氣調儲藏基本原理

1、氣調儲藏基本原理上一層 二 氣調儲藏防治蟲害的作用丨抑制霉菌的作用丨降低呼吸強度丨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2、CO和Q的比例，使在倉庫或糧堆中產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%以上, 或在高2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

2、密庫糧粒 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。、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%以下，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%殺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以下的干燥空氣 中，則能促使害蟲氣門

4、開啟，害蟲體內的水分因此逐漸喪失，經試驗，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 ）。此外，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- 35E，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

5、蟲效果，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%Q2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 9)9.2454 ± 0.675.9 ± 6.339.1 ± 9.217.0 ± 3.20.76 9)9.24 33 ± 0.694.8 &#

6、177; 3.295.9 ± 1.327.5 ± 4.70.80 9)9.2。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

7、蟲期的LT50 LT99.5相應減小，不同蟲期對其二氧化碳的忍耐力大小 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，如二氧化碳與溴甲烷，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唏口劑量為50ml/L的磷化氫熏蒸配合，其防治效果明顯優(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

8、 混合氣調?；旌蠚怏w毒殺倉儲害蟲的效果比單一氣體好，當采用二氧化碳濃度為 40%-60% 氮氣20%氧20%勺氣體處理粉班螟卵時，經 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，對兩種成蟲產生明顯的增效作用（見圖 10-1 ）。、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%以下時，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

9、及在糧食相對濕度在65%左右的低濕條件下，低氧對霉菌的控制，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

10、。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，應盡可能將糧堆間 隙中的氧排除或將氮提高到99%以上、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 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

11、素的形成，其氣體成分混合比例如表 10-2所示。表10-2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%QNN20206015-1786402040159940204025866020202586-92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

12、加。但用氮氣控制真菌時，采用含Q在0.3%的工業(yè)NN氣中，只能減少霉菌發(fā) 展速度；只有在純氮，含氧在 0.01%時，真菌生長、繁殖才能全部被抑制。氮氣抑制黃曲霉毒素產生，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%左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。用糧食麥角甾醇來衡量菌絲體，說明 在自然缺氧開始4-5天后當氧氣下降到0

13、.5%,霉菌和糧食的代謝將受到極大抑 制。三、降低呼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， 在纟田胞進行著呼 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根中獲得的，與此同時，必須放

14、出H。所以缺氧呼吸是在細胞間進行的氧化過程與還 原過程。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。可見缺氧呼吸可降低糧食生理活動，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

15、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能取得。據(jù)文獻報道，當二氧化碳積累量達40沖上濃度時，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 燥的糧食米用缺氧儲藏，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

16、呼吸方式幾乎由缺氧呼 吸替代了正常的呼吸，它雖然產生的能量很低，亦應注意到它的另一方面，缺氧 呼吸的最終產物是酒精或其它中間產物及有機酸類。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

17、 粒內部大量氧化作用和不完全氧化產物的積累，并有微生物的參與，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)牙率%小麥12.2166.487.5小麥11.2169.

18、994小麥14.1120.839.5對照11.212-82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、氣調儲藏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、螨類的侵害。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

19、顯然優(yōu)于常規(guī)儲藏， 其中對照組粘度下降，脂肪 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

20、缺 氧高溫（房式 倉）房式倉包 裝酸度KOH毫克/10克0.721.641.341.43脂肪酸KOH毫克/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粘度厘沲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

21、物減少。和大米相似，受高溫 影響變化加速。如表10-5。表10-5缺氧儲藏面粉品質變化測定項目及單位原始 樣品缺氧儲藏對照（地下 室）低溫高溫（房式 倉）房式倉包 裝自然缺 氧酸度KOH毫克/10克0.721.641.341.43脂肪酸KOH毫克/100克45.0181.9190.35109.04面筋濕重%292221.522酸度KOH毫克/10克3.392.942.262.94碘蘭值透光率%51.14951.562.2粘度厘沲-3.1753.0392.99淀糊化溫度c77777777粉最高粘度Bu540652719885糊最高粘度溫度c8587868611特粘度終點Bu45051059567

22、5性粘度終點溫度c92929292注：面粉原始水分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KOH毫 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

23、（一）13.21119.9842032.6621自然缺氧（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

24、項目原始儲藏60天儲藏150天對照自然 缺氧燃燒脫氧充CO充2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 0.30.30.370.350.330.330.32非還原糖0.320.29).29 039 0.3追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14.13.715.513.913.615.120

25、.519.820.1720.420.7(0.1NKm n)(0.42821113126mn/g)粘度(Bu)330453.395488.373.349.559.508.546.9518.436.66113539淀粉酶活性84.4114.6118.782.5136.8137.590.4126.391.996.61118.8(B.U) J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KOH毫 克/100克粘度Bu還原 糖占 樣品 干

26、基%非還 糖占 樣品 干基%米飯 膨湯 率%大米 吸水 率%米湯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微生物降氧十14.14129.954600.380.72247.5147.56.60.21六個月自然缺氧十六 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化測定項目和 單位原始數(shù)二氧化