翟曉娜，趙玉強，婁 正，師建芳，邵 廣，謝奇珍，沈 瑾

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理重點實驗室，北京 100121）

隨著我國農(nóng)作物機械化技術(shù)的加速推廣，2018 年玉米的收獲機械化率可達75%，并以果穗收獲為主，但糧食產(chǎn)地烘干機械化率尚不足25%，且玉米收獲時籽粒含水率普遍高達30%左右，大面積集中收獲且自然晾曬場地缺乏，后續(xù)脫粒和晾曬用工成本仍然較高。2018 年在冀州地區(qū)調(diào)研期間，新收玉米馬路晾曬的景象隨處可見，若逢陰雨天氣，則會造成果穗堆內(nèi)部發(fā)芽霉變。如何有效幫助農(nóng)戶及合作社儲藏高水分玉米果穗意義重大。

早在2007 年為減少農(nóng)村糧食產(chǎn)后損失，原國家糧食局就啟動了農(nóng)戶科學(xué)儲糧專項工程，其中黑龍江中良倉儲技術(shù)工程有限公司研發(fā)的“JSWD-120 型有骨架鋼網(wǎng)倉”被黑龍江省納入推廣應(yīng)用范疇，在農(nóng)村儲糧減損方面取得良好成效。

寬度是鋼網(wǎng)倉設(shè)計的一個重要參數(shù)，寬度過大會影響糧倉中部玉米穗的降水效果，果穗易發(fā)生霉變，寬度過小則會增加單位儲糧投資成本[1]。近年，在實際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)，鋼網(wǎng)式農(nóng)戶科學(xué)儲糧倉在黑龍江地區(qū)的安全裝糧厚度可達1.5 m，在吉林地區(qū)2017 年其安全裝糧厚度僅為1.2 m。基于此，課題組以“JSWD-120 型有骨架鋼網(wǎng)倉”矩形倉為試驗基本倉，預(yù)探究其在華北冀州地區(qū)推廣應(yīng)用的可行性及其最佳裝糧厚度。

1 材料與方法

1.1 材料

新收玉米果穗：河北永生食品有限公司，購自河北省衡水市冀州市西呂津村周邊地區(qū)。

1.2 試驗鋼網(wǎng)倉

JSWD-120 矩形鋼網(wǎng)倉（4×1.5×2 m）：黑龍江中良倉儲技術(shù)工程有限公司，按試驗需求將該倉改造為裝糧厚度分別為0.8、1.0 及1.2 m，改良后倉的俯視示意圖如圖1a 所示、實際裝糧后的側(cè)面效果如圖1b 所示。同時以一個未改造倉，即裝量厚度為1.5 m 倉為對照。

圖1 試驗網(wǎng)倉圖（單位：mm）Fig.1 The small-scale farm bin (Unit:mm)

1.3 糧情監(jiān)測點布置

試驗過程中，實時監(jiān)測倉內(nèi)糧堆及環(huán)境的溫濕度，傳感器購自北京九堡科技有限公司。在每個分割倉的垂直方向均勻放置3 個傳感器，具體布置及編號如圖2 所示，其中0.8 m 倉中3 個傳感器從下往上依次為1-1、1-2、1-3；1.0 m 倉中傳感器從下往上為2-1、2-2、2-3；1.2 m 倉中傳感器從下往上為3-1、3-2、3-3。

圖2 倉內(nèi)傳感器布置圖（單位：mm）Fig.2 Sensor layout diagram in the test-bin (Unit: mm)

1.4 取樣及其檢測方法

實時觀測倉內(nèi)及環(huán)境的溫濕度變化，不定期定點取樣進行品質(zhì)檢測。

水分含量：玉米果穗剝粒后用谷物水分測定儀（YFSGY-2）進行水分快速測定，每份樣品測量兩次取其平均值。脂肪酸值：按GB/T 29405—2012 測定；粗淀粉含量：按GB 5009.9—2016 測定；直鏈淀粉含量：按GB/T 15683—2008 測定；菌落總數(shù)：按GB 4789.2—2016 測定；脫氧雪腐鐮刀菌烯醇含量：按GB 5009.111—2016 測定；赭曲霉毒素A 含量：按GB 5009.96—2016 測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗期間糧情變化情況

