冀州地区钢网式农户储粮仓玉米果穗仓储试验研究

翟晓娜，赵玉强，娄 正，师建芳，邵 广，谢奇珍，沈 瑾

（农业农村部规划设计研究院 农业农村部农产品产后处理重点实验室，北京 100121）

随着我国农作物机械化技术的加速推广，2018 年玉米的收获机械化率可达75%，并以果穗收获为主，但粮食产地烘干机械化率尚不足25%，且玉米收获时籽粒含水率普遍高达30%左右，大面积集中收获且自然晾晒场地缺乏，后续脱粒和晾晒用工成本仍然较高。2018 年在冀州地区调研期间，新收玉米马路晾晒的景象随处可见，若逢阴雨天气，则会造成果穗堆内部发芽霉变。如何有效帮助农户及合作社储藏高水分玉米果穗意义重大。

早在2007 年为减少农村粮食产后损失，原国家粮食局就启动了农户科学储粮专项工程，其中黑龙江中良仓储技术工程有限公司研发的“JSWD-120 型有骨架钢网仓”被黑龙江省纳入推广应用范畴，在农村储粮减损方面取得良好成效。

宽度是钢网仓设计的一个重要参数，宽度过大会影响粮仓中部玉米穗的降水效果，果穗易发生霉变，宽度过小则会增加单位储粮投资成本[1]。近年，在实际应用中我们发现，钢网式农户科学储粮仓在黑龙江地区的安全装粮厚度可达1.5 m，在吉林地区2017 年其安全装粮厚度仅为1.2 m。基于此，课题组以“JSWD-120 型有骨架钢网仓”矩形仓为试验基本仓，预探究其在华北冀州地区推广应用的可行性及其最佳装粮厚度。

1 材料与方法

1.1 材料

新收玉米果穗：河北永生食品有限公司，购自河北省衡水市冀州市西吕津村周边地区。

1.2 试验钢网仓

JSWD-120 矩形钢网仓（4×1.5×2 m）：黑龙江中良仓储技术工程有限公司，按试验需求将该仓改造为装粮厚度分别为0.8、1.0 及1.2 m，改良后仓的俯视示意图如图1a 所示、实际装粮后的侧面效果如图1b 所示。同时以一个未改造仓，即装量厚度为1.5 m 仓为对照。

图1 试验网仓图（单位：mm）Fig.1 The small-scale farm bin (Unit:mm)

1.3 粮情监测点布置

试验过程中，实时监测仓内粮堆及环境的温湿度，传感器购自北京九堡科技有限公司。在每个分割仓的垂直方向均匀放置3 个传感器，具体布置及编号如图2 所示，其中0.8 m 仓中3 个传感器从下往上依次为1-1、1-2、1-3；1.0 m 仓中传感器从下往上为2-1、2-2、2-3；1.2 m 仓中传感器从下往上为3-1、3-2、3-3。

图2 仓内传感器布置图（单位：mm）Fig.2 Sensor layout diagram in the test-bin (Unit: mm)

1.4 取样及其检测方法

实时观测仓内及环境的温湿度变化，不定期定点取样进行品质检测。

水分含量：玉米果穗剥粒后用谷物水分测定仪（YFSGY-2）进行水分快速测定，每份样品测量两次取其平均值。脂肪酸值：按GB/T 29405—2012 测定；粗淀粉含量：按GB 5009.9—2016 测定；直链淀粉含量：按GB/T 15683—2008 测定；菌落总数：按GB 4789.2—2016 测定；脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量：按GB 5009.111—2016 测定；赭曲霉毒素A 含量：按GB 5009.96—2016 测定。

