氣調(diào)保鮮技術(shù)在糧食儲藏中的應(yīng)用*

孫 磊，寇潤蕾，孫少振，王金菊，劉 霞，蘇偉東

（1.天津市寶坻京東糧油儲運(yùn)貿(mào)易有限公司，天津 301800；2.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300450；3.寧夏金雙禾糧油有限公司，寧夏 靈武 750401）

近年來， 隨著科技水平的發(fā)展和生活水平的提高， 人們對于糧食安全關(guān)注的焦點(diǎn)從數(shù)量安全逐漸上升到質(zhì)量安全，“精品糧倉”、“優(yōu)糧優(yōu)儲”、“優(yōu)糧優(yōu)價(jià)”等新興概念越來越多地被提起[1]。 糧食儲藏不當(dāng)很容易發(fā)生霉變或生蟲， 對糧食品質(zhì)造成很大的影響。 傳統(tǒng)的化學(xué)熏蒸滅蟲防霉容易帶來農(nóng)藥殘留問題而引發(fā)消費(fèi)者擔(dān)憂。 氣調(diào)保鮮技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)有效的貯藏保鮮新技術(shù)， 符合綠色環(huán)保安全高效的發(fā)展趨勢，與傳統(tǒng)儲糧方式方法相比，具有較多優(yōu)點(diǎn)，特別在綠色儲糧方面具有顯著優(yōu)勢， 對于儲糧技術(shù)的提升意義重大。

1 氣調(diào)保鮮技術(shù)概述

氣調(diào)保鮮技術(shù)是指在密閉的環(huán)境下， 通過改變貯藏環(huán)境中氣體的成分和濃度， 主要是增加CO2含量，降低O2含量，來防止所儲存的糧食發(fā)生劣變或延緩劣變過程，從而實(shí)現(xiàn)保鮮的目的。隨著氣調(diào)保鮮技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用， 其顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益逐漸得到了糧食倉儲、加工行業(yè)以及消費(fèi)者的認(rèn)可，也為其進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了新的發(fā)展機(jī)遇。

1.1 氣調(diào)保鮮技術(shù)的特點(diǎn)

1.1.1 安全綠色無污染

氣調(diào)保鮮技術(shù)是通過改變環(huán)境中的氣體成分，使得糧食籽粒的呼吸作用得到抑制，利用溫度、濕度和氣體之間的相互作用來抑制病蟲害的發(fā)生， 從而達(dá)到保鮮的目的。 氣體處理不會造成機(jī)械損傷和微生物污染，同時(shí)也能夠滿足相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.2 減少貯藏?fù)p失

氣調(diào)保鮮技術(shù)改變了糧食籽粒所處環(huán)境的氣體成分和濃度，導(dǎo)致其呼吸作用或代謝作用被抑制，成熟和衰老的進(jìn)程被延緩， 可使糧食籽粒的生理活動降到最低，減少了營養(yǎng)成分和其它物質(zhì)的損失，很大程度上保留了產(chǎn)品原本的風(fēng)味。 與此同時(shí)糧堆中的微生物及儲糧害蟲的生長繁殖也受到了抑制， 可以減少甚至不使用化學(xué)藥劑，減少藥劑殘留，提高其食用安全性。

1.1.3 延長保鮮期

經(jīng)過氣調(diào)保鮮處理后糧食都會有后效作用[2]。解除低氧高二氧化碳環(huán)境后， 將其轉(zhuǎn)移到正常環(huán)境中，在不用保鮮劑的條件下，仍然能夠在較長的時(shí)間內(nèi)保持新鮮度，延長糧食的保鮮期。

