空調(diào)控溫儲藏稻谷品質(zhì)變化規(guī)律的研究

高樹成，劉長生，趙 旭

(遼寧省糧食科學研究所, 遼寧 沈陽 110032)

稻谷是我國第一大糧食作物，也是我國主要的儲備糧。由于稻谷不耐高溫的特性，低溫儲糧技術是目前我國糧庫采取的主要儲糧措施。北方地區(qū)的長時間低溫氣候為稻谷的低溫(或準低溫)儲藏提供了天然條件。但是，在稻谷儲藏過程中，特別是過夏期間，仍然存在倉溫高，糧堆上層糧食易發(fā)熱、安全保管難度較大等問題，進而使稻谷容易陳化、造成稻谷干物質(zhì)和水分的明顯減量，品質(zhì)劣變，同時，夏季持續(xù)的高溫高濕易產(chǎn)生黃粒米，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益[1-3]。

采用空調(diào)控溫儲糧是一項能夠確保糧食安全儲藏和有效保鮮的綠色儲糧技術。該技術在延緩品質(zhì)劣變的同時，儲糧水分等物質(zhì)損失也得到了有效控制。近年來，國內(nèi)已有關于空調(diào)控溫儲糧的研究報道。姜元啟等[4]開展了膜下空調(diào)控溫儲糧實驗，結果表明，在高溫季節(jié)可將糧堆表層糧溫控制在22 ℃以下，全倉平均糧溫控制在16 ℃以下，能夠長期保持儲糧的低溫環(huán)境。張來林等[5]對不同空調(diào)溫度設定下的倉溫、表層糧溫變化和能耗數(shù)據(jù)進行綜合分析，認為空調(diào)控溫宜采用連續(xù)運行方式。宋鋒等[6]研究認為，通過結合通風降溫、糧堆壓蓋密閉、空調(diào)制冷控溫等措施，可以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)稻谷在高大平房倉的安全儲藏。以往的研究多數(shù)針對空調(diào)控溫儲糧技術的實倉應用方面，而關于空調(diào)控溫儲糧對糧堆上層糧食(稻谷)的品質(zhì)變化影響研究較少。

本實驗通過研究空調(diào)控溫技術對平房倉糧堆上層稻谷品質(zhì)的影響，探討糧堆上層稻谷品質(zhì)的變化規(guī)律，為優(yōu)化北方地區(qū)空調(diào)控溫儲糧工藝提供參考，同時為北方地區(qū)糧庫準低溫科學儲糧和科學輪換提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗倉房

選擇遼寧盤錦市糧庫1號倉為空調(diào)控溫儲糧實驗倉，11號倉為常規(guī)儲糧對照倉，均為1988年建設的平房倉，倉房長40.0 m、寬14.6 m，裝糧高度5.4 m，單倉容量1 900 t，倉底布設了2機8道地上籠通風系統(tǒng)，供試倉房均配備了GA1500型數(shù)字式糧情檢測系統(tǒng)，可實現(xiàn)機械通風、糧溫監(jiān)測等儲糧功能。實驗倉兩側(cè)等距離對稱安裝空調(diào)各2臺。

1.2 實驗糧食

實驗倉與對照倉用糧均為2014年收獲并入庫的盤錦地區(qū)地產(chǎn)稻谷，儲藏周期：2014年12月～2016年07月，共19個月。2014年12月入倉后全倉稻谷質(zhì)量和品質(zhì)檢測結果如表1所示。

表1 實驗倉和對照倉稻谷基本情況

1.3 實驗設備

1.3.1 空調(diào)機

KFR-32GW/(32556) FNDe-3型空調(diào)機(1.5 P，制冷輸入功率為890 W,制冷輸入電流為4.0 A)：格力電器股份有限公司。

1.3.2 檢測儀器

101-2A電熱鼓風干燥箱：上海滬粵明科學儀器有限公司；SHA-C水浴恒溫振蕩器：江蘇佳美儀器有限公司；JXFM110錘式旋風磨：上海嘉定糧油儀器有限公司；DHP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海申賢恒溫設備廠；FA2104電子天平：上海恒平科學儀器有限公司。

