何宇铠， 刘兴泉， 汪中明， 金邑峰， 周飞东， 梁彦伟， 张文明， 李 璋

(国家粮食和物资储备局科学研究院1，北京 100037) (浙江农林大学食品与健康学院2，临安 311300) (嘉兴市粮食收储有限公司3，嘉兴 314000) (中央储备粮庐江直属库有限公司4，庐江 231500)

稻谷在储藏过程中，除自身呼吸代谢作用外，容易受到储粮害虫和微生物的侵害，导致品质和经济价值的下降[1]。据估计稻谷在长期储藏过程中可损失10%[2]。

储藏方式是影响稻谷品质变化的一个重要因素，气调储藏作为一种绿色储粮技术，广泛应用于粮食仓储。该方法不仅可以有效控制害虫和霉菌的生长发育，避免磷化氢等熏蒸剂使用导致的安全和耐药性问题[3]，抑制粮食呼吸代谢作用，从而抑制其品质劣变[4]。对于稻谷氮气气调储藏过程中的品质变化研究较多[5]，对启封后品质的研究主要集中在糙米[6]和大米[7]中，而关于原粮稻谷却鲜有报道。由于粳稻相比其他稻谷品种具有更优良的品质，所以需求市场日益扩大[8]，因此有必要探究氮气气调启封后对其品质的影响。

本研究以庐江库和嘉兴库实仓气调储藏粳稻为原料，测定启封后1～6个月的稻谷品质，并与常规储藏仓稻谷的品质变化进行对比，以期为氮气气调启封后粳稻品质变化进程和规律进行提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试粳稻取自中央储备粮庐江直属库和浙江省嘉兴市桐乡市中心粮库，两库均采用准低温储粮，即平均温度不超过20 ℃，最高温度不超过25 ℃。基本情况如表1所示。

表1 供试仓房基本信息以及气调前粳稻品质情况

1.2 主要仪器设备

DGG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，HWS-250恒温恒湿培养箱，JCXG大米测鲜仪，JDMZ-100稻谷出米率检测仪，PL3002-IC电子分析天平，SMART显微镜，JMWT-12大米外观品质检测仪，RVA-4500快速黏度分析仪，TA.XT2i Plus质构仪。

1.3 实验方法

1.3.1 稻谷样品采集

2020年10月第1次取样，之后每个月均在实仓取样，共7次。采用GB 5491—1985中的扦样方法(八点三层取样)，一次取18份样品，每份样品200 g，用无菌密封袋取回，对每个粮仓取样点所取样品进行混合均质后测定相关指标。

1.3.2 储藏品质测定

水分按GB/T 5009.3—2010测定；发芽率按GB/T 5520—2011测定；脂肪酸值按GB/T 20569—2006测定；新鲜度按LS/T 6118—2017测定；真菌孢子数按LS/T 6132—2018测定；

1.3.3 加工外观品质测定

出糙率根据GB/T 5495—2008测定；出米率根据GB/T 21499—2008测定；整精米率根据GB/T 21719—2008测定；碎米率、垩白率、垩白度、黄粒米率通过大米外观品质检测仪测定。

1.3.4 糊化特性测定

根据GB/T 24852—2010测定。

1.3.5 质构特性测定

米饭样品的制备：参照GB/T 15682—2008中米饭蒸煮的方法，略有调整。称取20 g大米置于圆形铝盒中，按1∶3加入蒸馏水浸泡，在25 ℃恒温水浴中浸泡30 min，除去浸泡水，米水比为1∶1.3，铝盒加盖后置于蒸锅中加热40 min，停止加热后焖饭20 min，进行质构分析。

测试方法：米饭蒸煮好后于室温冷却1 h进行TPA测定。选用圆柱形P35探头，测前速度，测试速度，测后速度，压缩比例和感应力参数分别为1.0 mm/s、0.5 mm/s、0.049 mm/s、70%和1.0 N。测得硬度、黏附性、凝聚性、弹性、胶着性和咀嚼性等指标，每个样品测量9次，数据处理时去掉最大最小值后求平均。

1.4 统计分析

实验所得数据中除了质构特性为9次，其他均为3次重复实验的平均值，测得的数据均由SPSS25.0分析。图像采用 OriginPro9.0、Excel 2019和SIMCA-P软件处理。

2 结果与分析

2.1 储藏品质

2.1.1 水分含量变化

含水量是影响稻谷储藏稳定性的关键因素之一，它能直接影响稻谷储藏期间品质的变化和企业的经济效益[9]。从图1可以看出，随着启封储藏时间的延长，2个库稻谷的水分含量呈下降趋势。在启封储藏180 d后，P71(对照)、P8和P50(气调)三仓稻谷水分降低幅度差异不大。嘉兴库OP4(对照)仓稻谷水分变化相对稳定，与初始相比，储藏180 d后含水量降低0.30%，而OPO5和OPO6(气调)两仓分别降低了0.53%和0.70%，降幅大于对照仓。氮气气调启封储藏前后，两库六仓粳稻的水分均在安全含水量(14.5%)之内，不会导致稻谷品快速劣变。

