稻谷儲藏條件及儲藏技術分析

李 娜，周紅麗，周 濤，任建豪，宗 平

倉儲物流

稻谷儲藏條件及儲藏技術分析

李 娜1，周紅麗1，周 濤2，任建豪1，宗 平1

（1. 湖南農業大學 食品科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 中南糧油食品科學研究院有限公司，湖南 長沙 410008）

稻谷儲藏過程中其品質的變化深受外界條件的影響，外界因素包括溫度、水分、空氣比例以及蟲害和微生物等，尤其是在儲糧溫度較高且稻谷水分偏大的條件下，稻谷霉菌生長較快，導致稻谷品質下降。綜述儲糧條件對稻谷品質的影響以及稻谷儲藏期間儲糧害蟲和有害微生物和對稻谷的危害，討論現有的稻谷儲藏技術以及新型儲糧技術的研究，目前低溫儲糧、氣調儲糧、利用CO2法檢測稻谷霉菌以及天然防霉劑的研發等新型技術的開發為我國稻谷的安全儲藏提供了更有效的技術保障，只是一些新型技術對糧倉的要求較高，實現全國性推廣，存在一定的困難。

儲糧條件；稻谷品質；儲藏技術

稻谷作為我國主要糧食之一，針對其儲藏安全問題開展研究顯得尤為重要。每年收獲的稻谷大多需儲存在糧倉里，而儲藏環境溫度、濕度、氣體成分等條件在稻谷儲藏期間會發生一定的變化，對稻谷品質和稻谷中微生物的狀態都會產生影響。目前大多地區糧倉設施仍舊落后，承擔國家糧食收儲工作的一線收納庫多為70、80年代修建的平房倉，甚至60年代修建的蘇式倉仍在使用。這些倉房不具備配置環流熏蒸、糧情電子檢測等技術的條件，且倉房氣密性差，機械通風效果不佳，稻谷在儲存過程中水分損失較大。如湖南省稻谷入庫水分一般為13.5%，儲藏1年后水分一般降低0.8%~1.0%，儲藏3年水分可降低2%~3%[1-2]。因此及時關注儲糧條件的變化，及時根據稻谷品質變化情況做出相應的儲糧技術調整，可極大減少稻谷在儲藏期間的損失，同時也使稻谷的食用品質和商業價值得到保障。

1 儲糧條件對稻谷品質的影響

1.1 物理因素

1.1.1 儲糧溫度

溫度可直接影響稻谷儲藏品質與儲藏時間，是稻谷儲藏過程中的關鍵控制因素，在稻谷儲存過程中，為保證稻谷的品質以及食用安全性，國內外在儲糧過程中主要對溫度進行調控，以達到安全儲糧的目的[3]。王誠[4]等通過研究不同儲糧溫度對稻谷品質的影響，發現在15 ℃、20 ℃條件下儲存的稻谷，脂肪酸含量變化比較穩定，且兩種溫度下稻谷脂肪酸值的差別不大，25 ℃條件下儲存的稻谷，脂肪酸含量明顯增大。另外隨著溫度的上升，整精米率下降速度也越來越快。張海洋[5]等研究發現低溫和低水分可降低糧粒自身生理活動，利于發芽率的保持。低溫可在一定程度上抑制真菌活動，少量真菌生長對籽粒損傷相對小些。真菌雖對稻谷品質的影響顯著，但除去真菌影響，處于高溫區的稻谷，其發芽率也是明顯低于低溫區的，高溫區稻谷谷粒的損傷程度也更嚴重。

另外溫度升高，稻谷中的霉菌會大量生長繁殖，稻谷更易發生霉變，造成稻谷品質的下降，如出糙率降低、黃粒米和脂肪酸值升高。稻谷霉變也會導致儲糧害蟲的大量生長，造成谷粒整精米率降低，感官品質整體下降。

