氣調儲藏基本原理

1、氣調儲藏基本原理上一層 當氣調儲藏防治蟲害的作用I抑制霉菌的作用I降低呼吸強度I對糧食品質的影響在密封糧堆或氣密庫中，采用生物降氧或人工氣調改變正常大氣中的 9、CO和Q的比例，使在倉庫或糧堆中產(chǎn)生一種對儲糧害蟲致死的氣體，抑制 霉菌繁殖，并降低糧食呼吸作用及基本的生理代謝。這種以控制調節(jié)環(huán)境氣體成 分為依據(jù)，使糧食增加穩(wěn)定性的技術叫 氣調儲藏。實驗證明，當氧氣濃度降到2流右，或二氧化碳濃度增加到 40犯上， 或在高N濃度下霉菌受到抑制，害蟲也很快死亡，并較好保持糧食品質。氣調儲藏的途徑有生物降氧和人工降氧兩大類， 二者有不同的理論依據(jù)。生物降氧是通過糧食生物體的自身呼吸，將塑料薄膜帳幕或氣密

2、庫糧粒 孔隙中的氧氣消耗殆盡，并相應積累了較高的二氧化碳，它們能達到缺氧的機理， 是以生物學因素為理論根據(jù)的。人工氣調則是應用一些機械設備，如燃爐、制氮機，它們的燃料可以用 木炭、液化石油氣、煤油等，亦可用分子篩或真空泵，先抽真空再充入氮氣或二 氧化碳氣體。這些應用催化高溫燃料、變壓循環(huán)吸附、充入、或置換等方法借以 改變糧堆原有的氣體成分，強化密封系統(tǒng)，使大氣達到高濃度的氮、高濃度的二 氧化碳或其它氣體，因此是以人工氣調為依據(jù)的。一、氣調儲藏防治蟲害的作用儲糧害蟲的生活條件，與所處環(huán)境的氣體成分、溫度、濕度分不開。使 用最有效的殺蟲氣體組成，按糧種提高溫度到一定范圍，并按實際情況延長處理 時間

3、，均能提高氣調殺蟲的效果。當氧濃度含量在 2現(xiàn)下，儲糧害蟲就能致死。 當有高二氧化碳和低氧混合氣體同時起作用時就更具毒性。殺蟲率所需的時間取決環(huán)境溫度，大氣溫愈高，達到95標蟲率所需的暴露時間則愈短，所以高溫可 以增加氣調的效力。此外，在比較低的濕度下處理比在較高的濕度下處理更為有 效。因為害蟲生存中經(jīng)常面臨的一個重要問題是保持體內水分，免于過分散發(fā)以確保生命的持續(xù)，生活在干燥狀態(tài)的儲糧害蟲，常具有小而隱匿的氣門，氣門腔 中存在阻止水分擴散的疏水性毛等， 在正常情況下，所有氣門處于完全關閉或部 分關閉狀態(tài)，如果在低氧和一定二氧化碳以及相對濕度為 RH60蚓下的干燥空氣 中，則能促使害蟲氣門開啟

4、，害蟲體內的水分因此逐漸喪失，經(jīng)試驗，黃粉蟲幼 蟲在高二氧化碳和低氮氣混合處理時，其相對濕度與害蟲致死呈現(xiàn)負相關。赤擬 谷盜、雜擬谷盜、鋸谷盜的致死率均隨相對濕度降低而顯著增加（見表 10-1）。止匕外，氣調殺蟲的規(guī)律與充入氣體濃度和處理時間有著密切關系，小麥 水分11.5-12%,糧溫30- 35C,密閉12天，含氧量在1.4-2.4%,玉米象達到 致死程度只須12-30小時，氧氣濃度在2.8-4.5%時,48小時害蟲死亡率只占 20%以后隨含氧量增高，害蟲死亡時間延長。人工氣調時，低氧和高二氧化碳兩 種氣體相配合時對殺死各種害蟲更具增效作用,當糧堆中單一充入36%-80%勺二氧化碳，其殺蟲

