稻谷儲藏品質研究技術現狀

韓 赟，梁 靜，李 成，于海華，於海明

(1.無錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無錫 214123； 2.南京農業大學工學院，江蘇 南京 210031)

0 引言

稻谷是我國主要糧食作物之一，中國是世界上最大的稻谷生產國，稻谷產量占世界稻谷總量的1/3且產量較為穩定[1]。我國人口眾多，且一半以上人口以大米為主食。隨著經濟的發展及人們生活水平的提高，消費者越來越注重食用大米的品質，稻谷的種植、選種、栽培、收獲、加工及儲藏等至關重要。收獲后的水稻，除少部分被直接食用外，大部分是以稻谷或者糙米形式被儲藏起來。儲藏后的稻谷會發生陳化，稻谷陳化是稻谷本身生理變化的自然現象，陳化在稻谷儲藏期間不會因為外部條件變化而停止[2]。在貯藏期間，稻谷理化性質會發生不同程度的改變，主要表現在稻谷水分、顏色、熱性質、糊化特性和脂肪酸含量等方面[3]。因此，稻谷的儲藏對稻谷品質尤為重要，儲藏時的溫度、濕度、稻谷初始含水率和稻谷品種等都會對谷物產生影響。本文分析總結了儲藏條件、儲藏方式對稻谷品質的影響，并分析了稻谷儲藏期間品質的變化。

1 儲藏條件對稻谷品質的影響

1.1 溫度

稻谷儲藏過程中除了本身發生各種生物化學反應導致品質變化外，儲藏時的濕度、溫度、微生物活性也會促進稻谷陳化。導致稻谷發生陳化的微生物有多種，霉菌是其中起主要作用的微生物，有些霉菌在稻谷儲藏期間還會分裂出其他毒素，對稻谷食用品質造成安全影響[4]。

周建新等[5]研究儲藏濕度較高時溫度對稻谷微生物的影響發現，高濕條件下儲藏的稻谷，盡管儲藏溫度不同，但是霉菌數量都呈現增加趨勢，儲藏溫度越高，霉菌數量增加越多；而稻谷中細菌的數量會隨著儲藏時間的延長先增加后減少。陳永春等[6]通過研究在10、14和18 ℃及常溫條件下儲藏后稻谷水分、脂肪酸值和過氧化氫酶活性度的變化，來判斷不同的儲藏溫度對稻谷品質的影響。研究得出：不同儲藏溫度對谷物水分的影響不明顯，而脂肪酸的變化較明顯，儲藏溫度高，脂肪酸含量增加較為顯著；不同儲藏溫度下過氧化氫酶活性度變化明顯，當儲藏溫度升高時，過氧化氫酶活性會按照一定趨勢下降。

1.2 儲藏時間

周顯青等[7]研究了儲藏不同年限后的稻谷品質變化，選取經過不同年限儲藏的稻谷，對其蒸煮品質、食味性及質構特性進行研究。結果顯示：儲藏時間越長，稻谷的吸水率和膨脹率越高；不同品種的稻谷，其膨脹體積上升趨勢存在一定的差異；食味特性方面，經過儲藏后稻谷米湯的pH值、碘藍值、固形物均呈現下降趨勢；質構特性方面，隨著儲藏時間的增長，米飯硬度、咀嚼特性都變大。

稻谷在儲藏過程中，當儲藏環境適合微生物生存時，微生物的滋生會引起儲藏稻谷的霉變、變色和腐爛，對儲藏稻谷的質量造成直接或者間接的影響[8]。葛志文等[9]研究了不同儲藏年限的稻谷微生物群落代謝功能的特性，通過比較分析總碳源平均色度變化率、六類碳源對應的平均色度變化率及主要成分，發現當稻谷未進行儲藏時，微生物群落的代謝功能最強，代謝功能最弱的點出現在儲藏時間1年時，當儲藏時間超過1年時，隨著儲藏時間的增加，微生物群落代謝功能不斷增強[10]。

1.3 儲藏水分

李佳等[11]研究了水分偏高的谷物在夏季儲藏期間的品質變化，通過利用空調對儲藏期間的溫度進行控制，跟蹤監測儲藏期間稻谷水分、脂肪酸值及米飯硬度等品質特性。研究表明，當谷物水分偏高時儲藏期間水分基本保持穩定，而脂肪酸、硬度等指標上升，彈性及黏度呈現下降趨勢。當谷物水分含量較高時，較低的儲藏溫度對谷物品質影響小[12]。

段依夢等[13]研究了水分含量高的稻谷在不同溫度儲藏下的品質變化規律，主要根據脂肪酸含量變化建立稻谷儲藏品質變化的動力學模型。研究發現，不同溫度儲藏的稻谷，其含水率均按照一定趨勢下降；隨著儲藏時間延長而增加且高溫下增加明顯；高溫儲藏后的稻谷出糙率、整精米率都低于低溫儲藏。綜合來說，高水分含量的稻谷，高溫儲藏加速其陳化速率[14]。

