玉米穗储藏水分与品质变化相关性的研究

董 梅

（辽宁省粮食科学研究所，沈阳 110032）

在我国东北地区，玉米收获时水质量分数一般在25% ～28%，玉米穗储藏是东北地区农民普遍使用的一种模式。根据2020 年“新华视点”记者调查，农民在自家庭院、农田地头做“地趴”式储粮3 ～4个月，造成粮食大量损失的主要原因是生霉、腐烂及遭遇鼠害［1］。2021 年辽宁省粮食行业协会公开的调查资料表明，辽宁北部及西部玉米产量较大的地区，农户常规储藏方式为地趴粮和露天散积，占调查样本总量的69%。根据调查结果，粮食质量好坏第一因素取决于粮食收割前杆上的质量，选择好的储存方式，有利于保持粮食产后品质稳定［2］。

辽宁地处我国东北低温高湿储粮区与中温干燥储粮区域之间，冬季和春季具有温度低、风大、干燥等气候特点，加之玉米穗孔隙度大，具备了自然通风干燥降水的外部环境［3］。针对规模化种植大户对玉米穗储的需求，本着技术简单，使用方便，可规模化制造，易于运输，安装便捷的原则，以每仓可储存66 667 m2（100 亩）耕地收获的玉米穗为设计标准，设计了JSWZ系列大型钢网储粮仓。玉米穗在仓内储存过程中的理化指标检验结果证明：新型粮仓不仅能够有效地防霉、防鼠、防雨雪和降低农户粮食产后损失，而且通过自然通风，可以有效地达到降水目的［4］，实现玉米穗安全储藏。

本研究针对玉米穗在大型钢网储粮仓储存过程中的常规检验共350 个样品，通过对其水分、容重、脂肪酸值和霉变粒等数据进行统计分析研究，利用Origin及Excel 软件，对其中有强相关的指标进行数据拟合研究，推导出数学模型，并根据实测数值进行回带性检验，以期能够利用常规的检测指标及手段，预测玉米穗储存期间的品质变化趋势，为安全储粮提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

选取当年收获的、辽宁省北部地区常规种植的未干燥玉米穗作为实验用玉米穗，玉米穗入仓前去除玉米皮和玉米绒须。

1.2 实验粮仓

实验粮仓由2 个规格尺寸为14 m ×1.5 m ×3.6 m（长×宽×高）的长方体封闭储粮空间组合而成，主体仓壁为钢丝筛网（筛孔6 mm×6 mm），通风防鼠，两侧仓体中间设有1 m宽的通风道，单侧粮仓储粮厚度为1.5 m，仓体东西方向摆放，实验仓周边无遮挡。

1.3 取样点设置

两侧仓体称为Ⅰ仓和Ⅱ仓，每个仓体扦样点分上、中、下3 层，上层距粮面800 mm，下层距仓底600 mm，中层距下层1 200 mm，每层设7 个节点，两端取样点距仓体1 000 mm，相邻取样点间隔2 000 mm，各取样点距中央通风道一侧500 mm，2 个仓共计42 个节点，见图1、图2。

图1 仓体结构示意图（单位：mm）

图2 扦样节点分布示意图（单位：mm）

选取其中的14 个点作为取样点，取样点设计分布如表1 所示，标记“×”的点为取样点。

表1 取样点分布统计表

1.4 取样时间

玉米穗入仓后，当年11月至次年2月气温处于低温期，粮食品质变化不大，每个月取样1 次；3—6 月，随着气温的升高，玉米品质变化加快，每半个月取样1次。

1.5 检测方法

检测指标有水分、容重、脂肪酸值和不完善粒（霉变粒）数据，由当地专业的粮油检测机构取样及检验，依据标准为：GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；GB／T 20570—2015《玉米储存品质指标》（附录A）；GB／T 5498—2013《粮油检验容重测定》；GB／T 5494—2019《粮油检验粮食、油料的杂质、不完善粒检验》。

2 结果与分析

2.1 实验期间的粮仓水分变化情况

本实验进行了2 个储粮期的取样检测，每个储粮期从第一年玉米收获后入仓存储开始，至第二年7月截止，储粮期间主要是在冬季和春季，重点研究当年11 月至次年5 月的储粮变化。玉米储藏期间没有出现极端天气状况，实验地气温统计，当年11 月至次年4 月最低日平均气温－16 ℃，最高日平均气温15 ℃，平均湿度40 %以下，风力在3 ～4 级及以上的时间占比70%左右。因此，在当年11 月至次年4 月间玉米穗储藏环境为低温通风储藏状态。

对2个子仓的水分平均值变化进行比较，用Excel软件绘制折线图，从图3可见，2个子仓的玉米水分变化走向及降水幅度基本一致，即2 个子仓的粮食水分变化趋势是一致的，2 个子仓的粮食品质变化同步，并且趋势一致。

