田 琳，張海洋，祁智慧，唐 芳?

（國家糧食和物資儲備局科學研究院，北京 100037）

我國既是稻谷生產(chǎn)大國也是消費大國，稻谷在國內(nèi)居民的飲食結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要的地位，稻谷的安全儲藏是保障國民用糧的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。稻谷不耐高溫，溫度是影響稻谷儲藏安全的主要因素，高溫會引起籽粒呼吸代謝增強，加快品質(zhì)劣變[1-3]，同時引起害蟲和微生物的大量繁殖[4-5]，對儲備糧的質(zhì)量和數(shù)量均造成威脅。因此，儲糧行業(yè)工作者不斷研究和探索，利用多種控溫技術(shù)延緩儲糧溫度上升，盡可能將其控制在低溫（15 ℃）或準低溫（20 ℃）范圍。目前，全國范圍內(nèi)推廣的控溫措施多樣，應用較廣泛的主要有內(nèi)環(huán)流控溫、谷物冷卻機控溫、空調(diào)控溫等。其中，空調(diào)控溫是使用糧倉專用空調(diào)控制倉內(nèi)環(huán)境溫度，從而達到控溫儲糧的目的，是一種安全、經(jīng)濟、綠色的儲糧技術(shù)。該技術(shù)在我國的中溫干燥[6]、中溫高濕[7-10]、中溫低濕[11]及高溫高濕[12]儲糧生態(tài)區(qū)的儲糧實踐中，都取得了一定的應用效果[13]。在針對空調(diào)控溫技術(shù)的儲糧效果評價上，局限于表層及整倉糧堆溫度和品質(zhì)的變化研究，如樂大強等[8]研究了氮氣氣調(diào)與空調(diào)控溫技術(shù)聯(lián)用的稻谷倉度夏期間的三溫，及整倉稻谷脂肪酸值變化；杜志文等[10]研究了食品級惰性粉與空調(diào)控溫技術(shù)聯(lián)用后整倉稻谷脂肪酸值的變化；王鑫等[11]研究比較了空調(diào)控溫和通風控溫糧種技術(shù)在整倉平均糧溫控制和整倉稻谷水分、脂肪酸值變化上的差異；王平坪等[12]通過?？?、溫州、資陽等地高大平房倉空調(diào)控溫后全倉和表層糧溫監(jiān)測，分析了不同糧種空調(diào)控溫效果的差異。有部分研究進行了不同糧堆深度上糧食溫度或品質(zhì)的整體評價，如熊文等[7]研究分析了稻谷倉度夏期間表層、中層、底層的糧溫變化；周濤等[9]研究了空調(diào)控溫后距糧面0.5、2.5和4.5 m三層稻谷的水分、黃粒米、脂肪酸值在度夏期間的變化。大量研究表明，空調(diào)控溫稻谷儲藏整倉儲糧效果評價良好，但實際儲糧中，經(jīng)常會出現(xiàn)局部霉變發(fā)熱的情況，找出易出現(xiàn)問題的位置，才能更高效地利用空調(diào)控溫技術(shù)，提高儲糧效果。

本文通過華北地區(qū)某高大平房倉的空調(diào)控溫稻谷儲藏實踐，分析夏季空調(diào)控溫期間不同糧堆深度上不同位點的糧溫分布情況，以及對具體位置上稻谷水分、發(fā)芽率、脂肪酸值和霉菌生長的影響，為華北地區(qū)空調(diào)控溫技術(shù)的應用實踐提供更為精準指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

華北地區(qū)某糧庫稻谷倉，倉房經(jīng)氣密性改造后半衰期為30 s，采用壁掛式空調(diào)進行控溫儲藏。實驗糧于2016年1月入倉，產(chǎn)地黑龍江，糧堆尺寸60 m*24 m*6 m，入庫水分14.5%，儲藏期兩年，本實驗在靠西墻半個倉房進行。

1.2 儀器設(shè)備

AS-01糧情質(zhì)量安全監(jiān)測系統(tǒng)：國家糧食和物資儲備局科學研究院；SMART顯微鏡：卡爾·蔡司股份公司；PL3002-IC電子分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DHG-9246A型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏實驗設(shè)備有限公司；JSFM-1糧食水分測試粉碎磨：成都糧食儲存科學研究院。

