关键词：
稻谷储藏
品质指标
挥发性物质
数学模型
摘要：
我国粮食采后损失严重,粮食生产土地的缩减以及粮食产量提高的技术瓶颈等问题无不体现了减少粮食储藏损失的重要性。相较于传统的滞后且耗时耗力的粮情管理措施,基于粮食品质指标在不同环境情况下的变化规律构建的储粮品质模型,能合理预测粮食储藏品质,不仅可以帮助监管者及时采取相应防控措施延缓储粮的劣变,还能节省人力物力、减少资源浪费,进而实现绿色储粮安全管理,因而具有广阔的应用前景。然而当前储粮模型还存在环境参数设置不全面、实验时间较短和生物因素重视不够等不足,针对上述问题,本研究设置不同储藏环境条件,模拟实际粮仓内的环境情况,探究不同初始水分含量（MC0）稻谷的品质指标在储藏过程中的变化情况,建立数据库,进而构建稻谷储藏品质预测模型。主要研究内容及结论如下:一、设置了 20℃、25℃、30℃、35℃和40℃的环境温度,40%、60%、80%、95%的相对湿度（RH）,调节稻谷MC0至12%、14%、16%,储藏时间最长达380 d,研究了稻谷在储藏过程中水分、霉菌数、孢子数、脂肪酸值、食味值和色泽的变化情况。40%RH环境中,稻谷含水量呈下降趋势,60%和80%RH环境中,稻谷含水量基本保持平稳,95%RH环境中,稻谷水分含量呈上升趋势,MC0和环境温度越高,稻谷含水量变化越快;稻谷MC0为12%时,即使在适宜的温度、湿度环境下,霉菌数仍保持安全水平,25℃中MC0为14%的稻谷储藏260 d后也有霉变风险,MC0为16%的稻谷极易滋生霉菌,80 d内就发生劣变;40℃高温、95%高湿以及16%高MC0均不利于稻谷的长期储藏,会在100d内引发稻谷孢子数超标,25℃以上温度中长期储藏的稻谷孢子数也存在超标风险;40℃高温以及80%以上相对湿度环境下MC0为16%的稻谷脂肪酸值在100 d内均会超过临界值,其他储藏环境中的稻谷300 d后脂肪酸值会超过临界值,且温湿度越高,增速越快;稻谷食味值与稻谷储藏品质呈正相关,随储藏时间的增加而降低;稻谷色泽在储藏过程中a*、b*发生了明显改变,说明稻谷红绿色和黄蓝色的变化明显。二、利用气相色谱质谱联用技术分析了稻谷在不同储藏环境下挥发性物质种类及相对含量的变化,结果表明十二烷、4,6-二甲基十二烷、十三烷、壬醛、癸醛、萘、1,2-苯二甲酸二丁酯、3-氨基苯乙炔及2-正戊基呋喃等特征挥发性物质在储藏过程中含量稳定,可进一步分析其与稻谷储藏品质的关系,不同储藏环境中的稻谷样品对应的挥发性物质也有所不同,如通过烷烃类物质可以区分不同储藏温湿度及储藏时间的稻谷,通过苯环类物质可以区分不同储藏湿度及储藏时间的稻谷,为稻谷储藏品质预测模型中新变量的引入提供了理论依据。三、将稻谷储藏早期最易超过临界值的孢子数以及稻谷储藏中后期易达到劣变水平的脂肪酸值作为预测指标,构建了两种稻谷储藏品质预测模型:建立多元线性回归模型,探究多个自变量与预测指标间的关系,实现对稻谷脂肪酸值和孢子数的分别预测;建立反向传播神经网络（BPNN）预测模型,实现多个自变量对稻谷脂肪酸值及孢子数的同时预测。与多元线性回归模型的拟合优度（R2=0.47）相比,BPNN预测模型的拟合优度（R2=0.87）更高,预测效果更好。从隐含层激励函数以及隐含层节点数两个方面进一步优化BPNN预测模型,以平均绝对百分比误差（MAPE）作为指标对39个模型进行评价,得出隐藏层激励函数为tanh,节点数为14的BPNN预测模型脂肪酸值和孢子数的预测值MAPE最低,分别为5.99%、3.93%,模型稳定性较高,可指导实际仓储中环境参数的调控以满足既定储藏期的要求。