5、效果，隨二氧化碳濃度增高，其毒性增加，殺蟲效果就大。當 氧氣含量低于5%有15-38%的二氧化碳混合時，對害蟲的毒效作用增加，能取 得明顯的氣調殺蟲效果。表10-1不同濕度下混合氣體與害蟲死亡率的關系平均氣體濃度相對濕 度害蟲致死率Q赤擬谷盜雜擬谷盜鋸谷盜0.97 9)9.0368±0.63.0 ±1.55.2 ±3.74.1 ±1.20.76 924 J54±0.675.9 ±6.339.1 ±9.217.0 ±3.20.76 924 33±0.694.8 ±3.295.9 ±1.3

6、27.5 ±4.70.80 920 J9±498.5 ±0.898.1 ±0.940.0 ±7.0注：（1）赤擬谷盜、雜擬谷盜暴露24小時，鋸谷盜暴露 6小時；（2）溫度為26.3 C據(jù)斑克斯.李前泰試驗報道，單一二氧化碳氣調殺蟲的效果，對不同蟲種和 蟲期的綜合防治，與二氧化碳濃度、暴露時間、溫度及濕度有關，二氧化碳濃度 15%寸已具防治、抑制蟲種發(fā)育效果，使各蟲期發(fā)育滯后7-15天,當二氧化碳控蟲的最低有效濃度45%暴露時間應153.4小時，隨濕度的降低，溫度的增 高，不同蟲期的LT5R LT99.5相應減小，不同蟲期對其二氧化碳的忍耐力大小

7、 排序為雜擬谷盜 赤擬谷盜 玉米象 米象谷蠹，不同蟲期對二氧化碳的忍耐力順 序為成蟲期 幼蟲期蛹期卵期。目前國內外為防止倉庫儲糧害蟲因使用單一氣體氣調熏蒸而產(chǎn)生抗性的 問題作了眾多的研究，試驗證實采用二種或兩種以上或與空氣混合來控制害蟲， 效果更為顯著，如二氧化碳與澳甲烷，二氧化碳與磷化氫混合使用，都能提高二 氧化碳對倉庫害蟲的毒性，據(jù)德斯馬查利丁報道：就防治赤擬谷盜和雜擬谷盜來 說，用二氧化碳25%口劑量為50ml/L的磷化氫熏蒸配合，具防治效果明顯優(yōu)于 高二氧化碳或高劑量磷化氫熏蒸，也同樣適用于防治谷班皮蠹和谷蠹，這就稱為 混合氣調?；旌蠚怏w毒殺倉儲害蟲的效果比單一氣體好，當采用二氧化碳濃

8、度為 40%-60% 氮氣20%氧20%勺氣體處理粉班螟卵時，經(jīng) 48小時，受試卵全被殺 死，可見有氧的存在比純二氧化碳氣體毒力更高。例：在26c及RH57%氧含量為2%-8% 二氧化碳為5%-30%勺氣體中 暴露96小時以上，對兩種成蟲產(chǎn)生明顯的增效作用（見圖 10-1）。二、抑制霉菌的作用氣體對真菌的代謝活動有明顯的影響。能理想地將氧降低至0.2-1.0% , 不僅控制了儲藏物的代謝，也明顯地影響到氣體對真菌的代謝活動。當糧堆氧濃度下降到2%；下時，對大多數(shù)好氧性霉菌具有顯著的抑制作 用，特別是在安全水分范圍內的低水分糧以及在糧食相對濕度在65%£右的低濕條件下，低氧對霉菌的控制

