玉米穗儲藏水分與品質變化相關性的研究

董 梅

（遼寧省糧食科學研究所，沈陽 110032）

在我國東北地區，玉米收獲時水質量分數一般在25% ～28%，玉米穗儲藏是東北地區農民普遍使用的一種模式。根據2020 年“新華視點”記者調查，農民在自家庭院、農田地頭做“地趴”式儲糧3 ～4個月，造成糧食大量損失的主要原因是生霉、腐爛及遭遇鼠害［1］。2021 年遼寧省糧食行業協會公開的調查資料表明，遼寧北部及西部玉米產量較大的地區，農戶常規儲藏方式為地趴糧和露天散積，占調查樣本總量的69%。根據調查結果，糧食質量好壞第一因素取決于糧食收割前桿上的質量，選擇好的儲存方式，有利于保持糧食產后品質穩定［2］。

遼寧地處我國東北低溫高濕儲糧區與中溫干燥儲糧區域之間，冬季和春季具有溫度低、風大、干燥等氣候特點，加之玉米穗孔隙度大，具備了自然通風干燥降水的外部環境［3］。針對規模化種植大戶對玉米穗儲的需求，本著技術簡單，使用方便，可規?；圃?，易于運輸，安裝便捷的原則，以每倉可儲存66 667 m2（100 畝）耕地收獲的玉米穗為設計標準，設計了JSWZ系列大型鋼網儲糧倉。玉米穗在倉內儲存過程中的理化指標檢驗結果證明：新型糧倉不僅能夠有效地防霉、防鼠、防雨雪和降低農戶糧食產后損失，而且通過自然通風，可以有效地達到降水目的［4］，實現玉米穗安全儲藏。

本研究針對玉米穗在大型鋼網儲糧倉儲存過程中的常規檢驗共350 個樣品，通過對其水分、容重、脂肪酸值和霉變粒等數據進行統計分析研究，利用Origin及Excel 軟件，對其中有強相關的指標進行數據擬合研究，推導出數學模型，并根據實測數值進行回帶性檢驗，以期能夠利用常規的檢測指標及手段，預測玉米穗儲存期間的品質變化趨勢，為安全儲糧提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

選取當年收獲的、遼寧省北部地區常規種植的未干燥玉米穗作為實驗用玉米穗，玉米穗入倉前去除玉米皮和玉米絨須。

1.2 實驗糧倉

實驗糧倉由2 個規格尺寸為14 m ×1.5 m ×3.6 m（長×寬×高）的長方體封閉儲糧空間組合而成，主體倉壁為鋼絲篩網（篩孔6 mm×6 mm），通風防鼠，兩側倉體中間設有1 m寬的通風道，單側糧倉儲糧厚度為1.5 m，倉體東西方向擺放，實驗倉周邊無遮擋。

1.3 取樣點設置

兩側倉體稱為Ⅰ倉和Ⅱ倉，每個倉體扦樣點分上、中、下3 層，上層距糧面800 mm，下層距倉底600 mm，中層距下層1 200 mm，每層設7 個節點，兩端取樣點距倉體1 000 mm，相鄰取樣點間隔2 000 mm，各取樣點距中央通風道一側500 mm，2 個倉共計42 個節點，見圖1、圖2。

圖1 倉體結構示意圖（單位：mm）

圖2 扦樣節點分布示意圖（單位：mm）

選取其中的14 個點作為取樣點，取樣點設計分布如表1 所示，標記“×”的點為取樣點。

表1 取樣點分布統計表

1.4 取樣時間

玉米穗入倉后，當年11月至次年2月氣溫處于低溫期，糧食品質變化不大，每個月取樣1 次；3—6 月，隨著氣溫的升高，玉米品質變化加快，每半個月取樣1次。

1.5 檢測方法

檢測指標有水分、容重、脂肪酸值和不完善粒（霉變粒）數據，由當地專業的糧油檢測機構取樣及檢驗，依據標準為：GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》；GB／T 20570—2015《玉米儲存品質指標》（附錄A）；GB／T 5498—2013《糧油檢驗容重測定》；GB／T 5494—2019《糧油檢驗糧食、油料的雜質、不完善粒檢驗》。

2 結果與分析

2.1 實驗期間的糧倉水分變化情況

本實驗進行了2 個儲糧期的取樣檢測，每個儲糧期從第一年玉米收獲后入倉存儲開始，至第二年7月截止，儲糧期間主要是在冬季和春季，重點研究當年11 月至次年5 月的儲糧變化。玉米儲藏期間沒有出現極端天氣狀況，實驗地氣溫統計，當年11 月至次年4 月最低日平均氣溫－16 ℃，最高日平均氣溫15 ℃，平均濕度40 %以下，風力在3 ～4 級及以上的時間占比70%左右。因此，在當年11 月至次年4 月間玉米穗儲藏環境為低溫通風儲藏狀態。

對2個子倉的水分平均值變化進行比較，用Excel軟件繪制折線圖，從圖3可見，2個子倉的玉米水分變化走向及降水幅度基本一致，即2 個子倉的糧食水分變化趨勢是一致的，2 個子倉的糧食品質變化同步，并且趨勢一致。

