氣膜鋼筋混凝土球形倉小麥儲藏品質的分析研究

姚 渠，張忠杰，尹 君，李彥偉

（1. 國家糧食和物資儲備局科學研究院 糧食儲運研究所，北京 100037；2. 山西天舍建筑工程有限公司，山西 太原 030006）

現氣膜鋼筋混凝土儲倉結構形式廣泛應用于物料倉儲、冷庫、大型文體中心及辦公場館等，尤其是在煤炭行業(yè)，被視為用料最省、穩(wěn)定性能最好、容積最大的一種結構[1-2]。近些年，為緩解我國糧食倉容不足的壓力，逐漸將這種新型的倉儲結構形式引用到糧食儲藏領域，與傳統(tǒng)結構相比，具有構建靈活，建設周期短，造價經濟、機械化程度高，且占地面積小等優(yōu)點[3]。在這種倉型結構的基礎上，經過專家綜合論證，并結合我國糧食倉儲設計規(guī)范和儲糧技術及工藝技術的具體要求，根據我國糧食倉庫建設標準，建成了我國首座氣膜式鋼筋混凝土球形糧倉。

在我國，糧食安全始終是關系國民經濟發(fā)展，社會穩(wěn)定和國家自立的重大全局性戰(zhàn)略性問題。確保糧食安全，不僅是實現國民經濟又好又快發(fā)展的基礎，而且是促進社會穩(wěn)定和諧的重要保障，同時還是確保國家安全的戰(zhàn)略基礎[4]。糧食儲藏品質是是糧食質量安全的主要。而儲藏品質的變化又是糧堆這個復雜的生態(tài)系統(tǒng)各因素之間相互作用又相互影響的結果。如研究發(fā)現，小麥水分變化與小麥堆內微生物的繁殖活動、儲藏環(huán)境的變化均相關，也是影響小麥儲藏穩(wěn)定性的重要因素[5]；在是以的儲藏條件下，小麥的雜質增多會增加霉菌攜帶量，加速小麥品質劣變[6]；面筋吸水量是現行小麥儲存品質控制的重要指標，一般小麥面筋含量越多，吸水率越高，品質越好[7]；小麥主要受脫氧雪腐鐮刀菌烯醇和玉米赤霉烯酮的污染嚴重，糧食真菌毒素污染給人體健康帶來巨大威脅[8]。

氣膜球形倉作為倉儲新倉型投入應用后，其儲糧品質一直是糧食行業(yè)工作者關注的重點內容。本研究以我國首座儲糧球形倉為例，在小麥儲存兩年零六個月后，對糧面下2 m內的小麥樣品進行了質量、品質、毒素等指標的檢測和分析，同時觀察了整個儲糧周期內糧溫、蟲霉害等的變化規(guī)律。對氣膜球形倉小麥儲藏品質變化等提供理論支持，以期對氣膜球形倉日常科學儲糧提供參考依據。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

我國首座儲糧球形倉建在山西太原某糧庫，隸屬于我國第四“中溫干燥”儲糧區(qū)，其倉體直徑為32.00 m，倉高30.45 m，儲糧高度為18.50 m，倉體壁厚0.25 m，倉體的外壁采用PVC薄膜，既可防水又可有效反射太陽光；倉壁膜內噴涂5～10 cm發(fā)泡聚氨酯，其具備良好的隔熱保溫及對防水性能，可有效減少倉外環(huán)境濕熱變化對倉內溫濕度的影響；倉地面構造采取SBS改性瀝青防水卷材，作為防潮處理；總體達到糧倉高防水防潮、良好的氣密隔熱保溫的性能要求。

該氣膜球形倉具備了糧食接收發(fā)放工藝和儲藏工藝（采用糧情測控、機械通風、環(huán)流熏蒸、冷卻通風、內環(huán)流均溫通風、氮氣氣調等儲糧集成技術和裝備）的主要功能。存儲為河南產的混合小麥，小麥入倉時質量情況如表1所示。

表1 小麥入倉質量和品質指標Table 1 The quality indicators of wheat storage

該倉從2014年10月分批次壓倉入糧，2015年12月份完成全倉入糧，經過三年儲藏后，于2019年3月完成出糧。儲藏期間未使用化學藥劑熏蒸；分別于2015年12月與2018年1月進行了機械通風均衡糧溫。

1.2 研究方法

通過檢測小麥存儲的期間的水分、色澤、氣味、口味、雜質、不完善粒、容重、品嘗評分值、面筋吸水量、硬度指數、苯并（a）芘、真菌毒素等指標，根據《小麥存儲品質判定標準》[9]判斷小麥在氣膜球形倉內的儲藏品質變化情況。

1.3 數據分析

數據采用Excel 2010和DPSv 7.05軟件進行處理和統(tǒng)計分析。

2 測量指標和方法

2.1 樣品采集

根據《糧食、油料檢驗 扦樣、分樣法》[10]的扦樣要求，如圖1所示，對氣膜球形倉糧面下0.3、0.5、1、1.5、2 m處，在中心點、東南西北徑向8、15、15.7 m處分別取樣，共扦取65個單個樣樣品。各取樣點扦取樣品2次，每次扦取2 500 g樣品并扦取到的樣品充分混合均勻成1個集合樣品，共對66個樣品進行了檢測。

