何睿 韓志強 吳樹會

摘要：大米因加工原料稻谷自身攜帶蟲卵的影響，在溫度、濕度條件適宜的情況下極易生蟲。與大米加工原料稻谷不同，大米生蟲后不能采用目前糧食殺蟲最普遍也是最經(jīng)濟的手段磷化氫熏蒸殺蟲。為經(jīng)濟、有效、生態(tài)防治大米害蟲，學(xué)者們開展了大量的研究。文章介紹了大米害蟲的來源和防治特點，從殺死蟲卵技術(shù)和阻止蟲卵孵化技術(shù)兩個方面綜述了大米害蟲防治研究應(yīng)用進展，并針對包裝大米和散裝大米兩種儲藏形式的不同，展望了未來大米害蟲防治技術(shù)的研究方向。

關(guān)鍵詞：大米；害蟲；微波防治；淺層地能；氣調(diào)防治

中圖分類號：S379.5 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230125

Application and prospect of rice pest control technology

He Rui1， Han Zhiqiang1， Wu Shuhui2

（ 1. Zhongshan Grain Reserve Management Co.， Ltd.， Zhongshan， Guangdong 528400； 2. Hunan Food and Strategic Research and Design Institute， Changsha， Hunan 410201 ）

Abstract： Rice is extremely susceptible to insects under suitable temperature and humidity conditions due to the influence of the processing raw material rough rice which carries insect eggs. Unlike rough rice， rice cannot be fumigated with phosphine， which is the most common and economical means of killing insects. Scholars have conducted a lot of research to find an economical， effective and ecological control technology. In this paper， the sources and control characteristics of rice pests were introduced， and the research and application progress of rice pest prevention and control was summarized from two aspects： the measures of killing eggs and preventing eggs from hatching. Meanwhile， this paper looked forward to the application of rice pest contrd technology in the future based on the different storage forms of packaged rice and bulk rice.

Key words： rice， pests， microwave prevention and control， shallow geothermal energy， modified actmosphere control technology

大米是世界上三大主糧之一。大米既是人類的口糧，也是各種害蟲的“口糧”，在溫度、濕度條件適宜的情況下，主要受大米加工原料稻谷自身攜帶蟲卵的影響，極易生蟲。蟲害的發(fā)生，造成了糧食產(chǎn)后損失，增加了包裝大米退貨率和消費者投訴率以及大米加工企業(yè)經(jīng)濟成本，影響著大米的商用價值和食用價值，處理不當，還會影響大米加工企業(yè)的品牌價值。一方面，作為食品，大米在加工、流通、食用期間，是不允許有蟲害發(fā)生的，另一方面，大米生蟲發(fā)生率高，是困擾稻米加工企業(yè)和大米應(yīng)急儲備企業(yè)發(fā)展的技術(shù)難題。與大米加工原料稻谷不同，大米生蟲后不能采用目前糧食殺蟲最普遍也是最經(jīng)濟的手段磷化氫熏蒸殺蟲。因此，如何經(jīng)濟、有效、生態(tài)防治大米害蟲，對減少糧食產(chǎn)后損失，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，保障老百姓舌尖上的安全，具有重要意義。

目前，大米害蟲防治技術(shù)主要包括低氧防治、微波防治、輻照防治等，其中低氧防治中的真空包裝技術(shù)已大規(guī)模應(yīng)用于中高檔大米防蟲領(lǐng)域。本文介紹了大米害蟲產(chǎn)生的途徑，綜述了大米害蟲防治主要技術(shù)研究應(yīng)用現(xiàn)狀，并對未來發(fā)展趨勢進行了展望。

1 大米害蟲的來源

陳智斌等[1]指出，包裝大米貨架期生蟲的主要原因是大米加工時，原料所攜帶的蟲卵不能通過加工工藝或其他有效手段殺滅，導(dǎo)致在溫度和濕度適宜的條件下蟲卵孵化而生蟲。鄧樹華等[2]指出，不論何種包裝形式，包裝大米總是會攜帶數(shù)量不等的害蟲蟲卵，且與包裝材料無相關(guān)性。在長沙市市售包裝秈米的調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，大米害蟲發(fā)生種類按發(fā)生率由高往低依次為玉米卻、銹赤扁谷盜、谷蠹、麥蛾和赤擬谷盜，其中玉米象發(fā)生率高達34.9%[2]。大米加工原料稻谷自身攜帶蟲卵是大米害蟲產(chǎn)生的主要途徑，大米流通儲藏期間環(huán)境害蟲感染蛀食是次要途徑。