1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展

氣調(diào)技術(shù)在國外發(fā)展比較早， 歷史悠久。 早在12 世紀(jì)初，就已經(jīng)出現(xiàn)改變環(huán)境中的氣體成分來儲運(yùn)鮮牛肉的例子。 現(xiàn)代氣調(diào)貯藏技術(shù)可追溯到19世紀(jì)，1821 年法國科學(xué)家采用隔絕氧氣的技術(shù)對蘋果進(jìn)行保鮮，為提出氣調(diào)這個(gè)概念奠定了基礎(chǔ)。法國科學(xué)家最早對氣調(diào)的技術(shù)原理進(jìn)行了闡述， 獲得了大眾的接受和推廣， 使得氣調(diào)技術(shù)開始走進(jìn)大眾的視線， 此后隨著英國首套氣調(diào)保鮮技術(shù)商業(yè)設(shè)備的落地，美國對氣調(diào)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用等，世界范圍內(nèi)的氣調(diào)技術(shù)開始蓬勃發(fā)展， 大量相關(guān)學(xué)者開始對氣調(diào)技術(shù)進(jìn)行深入研究。 美國利用氣調(diào)技術(shù)處理糧食后發(fā)現(xiàn)，其可以起到抑制害蟲生長繁殖的作用[4]。 澳大利亞也有大量學(xué)者在氣調(diào)保鮮方面做了大量的論證， 結(jié)論均表明氣調(diào)技術(shù)在保存糧食方面起到了較好的作用[5]。 近年來，隨著各國研究的深入，氣調(diào)保鮮技術(shù)蓬勃發(fā)展， 部分發(fā)達(dá)國家的氣調(diào)庫已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多種果蔬的保鮮， 果蔬在采摘后大多數(shù)都可以直接進(jìn)入預(yù)冷，之后送入氣調(diào)庫進(jìn)行保鮮貯藏，同時(shí)應(yīng)用冷鏈輸送果蔬， 因此在最大的限度上延長了果蔬的貯藏時(shí)間[6]。 為促進(jìn)氣調(diào)保鮮技術(shù)在儲糧方面應(yīng)用的快速發(fā)展，聯(lián)合國在意大利、以色列、加拿大等國多次召開行業(yè)交流會議。 這些都說明了氣調(diào)保鮮技術(shù)有著良好的應(yīng)用前景， 但氣調(diào)保鮮材料的研制以及相應(yīng)的技術(shù)成本仍是目前技術(shù)推廣的最大問題。

我國氣調(diào)技術(shù)起源于地窖封藏， 對于現(xiàn)代氣調(diào)技術(shù)的應(yīng)用，我國的普及率與國外相比差距較大。近年來我國氣調(diào)技術(shù)有了顯著的提高和發(fā)展， 已廣泛應(yīng)用于果蔬類保鮮、 新鮮肉類保鮮以及糧食儲藏等方面，越來越多的氣調(diào)庫建成并且投入應(yīng)用，王益光等[7]對楊梅進(jìn)行充氮降壓處理，進(jìn)行“模擬式”運(yùn)輸貯藏實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其保鮮效果比普通冷藏效果更好。張毅毅等[8]對鮮肉進(jìn)行植物多酚協(xié)同氣調(diào)包裝處理，發(fā)現(xiàn)肉類品質(zhì)得到改善并且貨架期得到延長。 氣調(diào)儲糧則是通過改變糧庫環(huán)境的氣體組成和濃度，來抑制糧食呼吸，預(yù)防蟲害，成為一種高效綠色的儲糧技術(shù)方法[9]。 趙斌杰等[10]通過對淺圓倉冬季機(jī)械通風(fēng)、 夏季空調(diào)控溫并且結(jié)合氣調(diào)處理實(shí)現(xiàn)了糧食的準(zhǔn)低溫儲藏， 獲得良好效果。 氣調(diào)儲糧方法環(huán)保實(shí)用，應(yīng)用前景廣闊，受到了越來越多的關(guān)注。