1.1.2 儲糧水分

稻谷在儲藏期間發熱霉變的主要原因是水分的變化，儲糧水分低，谷粒自身呼吸作用受到抑制，稻谷發熱以及發生霉變的幾率降低，儲糧時間得到延長。儲糧水分高，呼吸作用旺盛，較容易發熱甚至霉變。在季節轉換時節，高溫糧堆的表層會引起水分分層和結頂現象，通常發生在糧面下15~30 cm處，造成稻谷結露、發熱霉變，甚至是發芽霉爛，引起濕熱轉移。糧堆內溫度或水分偏高，導致糧堆內局部發熱霉變，如處理不及時，持續發展就會演變成霉變[6]。有研究發現，大多數細菌和霉菌生長繁殖的最低水分活度分別為0.91與0.80，因此稻谷在儲藏期間，其水分活度對稻谷微生物的影響十分重要，也進一步說明儲藏期間稻谷水分含量對儲糧安全的重要性[7]。王誠[4]等研究發現隨著儲藏水分和溫度的增加，稻谷內部復粒淀粉顆粒明顯增多，單粒體逐漸向復粒發展。T.Genkawa[8]等通過研究儲藏過程中不同水分含量的糙米脂肪酸值的變化規律，發現糙米的水分含量越高，其脂肪酸值上升的越快。

由于新收的稻谷本身帶有來自田間、土壤等環境的霉菌，稻谷水分含量高時，這些霉菌更易生長繁殖，導致稻谷霉變，另外在一定溫度下，高水分稻谷以及其他有機物質的呼吸作用增強，也會引發一系列的品質問題。但是水分含量過低，也會導致稻谷及其加工食品食味品質降低，因此稻谷入倉時水分含量對其儲藏期間品質的變化至關重要。

1.1.3 儲糧氣體含量

在稻谷儲藏過程中，為了保證稻谷的品質安全，大多會采用氣調儲糧技術，氣調儲糧主要是改變空氣中CO2、N2、O2的比例來抑制甚至殺滅稻谷中的有害微生物以及儲糧害蟲，保障稻谷品質。張興亮[7]研究在氣體濃度為8%O2+20%CO2、8%O2+30%CO2、8%O2+50%CO2、8%O2+80%CO2，環境溫度15 ℃下，貯藏5個月的稻谷食味品質及其相關理化指標動態變化，發現高CO2氣調貯藏能明顯抑制稻谷陳化。在高濃度CO2條件下，谷粒自身的呼吸強度明顯降低，且稻谷的水分損失較低，使得谷粒持有充足的結合水以及較高的感官評價。在低溫儲藏與CO2氣調相結合的儲糧條件下，可有效防止稻谷脂肪氧化酸敗，降低游離脂肪酸包埋入直鏈淀粉螺旋結構中，利于淀粉糊化，降低米粒硬度，避免產生陳米“酸敗”味道[9]；高濃度N2處理可以延緩稻谷脂肪酸值的 增加，有效減緩高溫對稻谷的不良影響，高溫條件下充N2氣調可降低約5 ℃對糧食品質的影 響，且對有害微生物以及儲糧害蟲有一定的抑制甚至殺滅作用；周建新[10]等研究發現臭氧處理 高水分稻谷，其微生物量降低明顯，脂肪酸值增加，高濃度時尤為明顯；臭氧處理后的稻谷，其保鮮期能夠得到延長，考慮到臭氧處理對稻谷品質的影響以及實際成本，臭氧濃度以55 mL/m3為宜。

在實際儲糧過程中，二氧化碳氣調、充氮氣氣調方法使用的比較廣泛，但是氣調對于儲糧糧倉的要求極為嚴格，糧倉密封性必須得到保障，否則會造成氣調處理達不到預期效果且會導致稻谷品質下降，造成一定的經濟損失。