图3 2 个子仓水分变化对比折线图

2.2 玉米穗检测指标间相关性研究

对玉米穗储藏期间的品质指标检测数据进行相关性检验。不完善粒指标中检测了虫蚀粒、病斑粒、破碎粒、生芽粒、热损伤粒、生霉粒和未熟粒等，其中没有加热操作，热损伤粒未检出，虫蚀粒、病斑粒、破碎粒、生芽粒和未熟粒偶有检出，主要检测数据是霉变粒，因此只选取了霉变粒指标，其他指标不做比较。利用Origin 2019b 软件对水分、容重、脂肪酸值进行相关性分析，从分析结果可见，一期与二期储藏期间水分、容重及脂肪酸值呈中度以上相关，特别是二期储藏期间各指标相关性为强和极强相关，并且P ＜0.05（见表2），说明存在线性关系；而玉米水分与霉变粒指标呈弱相关，且P 值＞0.05，不存在线性关系。因此选择二期储藏期数据进行拟合处理，利用推导出的线性模型和二次曲线模型进行比较，选择最优拟合模型，并且将模型推导与第一期储藏期间的检测指标进行回带检验，以验证模型的合理性。

表2 玉米穗品质指标间的相关性统计表

利用Origin 2019b 软件对二期储藏期间水分与容重、水分与脂肪酸值的数据进行拟合处理，选取常用的线性及二次曲线模型进行回归分析。

2.3 玉米水分与容重关系预测模型的确立

二期玉米水分与容重拟合模型及参数见表3。

表3 二期玉米水分与容重拟合模型及参数

一期玉米容重实测值与模型推导值回带检验，见表4。

表4 一期玉米容重实测值与模型推导值／g／L

模型推导原则以首次测得的容重值为基准，截距取值为首次测得值或是最接近的值，推导出模型表达后，带入实测的水分值，推导趋势数值，与实测值比较计算误差值，利用Excel软件绘制实测值与推导值的对比折线图，见图4。

图4 玉米水分与容重模型推导值与实测值折线对比图

将表4 和表5 结合起来分析，线性模型推导值误差更小一些，与实测值更接近，因此选择线性模型。

式中：Y 为玉米容重／g／L；x 为玉米水质量分数／%；a ＝786；b ＝2.3。

参照式（1），可以利用初始取样的样本检测指标及储藏期间常规的水分检测数据，模拟估测玉米穗储藏期间容重的变化趋势。

2.4 玉米水分与脂肪酸值关系预测模型的确立

二期玉米水分与脂肪酸值拟合模型及参数，见表5。

表5 二期玉米水分与脂肪酸值拟合模型及参数

一期玉米脂肪酸值实测值与模型推导值回带检验，见表6。

表6 一期玉米脂肪酸值实测值与模型推导值／mg KOH／100 g

二次曲线模型的确定原则为以初次测得的脂肪酸值作为常数项，以因变量幂次方最高项的最小值为基准建立模型表达式，见式（2）；线性模型推导原则以第一次测得的脂肪酸值为基准，绘制实测值与推导值的对比折线图，见图5。

图5 玉米水分与脂肪酸值模型与实测值折线对比图

式中：Y为玉米脂肪酸值／g／L；x 为玉米水质量分数／%；a ＝37；b ＝0.32。

参照式（2），可以利用初始取样的样本检测指标及储藏期间常规的水分检测数据，模拟估测玉米穗储藏期间脂肪酸值的变化趋势。

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［5］，储藏初期玉米的脂肪酸值变化较缓慢，在天气回暖后显著上升，主要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［6］，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［7］和翟晓娜等［8］的实验表明当玉米的储藏气温和粮温较低时，其脂肪酸值每月上升0.6 ～1.0 mg KOH／100 g，本研究结果与该结果相一致。因此，基于储藏初期的脂肪酸值进行线性趋势预测是可行的。

3 结论

实验期间的玉米储藏环境为常规状态，没有特殊天气环境，重点研究秋收后11 月份到第二年5 月份间低温自然通风储藏条件下的玉米穗品质变化情况，能够反映正常年景下玉米储藏期间的品质变化规律。

利用模型模拟分析了水分、容重和脂肪酸值3个因素间相关变化的趋势，通过模型推导和回带分析，线性模型回带后的推导值与实测值的误差可见，线性模型误差小于二次曲线模型回带后的误差值，趋势模拟更趋近于实测值，脂肪酸值的线性模拟更趋近实测值。

通过玉米穗储藏过程中的容重和脂肪酸值的实测值研究可见，在为期半年常规的低温自然通风气候条件下，储藏的玉米容重变化不大，玉米等级不变，脂肪酸略有升高，仍在宜存范围内。因此，使用设计的JSWZ系列大型钢网储粮仓能够解决玉米穗地趴、露天散堆储粮霉变及鼠害损失严重的问题。