9、，其作用尤為顯著。但是有些霉菌對氧氣要求不高， 極能忍耐低氧環(huán)境，例如灰綠曲菌、米根霉，能在0.2%氧濃度下生長。當氣調糧堆表面或周圍結露時，在局部濕度加大的位就會出現(xiàn)上述霉菌， 有些兼嫌氣性 的霉菌如毛霉、根霉、鐮刀菌等亦能在低氧環(huán)境中生長。國外資料表明，對剛收獲的濕玉米（水分 17-23%）采用缺氧密閉儲藏， 由于缺氧的結果，微生物區(qū)系逐漸減小，雜色曲霉分生抱子的發(fā)芽率降低到20%以下，婁地干酪青霉和煙曲霉等真菌亦不能生長，但水分超過23%勺玉米，會出現(xiàn)輕微的酒精味，最好在密閉2-3個月以后進行烘干處理，降低水分至安全儲 藏時再繼續(xù)存放。糧食上的霉菌對低二氧化碳有較強適應能力，只有當二氧化

10、碳濃度提高 到40%；上才能有明顯的抑制作用。圖10-2表明溫度和二氧化碳等氣體對麥氏青霉抱子發(fā)芽的交互作用，隨著二氧化碳濃度的增加顯著地降低抱子的發(fā)芽率，雖然此例中氧濃度恒量，二氧 化碳已增加到足以單一氣調制菌的能力。如果采取低氧氣調，應盡可能將糧堆問 隙中的氧排除或將氮提高到99%Z上、氧控制到0.5%以下才能見效。氣體組成中二氧化碳對真菌的代謝活動有明顯的影響，當二氧化碳濃度 增加到60%-90%寸，能抑制小麥或玉米內的霉菌生長及青霉或黃曲霉毒素的產(chǎn) 生，據(jù)報道，用二氧化碳保藏11.8-25.4%高水分花生仁時，可防止黃曲霉和黃 曲霉毒素的形成，其氣體成分混合比例如表10-2所示。表10

11、-2防止黃曲霉毒素形成的二氧化碳配比條件CO濃度其它氣體成分v%溫度C相對濕度QN20206015-1786402040159940204025866020202586-92將高水分及低水分兩種不同糧食，置空氣及氮氣中氣調儲藏，氮氣儲藏 能影響霉菌數(shù)量及其種類。氮氣氣調的谷物霉菌總數(shù)較空氣儲藏均少， 如圖10-3 所示。高水分糧采用人工氣調，證明氮氣同樣能收到抑制霉菌的效果，見圖 10-4。因此氣調儲藏可作為高水分糧應急儲藏措施，是可行的。霉菌類型的演變是：田間真菌如芽枝霉及交鏈抱霉逐漸減少，儲藏真菌 （青霉和曲霉）在各種情況下還會增加。但用氮氣控制真菌時，采用含Q在0.3%的工業(yè)N氣中，只能

12、減少霉菌發(fā) 展速度；只有在純氮，含氧在 0.01%寸，真菌生長、繁殖才能全部被抑制。氮氣抑制黃曲霉毒素產(chǎn)生，這在濕小麥、花生仁與濕玉米中均獲得證實， 而黃曲霉毒素的產(chǎn)量與真菌的生長成正比。在空氣及氮氣中，黃曲霉在濕小麥內（水分 18-19%）的生長及黃曲霉 毒素B1產(chǎn)量的影響，根據(jù)塞檢菲尼等試驗，在嚴密的充氮條件下，四種霉菌， 其中特別是黃曲霉受到致命的殺傷。法國曾采用20%£右高水分玉米進行密閉儲藏一年，除假絲酵母有增長 趨勢，其它真菌、細菌、乳酸菌均未增長。用糧食麥角番醇來衡量菌絲體，說明 在自然缺氧開始4-5天后當氧氣下降到0.5%,霉菌和糧食的代謝將受到極大抑 制。三、降低呼

