实仓熏蒸与气调储粮技术应用论述

2023-08-05应安娜杨虎清王志明

现代食品 2023年4期

◎ 应安娜，杨虎清, 王志明

（1.浙江农林大学食品与健康学院，浙江杭州 311300；2.金华市粮食收储有限公司，浙江金华 321000）

稻谷是我国种植的重要粮食作物之一，国家统计局数据显示，2021 年稻谷总产量为2.128 亿t[1]。稻谷是我国粮仓内主要的储备品种[2]，国家投入人力、物力、财力以保持储备粮数量稳定，目的是防止发生战乱和自然灾害时，粮食供应链断裂，同时维持市场价格稳定与供应，保障居民的日常消费[3]。稻谷虽然有坚硬的稻壳保护，对虫、霉的危害以及外部环境的温度和湿度的影响起到一定的保护作用[4]，但依然受到外部储藏条件的影响，在储藏期间若措施不当，容易结露、发热，造成稻谷的黄变、霉变和陈化等不可逆的品质劣变问题[5]。结合金华地区实际储粮技术情况，本文通过综述磷化铝熏蒸和充氮气调在粮食储备过程中应用，以及对稻谷重要差异代谢产物的种类、功能、含量的分析，揭示熏蒸和气调这两种储藏方式对稻谷的分子机制影响，为稻谷择优选择储藏方式提供依据。

1 金华地区储粮技术现状

金华地区粮库主要的储藏方式为常温情况下的气调储藏、熏蒸储藏。立足于“智慧化粮库”系统，对粮仓内部情况进行实时监控与管理，以防止出现虫蚀、霉变等情况，进而造成粮食损耗与品质下降。磷化铝熏蒸和充氮气调试验的粮仓以平房仓为主，因平房仓建筑材料获取容易，且建仓施工方便，周期较短，投资金额比较小，建设技术成熟，储存粮食的安全性比较高[6]，是目前金华地区主要使用的仓房类型。金华地区平房仓主要以砖混结构为主，目前使用的仓库一部分为后期建造，一部分为旧仓改造，对仓房进行改造的同时也进行了“智慧粮库”系统建设。智能化改造后，使仓房设施进一步完善，如环流熏蒸系统、仓内外虫害检测系统、高清视频监控系统、充氮气调设备系统、粮食业务管理系统、中心机房设备系统等，储藏功能更加强大。其中，智能化系统中仓外环流管路可用于实现气调等多种作业模式，包括上冲下排、下冲上排、尾气利用等。在仓外环流管路改造时充分考虑最大化利用已有的环流熏蒸管路，使改造后的管路可同时满足气调和熏蒸作业的需求。

2 磷化铝熏蒸在储粮中的运用

储粮通常需要辅以磷化铝熏蒸，以降低微生物和仓储害虫的活动，保证稻谷安全[7]。磷化铝熏蒸的机制是通过粉剂或片剂吸收仓内的水分而潮解，从而缓慢释放气体磷化氢，以达到杀灭靶标有害生物的目的，并且磷化氢气体的穿透力好，扩散能力强，辅以环流熏蒸系统，可以有效地将磷化氢气体均匀分布于粮堆整体空间[8]。在密闭熏蒸结束后，利用排风扇通风散气，粮堆内的残留磷化氢散失也较快。但是，磷化铝熏蒸在实际使用中也有弊端，我国早年由于对磷化铝用量把控不够科学，且早期储粮仓房气密性不高，使熏蒸气体发生泄漏，导致粮堆空间内不能达到熏蒸的有效浓度，熏蒸的时间不足以导致储粮害虫死亡。为达到理想的使用效果，往往会加大熏蒸剂使用量以及增加熏蒸次数，单纯的用多剂量和次数熏蒸的方法[9]，最后使很多的储粮害虫如锈赤扁谷盗、谷蠹、米象等产生抗药性，使熏蒸杀虫不彻底，防治效果不理想[10]，产生恶性循环。此外，磷化氢气体无色无味，但剧毒，经人体呼吸后会腐蚀呼吸道、胃肠道，影响细胞代谢，使人体的呼吸系统、中枢神经系统、肾脏受到影响，其中对人体的中枢神经系统伤害最严重。