2 防治特點

與原糧害蟲防治相比，大米害蟲防治在防治策略、防治環(huán)境和防治方法的安全性評估上有較大區(qū)別。在防治策略上，原糧害蟲的防治策略采用了安全、經(jīng)濟、有效的控制策略，綜合考慮了害蟲防治經(jīng)濟閾值和糧食數(shù)量安全等因素的影響，在蟲糧等級為基本無蟲糧時，可以不采用藥劑防治，待害蟲達到一般蟲糧時，方可采用害蟲防治；大米害蟲的防治策略為零容忍，零容忍的策略要求，大米害蟲防治時，要么殺滅大米自身攜帶的蟲卵，要求防止大米自身攜帶的蟲卵孵化。在防治環(huán)境上，原料大多處于儲藏期，屬于相對靜止的環(huán)境，大米大多處于流通期，屬于相對運動的環(huán)境。在防治方法的安全性評價中，大米作為口糧，對殺蟲劑的殘留毒性要求遠比原料要求高[3]。

3 防治技術(shù)

根據(jù)大米害蟲的來源，控制大米害蟲，主要是治理大米自身攜帶蟲卵的孵化，殺死蟲卵和阻止蟲卵孵化兩個方向都能實現(xiàn)大米無蟲害發(fā)生。殺死蟲卵技術(shù)主要包括氣調(diào)、微波、輻照、磷化氫熏蒸等，阻止蟲卵孵化主要采用低溫和氣調(diào)技術(shù)。其中，氣調(diào)、微波、輻照和低溫技術(shù)屬于物理防治，磷化氫熏蒸屬于化學(xué)防治。隨著國家農(nóng)業(yè)部門于2016年將磷化鋁列為即將淘汰的鋸毒化學(xué)農(nóng)藥目錄，以及老百姓對綠色食品消費需求的日益旺盛，磷化氫熏蒸防治技術(shù)將很難在糧食加工行業(yè)應(yīng)用。

3.1 殺死蟲卵技術(shù)

3.1.1 微波防治

微波是一種高頻電磁波，頻率在300 MHz～300 GHz，具有很強的穿透性，可以高效地殺死食物內(nèi)部有害生物，同時具有無污染、處理速度快等優(yōu)點，是極具潛力的綠色防蟲手段，且已在堅果、咖啡、水果等領(lǐng)域應(yīng)用，取得良好效果。在原糧領(lǐng)域，微波防治儲糧害蟲的報道較多，但受限于微波使用成本高以及對糧食品質(zhì)損傷，仍處于研究階段。近年來，得益于微波技術(shù)的快速發(fā)展以及大米作為主食的特殊屬性，利用微波處理大米害蟲成為研究的熱點。邵小龍等[4]指出，微波條件對米象和鋸谷盜成蟲和蟲卵致死率有極顯著影響，對蟲卵致死率的影響較成蟲顯著。陳智斌等[1]指出，溫度是影響微波防治玉米象蟲卵的主要因素，在水分14%、功率200 W、溫度（59±1） ℃的微波處理條件下，玉米象子代種群抑制率達100%。

由于微波既具有熱效應(yīng)，又具有非熱效應(yīng)，利用微波處理大米害蟲時，需要確保大米品質(zhì)無損。周繼成等[5]使用2.45 GHz工業(yè)微波爐處理大米后發(fā)現(xiàn)，大米水分含量變化不大，蛋白質(zhì)含量基本不變，水溶性蛋白質(zhì)含量略有降低，游離氨基酸含量均降低，還原糖含量變化不大，脂肪含量顯著降低，游離脂肪酸含量降低，碘藍值顯著升高。趙恩明等[6]設(shè)計的工業(yè)微波殺蟲機系統(tǒng)采用隧道式工業(yè)微波爐的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)備總裝機容量為140 kW，日處理谷物最大為30 t，溫度在55～65 ℃范圍連續(xù)可調(diào)，溫度誤差小于±4 ℃，微波爐的出料溫度分布偏差小于±4 ℃，磁控管工作電流波動范圍小于5%，物料輸送速度在1.2～3.2 m/min范圍連續(xù)可調(diào)。微波處理后各種害蟲致死率均達到100%，蟲卵致死率均在94%以上，生蟲率低于2頭/100 kg，大米碎米率增加量小于1%。但該設(shè)備的總裝機容量過大，糧食加工企業(yè)難以承受其使用成本。

