2003—2016 年期间是我国现代化粮仓高大平房仓建设的重要时期，当前我国北方储粮区小麦高大平房仓通过秋冬季降温通风、夏季内环流等技术实现粮堆准低温储藏。筛选变化灵敏、且与最终小麦食用品质之间相关性好的指标，是粮食储藏学科的重要课题。为了确定新收获后的小麦品质指标最佳检测时间，通常对人工气候箱储藏样品和实仓扦样进行分析[1-2]，国内外研究较多。展海军等[3]分析了77 个库存商品小麦的发芽率、脂肪酸值、还原糖含量、过氧化氢酶活性等品质指标与储藏时间的关系。柏九菊[4]从实践角度提出储藏小麦品质控制指标应当考虑还原糖、脂肪酸值、面筋的弹性和延展性。Hu 等[5]对在浙江省衢州市粮食储备库对储存2 年的进口澳洲硬质麦分析表明，脂肪酸值、电导率、丙二醛和支链淀粉的含量、峰值粘度、衰减值均增加，而直链淀粉/支链淀粉比率减少。GBT20571—2006《小麦储存品质判定》规定，宜存小麦的面筋吸水率≥180%，馒头品尝评分值≥70%。国外一些国家研究储藏条件对小麦蛋白质含量、降落数值、千粒重等指标的影响[6-8]。近年来，山东省对小麦高大平房仓开始实验空调控温过夏储粮技术，探索小麦储藏期间粮堆空气特性参数及理化品质指标的变化规律，以期为我国小麦品质评价提供指标参数。
1 材料与方法
1.1 仪器与设备
DSC214 差示扫描量热仪：德国耐驰Netzsch有限公司；RVA-TecMaster 快速粘度仪：波通瑞华科学仪器北京（有限）公司；CT3 质构仪：美国Brookfield 公司；JSM-IT 700HR 型扫描电子显微镜、JEC-3000FC 型离子溅射仪：日本电子株式会社。
1.2 实验仓房及管理
选用鲁粮集团平原粮食储备库高大平房仓17号、19 号为研究对象，两个仓2021 年7 月初装入当地新收获的白小麦，吨数各是3 993 t和4 233 t，杂质率各是0.8%和0.6%。每周巡检粮堆测温电缆1 次。2022 年7 月8 日在19 号仓北外墙安装两台粮仓专用空调，距离地面 5 m，每台功率5.25 kW。19 号实验仓在夏季采用空调控温储粮技术，17 号对照仓选择常规储藏技术。两个仓的化学熏蒸作业时间为2021 年7 月26 日—9 月1日；17 号仓2022 年为7 月18 日—8 月18 日，19号仓为2022 年8 月3 日—9 月13 日；两个仓均为2023 年8 月14 日—9 月15 日。
在2021 年12 月1—30 日期间，对两个仓均进行机械通风作业降低粮温。各采用2 台1.1 kW的单侧轴流风机，进行上行吸出式智能间歇式通风，风压220 Pa，风量7 433 m3/h。对照仓实际通风时数累计为360 h，降低粮温5.2 ℃。实验仓实际通风时数累计为408 h，降低粮温4.6 ℃，而在2022 年和2023 年冬季期间选择自然通风。
19 号实验仓在2022 年7 月14 日—8 月2 日夏季高温时段，开启空调，温度设置在25 ℃，每天运行24 h，使仓温维持在25 ℃左右。在2023年6 月12 日—8 月14 日，实验仓继续开启空调，每天运行12 h。
1.3 扦样及分析
扦样日期分别为2021 年11 月1 日、2022 年6 月17 日和11 月15 日、2023 年10 月20 日以2021 年7 月1 日为起始点，分别对应第3.6、11.7、16.8 及27.9 个月。在每个仓粮面取11 个点，每点纵深距离粮面0.3、1.8、3.3、4.8 m，每次合计44 份样品，每份样品各300 g。样品含水率采用105 ℃恒重法（GB 5009.3—2010 食品中水分的测定）。
1.4 粮堆空气特性参数分析
基于课题组测定的我国小麦平衡水分方程MCPE 的系数，假定相邻两次扦样期间粮堆各层含水率保持不变，依据粮堆各位点的测温电缆测定的温度数据，采用课题组编写的软件《谷物粮堆籽粒间隙空气特性计算软件 V1.0》（登记号2021SR1038631），分析计算粮堆各位点的平衡相对湿度、含湿量及湿球温度。
1.5 热特性测定
称取5.0 mg 全麦粉（过80 目筛）放入铝坩埚中，按照样品∶水=1∶2 的比例加入蒸馏水，密封后在4 ℃过夜平衡。然后采用差异扫描量热仪测定样品热特性，扫描温度从 20 ℃升至110 ℃，升温速度为10 ℃/min。每个样品重复测定3 次。
