測(cè)量相比，該檢測(cè)方法結(jié)果更可靠，并且操作簡(jiǎn)單，短時(shí)間內(nèi)能夠獲得準(zhǔn)確的目標(biāo)溫度數(shù)值。然而，紅外測(cè)溫技術(shù)也存在一定的局限性，在檢測(cè)糧食溫度時(shí)容易受到周圍環(huán)境的影響。

2.2 測(cè)溫電纜技術(shù)

測(cè)溫電纜技術(shù)包括熱敏電阻與導(dǎo)線兩個(gè)部分，熱敏電阻能夠敏感地感知溫度的變化，且體積小、電阻大。在測(cè)溫電纜作用下能夠?qū)Z堆溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，雖然應(yīng)用該方法測(cè)量測(cè)溫點(diǎn)周圍糧食溫度準(zhǔn)確性高，但是可能有不易被發(fā)現(xiàn)的熱點(diǎn)存在。

2.3 聲層析成像法

作為一種非接觸式測(cè)溫方式，聲層析成像主要利用的是聲波原理。在氣相條件下周圍空氣、溫度等因素會(huì)影響到聲波傳播的速度，因此可以在待測(cè)區(qū)域放入聲波收發(fā)器，對(duì)聲波傳播時(shí)間及路徑進(jìn)行測(cè)量，再通過(guò)一定的程序重現(xiàn)被測(cè)溫度場(chǎng)。需要注意的是，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中要考慮聲波的傳播距離，確保其能夠滿足倉(cāng)房跨度需要。并且，要明確糧粒空隙大小對(duì)聲波速度的影響，并選擇適當(dāng)?shù)姆桨赣枰孕拚徒鉀Q[3]。

3 糧食儲(chǔ)藏中蟲(chóng)害的檢測(cè)

3.1 電子鼻技術(shù)

電子鼻技術(shù)俗稱氣味分析法。通常，糧食感染害蟲(chóng)后會(huì)出現(xiàn)糧堆劣變，釋放出特殊的氣味，該氣味可以通過(guò)特定的儀器檢測(cè)到。以往有研究對(duì)不同含蟲(chóng)糧食樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其能夠有效檢測(cè)出害蟲(chóng)感染情況，但應(yīng)用前需要建模，操作相對(duì)煩瑣[4]。

3.2 近紅外光譜法

有蟲(chóng)糧與無(wú)蟲(chóng)糧對(duì)近紅外光譜吸收及反射會(huì)呈現(xiàn)出明顯的差異。通常紅外光譜對(duì)糧粒進(jìn)行掃描后，害蟲(chóng)中所含的元素會(huì)對(duì)近紅外光吸收及反射產(chǎn)生不同的反應(yīng)，根據(jù)這一原理，可以結(jié)合不同害蟲(chóng)對(duì)近紅外光的反應(yīng)情況進(jìn)行有效識(shí)別。該檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)單，是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，且用時(shí)短。但若糧食蟲(chóng)害感染輕微，容易出現(xiàn)漏檢情況，因此為確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性，需要建模處理。

3.3 聲檢測(cè)法

收集糧堆中害蟲(chóng)活動(dòng)發(fā)出的聲音信號(hào)，并對(duì)信號(hào)放大處理以獲得害蟲(chóng)種類及數(shù)量的相關(guān)結(jié)果，這種方法被稱作聲檢測(cè)法。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究，聲檢測(cè)法檢測(cè)病蟲(chóng)害的準(zhǔn)確性明顯提升，不但操作簡(jiǎn)單、結(jié)果快速，而且糧粒內(nèi)外害蟲(chóng)都能被檢測(cè)到[5]。美中不足的是該檢測(cè)方法會(huì)受到環(huán)境噪音的影響，且難以發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)卵及死蟲(chóng)。

3.4 圖像識(shí)別法

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像處理及識(shí)別技術(shù)在儲(chǔ)糧病害檢測(cè)中也得以應(yīng)用。應(yīng)用圖像識(shí)別法對(duì)散裝小麥倉(cāng)谷蠹成蟲(chóng)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示該檢測(cè)技術(shù)能夠有效識(shí)別蟲(chóng)害。值得關(guān)注的是，雖然外界因素對(duì)圖像識(shí)別法無(wú)明顯影響，能夠準(zhǔn)確識(shí)別明顯的害蟲(chóng)，但由于糧食中或多或少會(huì)存在一定的雜質(zhì)，容易影響檢測(cè)結(jié)果，且目前該檢測(cè)方法僅適用于谷蠹、大谷及綠豆等害蟲(chóng)的檢測(cè)。

4 糧食儲(chǔ)藏中微生物的檢測(cè)

4.1 電子鼻檢測(cè)

電子鼻檢測(cè)儲(chǔ)藏糧食中的微生物主要是通過(guò)模仿哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)，對(duì)儲(chǔ)糧環(huán)境中各種氣味進(jìn)行鑒別、檢測(cè)，但目前其檢測(cè)儲(chǔ)糧微生物僅處于試驗(yàn)階段。通常，糧食儲(chǔ)藏周期較長(zhǎng)，當(dāng)儲(chǔ)糧發(fā)霉后，短時(shí)間內(nèi)氣味不會(huì)很明顯，但隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，其散發(fā)的揮發(fā)性物質(zhì)氣味也會(huì)逐漸變濃。采用電子鼻檢測(cè)則能夠有效檢測(cè)環(huán)境中的氣體成分，及早發(fā)現(xiàn)發(fā)霉?fàn)顩r，并發(fā)出警報(bào)，從而使發(fā)霉問(wèn)題能夠得到及時(shí)的處理，在保障糧食儲(chǔ)藏安全方面發(fā)揮著預(yù)見(jiàn)性的作用。除此之外，電子鼻檢測(cè)還具有結(jié)果準(zhǔn)確、不受人為因素影響等優(yōu)勢(shì)。

4.2 酶活性檢測(cè)

當(dāng)儲(chǔ)藏糧食出現(xiàn)霉菌微生物感染后，會(huì)產(chǎn)生蛋白酶、過(guò)氧化氫以及生淀粉酶等酶類，研究發(fā)現(xiàn)酶活性與微生物數(shù)量呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系，對(duì)酶活性的變化情況進(jìn)行檢測(cè)便于管理人員及早獲得微生物數(shù)量情況，一般30min便能夠完成測(cè)試。另外，與電子鼻檢測(cè)技術(shù)相比，酶活性檢測(cè)的結(jié)果不會(huì)受到死菌的影響，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性高。酶活性檢測(cè)技術(shù)對(duì)操作環(huán)境及操作技術(shù)方面的要求相對(duì)寬泛，這在一定程度上簡(jiǎn)化了操作流程，也無(wú)需提前創(chuàng)建無(wú)菌環(huán)境。該技術(shù)在檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的效果，但在微生物種類方面還存在一定的局限性。

5 結(jié) 論

綜上所述，糧食儲(chǔ)藏期間為確保達(dá)到預(yù)期的儲(chǔ)藏效益，進(jìn)行儲(chǔ)糧檢測(cè)是非常必要的。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，糧食儲(chǔ)藏檢測(cè)技術(shù)也在不斷更新、優(yōu)化，在糧食水分、溫度以及蟲(chóng)害等檢測(cè)中發(fā)揮著極為重要的作用，但每種檢測(cè)技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)與不足之處，應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)與實(shí)際的結(jié)合，保障糧食儲(chǔ)藏的有效性與安全性。

參考文獻(xiàn)

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