實倉熏蒸與氣調儲糧技術應用論述

◎ 應安娜， 楊虎清, 王志明

（1.浙江農林大學 食品與健康學院，浙江 杭州 311300；2.金華市糧食收儲有限公司，浙江 金華 321000）

稻谷是我國種植的重要糧食作物之一，國家統計局數據顯示，2021 年稻谷總產量為2.128 億t[1]。稻谷是我國糧倉內主要的儲備品種[2]，國家投入人力、物力、財力以保持儲備糧數量穩定，目的是防止發生戰亂和自然災害時，糧食供應鏈斷裂，同時維持市場價格穩定與供應，保障居民的日常消費[3]。稻谷雖然有堅硬的稻殼保護，對蟲、霉的危害以及外部環境的溫度和濕度的影響起到一定的保護作用[4]，但依然受到外部儲藏條件的影響，在儲藏期間若措施不當，容易結露、發熱，造成稻谷的黃變、霉變和陳化等不可逆的品質劣變問題[5]。結合金華地區實際儲糧技術情況，本文通過綜述磷化鋁熏蒸和充氮氣調在糧食儲備過程中應用，以及對稻谷重要差異代謝產物的種類、功能、含量的分析，揭示熏蒸和氣調這兩種儲藏方式對稻谷的分子機制影響，為稻谷擇優選擇儲藏方式提供依據。

1 金華地區儲糧技術現狀

金華地區糧庫主要的儲藏方式為常溫情況下的氣調儲藏、熏蒸儲藏。立足于“智慧化糧庫”系統，對糧倉內部情況進行實時監控與管理，以防止出現蟲蝕、霉變等情況，進而造成糧食損耗與品質下降。磷化鋁熏蒸和充氮氣調試驗的糧倉以平房倉為主，因平房倉建筑材料獲取容易，且建倉施工方便，周期較短，投資金額比較小，建設技術成熟，儲存糧食的安全性比較高[6]，是目前金華地區主要使用的倉房類型。金華地區平房倉主要以磚混結構為主，目前使用的倉庫一部分為后期建造，一部分為舊倉改造，對倉房進行改造的同時也進行了“智慧糧庫”系統建設。智能化改造后，使倉房設施進一步完善，如環流熏蒸系統、倉內外蟲害檢測系統、高清視頻監控系統、充氮氣調設備系統、糧食業務管理系統、中心機房設備系統等，儲藏功能更加強大。其中，智能化系統中倉外環流管路可用于實現氣調等多種作業模式，包括上沖下排、下沖上排、尾氣利用等。在倉外環流管路改造時充分考慮最大化利用已有的環流熏蒸管路，使改造后的管路可同時滿足氣調和熏蒸作業的需求。

2 磷化鋁熏蒸在儲糧中的運用

儲糧通常需要輔以磷化鋁熏蒸，以降低微生物和倉儲害蟲的活動，保證稻谷安全[7]。磷化鋁熏蒸的機制是通過粉劑或片劑吸收倉內的水分而潮解，從而緩慢釋放氣體磷化氫，以達到殺滅靶標有害生物的目的，并且磷化氫氣體的穿透力好，擴散能力強，輔以環流熏蒸系統，可以有效地將磷化氫氣體均勻分布于糧堆整體空間[8]。在密閉熏蒸結束后，利用排風扇通風散氣，糧堆內的殘留磷化氫散失也較快。但是，磷化鋁熏蒸在實際使用中也有弊端，我國早年由于對磷化鋁用量把控不夠科學，且早期儲糧倉房氣密性不高，使熏蒸氣體發生泄漏，導致糧堆空間內不能達到熏蒸的有效濃度，熏蒸的時間不足以導致儲糧害蟲死亡。為達到理想的使用效果，往往會加大熏蒸劑使用量以及增加熏蒸次數，單純的用多劑量和次數熏蒸的方法[9]，最后使很多的儲糧害蟲如銹赤扁谷盜、谷蠹、米象等產生抗藥性，使熏蒸殺蟲不徹底，防治效果不理想[10]，產生惡性循環。此外，磷化氫氣體無色無味，但劇毒，經人體呼吸后會腐蝕呼吸道、胃腸道，影響細胞代謝，使人體的呼吸系統、中樞神經系統、腎臟受到影響，其中對人體的中樞神經系統傷害最嚴重。