圖1 取樣點圖Fig.1 Schematic of sampling point

2.2 溫度檢測

通過倉內布置的溫度傳感器監(jiān)測糧堆各檢測點的實時溫度值，每天監(jiān)測糧溫、每周記錄一次數據，通風期間，每天檢測并記錄一次數據。

2.3 蟲霉篩查

小麥在儲存期間每周定期進倉檢查霉變情況，并使用蟲篩檢查害蟲情況，每次篩蟲點不少于10個。同時使用探管誘捕器、波紋板害蟲誘捕器、粘蟲板等檢查害蟲情況。

2.4 測量指標及方法

2.4.1 水分測定

水分按GB5009.3—2016方法測定[11]。

2.4.2 色澤、氣味、口味

色澤、氣味、口味鑒定按GB/T5492—2008方法測定[12]。

2.4.3 雜質、不完善粒

雜質、不完善粒檢驗按GB/T5494—2008方法測定[13]。

2.4.4 容重

容重按GB/T5498—2013方法測定[14]。

2.4.5 面筋吸水量

面筋吸水量按GB/T 5506.4—2008方法測定[15]。

2.4.6 品嘗評分值

品嘗評分值按GB/T20571—2006方法測定[9]。

2.4.7 硬度指數

硬度指數按GB/T21304—2007方法測定[16]。

2.4.8 苯并（a）芘指標

苯并（a）芘指標按GB/T5009.27—2016方法測定[17]。

2.4.9 真菌毒素限量指標

真菌毒素按LS/T6133—2018方法測定[18]。

2.4 數據結果

實驗結果誤差不超過0.2%，取平均值作為樣品的檢測結果，檢測結果取小數點后兩位。

3 結果與分析

3.1 小麥質量指標

小麥質量篩查結果如表2所示。

表2 小麥質量指標Table 2 The quality indicators of wheat

由表2可知，小麥質量指標均在正常范圍內；與原糧相比，各項質量指標未發(fā)現顯著性差異。

3.2 小麥糧溫

經溫度傳感器監(jiān)測顯示，整個小麥糧堆一直保持在較低溫的狀態(tài)下，即年平均糧溫在5～ 0 ℃。夏季隨環(huán)境溫度升高，在8月下旬，在倉正西向小麥糧堆溫度出現最高值，即為24 ℃。

3.3 小麥水分

糧食水分直接影響著糧食的安全儲存，任何形式的水分增加都有可能引起糧堆內部有害群體的生長、爆發(fā)，水分的變化能很好地反映出儲藏方式、儲藏環(huán)境對小麥品質的影響。根據單個樣品的檢測結果，對樣品的水分含量分析結果如圖2所示。

由圖2分析可知，考慮到檢測誤差等影響，倉內小麥水分均勻、穩(wěn)定，無明顯變化，糧堆內部無水分遷移、結露等現象發(fā)生；從日常保管方面分析，在整個儲糧周期內全倉平均糧溫變化幅度較小，倉內小麥水分未產生轉移，也未發(fā)生倉內因水分變化而產生的糧堆發(fā)熱、發(fā)霉等現象。說明在整個儲藏周期內小麥糧情處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 各取樣點水分含量Fig.2 Moisture content of each sampling point

3.4 雜質含量

眾周所知，小麥入倉時的落點不同，雜質含量及分布也不盡相同，雜質主要是通過其攜帶的微生物在一定條件下生長繁殖產生危害影響儲藏品質。由圖3可知南北方向的部分區(qū)域出現微量的雜質聚集，在實際入倉時，采用了南北方向的扶壁折板輔助入糧。所以，為增加糧食儲藏的穩(wěn)定性，減輕或避免儲藏過程中雜質的危害，我國《糧油儲藏技術規(guī)范》[19]，限定了糧食入倉時的雜質含量。其中為緩解入倉時糧食雜質的自動分級現象，也應隨時改變糧食落點，必要時可采取人為清掃雜質等相應措施。對高儲糧糧堆的氣膜球形倉而言，入倉時除采用南北方向扶壁折板外，還可考慮增加東西方向及其他方向的扶壁折板或其他入糧輔助設備減少籽粒破碎，并盡量采取多點入糧，或在入倉前盡可能地將雜質篩除干凈。

圖3 各取樣點的雜質含量Fig.3 Impurity of each sampling point

3.5 蟲霉情況

有研究表明，高儲糧糧堆的蟲霉害多發(fā)生于糧堆表層和倉壁部位[19]，通過定期對糧堆進行蟲霉害篩查，在糧堆表層和倉壁偶見少數的麥蛾、印度古螟的成蟲及幼蟲，未見其他害蟲及霉變的發(fā)生。

氣膜球形倉設置有環(huán)流熏蒸系統(tǒng)，但在整個儲糧過程中未使用也未投放儲糧殺蟲劑。這是由于氣膜球形倉隔熱保溫效果良好，平均糧溫常年處于較低溫度下，糧堆無發(fā)熱和大面積雜質聚集的現象，也減少了因局部發(fā)熱引起的結露、霉變及蟲害的隱患。

