谷蠹侵害稻谷后其储藏品质变化研究

（1. 河南工业大学粮油食品学院，河南郑州 450001，2. 中央储备粮新郑直属库，河南郑州 450000）

摘要： 以粳稻谷为研究对象，选择不同的虫口密度（0、10、20、50、100和200头/500 g），在（30±1） ℃与（75%±1%）RH条件下，对稻谷进行侵害实验，测定不同感染时间稻谷的水分、脂肪酸值、电导率、过氧化物酶、丙二醛等储藏品质指标，探讨不同虫口密度和感染时间下谷蠹对稻谷储藏品质的影响。结果表明：随着虫口密度的增加和侵害时间的延长，稻谷中的水分和过氧化物酶（POD）逐渐增加，而脂肪酸值、丙二醛和电导率逐渐降低，其中感染50 d时，各虫口密度感染的稻谷其过氧化物酶无明显变化，而50 d后，迅速下降；水分和POD与感染时间呈极显著负相关，脂肪酸值、丙二醛和电导率与感染时间呈极显著正相关；脂肪酸值与虫口密度呈极显著正相关，电导率和丙二醛与虫口密度呈显著正相关，POD与虫口密度相关性不显著；脂肪酸值、POD、电导率、丙二醛各指标之间均呈极显著相关，水分除与POD呈显著正相关外，与其它各指标均呈极显著负相关；当虫口密度为50头/500 g时，感染稻谷30 d后其品质便开始发生变化，因此，当稻谷中谷蠹虫口密度较大时，需要在30 d内进行杀虫处理，以避免其品质遭受到大的影响。

谷蠹是我国储粮的主要蛀食性害虫之一，其生长过程中卵、幼虫和蛹均隐藏在籽粒内部对粮食籽粒进行危害，从而造成其数量和质量的损失，同时粮食被谷蠹咬食而产生的碎粒和粉屑，又会引起后期性害虫的发生，从而引起粮食水分增高和发热，引起品质指标下降，失去食用价值，给储粮安全造成威胁[1]。稻谷是具有生命力的种子，在储藏过程中仍进行着呼吸和生理代谢，长期储藏势必会引起品质的变化[2]。张玉荣等[3]研究了不同储藏区域的稻谷随着储藏时间延长，其发芽率、脂肪酸值、粘度、还原糖、非还原糖和降落值等指标均有一定程度的变化，周显青等[4]通过对不同储藏年份稻谷的脂肪酸、电导率、丙二醛含量，过氧化物酶等指标进行测定，探讨了稻谷随储藏时间延长其各指标的变化。李新社等[5]通过对仓储稻谷霉菌的污染状况进行统计，结果表明稻谷霉菌污染程度与储藏条件密切相关。目前关于谷蠹侵害后对粮食品质的影响已文献报道[6-9]，但谷蠹的不同密度及感染时间等因素对稻谷储藏品质的影响未见报道。本实验主要研究稻谷受谷蠹侵害后其储藏品质的变化，通过分析谷蠹虫口密度和感染时间与各指标变化的相关性，探讨谷蠹侵害后对稻谷储藏品质的影响，以期为稻谷储藏过程中害虫防治提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

95%乙醇、无水乙醇、氯化钾、碘化钾、氢氧化钾、铁氰化钾、磷酸二氢钾、碳酸钠、乙酸钠、钨酸钠、硫代硫酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、冰乙酸、三氯乙酸、愈创木酚、浓硫酸、过氧化氢、可溶性淀粉、酚酞均为分析纯。

PQX型多段可编程人工气候箱：宁波东南仪器有限公司；JLGJ-45电动砻谷机:台州市新恩精密粮仪有限公司；BS210S电子天平：江苏常熟长青仪器仪表厂；101-3电热鼓风干燥箱：上海树立仪器仪表有限公司；HY-4调速多用振荡器：江苏省金坛市医疗仪器厂；YXJ-3调速离心机：江苏石化仪器厂；JXFM110锤式旋风磨：上海嘉定粮油仪器有限公司；JLZ降落数值仪：杭州天成光电有限公司；HHS型电热恒温水浴锅：天津市华北实验仪器有限公司；YXJ-3调速离心机：江苏石化仪器厂；722S分光光度计：上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