13、吸強度呼吸是和生命密切相關的，呼吸強度是糧食主要的生理指標。在儲藏期 中，糧食呼吸作用增強，有機物質的損耗會顯著增加，糧食易劣變。在缺氧環(huán)境 中，糧食的呼吸強度顯著降低，當糧食處于供氧不足或缺氧的環(huán)境條件下、并不 意味著糧食呼吸完全停止、而是靠分子內部的氧化來取得熱能、 在細胞進行著呼 吸來延續(xù)其生命活動。這種呼吸過程就稱謂缺氧呼吸或叫分子間內呼吸。缺氧呼 吸的一般反應式參見第二章。由于正常的呼吸作用是一個連續(xù)不斷從空氣中吸收氧的氧化過程。缺氧 吸呼所需氧是從各種氧化物中取得的，即是從水及被氧化的糖分子中的OH眼中獲得的，與此同時，必須放出H+o所以缺氧呼吸是在細胞間進行的氧化過程與還 原過程

14、。有氧呼吸與缺氧呼吸兩者間共同途徑是相同的，都由復雜的各種酶參與 反應，其中脫氫酶、氧化酶是起著決定性作用的酶。呼吸產(chǎn)物的共同點是都要放 出二氧化碳和熱能。也都有氧化過程。但當糧食由需氧呼吸方式變遷為缺氧呼吸 方式時，由于糧堆環(huán)境中氧受到限制，糧食呼吸強度也相應降低到最低限度。 缺 氧呼吸時氧化1克分子葡萄糖所放出的熱量（28千卡）較之有氧呼吸時放出的 熱量（674千卡）縮小了 30倍?？梢娙毖鹾粑山档图Z食生理活動，減小干物 質的損耗。與此同時，不論缺氧呼吸或有氧呼吸所產(chǎn)生的二氧化碳都能積累在糧 堆中，相對地抑制糧食的生命活動，并抑制蟲霉繁殖。但積累高濃度的二氧化碳 只有在密閉良好的條件下才

15、能取得。據(jù)文獻報道，當二氧化碳積累量達40犯上濃度時，就可殺死儲糧害蟲，高二氧化碳濃度到 70%；上時，絕大部分有害霉菌 可被抑制。因此，在實踐中缺氧儲藏具有預防和制止儲糧發(fā)熱的效果，而且，干 燥的糧食采用缺氧儲藏，可以較好地保持品質和儲糧穩(wěn)定性。因為在干燥的糧食中，它們呼吸的共同途徑是都兼有缺氧呼吸， 即不僅發(fā)生著正常的需氧呼吸，而 且還發(fā)生缺氧呼吸過程，常常由于整個呼吸水平極其微弱，即使有缺氧呼吸在細 胞中進行，它們所形成的呼吸中間產(chǎn)物也是極其有限的、微不足道的，對糧食的品質和發(fā)芽力都不致有重大影響。然而，在高水分糧采用缺氧儲藏技術時，糧粒的呼吸方式幾乎由缺氧呼 吸替代了正常的呼吸，它雖然

16、產(chǎn)生的能量很低，亦應注意到它的另一方面，缺氧 呼吸的最終產(chǎn)物是酒精或其它中間產(chǎn)物及有機酸類。糧食和其它有機體一樣，是 需要維持正常功能的，在長期缺氧條件下，如果由于酒精、二氧化碳、水的積累 達到了一種平衡狀態(tài)或對糧粒的細胞原生質的毒害作用，將會使機體受到損傷或完全喪失生活力，這種現(xiàn)象特別對于高水分糧、種用糧不利。一般地說，糧食水 分在16-16.5%以上，往往就不宜較長時期的采用缺氧儲藏方法，以免引起大量 酒精的積累，影響品質。對種子糧來說，氧氣供應不足或缺乏時，其呼吸方式由 需氧轉向缺氧呼吸，即使是偏高一些水分的種子糧，也會由于供氧不足，加速糧 粒內部大量氧化作用和不完全氧化產(chǎn)物的積累， 并

17、有微生物的參與，以導致發(fā)芽 率降低和種子壽命的衰亡。所以，缺氧儲藏對糧粒生活力的影響取決于原始水分 的多少。從表10-3可以看出，水分越高，缺氧越嚴重，保管時間延長，對發(fā)芽 率影響較大。由于種子水分的增高，必然會引起籽粒的強烈呼吸，這時需要更多 的氧源來補充才能適應種子生理的要求，但這時處于密閉儲藏條件，氧被消耗， 糧粒將因長期缺氧而窒息死亡，特別當水分提高到 14%；上時，發(fā)芽率有降低到 0的可能，這在實踐中是應該注意的。表10-3缺氧儲糧對種子發(fā)芽率的影響糧種水分儲藏時間 （月）最低氧濃度發(fā)芽率小麥12.2166.487.5小麥11.2169.994小麥14.1120.839.5對照11.