3.6 小麥品質

面筋吸水量不但能反映小麥蛋白質的含量，還能反映蛋白質質量和保水能力，是小麥儲存過程中品質控制的重要指標，所以小麥面筋吸水量的變化可以反映小麥品質的變化，它還與儲藏時間的長短密切相關；品嘗評分值是小麥品質指標的綜合評定值，它與色澤、氣味及面筋吸水量共同組成小麥儲存品質的判定項目。

依據《小麥儲存品質判定規(guī)則》，小麥儲存品質可以劃定為三種：一、宜存；二、輕度不宜存；三、重度不宜存[9]。結合樣品的檢測結果值，對面筋吸水量、品嘗評分值進行了統(tǒng)計，如表3所示，小麥的品質指標均符合宜存標準，但是經過將近三年的存儲，糧面下2 m內的小麥品質指標面筋吸水量、品嘗評分值與原糧相比略有下降，這也印證了小麥的儲存品質受存儲時間的影響。

由于糧面下0～50 cm及距倉壁0～30 cm范圍內受外界環(huán)境影響最大，儲糧品質也極易發(fā)生惡變。但從表3可知，糧面下2 m內，小麥品質指標均無明顯差異。從表層小麥的品質結果可以推測，球形倉良好的隔熱保溫防水性能，有效抑制了外界不良環(huán)境對糧堆的影響，確保了儲糧品質。

表3 小麥儲存品質指標的檢測結果統(tǒng)計Table 3 Statistics of storage quality indexes of wheat

3.7 苯并芘及真菌毒素限量指標

真菌毒素是真菌在生長繁殖過程中產生的次生有毒代謝產物。小麥儲藏過程中也會受到不同種類真菌的污染，產生較多種類的真菌毒素，常見的有黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、赭曲霉毒素等，因此，儲存期間真菌的侵襲，也是影響存儲小麥品質劣變的原因之一。

由于夏季日曬較長，午后陽光照耀的倉體會吸收部分熱量，入夜后再將熱量散發(fā)出來，增加西南兩側糧堆溫度，為微生物及真菌的生長提供有利條件，進而影響儲糧品質，本研究特地對正南向及西向靠近倉壁側樣品及集合樣品進行了致癌物苯并芘及真菌毒素（黃曲霉毒素B1（AFB1）、黃曲霉毒素B2（AFB2）、黃曲霉毒G1（AFG1）、黃曲霉毒素G2（AFG2）、玉米赤霉烯酮（ZEN）、嘔吐毒素（DON）、赭曲霉毒素A（OTA））的檢測，以檢驗儲糧環(huán)境對儲糧品質的影響，結果如表4所示。

從表4可知，檢測真菌毒素及苯并芘含量均在限量指標內，其中AFG1、ZEN、OTA均未檢出；AFB1、AFG2在不同位置有極少量的檢出，數值極小，在此忽略不計；DON、AFB2、苯并芘等雖均有檢出，但其檢出值也均遠小于限量指標值，在此也忽略不計。但在正南向距倉壁0.3 m，距糧面1.5 m，DON的檢出量為849.4 ug/kg，僅次于其限量指標1 000 ug/kg，再結合本文3.4節(jié)“雜質含量”的檢測結果（如圖2所示）可知正南向距倉壁0.3 m處為雜質集聚區(qū)，此處小麥籽粒表面的真菌毒素數量變化較明顯，非雜質區(qū)則趨于穩(wěn)定狀態(tài)。而雜質聚集區(qū)的微生物生長受外界溫、濕度的影響較大[23]，因此，推測由于氣膜球形倉隔熱保溫性能良好，雖受陽光直射最強的區(qū)域，倉內環(huán)境變化也不明顯，有效抑制了真菌的生長和繁殖，未造成真菌毒素及苯并芘的污染，很好地保持儲存狀態(tài)穩(wěn)定。

表4 小麥糧堆不同取樣點的真菌毒素和苯并芘含量Table 4 Fungal toxin and benzopyrene contents at different sampling points

表5 小麥真菌毒素和污染物限量指標[21-22]Table 5 Fungal toxins and pollutant indexes of wheat

4 結論

根據小麥各項指標檢測可知，小麥在球形倉內近三年的儲藏，其各項指標均完全達到儲藏指標要求，糧情穩(wěn)定。由此說明球形倉具有良好的隔熱保溫性能，能有效抑制害蟲繁殖活動，確保儲糧品質。能夠做到在一個儲糧周期內采用兩次降溫通風，不使用化學藥劑熏蒸也能安全度夏。

氣膜球形倉屬于高儲糧堆倉型，對下層取樣存在困難。本研究在針對質量、品質、毒素等指標進行探討的過程中，所采用的樣品皆為人工可扦樣區(qū)域采集的樣但因樣品數量有限，需增加樣品數量和檢測頻率，以提高氣膜球形倉儲藏小麥期間相應指標變化規(guī)律研究以準確性。