糧食儲(chǔ)存安全要素分析及儲(chǔ)糧技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

尹 博，甄 行，周振環(huán)，張俊奇，王學(xué)領(lǐng)，蔡金亮，俞建良

（梅河口市阜康酒精有限責(zé)任公司，吉林 梅河口 135000）

糧食是國之根本， 是國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的戰(zhàn)略性物資[1]。隨著中美貿(mào)易摩擦，國際地域的緊張局勢，我國及時(shí)發(fā)布了糧食安全保障法， 凸顯了糧食安全的戰(zhàn)略地位。 糧食是有生命、有能量的有機(jī)物，糧食儲(chǔ)藏是糧食安全的重要環(huán)節(jié)，在儲(chǔ)存期間，如果儲(chǔ)存條件或環(huán)境不適宜，就會(huì)因糧食自呼吸、害蟲侵害等導(dǎo)致各項(xiàng)指標(biāo)降低[2]，甚至發(fā)熱、受潮導(dǎo)致霉變，直接影響著糧食的儲(chǔ)存安全。據(jù)農(nóng)業(yè)檢測部門統(tǒng)計(jì)，我國因保管不善導(dǎo)致的糧食損耗率逐年增加，截止2017年糧食損失達(dá)到了8%[3]。 然而，我們國家是糧食進(jìn)口大國，糧食進(jìn)口量已從2002年的1 417 萬t 增加至2021年的16 454 萬t， 增加10.6 倍，年均增長13.78%[4]。 隨著科技發(fā)展，人們生活水平的提高，新型綠色的儲(chǔ)糧技術(shù)成為當(dāng)前糧食儲(chǔ)存系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。 從入庫的糧食質(zhì)量和儲(chǔ)存環(huán)境方面分析了糧食儲(chǔ)存的安全要素，并概述綠色儲(chǔ)糧的幾種技術(shù)，分析其在使用中的優(yōu)缺點(diǎn)及未來的發(fā)展方向， 為安全儲(chǔ)糧提供參考。

1 影響糧食儲(chǔ)存安全的要素分析

1.1 入庫的糧質(zhì)

1.1.1 水分

水分含量是影響糧食質(zhì)量最基本的要素之一，不僅直接決定糧食籽粒內(nèi)部的新陳代謝速率， 同時(shí)也直接影響糧食籽粒與外部其他環(huán)境因素相互作用的劇烈程度。 糧食含水量越大，呼吸作用越強(qiáng)，CO2釋放量明顯越大，會(huì)消耗更多的營養(yǎng)成分，降低糧食品質(zhì)。 胡小榮等[5]分析了同一溫度條件,種子不同含水量情況下的呼吸作用，結(jié)果表明，在20℃的溫度條件下，隨著含水量的升高,呼吸作用增強(qiáng),CO2釋放量增大。水分含量超標(biāo)更容易造成糧食局部發(fā)熱，甚至霉變[6]。 蔡靜平等[7]將小麥水分調(diào)整為12.5%～15.5%，在15～35 ℃條件下觀察霉菌的活動(dòng)情況，結(jié)果表明，13.0%水分的小麥在任何溫度下都可以有效地抑制霉菌生長，保證糧食品質(zhì)；超過13.0%水分的小麥，在不同溫度下帶菌量均有明顯的增長，甚至是霉變。因此，糧食的水分含量是保障糧食安全的重要因素。我們國家現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了不同類型糧食的安全儲(chǔ)存水分，如GB 1353—2018《玉米》中規(guī)定， 玉米的水分含量不應(yīng)超過14.0%；GB 1351—2008《小麥》中則規(guī)定，小麥的水分含量不應(yīng)超過12.5%。由于地區(qū)氣候的不同，安全水分含量也不同，均不宜超過當(dāng)?shù)氐陌踩帧?/p>

1.1.2 不完善粒

不完善粒指受到損傷尚有使用價(jià)值的籽粒。 糧食的不完善粒是影響糧食質(zhì)量的一項(xiàng)重要的參數(shù)，因?yàn)椴煌晟屏O易受到害蟲和霉菌的侵害， 影響糧食的品質(zhì)等級。 薛勇等[8]研究了玉米不完善粒對脂肪酸值的影響，結(jié)果表明不完善粒含量越高，隨之玉米脂肪酸值含量越高。 孫寶勝[9]研究了小麥不完善粒與嘔吐毒素含量的變化關(guān)系，結(jié)果表明，嘔吐毒素的含量隨著不完善粒的增加而呈現(xiàn)上升趨勢， 兩者存在正相關(guān)性。因此，保證糧食品質(zhì)就必須保證糧食的不完善粒含量。 我們國家現(xiàn)行的GB 1353—2018《玉米》中規(guī)定，一等玉米不完善粒不能超過4.0%，而五等玉米不能超過15.0%；GB 1351—2008《小麥》中則規(guī)定，一級小麥不完善粒不能超過6.0%，而五級小麥不能超過10.0%。