1.3.3 試劑

無水乙醇、0.01 mol/L氫氧化鉀—95%乙醇溶液、酚酞等，試劑均為分析純。

1.4 實驗方法

1.4.1 空調(diào)控溫

在每年6月中旬以后，待實驗倉倉內(nèi)溫度升高到20 ℃后，開啟空調(diào)制冷，溫度設定18 ℃，控制倉溫和上層糧溫(指距糧面1.0 m以內(nèi)，下同)的升高；對照倉進行自然通風降低倉溫。在9月下旬，當氣溫降到20 ℃以下后，關閉空調(diào)。

1.4.2 扦樣方法

按照分區(qū)分層扦樣的原則，參照梅花狀布點方式布設扦樣點，糧堆邊緣的點設在距倉墻約1.0 m處，見圖1；扦樣層數(shù)設3層，深度分別為糧面、糧面以下0.5 m處、糧面以下1.0 m處，見圖2。儲藏期內(nèi)每個月定點、分層扦取稻谷樣品，混合后測定稻谷水分和品質(zhì)指標，作圖進行數(shù)據(jù)分析。

圖1 倉房扦樣布點平面圖

圖2 稻谷分層取樣示意圖

1.4.3 水分

按GB5497—1985方法測定。

1.4.4 脂肪酸值

按GB/T 5510—2011方法測定。

1.4.5 發(fā)芽率

按GB/T 5520—2008方法測定。

1.4.6 品嘗評分值

參照GB/T 15682—2008方法測定。

1.4.7 直鏈淀粉

按GB/T15683-2008碘比色法(干基)測定。

2 結果與分析

2.1 溫度變化情況

圖3 實驗倉和對照倉的溫度變化情況

儲藏期間，由于空調(diào)只在每年的過夏期間開啟(見1.4.1)，因此，針對過夏期間，將供試倉房的外溫、倉溫、上層糧溫情況進行了連續(xù)跟蹤監(jiān)測，見圖3。從圖3可以看出， 1號實驗倉倉溫和上層糧溫的變化幅度均不大，而11號對照倉由于受外界氣溫影響，倉溫在實驗期間的波動較大，上層糧溫變化幅度也相對較大。在7～9月份儲藏期間，1號倉最高倉溫21.0 ℃，最低14.0 ℃，平均倉溫18.3 ℃，而11號倉溫最高30.0 ℃，最低14.0 ℃，平均倉溫23.2 ℃，2個倉平均倉溫相差4.9 ℃，表明利用空調(diào)控制倉溫效果明顯。同時實驗發(fā)現(xiàn)，1號倉在7～9月份儲藏期間的上層糧溫始終保持在20.0 ℃以內(nèi)，上層糧溫最高20.0 ℃，最低14.0 ℃，平均糧溫17.4 ℃；11號倉上層糧溫最高26.0 ℃，最低18.0℃，平均糧溫22.8 ℃，1號倉的平均上層糧溫明顯低于11號倉，這說明空調(diào)和外界氣溫分別對倉溫形成有效影響，并通過倉溫對上層糧溫起作用，同時也表明空調(diào)控溫對上層糧溫的升高有抑制作用，驗證了該技術在倉儲工作實踐中的有效性。

2.2 水分變化情況

實驗倉和對照倉糧堆上層稻谷水分變化情況見圖4。從圖4可知，隨著儲存時間的延長，1號倉和11號倉糧堆上層稻谷水分均呈下降趨勢，呈線性負相關，1號倉相關系數(shù)為-0.981,11號倉相關系數(shù)為-0.963。相比11號倉，1號倉稻谷水分減量幅度較小，儲藏至第19個月時，1號倉糧堆上層稻谷水分從15.1%下降到14.2%，水分下降了0.9個百分點；11號倉稻谷水分從15.3%下降到13.7%，水分下降了1.6個百分點；1號倉比11號倉水分少下降了0.7個百分點。因此，對比常規(guī)儲藏，采用空調(diào)控溫儲藏，在一定程度上，可以減少儲糧稻谷的水分損失，對保持稻谷品質(zhì)和提高儲糧企業(yè)經(jīng)濟效益都有很大意義。