1.3 實驗方法

1.3.1 糧堆檢測點布置

如圖1所示，在稻谷糧堆布置9個檢測點，檢測點距離各墻0.5 m。在糧面下0.4 m布置糧情質(zhì)量安全監(jiān)測系統(tǒng)檢測探頭，度夏期間每10天采集糧堆表層糧情信息，糧堆深度1.6 m和5.5 m層利用測溫電纜在2016年6、7、8、9月中旬和2017年的7、8、9月中旬的糧溫信息進行糧堆狀況分析。以上三個糧堆深度各檢測點在度夏前、后取樣檢測稻谷水分、霉菌生長情況、脂肪酸值和發(fā)芽率等。

圖1 糧堆檢測點布置圖Fig.1 The layout of the inspection point of the grain pile

1.3.2 儲糧霉菌檢測方法

儲糧霉菌檢測依照LS/T 6132—2018 《糧油檢驗 儲糧真菌的檢測 孢子計數(shù)法》[14]。

1.3.3 稻谷品質(zhì)檢測方法

水分測定依照GB/T GB 5497—1985《糧食、油料檢測 水分測定法》[15]中105 ℃ 恒重法；脂肪酸值測定依照GB/T 20569—2006《稻谷儲藏品質(zhì)判定規(guī)則》[16]附錄A的方法；發(fā)芽率測定依照GB/T 5520—2011《糧油檢驗 籽粒發(fā)芽試驗》[17]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)采用EXCEL 2010軟件進行整理，并使用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)描述統(tǒng)計量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 度夏期間倉房環(huán)境

實驗倉在每年度夏期間（6～9月）開啟空調(diào)控溫，倉內(nèi)環(huán)境溫度超過 23 ℃時開啟空調(diào)。度夏期間倉溫均控制在22.0 ℃以下，第一年和第二年度夏期間倉溫最高值分別為21.3、21.5 ℃，均出現(xiàn)在6月下旬至7月上旬，持續(xù)時間小于15 d，空調(diào)控溫效果良好。倉房內(nèi)環(huán)境相對濕度最低39.0%，最高71.3%，平均維持在55.5%±9.8%。

2.2 度夏期間糧溫變化情況

溫度是稻谷儲藏的關(guān)鍵影響因素之一，在實際儲糧中需要利用控溫技術(shù)延緩糧堆溫度上升，盡可能將其控制在低溫或準低溫范圍內(nèi)。本研究中的實驗倉采用倉房空間空調(diào)控溫，目標是控制糧溫低于22 ℃。選取0.4、1.6、5.5 m三個糧堆深度，儲藏兩年過程中度夏期間（6～9月）的溫度監(jiān)控數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，糧堆不同層各檢測點及層均溫變化情況見表1。

表1 各檢測點度夏期間糧溫情況表Table 1 Table of grain temperature during the summer period at each inspection point

由表1可見，整個度夏期間不同糧堆深度糧溫均值存在較大差異，在糧面下0.4 m糧溫均值為21.3 ℃，隨著糧堆深度的增加，層均溫逐漸降低。從層均溫的角度，控溫效果已達到目標。但從同一糧堆深度不同檢測點的糧溫分析，表層受空調(diào)控溫影響各點糧溫均值差異不顯著（P>0.05），而1.6和5.5 m局部位置溫度高，檢測點均溫差異顯著（P<0.05），在原始糧溫數(shù)據(jù)中，在1.6 m的1、3點在2016年8月下旬分別出現(xiàn)過26.2、27.4 ℃的高溫，由圖1可知，這兩點分布在西側(cè)兩個墻角，這與西墻受夕照熱輻射影響密切相關(guān)?？拷蠅Φ?4、7點溫度高于北墻 6、9點，明顯高于糧堆中心位置5、8點，實驗倉受外界環(huán)境熱輻射影響，存在“冷心熱皮”的現(xiàn)象?？照{(diào)控溫主要控制了糧堆表層溫度，而對糧堆四壁溫度作用較小，糧堆四壁受墻體保溫隔熱效果影響更大。