1.6 快速粘度仪分析
测试程序参照 GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速粘度仪法》。
1.7 馒头质构特性的测定
采用一次发酵法制作馒头。称取全麦粉100 g，酵母加入量1%，加入温水55 g。在和面机中搅拌4 min 后，取出用压片机进行8 次压片。揉搓成型后置于35 ℃、相对湿度85%的醒发箱中醒发60 min，放入已沸腾的蒸锅中气蒸25 min（开始冒气时计时），焖5 min 后取出馒头，盖上纱布冷却1 h采用质构仪测定。选用P/36 型探头，将冷却备用的馒头从中间切开，切成长宽高均为20 mm 的正方体。设定参数为触发力5 g，测前、测中、测后速度均为1 mm/s，测试距离为50%样品厚度。
1.8 扫描电子显微镜观察
沿着小麦籽粒长度在中间切取靠近皮层的横截面，再切取靠近皮层的胚乳纵截面，取小麦籽粒切割面粘到有导电胶的样品台上，在离子溅射仪中喷镀铂金，再利用扫描电镜观察样品表面结构形貌，电镜加速电压4.0 kV，放大倍数为500～5 000 倍。
1.9 数据处理
采用随机区组实验设计，LSD 检验中同一列不同小写字母表示样品之间差异显著（P＜0.05）。主成分分析采用SPSS 软件17.0 版本。
2 结果与分析
2.1 两年半储藏期间粮堆各层温度的变化
与17 号仓比较，19 号仓在2022 年7 月14日—8 月2 日、2023 年6 月12 日—8 月14 日期间开启空调，粮堆表层温度各降低了3.0 和3.8 ℃（图1）。由于阴凉空气沿着粮食籽粒间隙下沉，19 号仓第二层、三层及四层在2022 年7 月14 日—8 月2 日期间各降低了2.2、1.8、1.4 ℃；在2023 年6 月12 日—8 月14 日期间各降低了1.8、1.2、1.3 ℃。
图1 粮堆各层温度的变化
Fig. 1 Changes in grain temperature in wheat bulk
2.2 粮堆空气特性参数的变化
由于粮堆具有两大物理特性，即孔隙率35%～55%、是热的不良导体。空调降低仓温，导致较冷空气从粮面下沉，逐渐置换粮堆籽粒间隙较高温度的空气，因而能够降低粮堆籽粒间隙空气的含湿量（绝对湿度）、相对湿度（RH）及湿球温度（图2～3）。在2022 年7 月14 日—8 月2 日、2023 年6 月12 日—8 月14 日空调开启期间，粮堆表层含湿量各降低了3.5 和4.2 g/kg，整个粮堆含湿量各降低了1.3 和1.7 g/kg；粮堆表层相对湿度各降低了4.2%和2.9%，整个粮堆相对湿度各降低了3.9%和3.8%；粮堆表层湿球温度各降低了3.4 和3.9 ℃，整个粮堆湿球温度各降低了2.1 和2.3 ℃。
图2 粮堆表层及全仓含湿量的变化
Fig. 2 Changes in grain humidity ratio in the surface layer and whole bulk
图3 粮堆表层及全仓RH 和湿球温度的变化
Fig. 3 Changes in relative humidity and wet bulb temperature in the surface layer and whole bulk
2.3 空调控温储藏期间小麦品质指标变化
从表1 看出，17 号和19 号仓小麦两年半储藏期间，随着时间增加，差示扫描量热仪（Differential scanning calorimetry，DSC）热特性的 6 个指标没有显著变化（P>0.05），在两个仓之间没有显著差异。
表1 小麦高大平房仓储藏期间DSC 测定的热特性变化
Table 1 Changes in thermal properties by DSC in the whole bulk during storage in large flat warehouse
注：同一列不同小写字母表示样品之间差异显著（P＜0.05），下表同。
Note: Different small superscript letters in the same column indicated significant differences between samples (P＜0.05), the same as below.
