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氮气气调储粮技术研究进展



作者:admin 更新时间:2014-10-30 05:41:15 浏览: 1693 次【字号:
  :气调储粮是绿色环保、安全有效的储粮害虫防治技术,不仅运行成本低,而且降低了保管员的劳动强度,避免了保管员接触储粮化学药剂,综合效益显著。本文对氮气气调储藏对储粮杀虫抑菌作用、对储粮品质的影响和储藏使用成本等方面进行了归纳总结,为氮气气调储粮技术的实施和推广提供依据。
关键词:气调储粮 氮气 储粮害虫  储藏品质
 
    随着科学技术的发展和人们对绿色食品需求的不断扩大,世界各国越来越重视粮食安全和对环境的保护,对用于储粮害虫防治化学药剂的限制日益严格。经济发达国家已逐步使用气调杀虫技术代替或降低化学药剂在储粮上的使用[1],向低温、气调、物理与生物综合防治的绿色储粮方向发展。在“中国储粮生态系统理论体系”的指导下,我国粮食储藏理念正发生着深刻的变化,粮食储藏技术正在由传统储粮技术向绿色储粮技术发展[2]。与传统的药物熏蒸杀虫方式不同,气调储粮是世界上公认的绿色环保、安全有效的储粮害虫防治技术,它利用制氮设备,人为调节粮仓储藏环境中氮气、氧气气体成分的比例,形成一个低氧、高氮的储粮环境,从而达到杀死害虫,抑制霉菌繁殖和降低粮食的呼吸作用,实现粮食保质、安全储藏的目的,同时也为节能减排、环境保护作出了积极的贡献[3~5]
    1.氮气气调储粮杀虫抑菌的研究进展
    1.1 储粮害虫防治情况
    粮食在储藏过程中, 往往遇到病虫害及微生物的侵扰,引起发热、霉变现象,粮食质量变差。采用化学药剂熏蒸如溴甲烷、磷化氢等在防治储粮害虫的危害、减少储粮损失损耗方面发挥了积极的作用,虽然杀虫单位费用偏低,但由于长期以来大量使用及使用方法不当等原因,带来了很多副作用,如对接触药剂人员造成身体伤害;在粮食上残留污染问题严重及害虫抗药性等问题日益突出。于是, 研制和开发具有与环境相容性好、高效、安全的储粮害虫防治方法得到了国内外专家的极大重视。氮气气调储粮技术是通过降低环境中氧气的含量, 使害虫的正常呼吸受阻, 从而导致害虫死亡或者生长发育停滞而达到抑制储粮害虫的作用[6]。该技术具有绿色环保、无公害等特点, 符合国家绿色储粮的理念,逐渐受到人们的重视。近年来,国内外有关学者对氮气气调杀虫的研究证明[7],高浓度氮气能有效杀灭害虫,但所选虫种、气体成分和浓度、温湿度状态不同,所得结果差别很大。
    张建军[8]等研究了温度在30±1℃,相对湿度在75%±5%的高纯氮气环境中对几种主要储粮害虫进行生物测定并检测结果。玉米象、米象、谷蠹、赤拟谷盗(中山品系) 、杂拟谷盗、赤拟谷盗(益阳品系) 、嗜卷书虱和锯谷盗的LT50值由大到小排列顺序为34. 0 h、32. 5 h、32. 5 h、13. 9 h、13. 4 h、1 2. 5 h、5. 4 h 和5. 1 h。蛀食性昆虫对高纯氮气环境具有较高的忍耐能力,在防治中需要更长的处理时间才能达到理想的效果。
    王强等[9] 在温度为25±1℃, 相对湿度为60%±5%的条件下,在室内和实仓中以95%的氮气控制主要储粮害虫,实验结果表明防治效果由好到差的虫种依次是锯谷盗、玉米象、赤拟谷盗和谷蠹,其中谷蠹较难防治,当氮气浓度达到98%时杀死全部谷蠹成虫需要15d。通过实仓试验也证明了谷蠹和赤拟谷盗表现出较强的抗低氧能力。
    孙相荣等[10]研究发现,90%以上氮气对混合虫态发育为成虫以及成虫的生育均有抑制作用,时间越长,抑制效果越好,90%氮气不能用于对害虫成虫的防治;95%氮气对米象、锈赤扁谷盗和书虱成虫有效,但不能有效防治赤拟谷盗和谷蠹成虫,对所有试虫的混合虫态均可以控制,但需要通气的时间较长,对混合虫态的控制效果为依次为:米象>赤拟谷盗>锈赤扁谷盗>谷蠹;98%氮气对所有成虫的控制效果均较好,对混合虫态发育为成虫的控制效果也较好。不同浓度氮气对害虫的防治效果与害虫是否具有PH3抗性无关,氮气气调可用于对PH3抗性虫种的防治。