2 儲藏方式對稻谷品質的影響

稻谷儲藏方式多種多樣，目前研究及應用較多的儲藏技術包括低溫儲藏、常規儲藏和氣調儲藏[15]。除此之外，研究人員也發現了幾種新型的儲藏技術，如脈沖強光殺菌技術、紅外干燥、微波干燥及微波熱風聯合干燥技術等。

2.1 常溫儲藏

常溫儲藏是目前我國儲藏稻谷、糙米及大米等最常用的儲藏方式。王紅亮等[16]研究了優質稻谷在常溫儲藏條件下的品質變化，研究表明，稻谷在常溫條件下儲藏時，其儲藏品質、質量指標、加工品質、糊化特性及質構特性等都出現下降。儲藏14個月后，稻谷已經不再適合儲藏，因此，常溫儲藏稻谷時，由于溫度是隨季節變化的，儲藏周期不宜過長[17]。

2.2 氣調儲藏

氣調儲藏分為多種，其中最常見的氣調儲藏方法是真空儲藏，真空儲藏是利用壓力抽干儲藏室的空氣，通過降低氧氣含量來抑制或者降低谷物的呼吸作用，達到減少谷物損失、防霉、防蟲、降低陳化速度、保持谷物品質的目的[18]。

夏吉慶等[19]研究對比分析了常規和真空儲藏方式下稻米品質指標黏度變化規律；并確定不同初始含水率對稻米脂肪酸含量的影響，進一步探討真空條件保持稻米食用品質的原因。研究發現，與常規儲藏相比，真空儲藏的稻米其黏度值、脂肪酸含量及外觀品質變化都較小，食用品質等都高于常規儲藏。

2.3 低溫儲藏

低溫儲藏是指稻谷儲藏時的溫度低于15 ℃或者保持在15～20 ℃，機械通風、空調調溫是實現低溫儲藏常用的方法[20]。大量研究表明，低溫儲藏時，稻谷的陳化速率會降低、品質變化速度減緩；稻谷中脂肪酶的活性受到抑制，脂肪水解速度降低；低溫儲藏還能抑制微生物的繁殖生長速度，減少有毒代謝產物的生成[21]。合理的低溫儲藏能夠延緩稻谷品質下降，保證一定的發芽率。

施燦璨[22]研究了利用自主研發的自然冷資源稻谷低溫儲藏倉，以高含水率稻谷為研究對象，以保持稻谷優良的食用品質為試驗目標，對自然冷資源低溫稻谷儲藏的關鍵技術進行研究分析，研究儲藏過程中稻谷含水率的變化規律及儲藏品質的變化情況，驗證利用自然冷資源低溫儲藏高含水率稻谷的可行性并確定最佳儲藏工藝參數。研究表明，低溫儲藏下的稻谷，其稻谷品質較常溫儲藏變化明顯減緩[23]。

2.4 其他儲藏方式

新型脈沖殺菌技術是一種新的稻谷儲藏方式，其工作原理是利用短時間內脈沖的強光譜殺死稻谷表面的細菌。脈沖殺菌可以對稻谷表面的固體、氣體及液體中的致病細菌、易腐蝕微生物進行滅活處理；相比于其他殺菌處理技術，脈沖殺菌技術能耗低、效率高、對稻谷品質影響小。丁超等[24]研究了脈沖強光對高水分稻谷滅霉效果及加工品質的影響，發現脈沖強光可以有效殺滅稻谷表面的霉菌，且脈沖時間、脈沖距離對稻谷中霉菌致死率影響顯著；達到一定劑量的脈沖強光對谷物有一定的干燥作用，經過脈沖強光處理后的谷物出糙率、整精米率都提高，稻谷的儲藏品質得到極大改善。

3 儲藏過程中稻谷品質變化

3.1 脂肪酸值

稻谷中脂肪的含量低于淀粉、蛋白質的含量，其含量一般約占稻谷總質量的3%。脂肪在稻谷內部呈不均勻分布，米胚中脂肪含量高于外部種皮和其他表層[25]。脂肪酸值的變化是評價稻谷在儲藏過程中品質變化的重要依據之一，脂肪酸值變化的快慢、大小與稻谷儲藏時的溫度、濕度、空氣含量、稻谷初始含水率及稻谷品種緊密相連。李佳等[11]研究了稻谷控溫儲藏過程中的脂肪酸值變化，發現隨著儲藏時間的延長，稻谷的脂肪酸值整體是不斷上升的，但是不同季節，稻谷脂肪酸值變化趨勢有所差別，在夏季高溫時期，脂肪酸值上升幅度較其他季節偏大，而進入冬季，稻谷脂肪酸值的上升趨勢趨于平緩[26]。