試驗期間不同裝糧厚度矩形倉中各監(jiān)測點及環(huán)境溫濕度的變化情況如圖3 所示。從圖中可知，試驗期間倉內(nèi)各監(jiān)測點糧堆的溫度整體變化趨勢與環(huán)境變化一致，并呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，且糧堆溫度均低于環(huán)境溫度。試驗周期內(nèi)最高糧溫低于25 ℃，并在2019 年11 月上旬至2020 年3 月上旬維持在15 ℃以下，即處于低溫儲藏狀態(tài)。就濕度而言，倉內(nèi)濕度與環(huán)境濕度變化趨勢基本相同，但不同時期表現(xiàn)不同，具體為入冬前期糧堆濕度略高于環(huán)境濕度，而12 月份之后糧堆濕度低于或與環(huán)境濕度持平。進一步比較不同倉內(nèi)同一垂直高度的溫度變化可發(fā)現(xiàn)（圖4），倉儲初期0.8 m 側(cè)其底層糧溫高于其他兩側(cè)，而12 月份之后該側(cè)底層溫度表現(xiàn)最低；就中層糧溫而言，試驗周期內(nèi)0.8 m 側(cè)內(nèi)糧溫最高；就上層糧溫而言，可明顯看出試驗周期內(nèi)1.0 m 側(cè)倉內(nèi)糧溫最低?？傮w而言，試驗期間倉內(nèi)整體底層糧溫偏低，可能與倉底通風(fēng)流量較大有關(guān)[2]。

圖3 倉內(nèi)及環(huán)境溫濕度變化情況Fig.3 Variation of temperature and humidity in test-bins and environment

圖4 3 個倉同一高度監(jiān)測點糧堆的溫度變化情況Fig.4 Variation of temperature in test-bins at a same height

2.2 玉米果穗濕基水分變化情況

試驗期間玉米果穗的濕基水分變化如圖5 所示。經(jīng)過近6 個月的自然通風(fēng)儲藏，倉內(nèi)玉米水分均可逐步降低至安全儲藏水分，分別約為13.75%（0.8 m）、13.80%（1.0 m）和14.05%（1.2 m），且水分含量基本在來年3 月份初期基本穩(wěn)定。具體表現(xiàn)為：倉內(nèi)玉米果穗的水分在初始倉儲半個月期間基本維持穩(wěn)定、甚至略有上浮，這主要與倉儲期間當(dāng)?shù)氐年幱晏鞖庥嘘P(guān)；隨著儲藏時間的延長，環(huán)境溫度逐漸降低、玉米果穗的水分開始逐步下降，3 月初倉內(nèi)各監(jiān)測點玉米水分約為13%～14%，這與依據(jù)李興軍等[3-4]的平衡水分方程計算得出的該地區(qū)歷年13.5%～14.5%的平衡水分相近。再者倉儲后期玉米果穗水分基本呈現(xiàn)出上層水分較低的特點，與劉長生等的試驗結(jié)果相似[5]。

圖5 3 個試驗倉內(nèi)監(jiān)測點玉米籽粒濕基水分的變化情況Fig.5 Variation of corn’s moisture in test-bins over time