18、212-82稻谷12.7143.485.5稻谷14.714062稻谷17.41401對照12.714-92.5豌豆12123.491.7豌豆222040對照1212-94四、氣調儲臧對糧食品質的影響控制儲糧環(huán)境的主要原因是控制或防止害蟲、真菌、蛾類的侵害。對氣 調儲藏能否保持糧食品質，正在受到人們的極大的關注。國內外在近幾年的研究中，對此問題作了詳盡的分析與評定。 實踐證明， 影響儲糧品質的首要因素是溫度的影響， 其次才是其它條件。從大米缺氧儲藏的 效果分析，對苯二酚14.05%水分的大米采用缺氧儲藏的品質與空氣（對照）儲 藏相比較，缺氧儲藏組品質變化顯然優(yōu)于常規(guī)儲藏， 其中對照組粘度下降，脂

19、肪 酸值增高，淀粉糊化特性改變明顯的較缺氧儲藏的快（見表10-4）,其適口性都優(yōu)于空氣（正常大米）中儲藏的大米品質。影響大米品質的條件，除了與氣體成分有一定關系外，更重要的是溫度 對品質的影響。大米經(jīng)五個月的儲藏，品質隨儲藏期的延長表現(xiàn)為不同成度的陳 化。具體品質陳化指標表現(xiàn)為脂肪酸增加，硬度增高，粘度降低，淀粉溶出固形 物減少，淀粉膨潤時間加長。在倉房條件過夏，糧溫度變幅最高達31-32C,較之在地下室自然低溫（穩(wěn)定糧溫 15- 16C）條件下變化尤為明顯。表10-4缺氧儲藏大米品質變化測定項目及單位原始樣 品缺氧儲藏對照（地下 室）低溫 自然缺 氧高溫（房式倉）房式倉包 裝酸度KOF4克/

20、10克0.721.641.341.43脂肪酸KOF4克/100克38.1828.4939.5850.51硬度（市斤/粒）4-8.94-8.94-8.94-8.9所占879788100碘蘭值透光率%47.54949.755.4粘度厘泡3.582.572.42.3淀 粉 糊 化 特 性糊化溫度C83838383最高粘度Bu530635650710最高粘度溫度C90899091粘度終點Bu440525590610粘度終點溫度C90949494面粉品質變化較大米快，即使在缺氧條件下也在所難免。表現(xiàn)為脂肪酸 值增高，面筋含量減少，粘度下降，淀粉溶出固形物減少。和大米相似，受高溫 影響變化加速。如表10-

21、5。表10-5缺氧儲藏面粉品質變化測定項目及單位原始 樣品缺拿（地下 室）低溫（儲藏|高溫（房式 倉）對照房式倉包 裝自然缺 氧酸度KO席克/10克0.721.641.341.43脂肪酸KO域克/100克45.0181.9190.35109.04回筋濕重%292221.522酸度KO席克/10克3.392.942.262.94碘蘭值透光率%51.14951.562.2粘度厘泡-3.1753.0392.99淀 粉 糊 化 特 性糊化溫度C77777777最高粘度Bu540652719885最高粘度溫度C85878686粘度終點Bu450510595675粘度終點溫度C92929292注：面粉原始

