董 梅

（遼寧省糧食科學(xué)研究所，沈陽 110032）

在我國東北地區(qū)，玉米收獲時水質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在25% ～28%，玉米穗儲藏是東北地區(qū)農(nóng)民普遍使用的一種模式。根據(jù)2020 年“新華視點”記者調(diào)查，農(nóng)民在自家庭院、農(nóng)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(yè)協(xié)會公開的調(diào)查資料表明，遼寧北部及西部玉米產(chǎn)量較大的地區(qū)，農(nóng)戶常規(guī)儲藏方式為地趴糧和露天散積，占調(diào)查樣本總量的69%。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，糧食質(zhì)量好壞第一因素取決于糧食收割前桿上的質(zhì)量，選擇好的儲存方式，有利于保持糧食產(chǎn)后品質(zhì)穩(wěn)定［2］。

遼寧地處我國東北低溫高濕儲糧區(qū)與中溫干燥儲糧區(qū)域之間，冬季和春季具有溫度低、風(fēng)大、干燥等氣候特點，加之玉米穗孔隙度大，具備了自然通風(fēng)干燥降水的外部環(huán)境［3］。針對規(guī)?；N植大戶對玉米穗儲的需求，本著技術(shù)簡單，使用方便，可規(guī)模化制造，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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了JSWZ系列大型鋼網(wǎng)儲糧倉。玉米穗在倉內(nèi)儲存過程中的理化指標(biāo)檢驗結(jié)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(nóng)戶糧食產(chǎn)后損失，而且通過自然通風(fēng)，可以有效地達(dá)到降水目的［4］，實現(xiàn)玉米穗安全儲藏。

本研究針對玉米穗在大型鋼網(wǎng)儲糧倉儲存過程中的常規(guī)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(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析研究，利用Origin及Excel 軟件，對其中有強(qiáng)相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合研究，推導(dǎo)出數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)實測數(shù)值進(jìn)行回帶性檢驗，以期能夠利用常規(guī)的檢測指標(biāo)及手段，預(yù)測玉米穗儲存期間的品質(zhì)變化趨勢，為安全儲糧提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

選取當(dāng)年收獲的、遼寧省北部地區(qū)常規(guī)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(guī)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(wǎng)（篩孔6 mm×6 mm），通風(fēng)防鼠，兩側(cè)倉體中間設(shè)有1 m寬的通風(fēng)道，單側(cè)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(shè)置

兩側(cè)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(shè)7 個節(jié)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(fēng)道一側(cè)500 mm，2 個倉共計42 個節(jié)點，見圖1、圖2。

圖1 倉體結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

圖2 扦樣節(jié)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(shè)計分布如表1 所示，標(biāo)記“×”的點為取樣點。

表1 取樣點分布統(tǒng)計表

1.4 取樣時間

玉米穗入倉后，當(dāng)年11月至次年2月氣溫處于低溫期，糧食品質(zhì)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(zhì)變化加快，每半個月取樣1次。

1.5 檢測方法

檢測指標(biāo)有水分、容重、脂肪酸值和不完善粒（霉變粒）數(shù)據(jù)，由當(dāng)?shù)貙I(yè)的糧油檢測機(jī)構(gòu)取樣及檢驗，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為：GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》；GB／T 20570—2015《玉米儲存品質(zhì)指標(biāo)》（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(zhì)、不完善粒檢驗》。

2 結(jié)果與分析

2.1 實驗期間的糧倉水分變化情況

本實驗進(jìn)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(dāng)年11 月至次年5 月的儲糧變化。玉米儲藏期間沒有出現(xiàn)極端天氣狀況，實驗地氣溫統(tǒng)計，當(dāng)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(fēng)力在3 ～4 級及以上的時間占比70%左右。因此，在當(dāng)年11 月至次年4 月間玉米穗儲藏環(huán)境為低溫通風(fēng)儲藏狀態(tài)。