1.2 生物因素

1.2.1 儲糧害蟲

稻谷儲藏期間儲糧害蟲會對稻谷品質造成嚴重影響，被儲糧害蟲侵害過的稻谷其加工制品也會受到極大的危害。據世界糧農組織調查顯示糧食在收獲后，其損失約為10%，其中儲糧害蟲造成的損失約占儲糧損失的50%[11]。稻谷收獲時正值高溫季節，極易受到害蟲危害，危害稻谷的儲糧害蟲以玉米象為主。早稻收獲入倉后若散溫不及時就會發生蟲害，一般以谷蠢較為嚴重[6]。高源[12]研究象蟲對谷物的影響，結果表明米象和玉米象對糧食的千粒重、面筋吸水量有嚴重的影響；常溫儲藏下，經象蟲感染后，稻谷千粒重和面筋吸水量下降顯著、蟲蝕粒率明顯增大。白玉玲[13]研究了玉米象對稻谷儲藏品質的影響，結果表明，隨著玉米象蟲口密度的增加和感染時間的增加，電導率、丙二醛、脂肪酸值均增大，過氧化氫酶、過氧化物酶逐漸降低。

在研究儲糧害蟲對稻谷的危害時，實驗結果會受到很多外界因素的干擾，如在實驗中所使用的稻谷，其自身可能會攜帶蟲卵，從而影響到實驗人員對實驗結果的判斷，另外若實驗所用害蟲處于繁殖期或存活末期，也會對實驗人員判斷實驗結果有影響。因此在研究儲糧害蟲中，對害蟲的選取以及稻谷樣品的選擇，都需要有較高的要求，如實驗所用害蟲需要是同一時期培養且活動狀態一致的，稻谷樣品需谷粒完好，且經過紫外燈照射處理。

1.2.2 儲糧霉菌

糧食中的微生物對糧食品質影響嚴重，稻谷霉菌的生長繁殖會導致其營養成分損失，甚至攜帶致病毒素，使糧食的食用價值和加工質量降低。何榮等[14]通過分析不同微生物對稻谷結塊的影響，發現引起稻谷結塊的主要霉菌有黑曲霉、黃曲霉以及產黃青霉。稻谷結塊后，其出糙率和整精米率普遍較低，不完善粒率增加，無法達到國家三級粳稻谷的要求。另外結塊稻谷中的淀粉抗剪切能力下降，淀粉粒易破裂，所制得的米飯硬度大、粘性小，整體品質較差。一些產毒霉菌的生長繁殖會產生大量的真菌毒素，如部分黃曲霉和所有的寄生曲霉在代謝過程中會產生黃曲霉毒素[15]。聯合國糧農組織FAO統計，世界上多數發展中國家每年因霉菌和儲糧害蟲造成的儲糧損失至少在10%~15%[16]。

稻谷霉菌是影響稻谷品質以及稻谷儲糧期限的主要原因之一，且對于產毒霉菌所產生的真菌毒素很難去除，目前針對霉菌毒素現有的脫毒方法主要有吸附、熱處理、射線處理、萃取、酸堿處理等。但這些方法脫毒效率低、成本高、原料的營養成分均有不同程度的破壞且易產生副產物和處理劑殘留。因此，采取更為安全有效的方法對霉菌毒素進行脫毒處理是解決問題的關鍵[17]。目前研究較多的是生物降解法，即利用微生物或其代謝物質破壞霉菌毒素的毒性基團，最后生成無毒的代謝產物的方法[18]。

2 儲糧技術

2.1 傳統儲糧技術

目前研究及應用最普遍的儲糧技術主要有低溫儲糧、氣調儲糧、化學儲糧、輻射保藏等，其中低溫儲糧技術和氣調儲糧的研究較多。

2.1.1 低溫儲糧

低溫儲糧是實現綠色儲糧最有效的方法之一，常見的低溫儲糧方法有利用反光隔熱涂料、吊頂隔熱、屋架隔熱等[19]。宋永令等[3]通過測定不同儲藏溫度下稻谷各項品質指標，并同時考察溫度對微生物生長的影響，結果表明稻谷陳化速度受溫度影響較大，溫度越低，陳化速度越慢；稻谷在15~20 ℃條件下儲存時，稻谷微生物在一定程度上得到抑制，其品質不會發生明顯的變化，稻谷的儲存期得到延長[20]。Chan等[21]在報道中說明，儲糧條件在4 ℃和20 ℃時，稻谷在保持一定色度值的前提下，可分別保存3個月及2個月，在高溫條件下稻谷色度值變化明顯。