仓号 月 糊化焓值/（J/g） 峰值温度/℃ 起始温度/℃ 结束温度/℃3.6 6.01±0.25a 64.61±0.57a 59.23±0.52a 70.53±0.80a 11.7 6.06±0.14a 64.86±0.48a 59.72±0.57a 70.12±0.50a 16.8 6.01±0.15a 64.72±0.51a 59.52±0.47a 70.36±0.59a 17 27.9 6.22±0.25a 64.91±0.25a 59.71±0.24a 70.72±0.37a 3.6 6.01±0.25a 64.61±0.57a 59.23±0.52a 70.53±0.80a 11.7 6.22±0.22a 64.81±0.32a 59.67±0.23a 70.45±0.34a 16.8 6.04±0.22a 65.05±0.49a 59.90±0.40a 71.00±0.62a 19 27.9 6.33±0.19a 64.93±0.36a 59.74±0.28a 70.75±0.46a 峰宽度/℃ 峰高度/（0.01 mW/mg）5.87±0.22a 12.11±0.67b 5.53±0.18a 12.85±0.51ab 5.65±0.16a 12.55±0.47ab 5.56±0.11a 13.11±0.58ab 5.87±0.22a 12.11±0.67b 5.66±0.15a 13.04±0.58ab 5.71±0.18a 12.64±0.65ab 5.52±0.17a 13.52±0.57a
两个仓小麦储藏期间，随着时间增加，糊化的峰值粘度对17 号仓显著增加（P＜0.05），对19号仓增加不显著（P>0.05）；最低粘度和最终粘度显著增加（P＜0.05），回生值先显著增加后减少，衰减值保持不变，峰值时间和糊化温度降低（表2）。与17 号仓比较，19 号仓中小麦的糊化峰值粘度、衰减值、最终粘度略降低，其他指标如最低粘度、回生值、峰值时间和糊化温度在两个仓之间是相似的。
表2 小麦高大平房仓储藏期间RVA 糊化特性变化
Table 2 Changes in pasting properties by RVA in the whole bulk during storage in large flat warehouse
仓号 月 峰值粘度/cp 最低粘度/cp 衰减值/cp 最终粘度/cp回生值/cp 峰值时间/min 糊化温度/℃3.6 1 350±115b 1 038±65b 313±59a 1 895±92d 859±31d 6.2±0.0a 89.7±1.5abc 11.7 1 391±84b 998±74b 393±27b 2 134±85abc 1 135±40a 6.1±0.1abc 90.3±0.4ab 16.8 1 441±97ab 1 047±72ab 394±67a 2 064±108bcd1 018±59bc 6.2±0.1ab 89.5±0.4b 17 27.9 1 616±109a 1 192±76a 424±64b 2 317±120a 1 125±62ab 6.0±0.1bc 88.1±0.5c 3.6 1 350±115b 1 038±65b 313±59a 1 895±92d 859±31d 6.2±0.0a 89.7±1.5abc 11.7 1 392±76b 986±56b 406±36a 2 120±94abc 1 134±52a 6.1±0.1bc 90.5±0.5a 16.8 1 439±86ab 1 061±63ab 379±40a 2 046±84cd 985±33c 6.2±0.1ab 89.3±1.8abc 19 27.9 1 541±91ab 1 167±58a 374±46a 2 236±79ab 1 069±28ab 6.0±0.1c 88.2±0.5c
从表3 看出，高大平房仓中小麦两年半储藏期间，小麦全粉馒头质构特性随着储藏时间增加，硬度及咀嚼性显著增加（P＜0.05），黏着性降低，回复性、内聚性及弹性保持不变。与17 号仓比较，19 号仓硬度、黏着性、弹性及咀嚼性略降低。
表3 在小麦储藏期间全麦粉馒头质构特性变化
Table 3 Changes in texture property of whole wheat flour steamed bread during storage
仓号 月 硬度/g 黏着性（×1 000） 回复性（×100） 内聚性（×100）3.6 4 026±85b 58.7±4.2a 27.1±1.2bc 59.6±0.8b 11.7 3 926±396abc 96.3±56.3ab 31.6±5.5abc 62.1±2.3ab 16.8 3 824±233b 64.6±9.8a 30.9±2.2a 63.0±1.2a 17 27.9 4 489±251a 46.3±8.4ab 26.5±0.7c 59.7±1.1b 3.6 4 026±85b 58.7±4.2a 27.1±1.2bc 59.6±0.8b 11.7 3 732±187c 30.9±18.3bc 28.8±1.1ab 62.8±1.3a 16.8 3 889±138bc 50.4±21.4ab 29.1±1.1ab 60.9±1.0ab 19 27.9 4 195±210ab 24.2±2.2c 28.1±3.2abc 61.3±2.5ab 弹性/mm 咀嚼性/mJ 10.5±0.2abc 246±10b 10.5±0.1ab 249±19ab 10.7±0.1a 253±8b 10.4±0.2bc 275±12a 10.5±0.2abc 246±10b 10.4±0.1b 238±15b 10.5±0.2abc 244±11b 10.2±0.1c 264±11ab