2 氣調(diào)保鮮技術(shù)在糧食儲藏中的應(yīng)用

2.1 真空儲糧

真空儲糧技術(shù)是指利用抽氣減壓的方式， 將糧堆中的空氣抽出后，使糧堆長期處于負(fù)壓狀態(tài)，從而保持糧食品質(zhì)，抑制蟲害。真空儲藏技術(shù)對于控制糧食蟲害具有很好的效果，具有綠色環(huán)保無污染，節(jié)能高效又安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以延長糧食保存期。彭潤玲等[11]研究發(fā)現(xiàn)真空儲糧能夠?qū)⒓Z食儲藏時(shí)間延長1~2 年。真空儲糧技術(shù)在延長糧食的保存期的同時(shí)，可延緩害蟲的生長繁殖甚至直接殺死害蟲。 朱慶賀等[12]采用氣調(diào)方法處理芝麻，研究發(fā)現(xiàn)真空氣調(diào)儲存能夠延緩種子劣變，減緩種子發(fā)芽率下降的趨勢。目前對真空儲糧應(yīng)用大多集中在成品糧真空包裝領(lǐng)域，如抽真空包裝的大米、小米、雜糧等，對于大規(guī)模儲存原糧的糧倉尚難以應(yīng)用。

2.2 二氧化碳?xì)庹{(diào)儲糧

二氧化碳?xì)庹{(diào)儲糧技術(shù)就是向氣密性較好的糧倉中充入一定濃度的二氧化碳， 改變糧倉內(nèi)的氣體成分，抑制霉菌生長以及蟲害活動，抑制糧食的呼吸作用，延緩糧食劣變，達(dá)到綠色儲糧的目的。 我國從“七·五” 計(jì)劃開始就對二氧化碳?xì)庹{(diào)儲糧技術(shù)進(jìn)行了全面研究，并取得成功。劉旭光等[13]在原有二氧化碳?xì)庹{(diào)儲糧的基礎(chǔ)上, 研究開發(fā)了移動式二氧化碳?xì)饣b置，降低了氣調(diào)建設(shè)投資費(fèi)用。郭軒宇等[14]對淺圓倉采用下充上排式的二氧化碳?xì)庹{(diào)工藝， 對試驗(yàn)倉內(nèi)CO2濃度變化， 大豆儲存品質(zhì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)二氧化碳?xì)庹{(diào)儲藏可有效防治赤擬谷盜、 銹赤扁谷盜和玉米象等儲糧害蟲。 二氧化碳?xì)庹{(diào)儲藏具有良好的效果。 但是由于考慮到溫室效應(yīng)以及二氧化碳制作成本較高等問題，其儲藏經(jīng)濟(jì)性有待提高。

2.3 充氮?dú)庹{(diào)儲糧

充氮?dú)庹{(diào)是一種公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)有效的綠色儲糧技術(shù)，是指在密閉的糧倉內(nèi)抽出空氣，充入一定體積的高純氮?dú)?，改變糧倉內(nèi)的氣體環(huán)境，將倉內(nèi)氮?dú)鉂舛瓤刂圃?7%左右，達(dá)到抑菌殺蟲、延緩劣變的目的。王賀等[15]以江蘇普通晚粳大米為原料，研究其在不同氮?dú)鉂舛认職庹{(diào)處理的大米品質(zhì)變化情況， 發(fā)現(xiàn)充氮?dú)庹{(diào)能較好地保鮮普通晚梗大米，延緩劣變。元世昌等[16]研究發(fā)現(xiàn)在無法避免高溫情況時(shí)氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧可抑制優(yōu)質(zhì)稻脂肪酸值的快速增高和整精米率的降低，從而延緩優(yōu)質(zhì)稻的黃變及品質(zhì)劣變。由于氮?dú)庵谱鞒杀据^低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用并且制作過程綠色環(huán)保，不會對人體造成危害， 具有突出的保鮮和蟲霉防治效果以及顯著的社會效益， 充氮?dú)庹{(diào)儲藏已成為氣調(diào)儲糧技術(shù)發(fā)展的主要方向。

2.4 除氧劑脫氧氣調(diào)