1.1.3 生霉粒

生霉粒是表面已明顯發(fā)霉變黑的糧食粒。 我國調(diào)查了主要糧食微生物區(qū)系， 共查出霉菌屬50 個(gè)，霉菌282 種。 稻谷中真菌30 屬84 種； 小麥中真菌30 屬101 種；玉米中真菌25 屬58 種[10]。 糧食的生霉和霉變，會(huì)導(dǎo)致微生物大量滋生繁衍，增加糧食水分、升高糧食溫度、加快糧食陳化速度，降低糧食的儲(chǔ)藏周期和食用價(jià)值，同時(shí)也會(huì)影響糧食安全穩(wěn)定。

耿玉輝等[11]研究了玉米嘔吐毒素、赤霉烯酮與生霉粒的關(guān)系，結(jié)果表明當(dāng)玉米生霉粒超過2%時(shí)，嘔吐毒素超標(biāo)率為60%， 赤霉烯酮超標(biāo)率為80%。李改嬋等[12]研究了嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、黃曲霉毒素B1與生霉粒的關(guān)系，結(jié)果表明在生霉粒含量為2%時(shí)，嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、黃曲霉毒素B1含量與生霉粒呈正相關(guān)， 相關(guān)系數(shù)分別為0.9561、

0.9061 和0.9702。顯然，生霉粒越多，霉變越嚴(yán)重，毒素含量隨之越高。 我國現(xiàn)行GB 1353—2018《玉米》中規(guī)定，玉米霉變粒含量不能超過2.0%。

1.1.4 雜質(zhì)含量

糧食的雜質(zhì)是指除糧粒以外的物質(zhì)， 包含無機(jī)雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)和篩下物。 糧質(zhì)純凈無雜質(zhì)，是保障糧食安全的基礎(chǔ)條件， 也是衡量糧食質(zhì)量的重要指標(biāo)。雜草、廢土、沙石等雜質(zhì)參混在糧食內(nèi)，極易滋生害蟲、產(chǎn)生霉菌，甚至造成糧食霉變，影響著糧食的品質(zhì)及安全穩(wěn)定。 我國現(xiàn)行的GB/T 29890—2013《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，糧食的雜質(zhì)含量不宜大于1%。

1.1.5 害蟲和螨類

害蟲和螨類， 是糧食生長過程中主要的有害生物， 直接影響糧食的質(zhì)量與產(chǎn)量。 我國糧食昆蟲有236 種，糧食螨類100 多種。 據(jù)調(diào)查我國每年糧食損失8%，其中蟲害造成的損失高達(dá)5%[13]。

害蟲和螨類依靠進(jìn)食糧食來維持生存， 所產(chǎn)生的分泌物、尸體會(huì)對糧食造成污染。張玉榮等[14]研究了5 頭/kg、10 頭/kg、15 頭/kg 蛀食性害蟲米象、玉米象、谷蠹在28±1 ℃條件下，感染120 d 對小麥品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，感染后的小麥水分含量、蟲蝕粒率以及脂肪酸值呈上升趨勢， 而千粒重及吸水率則下降，小麥品質(zhì)下降顯著。 研究表明，溫度在18～32℃范圍內(nèi)，有助于蟲害生長繁殖；溫度在35℃以上或18 ℃以下，則明顯抑制蟲害生長甚至生存[15]。我國現(xiàn)行的GB/T 29890—2013《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，蟲害密度不宜超過5 頭/kg。

1.2 儲(chǔ)存環(huán)境

糧食極易受到儲(chǔ)存環(huán)境的影響而產(chǎn)生劣變，主要影響因素有溫度、濕度及蟲害等。良好的儲(chǔ)存環(huán)境是安全保糧的基礎(chǔ)，糧食應(yīng)儲(chǔ)存在清潔、干燥、防潮、防高溫、防蟲害的倉庫內(nèi)，不得與有毒有害的物質(zhì)或水分較高的物質(zhì)混存。 糧倉是糧食儲(chǔ)存最基本的設(shè)施，也是糧食穩(wěn)定儲(chǔ)存的要素之一。糧倉應(yīng)提升儲(chǔ)存條件，增設(shè)溫控監(jiān)測、聯(lián)鎖通風(fēng)、環(huán)流熏蒸等必要的自控設(shè)備，確保糧食儲(chǔ)存安全[16]。

