兩種控溫儲糧技術對東北粳稻品質變化的影響研究

趙 旭，曹 毅，董 梅，林子木，趙海波，李欣蔚，李 佳?

（1. 遼寧省糧食科學研究所，遼寧 沈陽 110032；2. 遼寧省分析科學研究院，遼寧 沈陽 110015）

稻谷是我國第一大糧食作物，也是我國主要的儲備糧種。由于稻谷不耐高溫的儲藏特性，目前，在各種科學保糧活動中，控制糧溫無疑是確保稻谷品質和減少儲存損耗的首要手段。近年來，國內陸續開展了空調控溫和內環流控溫儲糧技術的有關研究，并進行了實倉應用，效果顯著，這兩種控溫儲糧技術已成為當前我國糧庫采取的主要儲糧措施。其作用原理分別是利用糧堆自身冷源或利用空調人工制冷降低倉溫和表層糧溫，并控制糧堆始終處于低溫或準低溫狀態，從而實現糧食綠色保質儲藏[1]。

國內關于空調和內環流控溫儲糧的研究報道較多，但以往的研究多數針對某種控溫儲糧技術的實倉應用溫控效果方面，少數涉及品質方面的研究，也只羅列了稻谷脂肪酸值等常規儲存品質指標的變化情況，而關于控溫儲糧技術對糧食的蒸煮品質、質構品質等食用品質評價方面的影響研究卻鮮見報道。

本文選取東北地區高大平房倉為試驗倉房，分別應用兩種控溫儲糧技術開展粳稻儲藏過程中儲存品質、蒸煮品質及質構品質的變化研究實倉試驗。通過檢測分析儲糧期間糧情、儲存品質、蒸煮品質及質構品質指標的變化情況，為科學指導東北粳稻綠色保質儲藏提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試倉房

選擇中儲糧東北某直屬庫的 2個高大平房倉作為試驗倉（即空調控溫儲糧試驗倉、內環流控溫儲糧試驗倉）。兩倉均建成于2001年，單個倉房長60 m、寬33 m，裝糧高度6 m，單倉容量8 500 t。氣密性良好。試驗前，對倉房門窗均進行了保溫處理，倉門處用15 cm厚硬質聚苯乙烯泡沫板隔熱封堵并用薄膜密封，倉窗內用 10 cm厚硬質聚苯乙烯泡沫板隔熱封堵并用薄膜密封。倉房配備糧情檢測系統、機械通風等設備。

1.1.2 供試糧食

供試用糧為2018年收獲入庫的粳稻，試驗倉粳稻質量檢測情況如表1所示。

表1 試驗倉粳稻質量情況Table 1 Quality of japonica rice in the test warehouse

1.1.3 試驗倉房內環流裝置和空調情況

試驗倉的機械通風系統均采用 6組“一機三道”對稱布置形式，其中，空調試驗倉在南北倉墻內側對稱安裝KFR-120LW型空調機共4臺，單臺功率3.85 kW；

內環流試驗倉在南北倉墻對稱安裝YSWF7132型內環流風機共6臺，單臺環流風機功率0.75 kW，環流風機安裝倉內墻壁上，環流風機吸風口與倉房外墻上機械通風口連接，環流風機出風口與環流管連接。

1.1.4 糧情測控系統

試驗倉房內安裝 LC-6型糧情測控系統用于采集糧堆溫度數據，倉內測溫點采取矩陣布點，分四層104根測溫電纜共416個測溫點。

1.1.5 分析檢測儀器

Brookfield CT3型質構儀：美國博勒飛；JGWJ8098型稻谷精米檢測機：上海嘉定糧油儀器有限公司；PHS-2F型pH計：上海雷磁儀器有限公司；PH-240(A)鼓風干燥箱：上海一橫科學儀器有限公司；JXFM110型錘式旋風磨、HY-4調速多用振蕩器：常州智博瑞儀器制造有限公司；FA/JA型電子分析天平；上海精密科學儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 空調控溫和環流方法