除氧劑是一類能與空氣中氧結(jié)合形成化合物的化學(xué)試劑（如二亞硫酸鈉、特制鐵粉等)。除氧劑與糧食密封在一起,能吸收糧堆中的氧氣,使糧食處于基本無氧的狀態(tài)， 從而抑制糧食的生理活動和蟲霉危害，達(dá)到安全儲藏的目的。陸榮林等[17]在總結(jié)已有的大米保鮮過夏技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用在常溫下，除氧劑與硅橡膠薄膜氣調(diào)的聯(lián)合作用來探索高水分大米保鮮， 發(fā)現(xiàn)其品質(zhì)要明顯優(yōu)于采用其它方法保藏的大米的品質(zhì)，效果最佳。 除氧劑無毒、無味、無污染、無殘留,除氧迅速,能使一個(gè)密封好的糧堆氧氣濃度在十幾個(gè)小時(shí)內(nèi)降低到缺氧標(biāo)準(zhǔn), 且具有操作簡單等優(yōu)點(diǎn), 可以彌補(bǔ)糧食自然降氧無法降至低氧狀態(tài)的不足。 除氧劑脫氧氣調(diào)主要運(yùn)用于多種糧食的儲藏中，可以防霉、防氧化、防止蟲害，保鮮效果顯著，在20 世紀(jì)90 年代有一定程度的研究和應(yīng)用， 然而由于除氧劑不能重復(fù)使用， 后期逐步被其它氣調(diào)技術(shù)取代。

3 氣調(diào)儲糧存在的問題

（1）氣密性較差。 在氣調(diào)過程中，密封效果差會導(dǎo)致氣體濃度下降，進(jìn)而導(dǎo)致氣調(diào)效果較差。對于密封性的問題，在果蔬氣調(diào)保鮮，肉類氣調(diào)保鮮等其他領(lǐng)域有一定的控制措施，但是在糧食氣調(diào)儲藏方面，無論是國內(nèi)還是國外，都有一些亟待解決的問題。我國大部分糧倉建造時(shí)間較早，氣密性較差，難以滿足氣調(diào)要求的密封性，維持有效氣體濃度需反復(fù)充氣，造成氣調(diào)成本增加[18]。為規(guī)范氣調(diào)儲糧技術(shù)，我國對氣調(diào)糧倉的氣密性提出了明確要求，空倉500 Pa 壓力半衰期≥300s， 實(shí)倉500Pa 壓力半衰期≥240 s。（2）氣調(diào)設(shè)備價(jià)格較昂貴。氣調(diào)儲糧在操作上并不復(fù)雜，但是目前我國應(yīng)用的氣調(diào)設(shè)備大多比較落后，自主研發(fā)的氣調(diào)設(shè)備在應(yīng)用時(shí)存在一定的問題， 多數(shù)都是在國外引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改造[19]，這不僅會造成投資成本的增加，而且會導(dǎo)致推廣受限制，影響氣調(diào)技術(shù)的推廣應(yīng)用。（3）存在安全隱患。 高濃度的惰性氣體能夠抑制糧食的呼吸， 也會造成氣調(diào)庫內(nèi)的低氧環(huán)境， 對于糧食檢查員來說， 倉內(nèi)低氧環(huán)境，容易導(dǎo)致窒息，造成儲糧安全事故。 為了避免事故的發(fā)生，首先氣調(diào)庫應(yīng)當(dāng)有明顯的標(biāo)識，當(dāng)氣調(diào)庫開始工作時(shí)應(yīng)當(dāng)保持密閉，禁止出入。當(dāng)需要進(jìn)入庫內(nèi)查看時(shí)，首先要進(jìn)行含氧量確定，在庫外有人監(jiān)護(hù)情況下，佩戴呼吸器進(jìn)入，避免意外發(fā)生[20]。

4 展望

我國作為糧食生產(chǎn)和消費(fèi)大國，氣調(diào)儲糧技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用前景廣闊，隨著人民生活水平的提高，對糧食安全、食品安全的要求會越來越高，綠色環(huán)保安全高效的氣調(diào)儲糧技術(shù)將成為儲糧技術(shù)發(fā)展趨勢， 這就要求對氣調(diào)貯藏工藝、設(shè)備等有更深入、更全面地研究，使得這一新技術(shù)推廣應(yīng)用條件更加成熟[21-22]。氣調(diào)儲糧是一個(gè)系統(tǒng)工程， 在未來的研究過程中，應(yīng)當(dāng)對倉房密封性、惰性氣體發(fā)生效率等進(jìn)行更深入的研究；加強(qiáng)對氣調(diào)庫的監(jiān)測，保證氣調(diào)質(zhì)量，避免發(fā)生意外。