    1.2 储粮微生物抑制情况
储粮环境中的氧气浓度降至0.2%~1.0%时,不仅会控制储藏物的代谢,对霉菌也有显著的抑制作用。当氧浓度下降到2 %以下时,在安全水分条件下,对大多数好氧性霉菌具有明显的抑制作用,但是有些霉菌可忍耐低氧环境,例如灰绿曲霉、米根霉,能在0. 2 %氧浓度下生长[11]。当氮气气调储粮期间粮堆表面或周围结露时,在局部湿度大的部位就会出现上述霉菌,厌氧性霉菌如毛霉、根霉、镰刀菌等亦能在低氧环境中生长。因此,氮气气调粮食水分必须控制在安全水分以内。
    新沙港直属库实验仓储藏的东北玉米平均水分在安全水分以内[12],但存在局部水分不均匀,以往度夏期间粮堆容易发热,每年需采用谷物冷却机处理1~2 次;2008 年,采用气调后,只有一个部位局部轻微发热,霉菌带菌量减少了两个数量级(从105 降为103 ) ,霉菌感染率降低,导致粮堆发热的曲霉被抑制(平均检出率从84 %降为15.5 %)。可见,氧气浓度低于2 %时气调储藏对粮食微生物有较好的抑制作用。
    2.氮气气调储粮对粮食品质的影响
    气调储粮是一项在国内外均已开展商业应用的绿色储粮技术[13]。在缺氧环境中,储粮的呼吸强度降低,有利于延缓粮质变化。目前充氮气调已在国内大规模推广,主要用于储粮害虫防治,对长期气调储藏粮食保鲜的效果研究不多。近些年,一些单位开始对充氮气调对粮食品质影响进行了研究,结果表明:充氮气调储藏能明显延缓粮食储藏品质的劣变。
    高素芬[12],高兴明[14],唐明[15]等研究了平房仓充氮气调储藏对稻谷品质的影响,研究结果表明,不管是气调储藏还是常规储藏,稻谷的水分、黄粒米、品尝评分都属于比较稳定指标,但是糙米率、发芽率、脂肪酸值、整精米率的变化小于常规储藏条件下的变化,说明了气调状态下稻谷的品质劣变得到有效延缓。
    童茂彬等[16]研究了不同温度下,气调储藏的籼糙米各项储藏指标变化情况。研究表明,随着储藏时间的延长和储藏温度的升高,生活力和发芽率比常规储藏降低较快,过氧化氢酶活动度、脂肪酸值、电导率和丙二醛含量比常规储藏的变化缓慢,说明了氮气气调可以有效减缓高温对私糙米品质的影响,但不适用于种子粮的储藏。
    由于大豆含有很高的蛋白质(35%~40%)和脂肪(17% ~22%),在储藏过程中容易出现吸湿生霉、浸油赤变、发芽力丧失等不良现象,储藏稳定性较差。金文等[17]研究了充氮气调对大豆品质的影响,以常规储藏大豆作对照,试验表明:在相同储藏条件下,温度越高,大豆品质劣变越明显。充氮气调优于常规储藏,对保持大豆的储藏品质有明显的优越性,尤其对大豆发芽率、水溶性蛋白和氮可溶性指数的降低及脂肪酸值的升高起到明显的延缓作用,而对粗脂肪和粗蛋白的含量变化影响不明显。张来林[18]、王素雅[19]分别研究了不同温度条件下充氮气调储藏对大豆油脂品质的影响。试验表明:大豆油的色泽、碘值、皂化值、磷脂含量、脂肪酸组成变化不明显;气相色谱分析大豆油脂肪酸组成中不饱和脂肪酸含量在82%以上,其中油酸为20. 68%,亚油酸为54.56%,饱和脂肪酸中棕榈酸含量达12%以上;酸值和过氧化值随着温度升高和时间延长上升趋势明显。在低温下储藏,大豆制油品质各项指标变化缓慢,能够较好地保持大豆原有的制油品质;高温下储藏大豆酸败速度加快;气调组品质变化比对照组小。