3.2 發芽率

稻谷是活的生命體，稻谷在儲藏期間時刻都在進行呼吸作用。另外，稻谷每個部位呼吸作用強度存在差異，經研究，胚乳的呼吸作用是最弱的。發芽率是判斷儲藏后的稻谷呼吸強度最直接的指標，通過測量發芽率可以判斷糧食的新鮮程度與稻谷食用品質[26]。大多數稻谷不存在后熟期即收獲時就具備一定的發芽能力，彭毛等[27]研究了不同儲藏方式對稻谷發芽率和發芽勢的影響，對比不同儲藏溫度(常溫、低溫、準低溫)下稻谷的發芽勢發現，隨著儲藏時間的延長，稻谷發芽勢都呈現下降趨勢，但常溫儲藏的稻谷下降最明顯，低溫儲藏變化最小。對比不同儲藏溫度下稻谷的發芽率發現，隨著儲藏時間的延長，發芽率的變化趨勢與發芽勢基本相同。

經過不同干燥方式后進行儲藏的稻谷發芽率也存在差異。蔡雪梅等[28]通過選取干燥后仍然保持較好品質的稻谷在不同溫度下進行模擬儲藏研究，研究經過不同干燥方式后的稻谷在不同儲藏溫度條件下的變化規律。研究發現，與自然通風干燥相比，熱風、微波干燥后稻谷的發芽率都發生下降，稻谷高溫熱風、微波干燥后的發芽率與低溫干燥后相比有所下降[29]。

3.3 淀粉糊化特性

淀粉是稻谷最主要的成分，約占稻谷總質量的90%[30]。干燥后的稻谷通常被直接儲藏起來，稻谷中淀粉的吸水性、溶解性等都會在儲藏期間發生變化，稻谷的種類、儲藏時水分含量、儲藏條件等都會對稻米中淀粉的糊化特性產生影響，稻米糊化溫度、峰值黏度、崩解值、終止黏度和回生值是體現稻米糊化特性的主要指標。相關研究人員研究了儲藏溫度分別為15、25和35 ℃時稻米淀粉糊化特性的變化，研究發現，儲藏溫度35 ℃時，淀粉糊化溫度最高，而15與25 ℃儲藏時，淀粉糊化溫度與初始值基本相同[30]。對于淀粉峰值黏度，高溫儲藏的稻米淀粉峰值黏度最低，研究表明黏度降低反映了淀粉顆粒在破裂前自由膨脹的能力降低。崩解值是指經過指定溫度儲藏后的稻谷受熱、剪切時淀粉顆粒抵抗破裂的能力，即淀粉顆粒的膨脹力。回升值則體現了稻米淀粉滲出直鏈淀粉迅速聚集能力，低溫儲藏時稻米淀粉的崩解值與回升值都較高。

3.4 質構特性

米飯的質構特性是評價稻米食用品質最重要的指標，稻米的品種、種植生長環境都會影響大米蒸煮后的質構特性，即使同品種的稻米，經過不同溫度、濕度等條件儲藏后，蒸煮后的質構特性也存在差異。多種研究表明，儲藏后的稻谷質構品質會發生明顯的改變，質構品質均存在不同程度的下降，主要表現在米飯的硬度、黏度、彈性、最大負載和黏著性等指標發生改變。戰旭梅[31]通過用質構儀對不同品種儲藏稻米的質構品質進行檢測，分析其硬度、黏度等指標，得出米飯在儲藏過程中質構特性的變化。研究發現：高溫儲藏后的稻谷硬度增加明顯；低溫儲藏下稻谷的硬度有增有減，總體差異不顯著；不論高溫還是低溫儲藏，稻谷黏度、彈性和回復能量都會下降，但高溫儲藏的稻谷黏度下降較大。總體來說，高溫儲藏會加速稻谷陳化，而低溫儲藏能夠延緩稻谷的陳化[3]。

4 結束語

稻谷儲藏期間陳化變質過程是十分復雜的，目前大部分研究者僅僅局限于對稻谷儲藏時水分、發芽率、脂肪酸含量、直鏈淀粉含量、硬度、淀粉糊化特性和質構特性等品質變化進行研究，缺少對稻谷內部深層結構及其他細微變化的研究[2]。另外，研究稻谷品質變化的方法除了基本的實驗方法、儀器檢測外，新的研究技術還有待開發。稻谷的陳化變質是不可避免的，稻谷的品種選擇、生長條件、烘干程序和儲藏條件都會影響其陳化速度，因此，選擇合理的稻谷烘干儲藏技術、稻谷品質監測技術對保證稻谷品質安全有重要意義。