為了降低微波對大米品質(zhì)的損傷，提高殺蟲效果，降低設(shè)備的總裝機容量，微波防治大米害蟲經(jīng)歷了連續(xù)微波向脈沖微波的轉(zhuǎn)變。曾淑薇等[7]通過正交試驗確定大米防蟲防霉最優(yōu)工藝為：脈沖微波劑量7.5 W/g、脈沖寬度300 ms、間歇時間50 ms、脈沖微波總時間30 s，此時害蟲和霉菌致死率分別為100%、83.2%，米溫53.8 ℃，碎米度和爆腰率增加1.2%和1.5%。陳渠玲等[8]指出，多種脈沖微波條件作用下，供試秈米碎米總量、堊白粒率、食味值未出現(xiàn)規(guī)律性變化且無顯著性差異，裂紋粒率、黃粒米含量有所增加，水分含量有所降低，損失率較小。

3.1.2 電離輻照技術(shù)

電離輻照技術(shù)是利用射線或加速器產(chǎn)生的粒子束流照射儲藏物，通過射線與物質(zhì)的相互作用，實現(xiàn)食品得以保鮮和殺蟲的目的。電離輻照技術(shù)防治儲藏物害蟲的研究工作始于20世紀初，經(jīng)過幾十年世界性的研究證明，電離輻照儲藏食品是一項安全有效的技術(shù)。儲藏物害蟲電離輻照殺蟲主要應(yīng)用γ射線，這是因為γ射線的穿透能力強，且易從同位素60Co中獲得。1980年，由聯(lián)合國糧農(nóng)組織、聯(lián)合國原子能機構(gòu)、世界衛(wèi)生組織組成的輻照食品衛(wèi)生安全性聯(lián)合專家委員會指出，“任何食品總體平均吸收劑量高達10 kGy沒有毒理學(xué)危害，用此劑量輻照的食品，可以不再要求進行毒理學(xué)試驗，同時在營養(yǎng)學(xué)和微生物學(xué)上也是安全的?！?/p>

我國始于20世紀50年代末，于70年代達到研究高峰。1984年衛(wèi)生部頒布了衛(wèi)生標準（ZBC 53005—84），準許經(jīng)電離輻照處理的大米上市。林音等[9]開展了大米商業(yè)化輻照技術(shù)的研究，指出最小劑量為200 Gy，最大劑量為500 Gy，不均勻度為2.5，為保證輻照質(zhì)量，應(yīng)在大米加工后20～30 d內(nèi)輻照，輻照前大米應(yīng)進行拋光風(fēng)選，清除成蟲和含蛹的米粒。但是，由于糧食屬于低價大宗商品，難以承受輻照處理的經(jīng)濟成本，目前糧食行業(yè)很難將電離輻射商業(yè)化。

3.2 阻止蟲卵孵化技術(shù)

3.2.1 氣調(diào)

氣調(diào)防治是20世紀20年代初由美國人基德和韋斯首先提出來的，是一項成熟的防蟲殺蟲技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于糧食和成品糧儲藏領(lǐng)域[10]。氣調(diào)防蟲殺蟲的原理是人為改變害蟲生存環(huán)境中的氣體關(guān)鍵成分的濃度至蟲卵不能孵化。氣調(diào)的形式包括充N2、充CO2和抽真空。我國于1966年始了以聚氯乙烯為主要密封材料的氣調(diào)儲糧研究工作，首先是充N2儲糧，接著是充CO2儲糧[11]。我國應(yīng)用氣調(diào)儲藏糧食的數(shù)量處于世界前列。目前，充N2和充CO2氣調(diào)技術(shù)主要應(yīng)用于散裝和堆垛大米的儲藏，抽真空技術(shù)已廣泛應(yīng)用于小包裝大米的存儲與流通。