圖4 糧堆上層稻谷水分變化情況

2.3 品質(zhì)變化情況

2.3.1 脂肪酸值的變化

實驗倉和對照倉糧堆上層稻谷脂肪酸值變化情況見圖5。從圖5可以看出，2個倉的脂肪酸值變化趨勢基本一致，均隨著儲藏時間的延長，糧堆上層稻谷的脂肪酸值呈上升趨勢，1號倉相關系數(shù)為0.982,11號倉相關系數(shù)為0.971，這顯示脂肪酸值與儲藏時間之間有高度的線性相關性。儲藏至第19個月時，1號倉稻谷脂肪酸值從11.4 mgKOH/100 g升高到15.4 mgKOH/100 g，僅升高4.0 mgKOH/100 g；而11號倉稻谷脂肪酸值從11.4 mgKOH/100 g升高至21.1 mgKOH/100 g，升高了9.7 mgKOH/100 g，采用空調(diào)控溫技術的1號實驗倉稻谷脂肪酸值明顯低于采用常規(guī)儲藏技術的11號對照倉。從圖5還可以看出，11號倉從儲藏第6個月開始，脂肪酸值上升幅度明顯增大，這是由于此時開始進入夏季，倉溫、糧溫受外界環(huán)境影響逐步變大，導致脂肪酸值上升幅度明顯增大。相比之下，在整個儲藏期內(nèi)，1號實驗倉的脂肪酸值上升幅度明顯低于11號對照倉，表明采用空調(diào)控溫能有效降低過夏期間倉溫和上層糧溫，有效抑制了糧堆上層稻谷脂肪酸值的升高。

圖5 糧堆上層稻谷脂肪酸值變化情況

2.3.2 發(fā)芽率的變化

實驗倉和對照倉糧堆上層稻谷發(fā)芽率變化情況見圖6。發(fā)芽率是鑒定種子生命力和新鮮程度的重要指標，可用于評定糧食在儲藏過程中的品質(zhì)變化及其新鮮程度[7]。從圖6可以看出，隨著儲藏時間的延長，2個倉糧堆上層稻谷的發(fā)芽率均有所下降，發(fā)芽率與儲藏時間呈線性負相關，1號倉相關系數(shù)為0.890,11號倉相關系數(shù)為0.929，儲藏至第19個月時，1號倉糧堆上層稻谷發(fā)芽率從96%下降到92%，降幅為4%，11號倉從96%下降到85%，降幅為11%，1號倉下降幅度明顯小于11號倉；同時發(fā)現(xiàn)，在儲藏第6個月后，11號倉發(fā)芽率下降幅度開始明顯增大，與當時正進入夏季高溫期，導致倉溫和上層糧溫受影響而升高有關，1號倉發(fā)芽率在此期間內(nèi)的變化幅度要明顯小于11號倉，說明空調(diào)控溫效果明顯，有效抑制了上層糧溫的升高，進而延緩了稻谷的陳化速度。之后，從儲藏第10個月開始，隨著外界氣溫逐漸降低，兩倉糧堆上層稻谷的發(fā)芽率下降速度逐漸趨緩。儲藏19個月后，雖然兩倉的發(fā)芽率都大于75%，種子活力良好，但從結果上看，采用空調(diào)控溫儲藏的1號倉稻谷種子活力(或新鮮程度)要好于采用常規(guī)儲藏的11號倉。

圖6 糧堆上層稻谷發(fā)芽率變化情況

2.3.3 品嘗評分值的變化

實驗倉和對照倉糧堆上層稻谷品嘗評分值變化情況見圖7。

評價大米食用品質(zhì)，米飯品嘗評分是一個很直觀的指標，可以較為真實直接反映糧食的品質(zhì)狀況[8]。從圖7可以看出，隨著儲存時間的延長，1號倉和11號倉糧堆上層稻谷品質(zhì)由于發(fā)生一系列生理生化反應，導致品嘗評分值均相應降低，2個倉糧堆上層稻谷品嘗評分值變化趨勢基本一致，均呈下降趨勢。品嘗評分值的變化與儲藏時間呈線性負相關，1號倉相關系數(shù)0.945，11號倉相關系數(shù)0.969。在整個儲藏期間，1號倉糧堆上層稻谷品嘗評分值的變化幅度明顯小于11號倉，在儲藏19個月后，1號倉的品嘗評分值從82分下降到77分，11號倉從82分下降到71分，從數(shù)據(jù)上可以判斷，1號倉的稻谷品質(zhì)狀況好于11號倉。