将清理后的稻谷样品于 - 18 ℃冰箱中放置72 h，以杀死其中可能存在的害虫和虫卵，预防其它害虫和虫卵对实验结果造成干扰，样品取出在室温下回温，然后藏于干净无虫的密封袋中备用。

将白瓷盘、谷物选筛、培养瓶、培养皿、试虫铲、毛笔、塑料漏斗、封口纱布等用具清洁干净后，然后置于80 ℃的电热鼓风干燥箱内加热消毒半小时，取出后自然冷却至室温，备用。

取500 g左右处理后的稻谷作为培养试虫的饲料，置于洗净烘干的培养瓶（直径6 mm，高11 mm）中，为防止试虫在培养过程中逃逸，在培养瓶距离瓶口5~10 cm处均匀涂抹聚四氟乙烯，挑选500头左右谷蠹成虫作为种虫，置于培养瓶中，于（28±1）℃和70%±5%RH的恒温恒湿培养箱中培养。3 d后筛出种虫，将过筛稻谷样品返回原培养瓶，培养30 d后取成虫，重复上述步骤连续扩大培养，直至获得足够数量且虫龄基本一致的谷蠹试虫，以备用。

取12个1 000 mL的广口瓶，每个广口瓶中分别装500 g稻谷，每2个一组，分别投入0、10、20、50、100和200头羽化2周后谷蠹成虫。放置于人工气候箱室内（30 ℃±1 ℃，75%±1%RH）进行谷蠹侵害实验，按一定的侵害时间，将稻谷样品取出后，筛去害虫，经砻谷职称糙米，置于冰箱中备用。

参照文献[4]，随机选取40粒经过砻谷的糙米，称重，用蒸馏水冲洗3次后将籽粒表面的浮水用滤纸吸干，置于250 mL锥形瓶中，加入50 mL蒸馏水浸泡，置于30 ℃恒温恒湿箱中，13 h后，用电导率仪于室温下测定浸泡液的电导率，同时做空白实验，每份样品做3次平行。

式中， C 1 —浸泡液电导率，μS/cm； C 0 —空白液电导率，μS/ cm； W —浸泡糙米重量，g。

参照文献[4]，称取预先粉碎好的糙米粉（1.00±0.01）g，加入2 mL质量分数10%的三氯乙酸（TCA）和少量石英砂，研磨成浆，再加入8 mL TCA，进一步研磨，转移至离心管中，于4 000 r/min条件下离心10 min，将上清液转移稀释定容至10 mL，吸取2 mL于试管中，加入2 mL 0.6%的硫代巴比妥酸（TBA）溶液混匀，在沸水浴中加热15 min，迅速冷却至室温后，于4500 r/min离心10 min。取上清液于450、532、600 nm波长下分别测定吸光度（A450、A532和A600）。同时做空白实验。按照公式计算丙二醛含量。

2 结果与分析

2.1 稻谷受谷蠹侵害后水分随侵害时间的变化

粮食籽粒代谢及各种品质变化的介质是水分，稻谷中水分含量多少直接影响着各种生理代谢的变化和营养物质的分解。水分含量越高，储藏过程中粮食品质的变化就越快。由图1可知，不同虫口密度的谷蠹侵害稻谷样品在0~60 d内，水分均呈现下降趋势，在最初的10 d内快速下降，在10至20 d变化较小，30 d后随着虫口密度增加，稻谷水分下降的速度加快。最初水分变化快主要是由于稻谷样品原始水分较高，放入培养箱后，水分与环境进行水分交换，逐渐降低达到平衡，30 d后稻谷水分的变化主要是由于谷蠹在稻谷籽粒中生长造成稻壳和皮层被破坏，稻谷内部失去保护后，内部的营养物质暴露，直接与外部水分进行交换，从而使稻谷水分下降加剧。