儲藏第一年和第二年開啟空調(diào)的時間分別為6月21日和5月17日，倉內(nèi)空調(diào)啟動時間對糧堆表層及整體溫度控制有一定影響。第二年提前了 1個月左右開啟空調(diào)，度夏期間糧溫均值15.7 ℃，比第一年的17.5 ℃降低了1.8 ℃。儲藏第一年8月下旬至9月下旬3、4和7號檢測點表層糧溫有出現(xiàn)25.0 ℃以上的現(xiàn)象，持續(xù)時間在一個月左右，最高值分別達到26.0、26.1、26.4 ℃。第二年度夏期間各檢測點表層糧溫均在 25.0 ℃以下。適宜的空調(diào)啟動時間，具有更好地控溫效果，更利于稻谷的安全儲藏。

2.3 稻谷水分變化情況

稻谷水分過高儲藏過程中存在發(fā)熱霉變的安全隱患[18]，水分過低會影響加工及食用品質(zhì)[19-20]，通常北方粳稻儲藏水分在13.5% ～15.5%，具體根據(jù)儲藏當?shù)貧夂蚝蛡}儲條件而定。實驗倉處于華北地區(qū)，稻谷入庫平均水分14.5%，倉房容量6 000 t，水分存在不均勻現(xiàn)象。同樣選取儲藏兩年度夏前后（6月初、9月底）不同糧堆深度取樣檢測，并進行統(tǒng)計分析，水分均值變化情況見表2。

表2 稻谷在不同糧堆深度水分分布情況Table 2 The distribution of paddy moisture at different grain pile depths %

由表2可知，糧堆各層水分均值在 13.8%～14.3%之間，與入倉水分相比有所下降，下降幅度小于1.0%。各層水分均值差異不明顯（P>0.05）。而均值的標準差普遍較大，說明水分在同一糧層各檢測點之間分布不均勻。水分是影響霉菌生長的關(guān)鍵性因素，局部高水分區(qū)域?qū)⒊蔀槊咕鷥?yōu)先生長的區(qū)域，應在儲藏過程中重點關(guān)注。度夏前后水分在不同檢測點的具體分布情況如圖2所示。

圖2 各檢測點度夏前后水分變化情況Fig.2 Changes in moisture at each inspection point before and after summer

如圖2所示，1～3點水分最低，這3點位于西墻附近，根據(jù)糧庫儲糧經(jīng)驗，度夏期間西墻夕照時間長，糧溫普遍偏高，表1中實際檢測的糧溫數(shù)據(jù)也有體現(xiàn)，糧堆高溫點是易發(fā)生糧食霉變的關(guān)鍵控制點，因此稻谷入庫時，為確保儲糧安全，預先將這一區(qū)域稻谷水分控制到明顯低于儲糧霉菌生長臨界水分（14.0%）。第一年度夏前4～9點水分都在 14.0%及以上，且水分分布不均勻，其中5和8號檢測點在糧面下0.4 m和1.6 m達到15.0%及以上，即糧堆中心位置稻谷水分整體偏高。實驗倉為冬季入倉，滿倉后通風均溫，保持糧堆中心溫度處于較低水平，表1中可見5、8點中下層度夏溫度均低于 10 ℃，即使水分偏高，也可降低霉變風險。兩年儲藏期度夏過程中，對于靠近墻壁，特別是南墻的4、7點，水分均呈升高趨勢，受“冷心熱皮”影響，稻谷糧堆內(nèi)存在水分遷移。

第一年度夏后，秋冬交替季節(jié)實驗倉進行了緩速通風降溫，稻谷水分損失0.2%左右。第二年度夏后，稻谷計劃出庫，推測實驗倉可能采取了一定的通風措施，因此出現(xiàn)了底層水分總體降低，而中上層水分略微升高的現(xiàn)象。

