Food Science And Technology And Economy
粮食科技与经济
2023 年2月第48卷 第1期
Feb. 2023Vol.48, No.2
大米是世界上三大主粮之一。大米既是人类的口粮，也是各种害虫的“口粮”，在温度、湿度条件适宜的情况下，主要受大米加工原料稻谷自身携带虫卵的影响，极易生虫。虫害的发生，造成了粮食产后损失，增加了包装大米退货率和消费者投诉率以及大米加工企业经济成本，影响着大米的商用价值和食用价值，处理不当，还会影响大米加工企业的品牌价值。一方面，作为食品，大米在加工、流通、食用期间，是不允许有虫害发生的，另一方面，大米生虫发生率高，是困扰稻米加工企业和大米应急储备企业发展的技术难题。与大米加工原料稻谷不同，大米生虫后不能采用目前粮食杀虫最普遍也
是最经济的手段磷化氢熏蒸杀虫。因此，如何经济、有效、生态防治大米害虫，对减少粮食产后损失，增加企业经济效益，保障老百姓舌尖上的安全，具有重要意义。
目前，大米害虫防治技术主要包括低氧防治、微波防治、辐照防治等，其中低氧防治中的真空包装技术已大规模应用于中高档大米防虫领域。本文介绍了大米害虫产生的途径，综述了大米害虫防治主要技术研究
应用现状，并对未来发展趋势进行了展望。
1 大米害虫的来源
陈智斌等[1]指出，包装大米货架期生虫的主要原因是大米加工时，原料所携带的虫卵不能通过加工工艺或其他有效手段杀灭，导致在温度和湿度适宜的条件下虫卵孵化而生虫。邓树华等[2]指出，不论何种包装形式，包装大米总是会携带数量不等的
大米害虫的防治技术应用与展望
何 睿1，韩志强1，吴树会2
（1. 中山市粮食储备经营管理有限公司，广东 中山 528400；2. 湖南省粮食和物资科研设计院，湖南 长沙 410201）
摘要：大米因加工原料稻谷自身携带虫卵的影响，在温度、湿度条件适宜的情况下极易生虫。与大米加工
原料稻谷不同，大米生虫后不能采用目前粮食杀虫最普遍也是最经济的手段磷化氢熏蒸杀虫。为经济、有效、生态防治大米害虫，学者们开展了大量的研究。文章介绍了大米害虫的来源和防治特点，从杀死
虫卵技术和阻止虫卵孵化技术两个方面综述了大米害虫防治研究应用进展，并针对包装大米和散装大米两种储藏形式的不同，展望了未来大米害虫防治技术的研究方向。关键词：大米；害虫；微波防治；浅层地能；气调防治
中图分类号：S379.5 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste431252ts.20230125
Application and prospect of rice pest control technology
He Rui 1, Han Zhiqiang 1, Wu Shuhui 2
（ 1. Zhongshan Grain Reserve Management Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528400; 2. Hunan Food and Strategic Research and Design Institute, Changsha, Hunan 410201 ）
Abstract: Rice is extremely susceptible to insects under suitable temperature and humidity conditions due to the in -fluence of the processing raw material rough rice which carries insect eggs. Unlike rough rice, rice cannot be fumi -gated with phosphine, which is the most common and economical means of killing insects. Scholars have conducted a lot of research to find an economical, effective and ecological control technology. In this paper, the sources and control characteristics of rice pests were introduced, and the research and application progress of rice pest preven-tion and control was summa
rized from two aspects: the measures of killing eggs and preventing eggs from hatching. Meanwhile, this paper looked forward to the application of rice pest contrd technology in the future based on the different storage forms of packaged rice and bulk rice.