2.3 玉米果穗脂肪酸值的變化情況

糧食在倉儲過程中其脂肪酸值會隨著儲藏時間的延長而逐漸上升，一般糧食初始水分較高、倉儲溫度越高，其脂肪酸值變化越快且幅度大[6-7]。GB/T 20570—2015《玉米儲存品質(zhì)判定規(guī)則》中明確規(guī)定當(dāng)玉米的脂肪酸值≤65 mgKOH/100g 為宜存、≤78 mgKOH/100g 時為輕度不宜存。試驗周期間玉米的脂肪酸值變化情況如圖6 所示，整體呈現(xiàn)隨倉儲時間延長而增大的趨勢，出倉時各倉的脂肪酸值分別為68.53 mgKOH/100g（0.8 m）＞ 57.46 mgKOH/100g（1.0 m）＞51.59 mgKOH/100g （1.2 m），除0.8 m 側(cè)外，其他兩側(cè)倉內(nèi)玉米的脂肪酸值均在國標(biāo)范圍內(nèi)。從圖中可看出，儲藏初期玉米的脂肪酸值變化較緩慢，但在天氣回暖后顯著上升，這可能是因為儲藏過程中玉米中粗脂肪逐漸分解為游離脂肪酸進而發(fā)生氧化[8]，而越冬儲藏期間果穗一直處于低溫儲藏狀態(tài)，其脂肪酸值增幅也相對較小，田元方[9]的試驗表明當(dāng)玉米的儲藏氣溫和糧溫較低時，其脂肪酸值平均每月上升0.6～1.0 mgKOH/100g 干樣。此外，試驗周期內(nèi)0.8 m 側(cè)底層（1-1#）和1.0 m 測中層（2-2#）的玉米脂肪酸值變化幅度相對較大，這與該兩個檢測點較高的糧溫相吻合。

圖6 3 個倉同一高度監(jiān)測點玉米脂肪酸值的變化情況Fig.6 Time-variation of corn’s fatty acid in test-bins of the same height

2.4 玉米果穗的粗淀粉及其直鏈淀粉含量變化情況

淀粉是玉米原糧中最主要的儲藏物質(zhì)，可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，在儲藏過程中淀粉各組分含量會發(fā)生不同程度的變化，且淀粉的降解主要直觀表現(xiàn)為直鏈淀粉的減少[10-11]。普通玉米一般淀粉含量約72%，其中直鏈淀粉約含30%，該試驗周期內(nèi)玉米果穗的粗淀粉及直鏈淀粉的含量變化情況如圖7 所示，其粗淀粉含量約57%～75%，倉儲初期粗淀粉含量的增加主要是因為初始對照值偏低，且果穗間誤差較大；后期粗淀粉含量的明顯增加主要是由于玉米含水量的降低；就直鏈淀粉含量而言，其含量呈逐漸降低的趨勢，這可能與試驗中隨著倉儲時間的延長籽粒中束縛性淀粉合成酶、即主要負(fù)責(zé)直鏈淀粉合成的酶活性的下降有關(guān)[12]。整體而言，倉內(nèi)玉米粗淀粉（濕基含量）表現(xiàn)為逐步增加、直鏈淀粉含量逐步降低的趨勢，與修琳等[13]在玉米越夏儲藏中的結(jié)果相似，且試驗倉上層的該指標(biāo)的變化幅度相對較大。

圖7 試驗倉內(nèi)玉米粗淀粉和直連淀粉含量的變化Fig.7 Time-variation of corn’s crude starch and amylose content in test-bins

2.5 玉米果穗的菌落總數(shù)及其真菌毒素含量

高水分玉米在倉儲過程中極易發(fā)生霉變，氣候條件是影響霉菌感染的重要因素[14-15]。試驗周期內(nèi)，各倉的上層玉米果穗的菌落總數(shù)最大，其中倉儲168 天后各倉上層玉米菌落總數(shù)分別為9.3×105CFU/g(0.8 m)、3.9×105CFU/g(1.0 m)與1.6×105CFU/g(1.2 m)，這與上層糧食受環(huán)境影響較大有關(guān)。李慧等[16]在研究玉米網(wǎng)倉（1.5×0.95×1.2 m）品質(zhì)變化時也同樣發(fā)現(xiàn)相比于下層玉米，上層和中層的玉米更易發(fā)生霉變。此外，試驗過程中還對玉米籽粒中的嘔吐毒素（脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，DON）和赭曲霉毒素A（CTA）進行了動態(tài)監(jiān)測，但整個試驗周期兩種毒素均未檢出（DON 和CTA 檢測限分別為200 μg/kg、1 μg/kg）。其中DON 一般在剛收獲后的谷物中污染較為嚴(yán)重，并與玉米的收獲地區(qū)和年份的不同而有較大差別；北方大部分地區(qū)較干燥，不適合赭曲霉菌的生長和產(chǎn)毒[15]。此外，也有研究表明DON 含量與玉米生霉粒含量之間沒有明顯的相關(guān)性[17]。