图1 气调启封后稻谷水分含量的变化

2.1.2 脂肪酸值含量变化

脂肪酸值是评判稻谷品质的重要指标。实验结果表明，随着启封储藏时间的延长，粳稻的脂肪酸值不断增加。庐江库的P71(对照)，P8和P50(气调)三仓稻谷的脂肪酸值分别比刚启封时增加了1.93、2.20、2.51 mgKOH/100 g；而嘉兴库的OP4(对照)，OPO5和OPO6(气调)三仓分别增加2.48、2.40、1.67 mgKOH/100 g。两库脂肪酸变化规律不同，可能是因为地域，储藏环境不同导致。根据GB/T 20569—2006中粳稻脂肪酸值的判定标准，两库六仓的脂肪酸值均≤25 mgKOH/100 g，处于宜存状态。

图2 气调启封后稻谷脂肪酸值的变化

2.1.3 新鲜度变化

新鲜度测定仪利用稻谷pH变化的原理，通过使用溴百里酚蓝与乙醇溶液配制的专用显示剂检测稻谷的新鲜度[10]。随着启封储藏时间的延长，粳稻的新鲜度呈下降趋势。经过180 d启封储藏，庐江库的三仓粳稻的新鲜度下降分值在8～9分之间；嘉兴库下降分值均为11分，气调和对照仓差异并不明显。

图3 气调启封后稻谷新鲜度的变化

2.1.4 发芽率变化

稻谷的发芽率是衡量其种子活力的重要指标，随着储藏时间的增加，稻谷的发芽率不断下降[11]。在180 d启封储藏后，庐江库和嘉兴库气调仓和对照仓粳稻发芽率下降百分比均在8%～9%之间，没有明显差异。

图4 气调启封后稻谷发芽率的变化

2.1.5 真菌孢子数变化

在稻谷储藏过程中，真菌是影响其安全的重要因素之一。真菌会通过营养代谢活动产生大量真菌毒素，不但影响稻谷品质，甚至危害人体健康[12]。从图5来看，不论是庐江库还是嘉兴库，在刚启封时气调仓的真菌孢子数均低于对照仓，说明氮气气调储藏在一定程度有利于抑制真菌的生长。当启封后储藏时间达到180 d时，气调仓和对照仓的真菌孢子数都没有明显差异，但均处于1.0×105～9.9×105之间的关键控制区(根据LS/T 6132—2018)，没有达到危害程度，这和粮库采用准低温储粮技术及良好的储藏环境密不可分。

图5 气调启封后稻谷真菌孢子数的变化

2.2 加工外观品质

从表2和表3可以看出，随着启封储藏时间的延长，粳稻的出糙率不断下降，但对照仓和气调仓在同一库中的下降比例相近。稻谷加工的最终形态是精米，整精米率的高低会影响其经济效益，口感以及营养品质[13]。在启封储藏180 d后，庐江库P71(对照仓)，P8和P50(气调仓)粳稻的整精米率分别下降3.32%、3.17%和4.57%，嘉兴库OP4(对照仓)，OPO5和OPO6(气调仓)分别降低1.83%，2.57%和2.17%。结果表明氮气气调启封后，粳稻的整精米率下降速率会加快，这可能是因为氮气气调结束后，环境氧气含量突然增加，导致稻谷自身呼吸作用加剧，引起组织结构的疏松。

表2 庐江库氮气气调启封后稻谷加工外观品质的变化

表3 嘉兴库氮气气调启封后稻谷加工外观品质的变化

出米率是指从稻谷或糙米中获得大米的量，碎米率是指碎米占全部精米的质量分数。随着储藏时间的延长，庐江库和嘉兴库各仓的出米率逐渐下降。庐江库对照和气调三仓碎米率皆在启封储藏的前30 d有一定的升高，但在之后的储藏中差异不显著；嘉兴库三仓的碎米率变化相对较缓，在储藏前后上升1.3%～1.6%之间。

垩白是指稻米胚乳中不透明的部分，垩白度是指垩白面积占样品总面积的百分比。在储藏过程中，垩白率和垩白度不断增加，但与对照仓相比，气调仓垩白率的增加幅度明显更大。庐江库气调仓稻谷垩白率在启封储藏前后分别增加14.86%和9.52%，嘉兴库分别增加10.83%和12.87%，高于相对应对照仓的4.48%和9.2%。这可能是因为稻谷初始的垩白部分比较小，但经过氮气气调储藏启封后，导致垩白部分增大，使垩白率上升[14]。