2.1.2 氣調儲糧

低氧氣調、二氧化碳氣調、氮氣氣調和臭氧處理是目前常用的氣調儲糧方法。低氧氣調主要通過降低環境中氧氣含量，抑制儲糧有害生物的生長；氮氣氣調儲糧原理類似于低氧氣調，其主要原理是使倉內氮氣含量增多，以此來排擠氧氣，形成倉內缺氧的環境，使儲糧有害生物缺氧而死，延緩糧食陳化及品質劣變[18]。二氧化碳氣調目前研究的比較多，主要是利用高濃度的二氧化碳抑制甚至殺滅有害生物，抑制稻谷自身的呼吸作用；臭氧作為一種強氧化劑，能破壞微生物的細胞壁，分解微生物中的有機物質并改變細胞膜滲透性，具有殺菌廣譜高效、無污染、無殘留等優點，不過相對于霉菌，臭氧對細菌的殺滅作用要更好[10]。

2.2 新型儲糧技術

2.2.1 脈沖強光殺菌

脈沖光（pulsed light，PL）是利用短時脈沖的強廣譜光對物體表面進行滅菌的一種新型非熱物理殺菌技術。它使用氙氣燈發出的瞬時高強度廣譜脈沖光進行微生物凈化。PL處理可以滅活存在于固體表面，氣體或透明液體（包括細菌、孢子、真菌、真菌孢子、病毒和原生動物）中的多種致病和腐敗微生物，其優點是低能耗，殺菌效率高，對產品質量和營養的負面影響低[22]，與其他滅菌方法（例如加熱或化學消毒劑處理）相比，PL處理具有滅菌更快且沒有殘留物等優點[23]。丁超等[24]研究了脈沖時間和脈沖距離對稻谷的滅霉效果，以及對稻谷水分、溫度和出糙率、整精米率及色度的影響。結果發現，脈沖強光可有效殺滅稻谷表面的霉菌，脈沖時間、脈沖距離對稻谷滅霉率影響顯著（<0.05）。在脈沖頻率3 Hz，脈沖距離8 cm，脈沖時間5 min條件下，滅霉率≥99%。稻谷經脈沖強光處理后含水量略有下降，出糙率及整精米率提高（>0.05），稻谷和精米的黃度指數隨脈沖時間的延長而降低，結果說明，脈沖強光可實現對稻谷的儲藏和加工處理。Manal O等[25]通過研究溫控脈沖光處理對花生油中黃曲霉毒素水平和質量參數的影響，發現PL對花生米可以顯著降低黃曲霉毒素，且不會造成通常與熱法相關的質量損失。在工業規模上，PL可以提供對黃曲霉毒素污染油的經濟處理。但是考慮到經濟方面以及在實際儲糧中脈沖強光技術能否同時處理大量稻谷這一問題還有待研究。

2.2.2 新型干燥儲糧技術

新型干燥技術有紅外干燥、微波干燥以及微波熱風聯合干燥技術等。

紅外干燥主要原理是稻谷吸收紅外輻射到達一定程度后，稻谷和分子振動加劇，形成不同的溫度梯度使稻谷中水分脫離，以達到降低水分的目的。有研究表明，將高強度紅外輻射和對流熱風技術排濕相結合，有利于加快水分含量18%以下的稻谷干燥速率[26]。