（1）充CO2氣調(diào)：CO2氣體是一種不易燃、不易爆和無毒、無污染的氣體，具有抑制大多數(shù)腐敗細菌、霉菌、儲糧害蟲生長繁殖的作用。在密閉條件下，CO2取代了O2，抑制了有氧呼吸，使用儲糧害蟲窒息且很好地抑制了蟲卵的孵化。Hodgest等[12]將165個大米袋垛用大的塑料薄膜密閉并注入CO2氣體對大米進行長期的害蟲和質(zhì)量控制，經(jīng)9個月儲藏期后，所有袋垛均無害蟲出現(xiàn)，且大米的品質(zhì)都優(yōu)于自然條件下儲存的對照樣品。美國艾爾科大米公司進行一系列大規(guī)模試驗表明，在通入CO2氣體24 h后，供試用大米中的成蟲死亡率達99%[10]。Annis等[13]指出在PVC包裝袋內(nèi)充CO2氣體濃度達到65%時，袋內(nèi)米象全部被殺死。因此，在歐洲、美洲、澳大利亞、日本等地已廣泛使用CO2來貯存糧食[10]。

我國于20世紀70年代開始較為系統(tǒng)地研究充CO2氣調(diào)防治大米害蟲。1977年，四川糧食局科研所“缺氧”貯藏組[14]報道，采用充CO2等氣調(diào)儲藏，可以使大米氧氣濃度降到2%以下，可以控制儲糧害蟲。湯鎮(zhèn)嘉等[15]研究表明，大米吸附CO2的數(shù)量隨水分和CO2濃度的增加而增加，隨濕度的增加而減少。

（2）充氮氣調(diào)：充氮氣調(diào)是指在密閉米堆中充入N2改變糧堆氣體成分，用以防治蟲螨、抑制霉菌和延緩大米品質(zhì)下降。我國雖然于20世紀六七十年代開始研究充氮氣調(diào)，由于制氮技術(shù)的限制，充氮氣調(diào)大規(guī)模發(fā)展于21世紀初。陳望賢等[16]報道，N2氣調(diào)儲藏320 d（10個月）、準低溫儲藏270 d（9個月）的美香粘米的劣變程度與常溫儲藏180 d（6個月）的劣變程度相當。充氮氣調(diào)主要適用于大規(guī)模散裝大米儲藏。

（3）抽真空：抽真空又叫真空包裝、減壓包裝，是將包裝容器（包裝袋）內(nèi)的空氣全部抽出密封，維持袋內(nèi)處于高度減壓狀態(tài)，空氣稀少相當于低氧甚至無氧效果，使微生物和害蟲沒有生存條件，以達到食品保新防蟲的目的。真空包裝是目前中高檔包裝大米最通用的防蟲手段，抑制害蟲蟲卵孵化效果顯著。諸多研究[17-19]表明，真空能有效抑制霉菌的生長繁殖，防止大米發(fā)生陳化、發(fā)霉、生蟲等現(xiàn)象，保持大米的新鮮色澤。張玉榮等[20]指出，在真空包裝解除后，微生物在高溫高濕條件下增長速度大于常溫儲藏，低溫能較好地保持解除真空包裝后大米的品質(zhì)，而在高溫高濕地區(qū)真空包裝的大米解封后應(yīng)盡快食用，以3～5個月為期限。

（4）硅窗氣調(diào)：硅窗氣調(diào)是通過在包裝盒或包裝袋上鑲嵌一定面積的硅橡膠膜，利用硅橡膠膜良好的透氣性能和對CO2和O2合適的透過比來達到自動調(diào)節(jié)包裝容器內(nèi)氣體成分組成的一種氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)[21]。肖榕暉[22]在復(fù)合袋包裝側(cè)壁中央切開一個0.5 cm2的窗口，用FC-8硅橡膠膜覆蓋，形成一個有硅窗的包裝盒，使用5% O2、10% CO2和85% N2作為填充氣體儲藏大米，可有效降低大米在儲藏過程的品質(zhì)劣變，并抑制大米害蟲的繁殖，發(fā)揮對大米的保鮮功能。目前，硅窗氣調(diào)防治大米害蟲仍處于研究之中。