黄变是稻谷储藏过程中的一种普遍现象，该变化会影响其在市场的销售和价格。实验结果表明，黄粒米率随着启封储藏时间的延长而逐渐增加。庐江库P8(气调仓)在启封储藏180 d增加了1.14%，略高于P50(气调仓)和P71(对照仓)的0.79%和0.83%。而嘉兴库中气调两仓黄粒米率的增幅明显大于对照仓，启封储藏前后气调仓比对照仓多增加0.93%～2.09%。因为温湿度是引起稻谷黄变的重要因素[15]，因此相比于庐江库，嘉兴库所处的地理环境可能加速氮气气调启封后粳稻黄粒米率的增加。

2.3 糊化特性

从表4和表5可以看出，随着启封储藏时间的延长，粳稻的峰值黏度、热浆黏度，崩解值和最终黏度不断上升。庐江库三仓的回升值呈下降趋势，而嘉兴库三仓则相反，这可能和稻谷产地品种不同有关。2个库的对照仓P71和OP4在启封储藏前后峰值黏度分别上升了205、188 cP，而气调仓P8，P50，OPO5和OPO6在启封储藏前后分别上升了281、290、291、231 cP，变化幅度大于对照仓。稻谷的热浆黏度，崩解值和最终黏度在气调启封后也存在该规律。有研究表明，峰值和热浆黏度随着直链淀粉短链的增加而增加，而直链长链和支链大分子则会使其降低[16]。氮气气调储藏启封后，粳稻糊化特性的变化相比于非气调储藏更快，这可能是因为氮气气调储藏期间能有效减缓淀粉酶反应速率，且保持其活性[17]，而启封后淀粉酶反应速率得到恢复，使直链淀粉含量上升，支链淀粉含量下降导致的。

表5 嘉兴库氮气气调启封后稻谷糊化特性的变化

2.4 质构特性

评价蒸煮米饭质构的相关参数包括硬度、黏着性、弹性、咀嚼性和回复性等。从图6中可以看出，随着启封储藏时间的延长，不论是气调仓还是对照仓粳稻的硬度都逐渐增加。庐江库P71(对照)，P8和P50(气调)在启封储藏180 d后，分别增加14.8%、24.6%和23.3%，而嘉兴库OP4(对照)，OPO5和OPO6(气调)分别增加了11.2%、14.2%和17.7%。说明气调启封后粳稻的硬度增加幅度高于常规对照仓，这可能是由于稻谷水合作用能力的下降导致的[18]。有研究表明，高浓度CO2和N2可能会阻断水结合位点，导致淀粉之间的氢键连接减少[19]。在启封储藏期间，嘉兴库三仓和庐江库对照仓的黏着性，弹性，咀嚼性和回复性都没有显著差异，但庐江库气调仓P8和P50的黏着性随储藏时间的延长有一定的下降，且差异显著，同刚启封相比，180 d后分别下降3.5%和6.0%。这可能是支链淀粉在启封储藏过程中由于脱支酶的影响使总支链淀粉的含量下降导致的[20]。

2.5 主成分分析

为了更直观地表述稻谷的品质变化，对启封储藏0 d和180 d气调仓和对照仓的稻谷品质指标进行主成分分析。由图7可以得出，第一主成分的贡献率为46.8%，第二主成分的贡献率为27.8%，累计贡献率为74.6%，能较好的反映原始数据的信息。庐江库和嘉兴库分布与主成分分析图的上下两侧，且明显分离，说明不同产地的粳稻仍存在一定的品质差异。启封储藏0、180 d，分别位于分析图的左右两侧，且明显分离，说明储藏时间对稻谷品质影响显著，且PC1得分降低，结合载荷图发现，启封储藏180 d后的稻谷拥有更高的糊化特性，硬度和更低的新鲜度和发芽率。但同一库的气调仓与对照仓启封储藏前后在图中相对位置变化不明显，并不能很好的区分是否进行了氮气气调。

3 结论

通过对实仓粳稻储藏，加工外观、糊化特性和质构特性指标的测定，发现启封后气调仓粳稻品质的各指标变化趋势和对照仓大致相同。具体来说，气调启封后粳稻的脂肪酸值、新鲜度、发芽率、真菌孢子数等指标变化差异不明显，整精米率，垩白率、黄粒米率、糊化特性、硬度等品质指标变化幅度大于对照仓，其中垩白率和黄粒米率变化最为明显，启封储藏前后气调仓比对照仓分别多增加1.63%～10.38%和0.93%～2.09%。通过主成分分析图，能清楚区分不同粮库和储藏时间的稻谷，但不能很好地区分是否进行了氮气气调，虽然氮气气调启封后部分指标变化大于常规储藏，但总体来说变化不大，这可能和两库均采用准低温储粮技术，且稻谷处于安全水分之内，品质变化较慢有关。本研究对实仓储藏条件下氮气气调启封后粳稻品质变化规律做出了初步探索，但更明确的结论，以及引起品质变化的相应原因和机理仍需结合实验室气调样本进行更深入的研究。