2 结果与讨论

2.1 试验期间粮情变化情况

试验期间不同装粮厚度矩形仓中各监测点及环境温湿度的变化情况如图3 所示。从图中可知，试验期间仓内各监测点粮堆的温度整体变化趋势与环境变化一致，并呈现先降低后升高的趋势，且粮堆温度均低于环境温度。试验周期内最高粮温低于25 ℃，并在2019 年11 月上旬至2020 年3 月上旬维持在15 ℃以下，即处于低温储藏状态。就湿度而言，仓内湿度与环境湿度变化趋势基本相同，但不同时期表现不同，具体为入冬前期粮堆湿度略高于环境湿度，而12 月份之后粮堆湿度低于或与环境湿度持平。进一步比较不同仓内同一垂直高度的温度变化可发现（图4），仓储初期0.8 m 侧其底层粮温高于其他两侧，而12 月份之后该侧底层温度表现最低；就中层粮温而言，试验周期内0.8 m 侧内粮温最高；就上层粮温而言，可明显看出试验周期内1.0 m 侧仓内粮温最低。总体而言，试验期间仓内整体底层粮温偏低，可能与仓底通风流量较大有关[2]。

图3 仓内及环境温湿度变化情况Fig.3 Variation of temperature and humidity in test-bins and environment

图4 3 个仓同一高度监测点粮堆的温度变化情况Fig.4 Variation of temperature in test-bins at a same height

2.2 玉米果穗湿基水分变化情况

试验期间玉米果穗的湿基水分变化如图5 所示。经过近6 个月的自然通风储藏，仓内玉米水分均可逐步降低至安全储藏水分，分别约为13.75%（0.8 m）、13.80%（1.0 m）和14.05%（1.2 m），且水分含量基本在来年3 月份初期基本稳定。具体表现为：仓内玉米果穗的水分在初始仓储半个月期间基本维持稳定、甚至略有上浮，这主要与仓储期间当地的阴雨天气有关；随着储藏时间的延长，环境温度逐渐降低、玉米果穗的水分开始逐步下降，3 月初仓内各监测点玉米水分约为13%～14%，这与依据李兴军等[3-4]的平衡水分方程计算得出的该地区历年13.5%～14.5%的平衡水分相近。再者仓储后期玉米果穗水分基本呈现出上层水分较低的特点，与刘长生等的试验结果相似[5]。

图5 3 个试验仓内监测点玉米籽粒湿基水分的变化情况Fig.5 Variation of corn’s moisture in test-bins over time

2.3 玉米果穗脂肪酸值的变化情况

粮食在仓储过程中其脂肪酸值会随着储藏时间的延长而逐渐上升，一般粮食初始水分较高、仓储温度越高，其脂肪酸值变化越快且幅度大[6-7]。GB/T 20570—2015《玉米储存品质判定规则》中明确规定当玉米的脂肪酸值≤65 mgKOH/100g 为宜存、≤78 mgKOH/100g 时为轻度不宜存。试验周期间玉米的脂肪酸值变化情况如图6 所示，整体呈现随仓储时间延长而增大的趋势，出仓时各仓的脂肪酸值分别为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 侧外，其他两侧仓内玉米的脂肪酸值均在国标范围内。从图中可看出，储藏初期玉米的脂肪酸值变化较缓慢，但在天气回暖后显著上升，这可能是因为储藏过程中玉米中粗脂肪逐渐分解为游离脂肪酸进而发生氧化[8]，而越冬储藏期间果穗一直处于低温储藏状态，其脂肪酸值增幅也相对较小，田元方[9]的试验表明当玉米的储藏气温和粮温较低时，其脂肪酸值平均每月上升0.6～1.0 mgKOH/100g 干样。此外，试验周期内0.8 m 侧底层（1-1#）和1.0 m 测中层（2-2#）的玉米脂肪酸值变化幅度相对较大，这与该两个检测点较高的粮温相吻合。

图6 3 个仓同一高度监测点玉米脂肪酸值的变化情况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链淀粉含量变化情况

淀粉是玉米原粮中最主要的储藏物质，可分为直链淀粉和支链淀粉，在储藏过程中淀粉各组分含量会发生不同程度的变化，且淀粉的降解主要直观表现为直链淀粉的减少[10-11]。普通玉米一般淀粉含量约72%，其中直链淀粉约含30%，该试验周期内玉米果穗的粗淀粉及直链淀粉的含量变化情况如图7 所示，其粗淀粉含量约57%～75%，仓储初期粗淀粉含量的增加主要是因为初始对照值偏低，且果穗间误差较大；后期粗淀粉含量的明显增加主要是由于玉米含水量的降低；就直链淀粉含量而言，其含量呈逐渐降低的趋势，这可能与试验中随着仓储时间的延长籽粒中束缚性淀粉合成酶、即主要负责直链淀粉合成的酶活性的下降有关[12]。整体而言，仓内玉米粗淀粉（湿基含量）表现为逐步增加、直链淀粉含量逐步降低的趋势，与修琳等[13]在玉米越夏储藏中的结果相似，且试验仓上层的该指标的变化幅度相对较大。