Key words: rice, pests, microwave prevention and control, shallow geothermal energy, modified actmosphere control technology
收稿日期：2022-05-26
作者简介：何睿，男，本科，工程师，研究方向为粮油储藏与加工。通信作者：韩志强，男，硕士，工程师，研究方向为粮油储藏与加工。
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害虫虫卵，且与包装材料无相关性。在长沙市市售包装籼米的调查过程中发现，大米害虫发生种类按发生率由高往低依次为玉米却、锈赤扁谷盗、谷蠹、麦蛾和赤拟谷盗，其中玉米象发生率高达34.9%[2]。大米加工原料稻谷自身携带虫卵是大米害虫产生的主要途径，大米流通储藏期间环境害虫感染蛀食是次要途径。
2 防治特点
与原粮害虫防治相比，大米害虫防治在防治策略、防治环境和防治方法的安全性评估上有较大区别。在防治策略上，原粮害虫的防治策略采用了安全、经济、有效的控制策略，综合考虑了害虫防治经济阈值和粮食数量安全等因素的影响，在虫粮等级为基本无虫粮时，可以不采用药剂防治，待害虫达到一般虫粮时，方可采用害虫防治；大米害虫的防治策略为零容忍，零容忍的策略要求，大米害虫防治时，要么杀灭大米自身携带的虫卵，要求防止大米自身携带的虫卵孵化。在防治环境上，原料大多处于储藏期，属于相对静止的环境，大米大多处于流通期，属于相对运动的环境。在防治方法的安全性评价中，大米作为口粮，对杀虫剂的残留毒性要求远比原料要求高[3]。
3 防治技术
根据大米害虫的来源，控制大米害虫，主要是治理大米自身携带虫卵的孵化，杀死虫卵和阻止虫卵孵化两个方向都能实现大米无虫害发生。杀死虫卵技术主要包括气调、微波、辐照、磷化氢熏蒸等，阻止虫卵孵化主要采用低温和气调技术。其中，气调、微波、辐照和低温技术属于物理防治，磷化氢熏蒸属于化学防治。随着国家农业部门于2016年将磷化铝列为即将淘汰的锯毒化学农药目录，以及老百姓对绿食品消费需求的日益旺盛，磷化氢熏蒸防治技术将很难在粮食加工行业应用。
3.1 杀死虫卵技术
3.1.1 微波防治
微波是一种高频电磁波，频率在300 MHz～300 GHz，具有很强的穿透性，可以高效地杀死食物内部有害生物，同时具有无污染、处理速度快等优点，是极具潜力的绿防虫手段，且已在坚果、咖啡、水果等领域应用，取得良好效果。在原粮领域，微波防治储粮害虫的报道较多，但受限于微波使用成本高以及对粮食品质损伤，仍处于研究阶段。近年来，得益于微波技术的快速发展以及大米作为主食的特殊属性，利用微波处理大米害虫成为研究的热点。邵小龙等[4]指出，微波条件对米象和锯谷盗成虫和虫卵致死率有极显著影响，对虫卵致死率的影响较成虫显著。陈智斌等[1]指出，温度是影响微波防治玉米象虫卵的主要因素，在水分14%、功率200 W、温度（59±1） ℃的微波处理条件下，玉米象子代种抑制率达100%。
由于微波既具有热效应，又具有非热效应，利用微波处理大米害虫时，需要确保大米品质无损。周继成等[5]使用2.45 GHz工业微波炉处理大米后发现，大米水分含量变化不大，蛋白质含量基本不变，水溶性蛋白质含量略有降低，游离氨基酸含量均降低，还原糖含量变化不大，脂肪含量显著降低，游离脂肪酸含量降低，碘蓝值显著升高。赵恩明等[6]设计的工业微波杀虫机系统采用隧道式工业微波炉的结构形式，设备总装机容量为140 kW，日处理谷物最大为30 t，温度在55～65 ℃范围连续可调，温度误差小于±4 ℃，微波炉的出料温度分布偏差小于±4 ℃，磁控管工作电流波动范围小于5%，物料输送速度在1.2～3.2 m/min范围连续可调。微波处理后各种害虫致死率均达到100%，虫卵致死率均在94%以上，生虫率低于2头/100 kg，大米碎米率增加量小于1%。但该设备的总装机容量过大，粮食加工企业难以承受其使用成本。