    由于玉米自身的结构特点,致使原始水分较高,成熟度不均匀,储藏期间易受虫、霉侵害而被污染,胚部大,脂肪含量高,在相同条件下,较之其他粮食具有较强的生命活动和较高的呼吸强度,易氧化酸败,对储藏条件的要求更高。肖建文[20]等研究了:在低温下储藏,充氮气调与常规储藏的玉米品质相近,在20℃储藏180天后,玉米发芽率从最初的96%分别下降到87%、85%,脂肪酸值从最初的22.4mg/100。分别上升到45.9mg/100g、47.4mg/100g;但在35℃高温下储藏180天后,发芽率分别下降到42%、8%,脂肪酸值分别上升到49.5mg/100 g、57.6 mg/100 g;过氧化氢酶活动度分别下降到30.4 mg/g、20.3 mg/g,充氮气调要优于常规储藏,尤其对玉米发芽率、过氧化氢酶活动度的降低及脂肪酸值的升高起到明显的延缓作用。
    3.氮气气调储粮技术在不同区域的应用
     “十五”期间南京财经大学、河南工业大学、成都粮食储藏科学研究所等6家院校和科研单位对储粮生态理论进行了系统研究,并将我国划分为7个储粮生态区域(图1),初步提出了不同储粮生态区域的特点和应采用的储粮技术。低温和气调是国际公认的绿色储藏技术[21]。低温是最好的粮食保鲜方式,而我国南方地区,由于高温季节漫长,采用低温储粮成本高,气调储粮是适宜我国南方地区的绿色储粮技术。
    广东新沙港直属库翁胜通[22]研究了氮气气调储藏技术在高温高湿地区对进口大豆保管中杀虫、抑菌的效果。结果表明:大豆仓实施气调储藏杀虫效果理想,避免或减少熏蒸,推进了大豆实现绿色储藏,但防霉抑菌效果一般。
游海洋等[23]研究了氮气储粮技术在黄淮地区的应用,结合徐州直属库的特点在浅圆仓开展氮气储粮应用,取得了一定实践经验。
    华南地区浅圆仓储藏玉米存在害虫危害、局部发热、脂肪酸值变化快的问题, 2008年,饶如勇[24]等采用氮气气调控温储藏,应用试验结果表明,在度夏期间长期维持氮气浓度97%以上的情况下,害虫防治效果较好、品质保持效果良好、粮食微生物受到较好的抑制、局部发热得到了明显的控制, 不仅运行成本与采用谷物冷却技术相当,而且降低了保管员的劳动强度。
    董晓欢等[25]研究了东南沿海大型浅圆仓充氮气气调杀虫的应用,当97%氮气浓度密闭30d以上杀虫效果良好,杀虫率虽未达到100%,但储粮害虫已失去危害储粮安全的能力,充氮杀虫成本为1.23元/吨,证明了氮气气调杀虫是一种经济有效的杀虫方法。
    周祖干等[26]等开展充氮储存稻谷实验,结果显示,即使在三亚这样常年高温高湿的地区,在仓房气密性欠佳、储粮呼吸强度较弱等情况下,通过实验仓房气密改造和多次补气充氮,将氮气浓度维持在95%-97%之间,并保持在一定时间,可杀死绝大部分害虫,有效抑制害虫种群生长,防虫效果明显。
    王毅[27]等在中原地区高大平房仓结合控温、虫害自动检测、电子测温等技术开展氮气储粮试验。该试验获得了很好的成效,解决了该库小麦储藏过程中储粮危害较重、偏高水分粮安全储藏的难题,为中原地区富氮低氧储藏积累了经验。
    4.展望
    氮气气调储粮采用从空气中分离氮气充入粮堆杀虫替代化学药剂防治储粮害虫,是循环经济在粮食仓储行业的具体体现。氮气气源是无污染的,在生产运输、储藏期间都不会造成环境污染,还能减少化学药剂对保管人员及周围人群的危害,可有效解决粮食中有害药剂残毒问题,实现生态储粮方式。有利于保护生态环境和保障人民的身体健康,符合国家推进节能减排工作的要求,社会、经济和环境效益显著,在我国南方高温高湿地区具有较大的发展潜力。为了加快氮气气调储藏技术的应用,我们需要加强气密材料筛选开发,做好仓房气密性改造;进一步优化气调工艺,降低运行成本,提高使用效果;合理采用控温措施,降低单位能耗;强化员工技术培训,提升应用比例;严格操作流程,高度重视操作规范,确保安全生产。随着氮气气调储粮技术应用规模的扩大,实现气调储粮智能化将是技术发展的必然趋势。
文献
[1]       卜春海.氮气储粮应用实践[M].四川:四川科学出版社,2012,10~11.