圖3 2 個子倉水分變化對比折線圖

2.2 玉米穗檢測指標間相關性研究

對玉米穗儲藏期間的品質指標檢測數據進行相關性檢驗。不完善粒指標中檢測了蟲蝕粒、病斑粒、破碎粒、生芽粒、熱損傷粒、生霉粒和未熟粒等，其中沒有加熱操作，熱損傷粒未檢出，蟲蝕粒、病斑粒、破碎粒、生芽粒和未熟粒偶有檢出，主要檢測數據是霉變粒，因此只選取了霉變粒指標，其他指標不做比較。利用Origin 2019b 軟件對水分、容重、脂肪酸值進行相關性分析，從分析結果可見，一期與二期儲藏期間水分、容重及脂肪酸值呈中度以上相關，特別是二期儲藏期間各指標相關性為強和極強相關，并且P ＜0.05（見表2），說明存在線性關系；而玉米水分與霉變粒指標呈弱相關，且P 值＞0.05，不存在線性關系。因此選擇二期儲藏期數據進行擬合處理，利用推導出的線性模型和二次曲線模型進行比較，選擇最優擬合模型，并且將模型推導與第一期儲藏期間的檢測指標進行回帶檢驗，以驗證模型的合理性。

表2 玉米穗品質指標間的相關性統計表

利用Origin 2019b 軟件對二期儲藏期間水分與容重、水分與脂肪酸值的數據進行擬合處理，選取常用的線性及二次曲線模型進行回歸分析。

2.3 玉米水分與容重關系預測模型的確立

二期玉米水分與容重擬合模型及參數見表3。

表3 二期玉米水分與容重擬合模型及參數

一期玉米容重實測值與模型推導值回帶檢驗，見表4。

表4 一期玉米容重實測值與模型推導值／g／L

模型推導原則以首次測得的容重值為基準，截距取值為首次測得值或是最接近的值，推導出模型表達后，帶入實測的水分值，推導趨勢數值，與實測值比較計算誤差值，利用Excel軟件繪制實測值與推導值的對比折線圖，見圖4。

圖4 玉米水分與容重模型推導值與實測值折線對比圖

將表4 和表5 結合起來分析，線性模型推導值誤差更小一些，與實測值更接近，因此選擇線性模型。

式中：Y 為玉米容重／g／L；x 為玉米水質量分數／%；a ＝786；b ＝2.3。

參照式（1），可以利用初始取樣的樣本檢測指標及儲藏期間常規的水分檢測數據，模擬估測玉米穗儲藏期間容重的變化趨勢。

2.4 玉米水分與脂肪酸值關系預測模型的確立

二期玉米水分與脂肪酸值擬合模型及參數，見表5。

表5 二期玉米水分與脂肪酸值擬合模型及參數

一期玉米脂肪酸值實測值與模型推導值回帶檢驗，見表6。

表6 一期玉米脂肪酸值實測值與模型推導值／mg KOH／100 g

二次曲線模型的確定原則為以初次測得的脂肪酸值作為常數項，以因變量冪次方最高項的最小值為基準建立模型表達式，見式（2）；線性模型推導原則以第一次測得的脂肪酸值為基準，繪制實測值與推導值的對比折線圖，見圖5。

圖5 玉米水分與脂肪酸值模型與實測值折線對比圖

式中：Y為玉米脂肪酸值／g／L；x 為玉米水質量分數／%；a ＝37；b ＝0.32。

參照式（2），可以利用初始取樣的樣本檢測指標及儲藏期間常規的水分檢測數據，模擬估測玉米穗儲藏期間脂肪酸值的變化趨勢。

脂肪酸值會隨著儲藏時間的延長而逐漸上升，一般糧食初始水分較高、倉儲溫度越高，其脂肪酸值變化越快且幅度大［5］，儲藏初期玉米的脂肪酸值變化較緩慢，在天氣回暖后顯著上升，主要是因為儲藏過程中玉米中粗脂肪逐漸分解為游離脂肪酸進而發生氧化［6］，而越冬儲藏期間果穗一直處于低溫儲藏狀態，其脂肪酸值增幅也相對較小，田元方［7］和翟曉娜等［8］的實驗表明當玉米的儲藏氣溫和糧溫較低時，其脂肪酸值每月上升0.6 ～1.0 mg KOH／100 g，本研究結果與該結果相一致。因此，基于儲藏初期的脂肪酸值進行線性趨勢預測是可行的。

3 結論

實驗期間的玉米儲藏環境為常規狀態，沒有特殊天氣環境，重點研究秋收后11 月份到第二年5 月份間低溫自然通風儲藏條件下的玉米穗品質變化情況，能夠反映正常年景下玉米儲藏期間的品質變化規律。

利用模型模擬分析了水分、容重和脂肪酸值3個因素間相關變化的趨勢，通過模型推導和回帶分析，線性模型回帶后的推導值與實測值的誤差可見，線性模型誤差小于二次曲線模型回帶后的誤差值，趨勢模擬更趨近于實測值，脂肪酸值的線性模擬更趨近實測值。

通過玉米穗儲藏過程中的容重和脂肪酸值的實測值研究可見，在為期半年常規的低溫自然通風氣候條件下，儲藏的玉米容重變化不大，玉米等級不變，脂肪酸略有升高，仍在宜存范圍內。因此，使用設計的JSWZ系列大型鋼網儲糧倉能夠解決玉米穗地趴、露天散堆儲糧霉變及鼠害損失嚴重的問題。