为了降低微波对大米品质的损伤，提高杀虫效果，降低设备的总装机容量，微波防治大米害虫经历了连续微波向脉冲微波的转变。曾淑薇等[7]通过正交试验确定大米防虫防霉最优工艺为：脉冲微波剂量7.5 W/g、脉冲宽度300 ms、间歇时间50 ms、脉冲微波总时间30 s，此时害虫和霉菌致死率分别为100%、83.2%，米温53.8 ℃，碎米度和爆腰率增加1.2%和1.5%。陈渠玲等[8]指出，多种脉冲微波条件作用下，供试籼米碎米总量、垩白粒率、食味值未出现规律性变化且无显著性差异，裂纹粒率、黄粒米含量有所增加，水分含量有所降低，损失率较小。
3.1.2 电离辐照技术
电离辐照技术是利用射线或加速器产生的粒子束流照射储藏物，通过射线与物质的相互作用，实现食品得以保鲜和杀虫的目的。电离辐照技术防治储藏物害虫的研究工作始于20世纪初，经过几十年世界性的研究证明，电离辐照储藏食品是一项安全有效的技术。储藏物害虫电离辐照杀虫主要应用γ射线，这是因为γ射线的穿透能力强，且易从同位素60Co中获得。1980年，由联合国粮农组织、联合国原子能机构、世界卫生组织组成的辐照食品卫生安全性联合专家委员会指出，“任何食品总体
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平均吸收剂量高达10 kGy 没有毒理学危害，用此剂量辐照的食品，可以不再要求进行毒理学试验，同时在营养学和微生物学上也是安全的。”
我国始于20世纪50年代末，于70年代达到研究高峰。1984年卫生部颁布了卫生标准（ZBC 53005—84），准许经电离辐照处理的大米上市。林音等[9]开展了大米商业化辐照技术的研究，指出最小剂量为200 Gy，最大剂量为500 Gy，不均匀度为2.5，为保证辐照质量，应在大米加工后20～30 d 内辐照，辐照前大米应进行抛光风选，清除成虫和含蛹的米粒。但是，由于粮食属于低价大宗商品，难以承受辐照处理的经济成本，目前粮食行业很难将电离辐射商业化。
3.2 阻止虫卵孵化技术3.2.1 气调
气调防治是20世纪20年代初由美国人基德和韦斯首先提出来的，是一项成熟的防虫杀虫技术，已被广泛应用于粮食和成品粮储藏领域[10]。气调防虫杀虫的原理是人为改变害虫生存环境中的气体关键成分的浓度至虫卵不能孵化。气调的形式包括充N 2、充CO 2和抽真空。我国于1966年始了以聚氯乙烯为主要密封材料的气调储粮研究工作，首先是充N 2储粮，接着是充CO 2储粮[11]。我国应用气调储藏粮食的数量处于世界前列。目前，充N 2和充CO 2气调技术主要应用于散装和堆垛大米的储藏，抽真空技术已广泛应用于小包装大米的存储与流通。
（1）充CO 2气调：CO 2气体是一种不易燃、不易爆和无毒、无污染的气体，具有抑制大多数腐败细菌
、霉菌、储粮害虫生长繁殖的作用。在密闭条件下，CO 2取代了O 2，抑制了有氧呼吸，使用储粮害虫窒息且很好地抑制了虫卵的孵化。Hodgest 等[12]将165个大米袋垛用大的塑料薄膜密闭并注入CO 2气体对大米进行长期的害虫和质量控制，经9个月储藏期后，所有袋垛均无害虫出现，且大米的品质都优于自然条件下储存的对照样品。美国艾尔科大米公司进行一系列大规模试验表明，在通入CO 2气体24 h 后，供试用大米中的成虫死亡率达99%[10]。Annis 等[13]指出在PVC 包装袋内充CO 2气体浓度达到65%时，袋内米象全部被杀死。因此，在欧洲、美洲、澳大利亚、日本等地已广泛使用CO 2来贮存粮食[10]。
我国于20世纪70年代开始较为系统地研究充CO 2气调防治大米害虫。1977年，四川粮食局科研所“缺氧”贮藏组[14]报道，采用充CO 2等气调储藏，可以使大米氧气浓度降到2%以下，可以控制储粮害虫。汤镇嘉等[15]研究表明，大米吸附CO 2的数
量随水分和CO 2浓度的增加而增加，随湿度的增加而减少。
（2）充氮气调：充氮气调是指在密闭米堆中充入N 2改变粮堆气体成分，用以防治虫螨、抑制霉菌和延缓大米品质下降。我国虽然于20世纪六七十年代开始研究充氮气调，由于制氮技术的限制，充氮气调大规模发展于21世纪初。陈望贤等[16]报道，N 2气调储藏320 d（10个月）、准低温储藏270 d（9个月）的美香粘米的劣变程度与常温储藏180 d（6个月）的劣变程度相当。充氮气调主要适用于大规模散装大米储藏。