3 充氮气调在储粮中的运用

气调储粮通过改变封闭粮堆内气体成分的比例，达到使储粮害虫缺氧死亡、抑制粮食代谢活动的目的，提高了储藏安全性和稳定性[11]。气调储藏可利用微生物造成缺氧环境、充入氮气或者二氧化碳气调等方法[12]。气调所造成的缺氧环境能抑制粮堆内生物的生命活动，延缓储藏粮食的陈化，这是今后储粮技术的发展方向[13]。气调储藏的应用推进了绿色储粮的发展，并且粮库可以实现自制氮气，且成本较低，研究充氮气调储藏技术对粮食品质的影响，对害虫的防治具有很大的发展空间[14]。气调的优势吸引我国粮食仓储各个部门积极开展绿色储粮的行动，这是发展循环经济的良好开端[15]。

粮食充氮气调技术是用塑料板和薄膜对粮堆进行密闭，采用制氮机[16]的方式制氮，并向粮堆充入适量氮气置换空气，使密闭空间内长期处于缺氧状态，可以有效杀死储粮害虫，并抑制粮食的生理活动，减少营养物质流失[17]。邱艳[18]通过以自然密封储藏为对照，研究充氮储藏和充氮结合迷迭香提取物储藏的糙米的化学成分、蒸煮特性、外观和微生物等变化，得出充氮储藏能有效减缓糙米储藏过程中大部分品质指标的变化，喷涂迷迭香后效果更佳，尤其是能明显减缓糙米脂肪的氧化和抑制细菌的生长。张慧民[19]将充氮气调技术应用于国产大豆的储藏中，得出在大豆的长期储藏中，应将粮堆内的氮气浓度保持在95%～97%，氧气含量不宜低于2%，过度缺氧会导致大豆的无氧代谢加快，其中间代谢产物的积累会加快大豆的品质裂变。因气调仓房极度缺氧，工作人员进入气调仓检查粮情或者气囊内时，必须提前佩戴好呼吸器和达到规定压力值的空气储气罐，以保障进入缺氧环境内可以正常呼吸[20]。

4 稻谷代谢组学分析意义

代谢组学是指在特定时间和特定条件下，对生物系统中所有小分子代谢物进行定性和定量分析，以描述整体生物内源性代谢物及其对内外因素变化的反应。代谢组学的应用在这几年兴起，通过研究生物体的代谢物质的种类及其含量的变化，以达到探明代谢变化的目的。现在已经广泛应用于植物体的代谢活动、功能成分、生理机能、品质鉴别以及特异资源筛选等领域[21－22]。对稻谷样本的代谢物研究，是将样本进行准确称量，提取代谢产物之后进行上机分析，先后通过特征值去除、缺失值填充、数据归一化、质控RSD、对数转换对数据进行预处理。数据通过主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判别分析（PLS － DA）等方法分析，筛选稻谷样品的差异代谢物。KEGG 是研究生物体内代谢系统的重要工具，利用超几何分布检验筛选与比较分析差异代谢物富集的 KEGG Pathway，获得差异代谢物参与的重要代谢通路[23]。付坚等[24]通过借鉴包括第三代高通量测序技术、蛋白组学分析和代谢组学技术在内的现代生物技术，展开对疣粒野生稻优异性状调控机理研究，加强了疣粒野生稻抗病、抗虫、耐旱及耐阴等功能基因发掘。刘振等为深入探明湖南典型地方茶树种质资源的功能成分差异，采用超高效液相色谱-串联四极杆质谱分析技术，对湖南典型地方茶树种质资源城步峒茶群体(CBDC)、江华苦茶群体(JHKC)、汝城白毛茶群体(RCBM)、安化群体(AHQT)进行代谢物检测，通过检测代谢物的种类和相似性，为后期特异茶树种质资源的挖掘与选育提供重要参考。张标金等以富硒糯米为原料，酿制富硒黄酒，分析了富硒黄酒的总硒和有机硒含量，利用广泛的非靶向代谢组技术解析了富硒黄酒发酵过程中的代谢物差异，进行了高通量解析，为富硒黄酒的开发提供理论依据。代谢组学揭示了代谢物的种类和含量，具有覆盖面广、灵敏度高、准确性高等优点。