2.6 出倉后各倉內(nèi)玉米的平均品質(zhì)質(zhì)量

倉儲結(jié)束后，對各倉玉米果穗質(zhì)量進行對比分析，同時對比1.5 m 倉內(nèi)玉米質(zhì)量。如圖8 所示，經(jīng)過近半年的倉儲周期，各倉玉米果穗的水分均可降至14%左右，且無顯著性差異；脂肪酸值明顯增大且各倉間差異顯著，但除1.5 m 倉外其他各倉的玉米均在宜存范圍；粗淀粉含量有一定程度的增大并均在72%左右，直鏈淀粉含量均明顯降低、且裝糧厚度越大其含量越低?？傮w而言，倉儲期結(jié)束后裝糧厚度為1.2 m 的倉內(nèi)玉米質(zhì)量較高，具體表現(xiàn)為水分最高、脂肪酸值最低，分別為14.05%和51.59 mgKOH/100g，粗淀粉含量為69.66%（直鏈淀粉占比20.65%）。

圖8 倉儲前后玉米的品質(zhì)變化Fig.8 Quality changes of corn after 6 months’ storage

3 結(jié)論

在河北冀州地區(qū)應(yīng)用鋼網(wǎng)式農(nóng)戶儲糧倉儲藏新收獲玉米果穗，經(jīng)過6 個月試驗周期后，不同裝糧厚度倉內(nèi)的玉米果穗均可降至安全水分且未檢出嘔吐毒素等真菌毒素，其中1.2 m 側(cè)網(wǎng)倉玉米籽粒水分最高且脂肪酸值最低，1.5 m 網(wǎng)倉內(nèi)玉米脂肪酸值超過玉米宜存國標(biāo)，不宜在冀州地區(qū)使用；而1.2 m 側(cè)倉內(nèi)玉米質(zhì)量較好這一現(xiàn)象可能與倉儲期間的雨雪天氣變化及其受風(fēng)面積相對較大等諸多因素有關(guān)。綜上，已在東北地區(qū)得到良好應(yīng)用的鋼網(wǎng)式農(nóng)戶儲糧倉可通過優(yōu)化其儲糧的糧層厚度進一步向南推廣應(yīng)用[18]或在1.5 m 的經(jīng)典網(wǎng)倉上加裝機械通風(fēng)管道以應(yīng)對不同的季節(jié)變化，同時在裝糧的時候應(yīng)控制其雜質(zhì)及發(fā)霉果穗的含量。

此外，在本試驗中由于玉米果穗的取樣與籽粒相比均一性較差，同時3 個不同裝糧厚度的改造倉內(nèi)相互關(guān)聯(lián)，一定程度上無法完全真實反應(yīng)裝糧厚度對玉米果穗品質(zhì)質(zhì)量的影響。在今后試驗過程中可通過采用加大果穗取樣數(shù)量、借助重量傳感器檢測試驗倉整體重量變化、增加試驗過程中風(fēng)速風(fēng)量等因素監(jiān)測、設(shè)置完全獨立的不同裝糧厚度試驗倉，進一步深入探究儲藏期內(nèi)玉米果穗的品質(zhì)變化，提高農(nóng)戶儲糧倉的科學(xué)使用性。