微波加熱主要利用微波穿透到食品內部，引起偶極子擺動而產生效應[27]。微波干燥加熱均勻且熱能利用效率高、加熱速率快。采用低功率微波干燥法干燥稻谷，受熱溫度50 ℃以下且受熱均勻，干燥效果較好且對稻谷的食用和糊化特性影響較小。也有文獻表明，在用微波干燥的過程中，間歇干燥有利于發揮微波的后期作用，干燥效率更快[26]。

稻谷入倉時的水分含量對稻谷儲藏期間的品質變化以及儲糧安全問題至關重要，傳統的晾曬干燥方法效率較低且需要投入大量的人力以及占用大量的晾曬空間，因此新型干燥技術的研究和應用是十分必要的，只是目前新型干燥技術能否同時用于大量谷物的干燥以及對稻谷品質是否存在影響等問題還有待解決。

2.2.3 新型天然防霉劑的研究

2.2.3.1 微生物源天然防霉劑 微生物源抑菌劑目前研究較多的有納他霉素、乳酸鏈球菌素等，主要是微生物代謝產生的抑菌、抗菌物質。He等[28]研究表明納他霉素對灰葡萄孢菌和青霉菌有很高的抑制作用，100 mg/L的納他霉素可以完全抑制葡萄果實中灰霉病的發生，并且研究了納他霉素的作用原理，即那他霉素可破壞致病菌的質膜真菌，導致細胞內內容物釋放并最終導致細胞死亡。Lacumin等[29]研究發現漢遜德巴利酵母和腓腸糖酵母對腌制、熏制以及調味制成的肉制品中的曲霉和青霉有很好的抑制作用。

2.2.3.2 植物源天然防霉劑 許多天然植物中含有的生理活性物質具有抗菌作用，如陳皮、博落回、蒲公英等。王輝等[30]通過研究檸檬皮提取物質發現，檸檬皮中檸檬苦素對霉菌的抑菌作用較強，對黑曲霉、青霉、根霉的最低抑菌濃度（MIC）分別為156.25 μg/mL、625 μg/mL、5 000 μg/mL，但對細菌的抑菌效果非常弱甚至沒有抑菌效果；有研究表明博落回中主要功能活性成分為血根堿、白屈菜紅堿、原阿片堿、等異喹啉類生物堿，具有抗微生物、抗炎、殺蟲等多種生物學活性，血根堿和白屈菜紅堿對多種真菌具有明顯的抗真菌活性[31]。有研究發現，博落回總堿對毛霉的抑菌效果較好，鹽酸血根堿對根霉、黃曲霉、黑曲霉、米曲霉、毛霉和木霉的抑菌效果較強，對青霉和酵母的作用效果較弱[32]。博落回提取物作為一種新型植物源防霉劑，環保儲藏、綠色無害，具有一定實際生產意義。

另外還有研究表明龍葵提取物具有重要的抗真菌作用，在7天的貯藏期內可觀察到100%的抑制作用。無花果乙醇提取物對斜體假單胞菌的抗真菌作用[33]，抗真菌實驗顯示主要的類黃酮松新霉素-7-o-β-d-葡萄糖苷作為一種強抗真菌劑的存在。酸枝蔓屬植物的乙酸乙酯提取物，顯示出對幾種柑橘病原體的抵抗力，并顯示出良好的抗真菌性能[34]。

2.2.4 CO2定位監測儲糧霉變

在糧堆中霉菌活動產生的CO2，其濃度分布遵循一定的規律，霉變所在層CO2濃度最高，上層最低。下層濃度隨著擴散距離增加逐漸超過中層及上層，可檢測到氣體濃度明顯變化的時間也提前，說明CO2氣體具有朝下層聚集的特點。隨著霉變時間的增加，CO2濃度分布規律仍符合中層>下層>上層的特點[35]。