2.2 稻谷受谷蠹侵害后脂肪酸值变化

稻谷中脂肪酸值是衡量其储藏品质的重要指标，刚收获的稻谷脂肪酸值比较低，当稻谷水分含量过大、温度过高或生虫生霉时，均能促进酸性物质增多 [10-11] ，从而造成大米变质变味。由图3可知，稻谷被不同虫口密度谷蠹侵害后其脂肪酸值的变化趋势基本相同，且随着虫口密度增加而增加，尤其是虫口密度为100头和200头的增加最为显著，与张玉荣 [12] 研究脂肪酸值在各储藏条件下，随着储藏时间的延长均呈上升趋势一致。造成脂肪酸值升高主要是由于稻谷皮层、胚及糊粉层中含有较多的脂类物质 [13] ，受到谷蠹感染后，稻谷表皮被破坏，脂肪首先在脂肪酶作用下，水解为甘油和游离脂肪酸，进而氧化分解，产生各种醛、酮等酸败物质；同时谷蠹及其排泄物造成稻谷发热，水分升高，促使稻谷中的脂类物质水解或氧化加快，游离脂肪酸增多，氧化作用产生的低分子醛、酮等物质也就增加，从而造成大米变质变味 [14] 。

2.3 稻谷受谷蠹侵害后过氧化物酶（POD）的变化

过氧化物酶是种子细胞中重要的抗氧化保护酶，主要作用是对细胞内源活性氧进行清除，同时还能够清除种子生命活动产生的自由基，延缓细胞的衰老 [15] 。不同虫口密度谷蠹侵害稻谷后POD变化见图3，由图3分析知，稻谷受不同虫口密度谷蠹侵害后，稻谷中过氧化物酶随着侵害时间的增加呈不同的变化趋势，在侵害前50 d变化趋势无规律，50 d后，所有虫口密度的样品的POD均呈快速下降的趋势，且随着虫口密度的增加，下降速度也越快。主要是由害虫的侵食引起的，同时害虫的分泌物和排泄物也可能对过氧化物酶的活性有一定的抑制作用。

2.4 稻谷受谷蠹侵害后电导率变化

电导率是一种快速测定粮食籽粒生活力变化的生理指标，由于高生理活性的粮食籽粒其细胞膜重建和损伤修复能力强，电解质和可溶性物质外渗少，膜透性较低。当粮食籽粒的细胞膜结构受到损伤时，外渗的可溶性物质便增多，电导率也随之增加 [16] 。由于电导率的大小几乎不受水分、外部因素及操作条件的影响，用电导率反映籽粒生理变化具有较高的参考意义。稻谷受到谷蠹侵害后其电导率的变化见图4，由图4可知，随着谷蠹侵害时间的延长，在侵害前20 d，所有虫口密度侵害后稻谷电导率均呈现增加趋势，且随虫口密度的增加而增加，而20 d至50 d各虫口密度侵害后电导率的变化不大，40 d后迅速升高。主要是由于害虫的蛀食使稻谷的皮层受到破坏，且随着虫口密度越大，侵害时间越长，对其细胞膜完整性破坏越大，细胞膜通透性越高，膜的屏障作用越弱，浸出液浓度越大，测得的稻谷电导率越大。

2.5 稻谷受谷蠹侵害后丙二醛（MDA）变化

脂质是细胞膜系统的主要组分之一，MDA 是膜质过氧化作用的最终产物，它既是过氧化产物，又可以与细胞内各种成分发生反应，使多种酶和膜系统遭受严重损伤，因此是膜系统受伤害的重要标志之一。正常情况，细胞自身具有清除MDA的能力，而细胞损伤会导致MDA的积累，组织的保护能力越弱，MDA积累越多，细胞膜透性越大。稻谷受不同虫口密度谷蠹侵害后其MDA变化见图5，由图5可知，稻谷被谷蠹侵害后，随着侵害时间的延长，各虫口密度侵害后的样品其MDA均呈现波动上升的趋势，且虫口密度越大，上升的趋势就越大，尤其是感染50头以上的稻谷其感染20 d后就远大于50头以下的样品，其变化也快。主要是由于稻谷受到害虫侵害后保护层被破坏，籽粒中的三酰甘油酯和膜磷脂在体内自由基引发下水解并发生过氧化反应生成脂肪氢过氧化物，然后进一步分解生成丙二醛等物质，从而使得丙二醛含量增加。

