储粮中虫、霉活动位点的空间定位和危害度预测研究

Pest and mould are the main factors of affecting the stored grain quality and the food security. So far, the temperature measure was used widely for detecting pest and mould in large-scale grain depot, but the warming was the result of pest and mould activity and the temperature conduction was slow in depot, therefore the method had deficiency. Basis of the stored grain characteristic in our country and necessarily relating their breed and CO2 producing, we will study the speciality of pest and mould and grain itself producing CO2, study the affecting of multifarious factors in grain depot, clarify the relativity among CO2 forming and pest and mould developing and the grain quality changing, set up the relations between CO2 content in different detecting point and three-dimensional position of pest and mould activity or the stored grain quality changing. These results could be used for finding out the status of pest and mould activity in the stored grain, understanding the grain storing security, distinguishing the time and three-dimensional position of pest and mould activity, forecasting and controling the harm of pest and mould in stored grain. Therefore the safety of stored grain in large-scale grain depot could be improved by the technology in this study.

储粮中虫霉是影响储粮品质和食品安全的主要因素。目前国家大型粮仓均应用电子测温技术监测虫霉，由于升温是虫霉大量活动的结果，且温度在粮堆中传递慢，因而检测不够灵敏，难以定位和预测虫霉危害。本项目针对我国储粮的特点，利用虫霉活动必然产生CO2的性质，主要研究储粮微环境中虫霉及粮食本身等各种介质产生CO2的特性，了解粮堆各种因素对CO2气体的影响，掌握气体取样点布控的科学规律，阐明粮堆微环境产生CO2与虫霉活动及储粮品质变化的相关性，建立各气体检测点CO2浓度与粮堆中虫、霉活动位点的三维矢量关系及与储粮品质安全性的关系。利用本项目研究获得的粮堆CO2与虫霉危害相关参数与规律，通过在粮仓布控测气点检测CO2浓度，即可准确了解储粮中虫霉危害状态，科学评估储粮安全风险程度，准确判断粮仓中储粮虫霉活动发生的时间和确切三维空间部位，实现储粮虫霉危害的早期预测和防控，确保大型粮仓储粮安全。

为了解决大型粮库粮堆储粮期间虫霉早期活动难以发现，虫霉大量生长后不易控制的问题，开展了储粮中虫霉活动位点的空间定位和危害度预测研究。在项目执行期间，研发了适用于储粮多尘环境,可快速、准确检测粮堆中二氧化碳浓度的检测系统，单点检测耗时3 min，精度达到0.001%。研究了粮仓储粮中虫、霉和粮食自身呼吸产生二氧化碳气体的特征，发现常规储藏粮食自身呼吸较弱，不影响对虫霉活动的监测，在无覆盖的粮堆中6个月最高二氧化碳浓度不超过0.1%，远低于虫霉活动原点二氧化碳浓度可迅速升高到5%以上的特点。粮堆中害虫和霉菌生长产生二氧化碳气体的速率和特征也有明显差异，可以根据其特点进行有效甄别。通过项目研究，阐明了虫霉活动产生的二氧化碳气体在各种粮堆中扩散的规律，气体在各种粮堆中的扩散速率比温度传导高10～20倍，为对粮堆中虫霉活动部位的快速、精准定位奠定了基础。通过对大型粮仓储粮二氧化碳监测系统各种参数的大量试验及布控模式研究，构建了储粮虫霉危害活动点空间定位的方法，可以对粮堆中超过5 kg虫霉活动粮食进行空间定位。在4 m间距的监测点网络中，虫霉活动的定位偏差为0.2 m，可满足储粮安全监测需要。试验还揭示了虫霉活动产生二氧化碳量与粮食品质变化的关系，可以根据粮堆各点二氧化碳浓度值的变化评估虫霉活动的规模和储粮品质变化程度，在粮面无覆盖的粮堆中，粮面垂直1 m深度监测点预警虫霉危害的二氧化碳浓度阈值为0.1%。进一步的研究发现，粮堆二氧化碳浓度变化与储粮中黄曲霉毒素等真菌毒素污染也存在显著的相关性，通过监测粮堆中二氧化碳浓度的变化，及时采取粮堆通风或降温处理，可以防止霉菌在储粮中产生真菌毒素。. 本项目执行期间共发表标注论文20篇，其中含SCI收录6篇，EI收录6篇，国内中文核心期刊8篇，获得发明专利授权5项，省级科研成果鉴定2项，培养获得硕士研究生7名。项目研究创建的方法可以灵敏、准确地早期发现粮堆中虫霉活动部位，可为储粮安全的防控决策提供关键信息，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。