劉焱等[36]通過對儲糧霉變產氣與毒素含量變化的相關性分析，發現快速生長及產毒菌株的產氣會出現明顯的加速現象，且產氣速率變化時間比產毒時間提前一周左右，因此該特點可應用于對實倉中霉變危害的預測。白靜靜等[37]通過對影響糧堆CO2檢測值的相關因素及傳感器相關參數進行分析，發現不同溫度下儲糧中霉菌生長早期階段的增長量均與CO2濃度變化同步，兩者相關性系數>0.99，通過合理設定參數，CO2法可靈敏地監測儲糧霉菌活動。

在稻谷儲藏過程中，谷粒本身也有呼吸作用，呼吸強度受儲糧條件的影響。當儲量環境溫度偏高，濕度偏大時，稻谷的呼吸強度也顯著提高。呼吸作用增強，稻谷中CO2濃度也會有一定的改變。因此在實際應用CO2定位監測儲糧霉變的方法時，稻谷的呼吸作用所產生的CO2對其會有一定的干擾。

3 結論

由于新收的稻谷本身帶有來自田間、土壤等環境的霉菌，稻谷水分含量高時，隨著儲糧溫度升高，稻谷中的霉菌會大量生長繁殖，稻谷更易發生霉變；在一定的溫度下，高水分稻谷以及其他有機物質的呼吸作用增強，也會引發一系列的品質問題，而稻谷入倉前，傳統的晾曬干燥方法效率較低且需要投入大量的人力以且占用大量的晾曬空間。

隨著科技的發展以及人們對食品安全的重視，綠色儲糧已經成為稻谷儲藏技術研究的主要方向，其中低溫儲糧和氣調儲糧是目前公認的綠色儲糧技術，只是低溫儲糧對能源的需求較高，氣調儲糧對糧倉的密封度也有較高的要求，從開發新型清潔能源和加強糧倉密封度兩個方面進行研究，對于安全儲糧十分重要，另外天然防霉劑的研究也逐漸成熟，有望取代現有的化學防霉劑；只是由于很多新型儲糧技術仍處于實驗及部分地區試用階段，如新型干燥技術能否同時用于大量谷物的干燥以及對稻谷品質是否存在影響等問題還有待解決；CO2定點監測儲糧霉變，仍存在問題，如在稻谷儲藏過程中，谷粒本身也有呼吸作用，當儲量環境溫度偏高，濕度偏大時，稻谷的呼吸強度也顯著提高。呼吸作用增強，稻谷中CO2濃度也會有一定的改變。因此在實際應用CO2定位監測儲糧霉變的方法時，稻谷的呼吸作用所產生的CO2對其會有一定的干擾等情況，大范圍推廣應用，仍需一定的時間。

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Analysis of paddy storage conditions and technology

LI Na1, ZHOU Hong-li1, ZHOU Tao2, REN Jian-hao1, ZONG Ping1

(1. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China; 2. Zhongnan Cereals, Oils and Food Research Institute Co. Ltd., Changsha, Hunan 410008, China)

The quality changes of paddy during storage are greatly affected by external conditions. The external factors include temperature, moisture, air proportion, pests and microorganisms, etc., especially under the condition of high temperature of stored grain and high moisture of rice, mold of rice grows faster, which leads to the reduction of rice quality. This paper introduced the effects of storage conditions on paddy quality and the harmfulness of pests and harmful microorganisms to paddy storage. The research on existing paddy storage and new grain storage technologies were further discussed. The development of new technologies such as grain storage, the use of CO2to detect rice mold, and the development of natural antifungal agents has provided more effective technical guarantees for the safe storage of paddy in our country. However, some new technologies have higher requirements on grain silos and it is difficult to realize nationwide popularization.

grain storage conditions; rice quality; storage technology

S379

A

1007-7561(2020)03-0148-06

10.16210/j.cnki.1007-7561.2020.03.024

2019-12-30

湖南省科技計劃項目：糧食綠色儲藏湖南省重點實驗室（2018TP1032）

李娜，1994年出生，女，碩士研究生，研究方向為農產品加工及貯藏工程.

周紅麗，1972年出生，女，教授，博士，研究方向為食品安全控制.