2.4 儲糧期間霉菌生長情況

稻谷儲藏期間，霉菌生長初期會影響稻谷色澤氣味，后期導致品質(zhì)劣變，部分霉菌的生長繁殖甚至會產(chǎn)生真菌毒素，構(gòu)成食品衛(wèi)生安全隱患[21-22]。本文跟蹤檢測了稻谷控溫儲藏兩年期間霉菌的生長情況。第一年度夏前，表層9個檢測點中5和8號檢測點有少量檢出，檢出量分別為3.3×105個/g和0.9×105個/g，糧面下1.6 m的檢出量與表層基本一致，估計為同一批糧食。根據(jù)圖2中稻谷初始水分分布情況，有霉菌檢出的點與初始水分偏高的點基本吻合。第一年度夏前所有檢測點霉菌檢出量均處在安全或臨界水平[14]，整倉稻谷初始狀況良好。稻谷經(jīng)過兩個夏季的儲藏，糧堆不同深度霉菌的檢出情況見表3。

表3 儲糧霉菌在不同糧堆深度上的檢出情況表Table 3 Table of the detection status of stored grain molds at different grain pile depths 105個/g

從表3可知，第一年度夏后，糧面下 0.4 m和1.6 m的檢出率基本一致，但0.4 m檢出總量比1.6 m高出近1倍，糧面下5.5 m幾乎未檢出，隨著糧堆深度的增加，糧層溫度逐漸降低，儲糧霉菌的生長呈現(xiàn)逐漸降低的規(guī)律。查看原始數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，三個糧層深度上1～3點均未檢出霉菌，與其水分明顯低于霉菌生長臨界水分直接相關(guān)。0.4 m糧層深度的4、7、9點的霉菌檢出量在8月底9月初達到了106水平（持續(xù)時間小于30 d），第一年度夏后，環(huán)境溫度降低，糧溫也隨之降低，霉菌生長基本處于停滯狀態(tài)。第二年度夏后，不同糧堆深度的霉菌檢出規(guī)律與第一年度夏后基本一致，但檢出總量有所下降，表明第二年度夏期間原有霉菌沒有持續(xù)增長，由糧溫控制情況可知，第二年度夏平均糧溫比第一年降低 1.8 ℃，低溫可抑制霉菌生長?？梢?，通過控制稻谷水分和儲糧環(huán)境溫度，能將儲糧霉菌控制在一定水平，避免繼續(xù)增長。

綜上儲糧實踐，控溫儲糧可以通過控制倉房環(huán)境溫度，達到控制糧堆表層溫度的目的，但對于西側(cè)和南側(cè)墻體附近，因受陽光輻照影響，糧溫仍可能偏高，易出現(xiàn)“冷心熱皮”現(xiàn)象，進而引起水分遷移，造成墻體附近稻谷水分升高，導致霉菌生長。因此，墻壁的保溫隔熱效果對于控溫儲糧尤為重要。

2.5 稻谷發(fā)芽率的變化

稻谷籽粒是一個完整的生命體，發(fā)芽率是評價其生命活力的重要指標，也是判定糧食品質(zhì)變化最敏感的指標，發(fā)芽率極易受到儲藏溫度和有害生物生長的影響[23-24]。本實驗在第一年入夏前，對表層各檢測點樣品進行檢測，發(fā)芽率范圍為82%～96%，均值91.33%，稻谷的生命活力較強。經(jīng)歷兩年控溫儲藏后，整倉稻谷發(fā)芽率均值59.77%，空調(diào)控溫保持了稻谷大部分的生命活力。但不同檢測點稻谷發(fā)芽率均值存在顯著性差異（P<0.05），具體見表4。

表4 不同檢測點稻谷發(fā)芽率變化情況表Table 4 Variation of paddy germination rate at different inspection points %

從表4得知，第二年度夏后，稻谷發(fā)芽率在各檢測糧層的均值普遍下降，越接近糧面下降幅度越大。糧面下0.4 m發(fā)芽率均值下降至26.64%，各檢測點與初始值相比都顯著降低，且檢測點之間差異顯著；1～3號檢測點基本沒有儲糧霉菌生長但糧溫偏高，發(fā)芽率均降至40%以下；4、6、7和9號點不僅糧溫偏高，儲藏期間均檢出一定數(shù)量的霉菌生長，發(fā)芽率基本都降至了20%以下；5和8號檢測點位于糧堆中心，糧溫低且霉菌生長數(shù)量相對少，發(fā)芽率保持在 50%以上。糧面下1.6 m發(fā)芽率均值降至62.08%，除5和8號檢測點外均顯著降低，降低最為明顯的3、4、7、9點，或高溫持續(xù)時間長，或霉菌生長數(shù)量多。糧面下5.5 m稻谷發(fā)芽率均值保持在90.58%?？梢姡掷m(xù)高溫和霉菌生長都是造成稻谷發(fā)芽率顯著下降的重要因素。