采用主成分分析深入分析小麦品质指标（图4），DSC 测定的糊化结束温度及峰高度、快速粘度仪（Rapid visco analyzer，RVA）测定的糊化温度及峰值时间、质构参数如硬度及咀嚼性均是评价小麦粮堆控温过夏储藏的优选指标。
注：a,b,c,d,e,f 对热特性参数分别是糊化焓值、峰值温度、起始温度、结束温度、峰宽度及峰高度。a,b,c,d,e,f,g 对RVA 测定的糊化特性参数分别是峰值粘度、最低粘度、衰减值、最终粘度、回生值、峰值时间、糊化温度；对质构特性参数分别是硬度、黏着性、回复性、内聚性、弹性、胶着性及咀嚼性。
Note: The thermal parameters of a, b, c, d, e, and f are gelatinization enthalpy, peak temperature, onset temperature, conclusion temperature, peak width and peak height, respectively. The pasting parameters of a, b, c, d, e, f, and g for RVA were peak viscosity, minimum viscosity, breakdown value, final viscosity, setback value, peak time and pasting temperature, respectively. The texturalparameters are hardness, adhesiveness, resilience, cohesiveness, elasticity, stickiness and chewiness.
图4 小麦储藏期间品质指标的主成分分析
Fig.4 Principal component analysis of quality indexes of wheat during storage
从图5 看出，17 号仓小麦籽粒横截面有些破坏。与17 号仓比较，19 仓中小麦籽粒横截面致密、微孔均匀；籽粒纵截面中大淀粉颗粒之间的小淀粉粒少一些。说明空调控低温储藏能够保持籽粒微观结构，延缓品质劣变。
注：A. 17 号仓小麦横截面（5 000×），B. 19 号仓小麦横截面（5 000×），C. 17 号仓小麦纵截面（3 000×），D. 19 号仓小麦纵截面（3 000×）。
Note: A. Wheatcross-section in#17 warehouse (5 000×); B. Wheat cross-section in #19 warehouse (5 000×); C. wheat longitudinalsectionin # 17 warehouse (3 000×); D. Wheat longitudinal-sectionin #19warehouse (3 000×).
图5 2023 年10 月粮堆表层小麦籽粒样品的横截面和纵截面扫描电镜结构
Fig.5 Cross-section and longitudinal-section microstructure of wheat in bulk surface layer sampled at October 2023 with scanning electron microscopy
3 讨论
Strelec 等[9]在奥西耶克大学将当地3 个小麦品种包装在多层纸袋，在40 ℃-RH 45%、4 ℃-RH 45%、15 ℃-RH 67%3 种条件储藏1 年，与低温储藏比较，高温储藏条件降低了过氧化物酶和多酚氧化酶活性，却提高了降落数值和高级糖基化末端产物。干粮食在大型仓房实仓储藏期间控低温的主要目的，是抑制储粮害虫生长发育和保持粮食营养和品质特性。本研究也显示，在谷物粮堆过夏期间，空调控温储藏会逐渐增加粮食水分从粮堆底层到表层的损失[10]，优点是降低了粮堆籽粒间隙空气的RH、含湿量及湿球温度，有抑制储粮害虫生长发育的作用，在理论上可以减少化学熏蒸作业药剂用量。高大平房仓小麦空调控温储藏对粮食品质的影响与常规储藏的对照仓样品比较，RVA 测定的糊化峰值粘度、衰减值、最终粘度略降低，质构仪测定的馒头硬度、黏着性、弹性、咀嚼性略降低，表明小麦品质指标在两年半储藏期间被很好地保持。扫描电镜观察到空调控温仓小麦籽粒横截面致密、微孔均匀；大淀粉颗粒之间的小淀粉粒少一些，进一步说明小麦空调控温储藏有利用保持籽粒内部微观结构。
4 结论
在高大平房仓小麦粮堆两年过夏期间，空调控温（设定在25 ℃）储藏技术降低了粮堆表层温度3.4 ℃，进而降低整个粮堆籽粒间隙空气的RH、含湿量及湿球温度，有利于抑制储粮害虫的生长发育。
空调控温储粮技术能够有效地保持小麦籽粒内部微观结构，保持热特性、RVA 糊化参数、质构特性参数等品质指标，延缓品质劣变。
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