1.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施

防風(fēng)、防雨、防蟲是糧食儲(chǔ)存?zhèn)}房最基礎(chǔ)的要求。 提高儲(chǔ)存空間的密閉性可以有效防止儲(chǔ)糧局部增溫，降低陳化速度，減少損耗。 而倉房的不規(guī)則透風(fēng)、漏雨等極易使糧食局部積熱，加速霉變，降低品質(zhì)。 糧庫應(yīng)完善儲(chǔ)存條件，及時(shí)通風(fēng)，保障糧食儲(chǔ)存穩(wěn)定安全。

1.2.2 溫度

糧食在長期存儲(chǔ)過程中， 儲(chǔ)存溫度是影響糧食品質(zhì)的重要參數(shù)之一，當(dāng)糧食的溫度升高時(shí)，會(huì)引發(fā)結(jié)露、霉變、蟲害等一系列問題，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)芽率及品質(zhì)下降。 陳玉蘭[17]研究了稻谷儲(chǔ)藏過程中溫度變化對品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，降溫儲(chǔ)存的稻谷，最高溫度為23.5 ℃， 黏度、 發(fā)芽率分別下降1.6 mm2/s、5%，脂肪酸值上升1.7 mg KOH/100 g；而未降溫的稻谷，最高溫度升至29.5 ℃，黏度、發(fā)芽率分別下降3.2 mm2/s、16%， 脂肪酸值上升2.2 mg KOH/100 g。李倩倩等[18]將不同水分含量稻谷分別在15 ℃、19℃及23 ℃的條件下儲(chǔ)藏270 d， 結(jié)果表明，15～19℃條件下可以延緩脂肪酸值增長， 發(fā)芽率維持在93%～99%；而19～23 ℃時(shí)，脂肪酸值快速升高，發(fā)芽率呈下降趨勢，僅為82.67%～79%。 糧食儲(chǔ)存溫度越高，品質(zhì)劣變速度越快。因此，溫度控制在20 ℃以內(nèi)，可以很好保證糧食的儲(chǔ)存品質(zhì)及安全。

1.2.3 濕度

在一定的溫度控制下， 高濕度會(huì)影響糧食的儲(chǔ)藏品質(zhì)[19]，加快陳化速度，并且為微生物及蟲害的滋生繁衍創(chuàng)造條件。王娜[20]研究了在儲(chǔ)藏溫度為30℃，相對濕度為45%、65%、85%條件下對稻谷品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著相對濕度的增加，在相對濕度為85%條件下，較初始時(shí)總淀粉含量、賴氨酸含量、粗脂肪含量及粗蛋白含量分別下降了6.12%、32.0%、27.6%、0.55%， 而脂肪酸值分別升高了77.08%、81.06%、87.80%。劉璐等[21]研究了24 ℃條件下，相對濕度為65%、75%、85%、95%時(shí)的馬六甲肉食螨生長繁殖情況，結(jié)果表明，相對濕度為65%時(shí)，肉食螨發(fā)育周期最長， 平均為18.6 d， 而相對濕度為95%時(shí)，肉食螨發(fā)育周期最短，平均為12.6 d?？梢姡Z食儲(chǔ)存的相對濕度越低， 維持糧食品質(zhì)及抑制霉菌蟲害生長的效果越明顯。

2 糧食儲(chǔ)存技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展

2.1 入庫糧質(zhì)控制

高品質(zhì)糧食是安全儲(chǔ)糧的前提條件， 不同品質(zhì)的糧食應(yīng)按照相應(yīng)種類、等級、年份的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分開儲(chǔ)存[22]。 入倉糧食應(yīng)該嚴(yán)格監(jiān)控水分含量、雜質(zhì)、不完善粒、霉變等因素，特別注意入倉糧食的含水量，當(dāng)水分含量超過安全水分時(shí)，必須進(jìn)行干燥處理，符合安全水分及儲(chǔ)存條件后，方可進(jìn)行入庫。 糧食局部升溫、滋生蟲害、霉變等情況都與入庫糧食的品質(zhì)，如糧食自身水含量、雜質(zhì)含量存在密切關(guān)系。因此， 入庫糧食的高品質(zhì)是保持糧食安全穩(wěn)定儲(chǔ)存的最根本條件， 低品質(zhì)糧食會(huì)對儲(chǔ)糧造成無限的安全隱患。

2.2 低溫儲(chǔ)存技術(shù)