3.2.2 低溫

昆蟲生長發(fā)育的適宜溫區(qū)分高適溫區(qū)、最適溫區(qū)和低適溫區(qū)。低適溫區(qū)的溫度一般是15～20 ℃，在該溫區(qū)內(nèi)，隨著溫度的下降，昆蟲發(fā)育緩慢，死亡率上升，其最低限稱為最低有效溫度，高于此溫度昆蟲才能開始生長發(fā)育。昆蟲生長發(fā)育的亞至死低溫區(qū)一般在-15～15 ℃，在該溫區(qū)，昆蟲體內(nèi)各種代謝過程不同程度減慢而處于冷昏迷狀態(tài)，隨著時間的延長，會導(dǎo)致昆蟲死亡。白旭光[23]報道，麥蛾的發(fā)育始點溫度是12.3 ℃，適宜溫區(qū)為12.3～35.0 ℃?；诖嗽?，根據(jù)大米儲藏形式的不同，大米儲藏對低溫的要求會有所差異。大規(guī)模散裝大米在低溫儲藏過程中，推薦低溫溫度為15 ℃，在此溫度下，部分害蟲的蟲卵能夠孵化，孵化后，大多不能生長進食，散裝大米出庫后，通過色選即可將已經(jīng)孵化的成蟲剔除。小規(guī)模包裝大米在流通貨架期儲藏，推薦低溫溫度應(yīng)維持在10～12 ℃，在此溫度下，大多大米害蟲的蟲卵不能孵化。

除自然低溫條件外，大米儲藏實現(xiàn)低溫需通過機械制冷實現(xiàn)。機械制冷的設(shè)備主要有制冷機和谷物冷卻機。常規(guī)的機械制冷設(shè)備功率較大，耗能高，影響了技術(shù)的推廣應(yīng)用。為了降低成本，充分利用淺層地能自然低溫，成為當前研究和應(yīng)用的熱點。淺層地能是指地球淺層數(shù)百米內(nèi)的土壤砂石和地下水中所蘊藏的低溫?zé)崮?，是一種可再生能源，溫度較為恒定。江蘇省、重慶市和湖南省糧庫分別開展了利用淺層地能低溫儲藏稻谷的實倉研究，實踐表明，淺層地能低溫儲糧技術(shù)具有降溫速度快、能耗低、操作簡便的特點[24]。

4 展 望

我國糧食儲備以原糧為主，輔以少量的、短期的包裝成品糧應(yīng)急儲備。

一方面，包裝成品糧應(yīng)急儲備和大米流通期、貨架期防蟲防霉的技術(shù)需要，發(fā)展一種比真空包裝更加方便，更加低廉的防蟲殺蟲技術(shù)。與真空包裝相比，使用微波殺蟲更加方便、更加低廉。然而，適用于大中型大米加工企業(yè)的微波殺蟲設(shè)備額定功率偏高，5 t/h的加工處理水平相對應(yīng)的設(shè)備額定功率高達100 kW左右，嚴重限制了微波殺蟲設(shè)備的應(yīng)用。未來，微波設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)在確保殺蟲效果和品質(zhì)無損的條件下，著力研究如何降低設(shè)備額定功率的技術(shù)，讓微波殺蟲設(shè)備成為保障包裝大米防蟲防霉的“定海神針”。

另一方面，隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和糧食行業(yè)技術(shù)的日新月異，利用糙米或大米儲藏，在設(shè)施、裝備、技術(shù)、資金等方面均日趨成熟。與儲藏原糧相比，利用糙米或大米儲藏，節(jié)約了倉容，應(yīng)急效果好。我國儲糧政策應(yīng)該會加大散裝糙米或大米的儲備規(guī)模，需要發(fā)展一種以“低消耗、低成本、低污染、高質(zhì)量、高營養(yǎng)、高效益”為主要內(nèi)容的“三低三高”散裝大米低溫儲藏技術(shù)。雖然還沒有應(yīng)用到大米儲藏的實例，但淺層地能低溫儲藏技術(shù)作為一種優(yōu)質(zhì)綠色儲糧技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展，技術(shù)已成熟，經(jīng)過原糧儲藏的實踐認證，勢必成為散裝大米安全儲藏的技術(shù)保障。

參 考 文 獻

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