倉儲企業(yè)儲存的稻谷是為了滿足民眾的日常生活需求，對發(fā)芽率的要求并不高。但一些特殊用途的糧食如種子用糧的儲藏，主要為了保持種子的生命活力，就本研究的結(jié)果來看，設(shè)置22 ℃的空調(diào)控溫對發(fā)芽率的保持并不理想，結(jié)合表1中層均溫情況，種子用糧的儲藏至少需要將糧食溫度控制在15 ℃及以下。

2.6 稻谷脂肪酸值的變化

脂肪酸值是評價稻谷儲藏過程中品質(zhì)變化的重要依據(jù)之一，是稻谷是否宜存的主要判定指標[16]。實驗第一年度夏前，整倉稻谷脂肪酸值范圍在 13.7～19.8 mg KOH/100g之間，均值為17.58 mg KOH/100g。經(jīng)過兩個夏季的儲藏，整倉稻谷脂肪酸均值23.57 mg KOH/100g，尚處在宜存范圍內(nèi)，但不同糧堆深度上稻谷脂肪酸均值之間存在顯著性差異（P<0.05），具體變化情況見表5。

表5 不同糧堆深度稻谷脂肪酸值變化情況表Table 5 Variation of fatty acid values of paddy at different grain pile depths mg KOH/100g

由表5可知，糧堆表層脂肪酸值升高幅度最大，隨著糧堆深度的增加，脂肪酸值升高幅度逐漸減小。第一年度夏后，0.4 m和1.6 m兩層脂肪酸值分別升高了24.2%和10.3%，第二年度夏后，三層分別升高了47.8%、35.6%和18.8%，第二年度夏后表層脂肪酸值升高最為明顯，介于宜存與不宜存臨界狀態(tài)，1.6 m層和5.5 m層保存良好。0.4 m和1.6 m層雖有霉菌檢出，但生長時間短，第一年度夏后未持續(xù)增長。稻谷有稻殼的保護，短期的霉菌生長對脂肪酸值的影響不明顯。而對于 1、3點表層位點脂肪酸值分別達到 30和28.1 mg KOH/100g，局部稻谷處于不宜存狀態(tài)，與兩個位點夏季高溫直接相關(guān)。

上述研究結(jié)果表明，除采用空調(diào)控制倉溫糧溫外，仍需根據(jù)外界環(huán)境和日照強度，對倉房墻壁四周進行保溫隔熱效果的提升，才能確保整倉稻谷儲存品質(zhì)良好。

3 結(jié)論

實驗倉通過空調(diào)控溫，倉內(nèi)空間溫度和表層糧溫有效控制在 22 ℃及以下，隨著糧堆深度的增加，糧層均溫逐漸降低，同一糧層不同位點溫度差異大，在表層、西墻、南墻附近局部位置糧溫高于 25 ℃；實驗稻谷整倉水分維持在 14.0%左右，度夏期間受“冷心熱皮”影響，糧堆內(nèi)存在水分遷移現(xiàn)象；水分和溫度易升高的糧堆表層和倉房側(cè)壁是霉菌易滋生的重點部位，也是發(fā)芽率降低和脂肪酸值易升高的位置，是控溫儲糧過程中尤其需要加強監(jiān)控的位置；具體可通過倉房改造加強倉壁的保溫隔熱效果，以減少水分遷移，降低霉菌滋生的風險。

華北地區(qū)稻谷倉采取空調(diào)控溫（22 ℃）的儲糧措施，從整倉情況分析，儲糧狀況良好。但因倉房保溫密閉隔熱效果不同，入倉糧食初始狀況存在差異等原因，糧堆內(nèi)仍存在溫度、水分不均勻等問題，易出現(xiàn)局部糧食霉變發(fā)熱，是今后需要持續(xù)關(guān)注和研究解決的問題。