低溫儲(chǔ)糧是將糧堆平均溫度控制在15 ℃以下，局部最高溫度低于20 ℃的儲(chǔ)存模式[23]。 降低溫度可以明顯抑制各種微生物及蟲害的滋生繁衍， 維持糧食初始水分，減少糧食的儲(chǔ)藏?fù)p耗，保證糧食的原有品質(zhì)，延緩糧食的陳化速度，是當(dāng)前最為綠色的儲(chǔ)糧技術(shù)，也是未來儲(chǔ)糧技術(shù)的應(yīng)用方向。

余軍林[24]研究了谷物冷卻機(jī)對淺圓倉儲(chǔ)糧的影響，結(jié)果表明，谷物冷卻低溫儲(chǔ)糧相比自然通風(fēng)降溫儲(chǔ)糧的最高溫度下降10 ℃，自然通風(fēng)脂肪酸值變化是低溫儲(chǔ)藏脂肪酸值的3 倍多，且發(fā)現(xiàn)了大量害蟲。郝梅梅等[25]研究了地源熱泵技術(shù)對高大平房倉儲(chǔ)糧品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，地源熱泵技術(shù)可以將儲(chǔ)藏溫度長時(shí)間控制在13.5 ℃， 水分含量由13.46%降至12.81%，脂肪氧化酶的活性降低了93.08%，減緩了糧食劣變。蘆建宏[26]分析了內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧的效果，結(jié)果表明， 內(nèi)環(huán)流技術(shù)可以將小麥溫度由20.7℃降至17.8 ℃，濕度由49.2%降至24%，水分由11.3%降至11.2%，有效地抑制蟲害、霉菌的繁育，維持小麥水分含量，保證小麥品質(zhì)及儲(chǔ)存安全。

現(xiàn)推廣應(yīng)用低溫儲(chǔ)糧技術(shù)主要有機(jī)械通風(fēng)降溫、內(nèi)環(huán)流控溫、機(jī)械制冷控溫、專用空調(diào)制冷、地源熱泵降溫、太陽能制冷等技術(shù)，各優(yōu)缺點(diǎn)見表1[27－38]。降低儲(chǔ)藏溫度對控制糧食的安全穩(wěn)定效果顯著，是當(dāng)前主要的措施之一。

表1 低溫儲(chǔ)糧應(yīng)用技術(shù)的優(yōu)勢與不足

2.3 氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)

氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)是運(yùn)用制造氣體的設(shè)施， 在密閉的儲(chǔ)糧空間中， 改變儲(chǔ)存環(huán)境的氣體濃度， 如N2、CO2、和O2比例（O2≤2%、CO2≥5%或N2≥97%)，構(gòu)成不利于蟲害和霉菌成長發(fā)育的環(huán)境， 抑制糧食呼吸，延緩糧食劣變，最終維護(hù)糧食品質(zhì)及儲(chǔ)存安全，是一種很有效的綠色儲(chǔ)糧技術(shù)[39]。

勞傳忠等[40]研究了低氧條件對米象種群影響，結(jié)果表明，28 ℃的溫度條件下，1%氧氣含量的米象成蟲致死100%需要120 h，而2%氧氣含量需要168 h；2%氧氣含量的米象成蟲90 h 內(nèi)抑制率為99.94%，而5%氧氣含量的抑制率為99.26%。劉旭光等[41]研究了二氧化碳?xì)庹{(diào)對稻谷品質(zhì)的影響，結(jié)果表明， 采用二氧化碳?xì)庹{(diào)脂肪酸值平均上升0.375，新鮮度平均下降－0.75。高素芬[42]研究認(rèn)為，98%以上的氮?dú)鉂舛?5 d 對玉米象、赤擬谷盜等害蟲的致死率為100%；95%～98%的氮?dú)鉂舛?5 d 對玉米象、赤擬谷盜等害蟲的致死率為100%， 并對不耐低氧的害蟲防止效果明顯。

現(xiàn)推廣應(yīng)用的氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)主要有低氧氣調(diào)儲(chǔ)糧、二氧化碳?xì)庹{(diào)儲(chǔ)糧及氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧等技術(shù)[43－48]，各自的優(yōu)缺點(diǎn)見表2。 氣調(diào)儲(chǔ)存技術(shù)可以延緩糧食劣變， 其殺蟲率均可達(dá)到100%， 且尾氣排放無污染，也是當(dāng)前糧食儲(chǔ)存主要措施之一。但氣調(diào)儲(chǔ)糧存在前期費(fèi)用投入及運(yùn)行成本較大等問題， 則需進(jìn)一步改善優(yōu)化。

表2 氣調(diào)儲(chǔ)糧應(yīng)用技術(shù)的優(yōu)勢與不足

2.4 化學(xué)防治技術(shù)