[2]       Conyers ST. Bell CH. The effect of modified atmospheres on the juvenile stages of six grain beetles, In: CAF 1996, 73~ 81
[3]       Wang Jinjun. Interactive Effects of Temperature and Controlled Atmosphere at Biologically Relevant Levels on Development and Reproduction o f the Psocid, Liposcelis bost rychophila Badonnel ( Psocoptera: Liposcelididae ) .International Journal of Pest Management, 2001, 47(1) :55~62
[4]       Burton R. H .( Jack) . Sealing Permanent Storages for Fumigation Using. Australian Post harvest Technical Conference, 1998, 126~ 132
[5]       Bailey SW, Banks HJ. A review of recent studies of the effects of controlled atmospheres on stored products pests. Elsevier. 1980 ,101~118
[6]       严晓平,宋永成,王强等,一定条件下96%以上氮气控制主要储粮害虫试验,粮食储藏,2010(1):3-5
[7]       司建中.氮气气调储粮与二氧化碳储粮对比分析[J]. 粮油仓储科技通,2011(6):40~42
[8]       张建军,曲贵强,李燕羽等.高纯氮气对储粮害虫致死效果的研究[J].粮油储藏2007,36(5):11~14
[9]       王强,严晓平,张娟等.95%以上氮气防治储粮害虫的应用研究[J].粮油仓储科技通讯2009(4):31~35
[10]   孙相荣,杨健,吴芳.25℃条件下不同氮气浓度对储粮害虫控制效果研究[J].粮油储藏2012,41 (1):4~9.
[11]   H. Benhalimaa, M.Q Chaudhryb, K. A. Millsb, etal. Priceb. Phosphine resistance in stored product insects collected from various grain storage facilities in Morocco [J].Journal of Stored Products Research, 2004, 40: 241~ 249
[12]   高素芬.氮气气调储粮技术应用进展[J].粮油储藏2009,38 (4):25~28.
[13]   路茜玉.粮油储藏学[M ].北京:中国财政经济出版社, 1999: 235.
[14]   高兴明,彭明文.平房仓晚籼稻谷充氮气调储藏试验粮食储藏[J].粮油储藏,2012,41 (3):24~27.
[15]   唐明,赵果.气调储藏工艺技术及效果初探[C] //卜春海.氮气储粮应用实践[M].四川:四川科学出版社,2012
[16]   童茂彬,李岩,董晓欢等.不同储藏方式对釉糙米储藏品质的影响研究[J].河南工业大学学报(自然科学版)2013,34(1):96~103
[17]   金文,肖建文,张来林等.充氮气调对大豆品质的影响研究[J].河南工业大学学报(自然科学版)2010,31(1):27~31
[18]   张来林,金文,周杰生.充氮气调对大豆制油品质的影响[J].河南工业大学学报(自然科学版)2010,31(9):11~15
[19]   王素雅,刘锦,袁建.大豆充氮储藏中油脂品质变化研究[J].河南工业大学学报(自然科学版)2013,34(1):91~96
[20]   肖建文,张来林,金文等.充氮气调对玉米品质的影响研究[J].河南工业大学学报(自然科学版)2010,31(4):57~61
[21]   兰盛斌,郭道林,严晓平等.我国粮食储藏的现状与未来发展趋势[J].粮油仓储科技通讯2008(4) :2~6
[22]   翁胜通.高温高湿地区浅圆仓大豆气调储藏技术初探[J].粮油储藏,2010,39 (5):26~28
[23]   游海洋,孙肖冬,沈克锋等.氮气储粮技术在黄淮地区的应用[J].粮油储藏,2011,40 (1):24~26
[24]   饶如勇,杨健,庄泽敏等.华南地区浅圆仓玉米氮气气调储藏试验研究[J]. 粮油储藏2009,38(5):25-28
[25]   董晓欢,彭朝兴,黄俊熹.东南沿海大型浅圆仓充氮气调杀虫应用[C]//卜春海.氮气储粮应用实践[M].四川:四川科学出版社,2012
[26]   周祖干,徐治彪,李岳弟等.稻谷气调储存氮气浓度与害虫防治情况分析[C]//卜春海.氮气储粮应用实践[M].四川:四川科学出版社,2012
[27]   王毅,冀圣江,孟彬等.中原地区玉米富氮低氧储藏探索性实验[C]//卜春海.氮气储粮应用实践[M].四川:四川科学出版社,2012
Application And Assessment On Controlled Atmosphere Grain
Storage Technology By Purging Nitrogen
Wu Chuanxin   Cheng Xiaoli
(Grain purchasing and storage Co., Ltd., Shandong Province  250101)
Abstract: The atmosphere grain storage is green, safe and effective grain storage pest control. It’s not only operation cost low, but also reduces the labor intensity of the curators, avoid the storekeeper contact with grain storage chemicals, comprehensive benefit significantly. In this paper, the nitrogen atmosphere storage of grain storage insecticide inhibitory effect on the quality and other aspects of the use of cost summarized to provide a basis for the implementation and promotion of nitrogen atmosphere grain storage technology.
Keywords: controlled atmosphere,  nitrogen,  Stored grain pests,  storage quality
 
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