2.6 相关性分析

由表1分析可知，不同虫口密度谷蠹侵害稻谷后其储藏品质各指标之间以及与虫口密度和感染时间均存在着一定的相关性。感染后的稻谷所有储藏指标均与感染时间呈极显著相关，其中水分和POD与感染时间呈极显著负相关，脂肪酸值、丙二醛和电导率与感染时间呈极显著正相关，脂肪酸值与虫口密度呈极显著正相关，POD与虫口密度关系不明显，电导率和丙二醛与虫口密度呈显著正相关。由此可知，稻谷在谷蠹感染后其品质的变化是由虫口密度和侵害时间共同作用造成的，且各指标的变化受害虫侵害时间的影响远远大于虫口密度的影响。在各储藏品质之间，不同虫口密度谷蠹侵害稻谷后脂肪酸值、POD、电导率、丙二醛各指标之间均呈极显著相关，水分除与POD呈显著正相关外，与其它各指标均呈极显著负相关。从而说明稻谷被谷蠹侵害，各指标的变化互相均有一定的联系，如稻谷脂肪在降解过程中形成氢过氧化物，以及害虫侵害过程中的排泄物和分泌物对POD抑制作用，从而降低了该酶的活性；脂类水解后产生的游离脂肪酸在脂肪氧化酶作用下，进一步分解产生的主要醛类小分子产物，而且丙二醛的积累也会引起电导率升高。

表1 稻谷受谷蠹侵害后储藏品质指标的相关性

3 结论

稻谷受到蛀食性害虫谷蠹侵害后，在虫口密度较小和感染时间较较短时，储藏品质变化较小，但随着虫口密度的增大和侵害时间的延长，脂肪酸值、电导率等指标发生较大变化，严重影响稻谷的储藏品质。虫口密度为50头/500 g时，感染稻谷30 d后，品质便开始发生剧烈变化。因此，当稻谷中谷蠹虫口密度较大时，需要在30 d内进行杀虫处理，以避免品质受到大的损失。

稻谷受谷蠹侵害后，储藏品质指标之间以及与其虫口密度和感染时间均呈现显著相关。水分和POD与感染时间呈极显著负相关，脂肪酸值、丙二醛和电导率与感染时间呈极显著正相关，脂肪酸值与虫口密度呈极显著正相关，POD与虫口密度关系不显著，电导率和丙二醛虫口密度呈显著正相关；脂肪酸值、POD、电导率、丙二醛各指标之间均呈极显著相关，水分除与POD呈显著正相关外，与其它各指标均呈极显著负相关，由此可见稻谷被谷蠹侵害时，各指标与虫口密度的关系最为密切，储藏时应及时关注虫口密度，当达到一定密度后也应注意感染时间。

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Changes in the storage quality of rice after been infested by lesser grain borer

(1. College of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou Henan 450001; 2. Xinzheng Grain Depot of State Administration of Grain Reserve, Zhengzhou Henan 450000)

Abstract: Taking japonica rice as the research object, the hazard experiment of rice was carried out under the different population density (0, 10, 20, 50, 100 and 200 head/500 g) and the storage conditions such as the temperature of (32±1) ℃ and relative humidity of 75%±1%, in order to investigate the effect of infestation by lesser grain borer on the storage quality of rice, including moisture content, fatty acid value, conductivity, peroxidase activity and malondialdehyde and other storage quality indexes of rice, at different infection time.The results showed that with the increase of population densities and the prolongation of infestation time, moisture content and peroxidase in rice increased gradually, while fatty acid values, malondialdehyde, and conductivity gradually decreased, and there was no obvious change in peroxidase for each samples with different population density when being infected for 50 days; after 50 d, it dropped rapidly. Moisture content and POD were significantly negatively correlated with infection time, and fatty acid values, malondialdehyde, and conductivity were significantly positively correlated with infection time. There was a significant positive correlation between fatty acid values and density of insect populations, and there was a significant positive correlation between conductivity and malondialdehyde and population density, and there was no significant correlation between POD and population density. The Fatty acid value, POD, conductivity, and malondialdehyde were all significantly associated with each other. Except for a significant positive correlation with POD, moisture content had a significantly negative correlation with other indicators. When the population density was 50 heads/500 g, the quality of rice began to change after 30 days of infection. Therefore, when the population density is large, the insecticidal treatment must be performed within 30 days to avoid a large impact on its quality.