22、水分13.07%從表10-5中可以看出，缺氧儲藏5個月后，面粉品質不及新鮮的。缺氧儲 藏組優(yōu)于對照組，低溫組優(yōu)于高溫組。對照組其脂肪酸較原紿樣品增加一倍， 碘 蘭值透光率增加11%粘性降低，可見低溫對減輕品質劣變具有一定的作用。湖 南湘潭第一糧庫對面粉缺氧儲藏后的品質變化分析得出相似的結果。如表10-6所示。表10-6面粉缺氧儲藏八個月的品質變化處理水分脂肪酸KOH4克/10克粘度B.U濕面筋重克/100克面筋拉 力（厘 米）微生物降氧（一）12.17131.7446031.7220.5微生物降氧（二）1390.5440032.6621自然缺氧（一）13.21119.9842032.6621自

23、然缺氧（二）13.1793.0844028.2323.2對照（一）13.97126.458028.4421對照（二）14.48120.5989028.4419.8從表中看出經(jīng)過缺氧儲藏的糧食品質明顯優(yōu)于對照組。表現(xiàn)為儲藏8個月的面粉面筋濕重高于對照組3%-4%,脂肪酸值大部分低于對照組。根據(jù)四川省糧食科研所與廣東、浙江、江西、天津、湖南、四川等省市 16個單位協(xié)作研究，從大米缺氧儲藏過夏的品質變化指標分析看：采用四種缺氧方式儲藏大米，其品質在儲藏150天后同樣比采用常規(guī)儲藏的對照組好。 如表10-7所示。表10-7大米缺氧儲藏品質變化測定項目原始儲藏60天儲藏150天對照自然缺氧燃燒脫氧充CO

24、充降對照自然脫氧燃燒脫氧充CO充N2脂肪酸81.131.133.141.130.132.145.138.158.5132.141.(KOH/100g)1505135308542949617698還原糖0.230.29).21 027 0.3120.30.370.350.330.330.32非還原糖0.320.29).29 039 0.38 0.40.110.20.270.360.28植酸磷(mg/g)1.071.21.121.221.41.381.23 1091.391.181.22過氧化酶 (0.1NKmn)(0.4mn/g)14.2813.715.5213.9113.6115.1120.5

25、319.8120.1720.4220.76粘度(Bu)330 .6453.6395488.1373.1349.3559.5508.3546.9518.9436淀粉酶活性 (B.U)84.4114.6118.782.5136.8137.590.4126.391.996.61118.8而原糧如稻谷、小麥采用缺氧儲藏后的品質變化較為穩(wěn)定。據(jù)湖南湘潭 中路鋪糧店分析：缺氧保管16個月的稻谷，其品質變化與倉房條件保管的沒有 什么差異。如表10-8所示。表10-8稻谷缺氧儲藏后的品質變化處理水分脂肪酸 KOH4 克/100 克粘度Bu還原 糖占 樣品 干基非還 糖占 樣品 干基米飯 膨湯率* 吸水 率米湯

26、PH值米湯 干物 質 (克/10 米樣)微生物降氧七 個月13.49122.313900.321.04222.5149.270.25自然缺氧七個 月13.26118.473800.251.16251149.170.25對照七個月12.7 103.773900.221.15241.7146.56.70.21微生物降氧十J14.14129.954600.380.72247.5147.56.60.21六個月自然缺氧十六 個月14.08132.924700.410.68254.5146.26.90.21據(jù)國外報道：稻谷及大米在低氧狀態(tài)下儲藏與一般空氣中儲藏相比較， 其品質變化的差異是存在的。日本用糙米在低氧狀態(tài)下儲藏時，由好氣性呼吸被 抑制，有機酸含量顯著減少，還原糖含量較在空氣中儲藏有所增加， 但這種還原 糖的增加并不是由于淀粉被分解所造成的， 而是由于還原糖的進一步分解速度降 低所致。其分解程序為：淀粉一還原糖一有機酸類一二氧化碳與水。試驗還指出，淀粉酶的活性與氧濃度并沒有什么關系，所以更證實在低 氧條件下還原糖的增加，并非淀粉水解所致。如表 10-9所示。表10-9糙米在空氣和二氧碳混合氣體中的品質變