图7 试验仓内玉米粗淀粉和直连淀粉含量的变化Fig.7 Time-variation of corn’s crude starch and amylose content in test-bins

2.5 玉米果穗的菌落总数及其真菌毒素含量

高水分玉米在仓储过程中极易发生霉变，气候条件是影响霉菌感染的重要因素[14-15]。试验周期内，各仓的上层玉米果穗的菌落总数最大，其中仓储168 天后各仓上层玉米菌落总数分别为9.3×105CFU/g(0.8 m)、3.9×105CFU/g(1.0 m)与1.6×105CFU/g(1.2 m)，这与上层粮食受环境影响较大有关。李慧等[16]在研究玉米网仓（1.5×0.95×1.2 m）品质变化时也同样发现相比于下层玉米，上层和中层的玉米更易发生霉变。此外，试验过程中还对玉米籽粒中的呕吐毒素（脱氧雪腐镰刀菌烯醇，DON）和赭曲霉毒素A（CTA）进行了动态监测，但整个试验周期两种毒素均未检出（DON 和CTA 检测限分别为200 μg/kg、1 μg/kg）。其中DON 一般在刚收获后的谷物中污染较为严重，并与玉米的收获地区和年份的不同而有较大差别；北方大部分地区较干燥，不适合赭曲霉菌的生长和产毒[15]。此外，也有研究表明DON 含量与玉米生霉粒含量之间没有明显的相关性[17]。

2.6 出仓后各仓内玉米的平均品质质量

仓储结束后，对各仓玉米果穗质量进行对比分析，同时对比1.5 m 仓内玉米质量。如图8 所示，经过近半年的仓储周期，各仓玉米果穗的水分均可降至14%左右，且无显著性差异；脂肪酸值明显增大且各仓间差异显著，但除1.5 m 仓外其他各仓的玉米均在宜存范围；粗淀粉含量有一定程度的增大并均在72%左右，直链淀粉含量均明显降低、且装粮厚度越大其含量越低。总体而言，仓储期结束后装粮厚度为1.2 m 的仓内玉米质量较高，具体表现为水分最高、脂肪酸值最低，分别为14.05%和51.59 mgKOH/100g，粗淀粉含量为69.66%（直链淀粉占比20.65%）。

图8 仓储前后玉米的品质变化Fig.8 Quality changes of corn after 6 months’ storage

3 结论

在河北冀州地区应用钢网式农户储粮仓储藏新收获玉米果穗，经过6 个月试验周期后，不同装粮厚度仓内的玉米果穗均可降至安全水分且未检出呕吐毒素等真菌毒素，其中1.2 m 侧网仓玉米籽粒水分最高且脂肪酸值最低，1.5 m 网仓内玉米脂肪酸值超过玉米宜存国标，不宜在冀州地区使用；而1.2 m 侧仓内玉米质量较好这一现象可能与仓储期间的雨雪天气变化及其受风面积相对较大等诸多因素有关。综上，已在东北地区得到良好应用的钢网式农户储粮仓可通过优化其储粮的粮层厚度进一步向南推广应用[18]或在1.5 m 的经典网仓上加装机械通风管道以应对不同的季节变化，同时在装粮的时候应控制其杂质及发霉果穗的含量。

此外，在本试验中由于玉米果穗的取样与籽粒相比均一性较差，同时3 个不同装粮厚度的改造仓内相互关联，一定程度上无法完全真实反应装粮厚度对玉米果穗品质质量的影响。在今后试验过程中可通过采用加大果穗取样数量、借助重量传感器检测试验仓整体重量变化、增加试验过程中风速风量等因素监测、设置完全独立的不同装粮厚度试验仓，进一步深入探究储藏期内玉米果穗的品质变化，提高农户储粮仓的科学使用性。