3 充氮氣調在儲糧中的運用

氣調儲糧通過改變封閉糧堆內氣體成分的比例，達到使儲糧害蟲缺氧死亡、抑制糧食代謝活動的目的，提高了儲藏安全性和穩定性[11]。氣調儲藏可利用微生物造成缺氧環境、充入氮氣或者二氧化碳氣調等方法[12]。氣調所造成的缺氧環境能抑制糧堆內生物的生命活動，延緩儲藏糧食的陳化，這是今后儲糧技術的發展方向[13]。氣調儲藏的應用推進了綠色儲糧的發展，并且糧庫可以實現自制氮氣，且成本較低，研究充氮氣調儲藏技術對糧食品質的影響，對害蟲的防治具有很大的發展空間[14]。氣調的優勢吸引我國糧食倉儲各個部門積極開展綠色儲糧的行動，這是發展循環經濟的良好開端[15]。

糧食充氮氣調技術是用塑料板和薄膜對糧堆進行密閉，采用制氮機[16]的方式制氮，并向糧堆充入適量氮氣置換空氣，使密閉空間內長期處于缺氧狀態，可以有效殺死儲糧害蟲，并抑制糧食的生理活動，減少營養物質流失[17]。邱艷[18]通過以自然密封儲藏為對照，研究充氮儲藏和充氮結合迷迭香提取物儲藏的糙米的化學成分、蒸煮特性、外觀和微生物等變化，得出充氮儲藏能有效減緩糙米儲藏過程中大部分品質指標的變化，噴涂迷迭香后效果更佳，尤其是能明顯減緩糙米脂肪的氧化和抑制細菌的生長。張慧民[19]將充氮氣調技術應用于國產大豆的儲藏中，得出在大豆的長期儲藏中，應將糧堆內的氮氣濃度保持在95%～97%，氧氣含量不宜低于2%，過度缺氧會導致大豆的無氧代謝加快，其中間代謝產物的積累會加快大豆的品質裂變。因氣調倉房極度缺氧，工作人員進入氣調倉檢查糧情或者氣囊內時，必須提前佩戴好呼吸器和達到規定壓力值的空氣儲氣罐，以保障進入缺氧環境內可以正常呼吸[20]。

4 稻谷代謝組學分析意義

代謝組學是指在特定時間和特定條件下，對生物系統中所有小分子代謝物進行定性和定量分析，以描述整體生物內源性代謝物及其對內外因素變化的反應。代謝組學的應用在這幾年興起，通過研究生物體的代謝物質的種類及其含量的變化，以達到探明代謝變化的目的。現在已經廣泛應用于植物體的代謝活動、功能成分、生理機能、品質鑒別以及特異資源篩選等領域[21－22]。對稻谷樣本的代謝物研究，是將樣本進行準確稱量，提取代謝產物之后進行上機分析，先后通過特征值去除、缺失值填充、數據歸一化、質控RSD、對數轉換對數據進行預處理。數據通過主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判別分析（PLS － DA）等方法分析，篩選稻谷樣品的差異代謝物。KEGG 是研究生物體內代謝系統的重要工具，利用超幾何分布檢驗篩選與比較分析差異代謝物富集的 KEGG Pathway，獲得差異代謝物參與的重要代謝通路[23]。付堅等[24]通過借鑒包括第三代高通量測序技術、蛋白組學分析和代謝組學技術在內的現代生物技術，展開對疣粒野生稻優異性狀調控機理研究，加強了疣粒野生稻抗病、抗蟲、耐旱及耐陰等功能基因發掘。劉振等為深入探明湖南典型地方茶樹種質資源的功能成分差異，采用超高效液相色譜-串聯四極桿質譜分析技術，對湖南典型地方茶樹種質資源城步峒茶群體(CBDC)、江華苦茶群體(JHKC)、汝城白毛茶群體(RCBM)、安化群體(AHQT)進行代謝物檢測，通過檢測代謝物的種類和相似性，為后期特異茶樹種質資源的挖掘與選育提供重要參考。張標金等以富硒糯米為原料，釀制富硒黃酒，分析了富硒黃酒的總硒和有機硒含量，利用廣泛的非靶向代謝組技術解析了富硒黃酒發酵過程中的代謝物差異，進行了高通量解析，為富硒黃酒的開發提供理論依據。代謝組學揭示了代謝物的種類和含量，具有覆蓋面廣、靈敏度高、準確性高等優點。

5 結語

本文對磷化鋁熏蒸和充氮氣調2 種方式進行論述，并分析稻谷的重要差異代謝產物種類、功能、含量，有助于揭示2 種不同的處理方式對稻谷的分子機制影響，間接反映儲藏期間稻谷的品質優劣，為后續稻谷儲藏是熏蒸還是氣調的選擇提供理論依據。