化學(xué)防治是利用化學(xué)藥劑來抑制微生物、 細(xì)菌及蟲害的生長繁殖。 化學(xué)熏蒸是指在密不通風(fēng)的儲(chǔ)存空間內(nèi)，使用不同含量具有殺菌、抑蟲的熏蒸劑，對其加熱或加氧化劑以氣體的形式對儲(chǔ)存的糧食進(jìn)行熏蒸，達(dá)到延長儲(chǔ)存時(shí)間、保證儲(chǔ)存安全的目的。在糧食儲(chǔ)存期間， 化學(xué)熏蒸對糧食的安全儲(chǔ)存具有重大意義。

張瑞迪等[49]研究了磷化氫熏蒸技術(shù)殺蟲效果，結(jié)果表明，在磷化氫劑量為3.6 g/m3條件下，熏蒸2h倉內(nèi)濃度達(dá)到最大，熏蒸5 h 試驗(yàn)蟲害均以致死。汪濤等[50]研究了低劑量硫酰氟在低溫下的殺蟲效果，結(jié)果表明，控制溫度在15 ℃內(nèi)，10 g/m3的低劑量硫酰氟循環(huán)熏蒸80 h，密閉21 d，可以徹底殺死糧食中的蟲害。 倪澤洋等[51]則研究了低劑量硫酰氟在低氧下的殺蟲效果，結(jié)果表明，氧氣含量10%、氮?dú)夂?0%的條件下，12.30 g/m3、13.83g/m3、16.14 g/m3硫酰氟對糧食中的害蟲致死率均為100%， 且糧食品質(zhì)及安全未受到影響。 陳志娟等[52]研究了氨氣熏蒸降解玉米中黃曲霉素B1，結(jié)果表明，在玉米水分含量為20%、溫度為37 ℃、氨氣濃度為7.05%、熏蒸96 h 的條件下，氨氣對黃曲霉素的降解率高達(dá)92%，降解效果顯著。

現(xiàn)在推廣使用的熏蒸劑主要有磷化物熏蒸劑，如磷化氫、磷化鋁等；硫化物熏蒸劑，如硫酰氟、二氧化硫等；以及氨氣熏蒸劑等幾種化學(xué)藥劑[53－59]，各自的優(yōu)缺點(diǎn)見表3。 化學(xué)熏蒸防治可以很好地維持糧食的原有品質(zhì)，保持糧食儲(chǔ)存的安全穩(wěn)定，也是一種很好的儲(chǔ)糧措施。 但是硫化物熏蒸存在糧食殘留量大、投入成本高且尾氣排放降解緩慢等問題，推廣應(yīng)用存在局限性。

表3 化學(xué)防治儲(chǔ)糧技術(shù)的優(yōu)勢與不足

3 結(jié)論與展望

糧食的水分、不完善粒、生霉粒及雜質(zhì)含量等指標(biāo)都會(huì)影響糧食的品質(zhì)，而儲(chǔ)存環(huán)境的溫度、濕度及蟲害等更是直接關(guān)系到糧食的儲(chǔ)存安全及穩(wěn)定。 氣調(diào)儲(chǔ)存技術(shù)抑蟲、殺蟲效果明顯，是綠色儲(chǔ)糧技術(shù)之一，但該技術(shù)需持續(xù)進(jìn)行氣調(diào)，氣體濃度低則效果不理想，運(yùn)行成本較高；化學(xué)防治技術(shù)滲透能力強(qiáng)，殺蟲效果顯著，但多數(shù)熏蒸后會(huì)有殘留，氣體排放有污染；而低溫儲(chǔ)存技術(shù)殺蟲、抑菌效果明顯，保持原有水分且排放無污染， 是最為理想的儲(chǔ)糧方式。 隨著“綠色儲(chǔ)糧”概念的提出，高品質(zhì)、高營養(yǎng)、低損耗、低污染的需求日益增高， 新型的低溫儲(chǔ)糧技術(shù)擁有低能耗、儲(chǔ)存周期長、抑制蟲害繁衍、降低糧食損耗等巨大優(yōu)勢，被公認(rèn)為綠色的儲(chǔ)糧技術(shù)，是未來綠色儲(chǔ)糧的發(fā)展方向，值得推廣應(yīng)用。 近幾年，將推廣的低溫儲(chǔ)存技術(shù)與氣調(diào)技術(shù)進(jìn)行有效地結(jié)合， 通過降低糧食儲(chǔ)存溫度和改變儲(chǔ)存空間的氣體濃度等新型模式，更有益于糧食的儲(chǔ)存安全及穩(wěn)定。