两种无定形硅粉对硬红春小麦物理机械性能的时效影响研究

为解决化学杀虫剂抗性及谷物保护剂对粮食品质的负面影响问题，研究人员开展了两款无定形硅粉（1和2）对硬红春小麦物理机械性能的时效研究。结果表明，0.35 g/kg剂量下硅粉处理3个月后虽降低容重（bulk density）并增加休止角（angle of repose），但谷物流动性和品质仍保持可接受水平，为低剂量硅粉作为绿色储粮防护剂提供依据。

　　

随着全球粮食储存过程中害虫造成的损失日益严重（发达国家9%，发展中国家20%），传统化学杀虫剂因抗性问题面临严峻挑战。硅藻土（DE）等惰性粉尘虽被视为潜在替代方案，但高剂量应用会导致谷物容重下降、流动性降低，甚至引发加工设备磨损。这一矛盾促使研究者探索既能有效防虫又对粮食品质影响更小的新型保护剂。

美国堪萨斯州立大学的研究团队针对这一问题，选取Imerys公司生产的两种无定形硅粉（1号和2号），系统评估了0.35 g/kg剂量处理对硬红春小麦物理机械性能的时效影响。研究发现，经过3个月处理后，硅粉组小麦容重显著降低（bulk density），而振实密度（tapped density）升高；休止角、卡尔指数（Carr index）和豪斯纳比（Hausner Ratio）均显著增加。FT4粉末流变仪分析显示，处理组小麦的基础流动能（basic flow energy）和充气比（aeration ratio）提高，但稳定性降低。值得注意的是，尽管存在这些变化，处理小麦的整体品质和流动性仍保持在可接受范围内。该研究证实这两种硅粉在控制储粮害虫（如谷蠹Rhyzopertha dominica、米象Sitophilus oryzae）的有效剂量下，对谷物品质的影响可控，为开发新型储粮保护剂提供了重要依据。论文发表在《Journal of Stored Products Research》。

关键技术方法包括：使用FT4粉末流变仪测定流动性能参数（基础流动能、充气比等）；通过标准方法测量容重、振实密度等物理指标；采用双因素方差分析（two-way ANOVA）评估处理组间差异；实验样本为含水率13%的有机硬红春小麦（Great River Organic Milling公司提供）。

物理性质变化
研究显示，硅粉处理显著影响小麦粒径分布，1号硅粉组算术平均直径（3.85-4.07 mm）小于对照组（4.08-4.24 mm）。容重随处理时间延长持续下降，3个月时降幅最大，这与硅粉颗粒增加谷物间摩擦力的机制相符。

流动性能分析
休止角在3个月时达到峰值，表明颗粒间摩擦增大。FT4流变仪数据揭示，硅粉处理组基础流动能升高，但流动稳定性降低，可能与颗粒表面吸附的硅粉改变流变特性有关。

讨论与意义
该研究首次系统评估了两种新型硅粉对小麦品质的时效影响。虽然观察到物理参数变化，但0.35 g/kg剂量下未出现严重影响加工的临界值。这一发现特别重要，因为该剂量已被证实能有效防治多种储粮害虫（Manivannan, 2024）。研究为平衡杀虫效果与粮食加工性能提供了量化依据，推动DE类保护剂向更低剂量、更少副作用的方向发展。未来研究可进一步探索硅粉表面改性等优化手段，以减轻对流动性的影响。