（3）抽真空：抽真空又叫真空包装、减压包装，是将包装容器（包装袋）内的空气全部抽出密封，维持袋内处于高度减压状态，空气稀少相当于低氧甚至无氧效果，使微生物和害虫没有生存条件，以达到食品保新防虫的目的。真空包装是目前中高档包装大米最通用的防虫手段，抑制害虫虫卵孵化效果显著。诸多研究[17-19]表明，真空能有效抑制霉菌的生长繁殖，防止大米发生陈化、发霉、生虫等现象，保持大米的新鲜泽。张玉荣等[20]指出，在真空包装解除后，微生物在高温高湿条件下增长速度大于常温储藏，低温能较好地保持解除真空包装后大米的品质，而在高温高湿地区真空包装的大米解封后应尽快食用，以3～5个月为期限。
（4）硅窗气调：硅窗气调是通过在包装盒或包装袋上镶嵌一定面积的硅橡胶膜，利用硅橡胶膜良好的透气性能和对CO 2和O 2合适的透过比来达到自动调节包装容器内气体成分组成的一种气调包装保鲜技术[21]。肖榕晖[22]在复合袋包装侧壁中央切开一个0.5 cm 2的窗口，用FC-8硅橡胶膜覆盖，形成一个有硅窗的包装盒，使用5% O 2、10% CO 2和85% N 2作为填充气体储藏大米，可有效降低大米在储藏过程的品质劣变，并抑制大米害虫的繁殖，发挥对大米的保鲜功能。目前，硅窗气调防治大米害虫仍处于研究之中。3.2.2 低温
昆虫生长发育的适宜温区分高适温区、最适温区和低适温区。低适温区的温度一般是15～20 ℃，在该温区内，随着温度的下降，昆虫发育缓慢，死亡率上升，其最低限称为最低有效温度，高于此温度昆虫才能开始生长发育。昆虫生长发育的亚至死低温区一般在-15～15 ℃，在该温区，昆虫体内各种代谢过
程不同程度减慢而处于冷昏迷状态，随着时间的延长，会导致昆虫死亡。白旭光[23]报
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道，麦蛾的发育始点温度是12.3 ℃，适宜温区为12.3～35.0 ℃。基于此原理，根据大米储藏形式的不同，大米储藏对低温的要求会有所差异。大规模散装大米在低温储藏过程中，推荐低温温度为15 ℃，在此温度下，部分害虫的虫卵能够孵化，孵化后，大多不能生长进食，散装大米出库后，通过选即可将已经孵化的成虫剔除。小规模包装大米在流通货架期储藏，推荐低温温度应维持在10～12 ℃，在此温度下，大多大米害虫的虫卵不能孵化。
除自然低温条件外，大米储藏实现低温需通过机械制冷实现。机械制冷的设备主要有制冷机和谷物冷却机。常规的机械制冷设备功率较大，耗能高，影响了技术的推广应用。为了降低成本，充分利用浅层地能自然低温，成为当前研究和应用的热点。浅层地能是指地球浅层数百米内的土壤砂石和地下水中所蕴藏的低温热能，是一种可再生能源，温度较为恒定。江苏省、重庆市和湖南省粮库分别开展了利用浅层地能低温储藏稻谷的实仓研究，实践表明，浅层地能低温储粮技术具有降温速度快、能耗低、操作简便的特点[24]。
4 展 望
我国粮食储备以原粮为主，辅以少量的、短期的包装成品粮应急储备。
一方面，包装成品粮应急储备和大米流通期、货架期防虫防霉的技术需要，发展一种比真空包装更加方便，更加低廉的防虫杀虫技术。与真空包装相比，使用微波杀虫更加方便、更加低廉。然而，适用于大中型大米加工企业的微波杀虫设备额定功率偏高，5 t/h的加工处理水平相对应的设备额定功率高达100 kW左右，严重限制了微波杀虫设备的应用。未来，微波设备供应商应在确保杀虫效果和品质无损的条件下，着力研究如何降低设备额定功率的技术，让微波杀虫设备成为保障包装大米防虫防霉的“定海神针”。
另一方面，随着我国经济社会的快速发展和粮食行业技术的日新月异，利用糙米或大米储藏，在设施、装备、技术、资金等方面均日趋成熟。与储藏原粮相比，利用糙米或大米储藏，节约了仓容，应急效果好。我国储粮政策应该会加大散装糙米或大米的储备规模，需要发展一种以“低消耗、低成本、低污染、高质量、高营养、高效益”为主要内容的“三低三高”散装大米低温储藏技术。虽然还没有应用到大米储藏的实例，但浅层地能低温储藏技术作为一种优质绿储粮技术，经过多年的发展，技术已成熟，经过原粮储藏的实践认证，势必成为散装大米安全储藏的技术保障。
参 考 文 献
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