圖7 糧堆上層稻谷品嘗評分值變化情況

2.3.4 直鏈淀粉的變化

實驗倉和對照倉糧堆上層稻谷直鏈淀粉變化情況見圖8。

儲藏過程中直鏈淀粉含量變化對稻谷的品質(zhì)評價具有一定的指導意義。稻谷的直鏈淀粉含量較易受環(huán)境的影響，與大米口感有較大的相關性。Bridgers的研究顯示直鏈淀粉的含量在稻谷陳化過程中有所增加，但增加的量很小[9]。從圖8可以看出，儲藏時間與直鏈淀粉含量變化呈多項式關系，1號倉相關系數(shù)0.948，11號倉相關系數(shù)0.912。在儲藏前期，1號倉和11號倉稻谷的直鏈淀粉含量隨著儲藏時間的延長均有一定的上升趨勢，從儲藏第6個月開始增加較快，之后有所回落，可能是游離脂肪酸與直鏈淀粉結合改變了淀粉的性質(zhì)，也可能是直鏈淀粉分子聚合使其發(fā)生變化所致[10]。但總體來看，1號倉稻谷直鏈淀粉含量的變化幅度相比11號倉較小，較為穩(wěn)定。

圖8 糧堆上層稻谷直鏈淀粉變化情況

3 結論

在實驗期間，1號實驗倉的上層糧溫始終保持在20.0 ℃以內(nèi)，且倉溫和上層糧溫均明顯低于對照倉，說明利用空調(diào)能有效控制倉溫及糧堆上層溫度的升高，控溫效果明顯，能夠達到準低溫儲糧要求。

隨著儲藏時間的延長，實驗倉和對照倉糧堆上層稻谷的水分、發(fā)芽率、品嘗評分值均逐漸降低，與儲藏時間呈線性負相關，而脂肪酸值逐漸增高，與儲藏時間呈線性正相關，直鏈淀粉與儲藏時間呈多項式關系，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但總體變化不大。這些指標可在很大程度上反映稻谷品質(zhì)的陳化程度。

在整個儲藏期內(nèi)，對照倉的糧堆上層稻谷各品質(zhì)指標比實驗倉的變化幅度大，尤其在夏季高溫條件下，各指標的變化速度均較快，而在低溫條件下，變化則比較緩慢。儲藏期內(nèi)，實驗倉與對照倉的稻谷各品質(zhì)指標變化差異顯著，儲藏至第19個月時，1號倉糧堆上層稻谷的脂肪酸值比11號倉低5.7 mgKOH/100 g，發(fā)芽率和品嘗評分值分別比11號倉高7%和6分，實驗倉稻谷的品質(zhì)好于對照倉。這表明利用空調(diào)控溫儲糧技術能夠有效延緩儲藏期內(nèi)稻谷的品質(zhì)劣變速度。

從實驗結果看，應用空調(diào)控溫儲糧技術，儲藏后的糧堆上層稻谷水分較常規(guī)儲藏少下降0.7%，稻谷品質(zhì)及口感優(yōu)于常規(guī)儲藏，進而帶動銷售價格的增加。且在倉儲期內(nèi)無害蟲現(xiàn)象發(fā)生，減輕保管人員勞動強度、降低熏蒸化學藥劑污染等效果明顯，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]高樹成,劉長生,陳百會,等.北方地區(qū)夏季空調(diào)控溫儲藏稻谷實倉實驗報告[J].糧食加工,2016,41(5):57-59.

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[5]張來林,高杏生,褚金林,等.高大平房倉空調(diào)控溫技術合理使用方式探索[J].糧食加工,2015,40(1):76-77.

[6]宋鋒,王雅琳,莫魏林,等.高大平房倉儲糧控溫技術應用[J].糧食與飼料工業(yè),2016(9):17-21.

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