對2個子倉的水分平均值變化進(jìn)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(zhì)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(biāo)間相關(guān)性研究

對玉米穗儲藏期間的品質(zhì)指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗。不完善粒指標(biāo)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(shù)據(jù)是霉變粒，因此只選取了霉變粒指標(biāo)，其他指標(biāo)不做比較。利用Origin 2019b 軟件對水分、容重、脂肪酸值進(jìn)行相關(guān)性分析，從分析結(jié)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(guān)，特別是二期儲藏期間各指標(biāo)相關(guān)性為強(qiáng)和極強(qiáng)相關(guān)，并且P ＜0.05（見表2），說明存在線性關(guān)系；而玉米水分與霉變粒指標(biāo)呈弱相關(guān)，且P 值＞0.05，不存在線性關(guān)系。因此選擇二期儲藏期數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，利用推導(dǎo)出的線性模型和二次曲線模型進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)擬合模型，并且將模型推導(dǎo)與第一期儲藏期間的檢測指標(biāo)進(jìn)行回帶檢驗，以驗證模型的合理性。

表2 玉米穗品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性統(tǒng)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(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，選取常用的線性及二次曲線模型進(jìn)行回歸分析。

2.3 玉米水分與容重關(guān)系預(yù)測模型的確立

二期玉米水分與容重擬合模型及參數(shù)見表3。

表3 二期玉米水分與容重擬合模型及參數(shù)

一期玉米容重實測值與模型推導(dǎo)值回帶檢驗，見表4。

表4 一期玉米容重實測值與模型推導(dǎo)值／g／L

模型推導(dǎo)原則以首次測得的容重值為基準(zhǔn)，截距取值為首次測得值或是最接近的值，推導(dǎo)出模型表達(dá)后，帶入實測的水分值，推導(dǎo)趨勢數(shù)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(dǎo)值的對比折線圖，見圖4。

圖4 玉米水分與容重模型推導(dǎo)值與實測值折線對比圖

將表4 和表5 結(jié)合起來分析，線性模型推導(dǎo)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(zhì)量分?jǐn)?shù)／%；a ＝786；b ＝2.3。

參照式（1），可以利用初始取樣的樣本檢測指標(biāo)及儲藏期間常規(guī)的水分檢測數(shù)據(jù)，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(guān)系預(yù)測模型的確立

二期玉米水分與脂肪酸值擬合模型及參數(shù)，見表5。

表5 二期玉米水分與脂肪酸值擬合模型及參數(shù)

一期玉米脂肪酸值實測值與模型推導(dǎo)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(dǎo)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(shù)項，以因變量冪次方最高項的最小值為基準(zhǔn)建立模型表達(dá)式，見式（2）；線性模型推導(dǎo)原則以第一次測得的脂肪酸值為基準(zhǔn)，繪制實測值與推導(dǎo)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(zhì)量分?jǐn)?shù)／%；a ＝37；b ＝0.32。

參照式（2），可以利用初始取樣的樣本檢測指標(biāo)及儲藏期間常規(guī)的水分檢測數(shù)據(jù)，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(jìn)而發(fā)生氧化［6］，而越冬儲藏期間果穗一直處于低溫儲藏狀態(tài)，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(dāng)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(jié)果與該結(jié)果相一致。因此，基于儲藏初期的脂肪酸值進(jìn)行線性趨勢預(yù)測是可行的。

3 結(jié)論

實驗期間的玉米儲藏環(huán)境為常規(guī)狀態(tài)，沒有特殊天氣環(huán)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(fēng)儲藏條件下的玉米穗品質(zhì)變化情況，能夠反映正常年景下玉米儲藏期間的品質(zhì)變化規(guī)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(guān)變化的趨勢，通過模型推導(dǎo)和回帶分析，線性模型回帶后的推導(dǎo)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(guī)的低溫自然通風(fēng)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(nèi)。因此，使用設(shè)計的JSWZ系列大型鋼網(wǎng)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(yán)重的問題。