空調試驗倉利用空調自動制冷降溫，將空調啟停溫度設定為 25 ℃和 23 ℃，當倉溫高于25 ℃，空調自動運行降溫，低于或等于 23 ℃，空調處于待機保溫狀態；內環流試驗倉利用環流風機自動運行降溫，將環流風機啟停溫度設定為25 ℃和23 ℃，當倉溫高于25 ℃時，啟動環流風機，低于或等于23 ℃時，環流風機停止運行。實倉試驗根據外界大氣溫度高于 25 ℃的時段進行，空調控溫和內環流控溫同時開始和結束。

1.2.2 扦樣方法

按照圖 1所示的布點方式，每個試驗倉設置18個取樣點，設置扦樣層數為5層（見圖2），在試驗開始前，進行中，結束后定點、分層扦取粳稻樣品，按表層（即第一層18個點）、全倉（逐層所有點）分別混合成2個檢驗樣品后，測定粳稻各項品質指標。

圖1 扦樣布點示意圖Fig.1 Schematic diagram of sample layout

圖2 分層扦樣示意圖Fig.2 Schematic diagram of layered sample

1.2.3 品質指標測定

1.2.3.1 儲存品質測定 水分按 GB 5009.3—2016方法測定；脂肪酸值和品嘗評分值按 GB/T 20569—2006方法測定。

1.2.3.2 蒸煮品質測定 參照王肇慈[2]大米蒸煮特性試驗，并稍作修改。將15 g大米試樣放入高10 cm，直徑4 cm的已知質量的圓柱形金屬籠內，將金屬籠懸掛在裝有300 mL純凈水的燒杯中。將燒杯先用猛火煮沸1 min，然后再用文火煮28 min（水溫100 ℃）。取出金屬籠，瀝米湯2 min后測定大米吸水率、膨脹率、米湯pH值。

1.2.3.3 質構品質測定 將粳稻谷經壟谷、碾米后制成標一米，裝入鋁盒內，并按照GB/T 15682—2008方法制備米飯。質構儀參數設定：選用TA—AACC36探頭；測試類型為TPA質構分析；測試目標距離值為15 mm；觸發點負載20 g，測試速度0.5 mm/s，測試循環數為2次。對每組樣品測定硬度、粘性、彈性、膠著性、咀嚼性，進行 3次平行測定，取平均值。

1.2.4 統計分析

采用Origin2019b和SPSS20.0軟件進行數據作圖、統計和分析。

2 結果與分析

2.1 溫度變化

試驗期間，空調倉和內環流倉的倉溫、表層糧溫、全倉平均糧溫及氣溫變化如圖3所示。

圖3 試驗期間的溫度變化情況Fig.3 Temperature change during the test

由圖3可知，在試驗期間，空調倉和內環流倉的倉溫均在20～25 ℃之間呈小幅波動，倉溫變化幅度較小，空調倉的倉溫略低于內環流倉。在糧溫變化上，兩試驗倉的平均糧溫變化趨勢一致，其中由于內環流通風是利用糧堆冷心溫度，導致內環流倉的平均糧溫隨著環流時間的增加而逐漸升高，其全倉平均糧溫總體上高于空調倉。在整個控溫儲糧期間，雖然經過了盛夏，兩倉的表層糧溫均在 23 ℃以內，由此可知，在過夏期間，通過利用空調控溫或內環流控溫儲糧技術，控溫效果明顯，能實現粳稻的低溫儲糧，單從控溫效果來看，空調倉好于內環流倉。

2.2 水分及儲存品質變化

試驗期間，空調倉和內環流倉各粳稻樣品的水分及儲存品質變化情況如表2、表3所示。

由表 2、表 3可知，隨儲藏時間的延長，空調倉和內環流倉糧堆表層粳稻和全倉粳稻的水分、脂肪酸值和品嘗評分值變化趨勢基本一致，在試驗期間，空調倉和內環流倉的全倉粳稻水分降幅分別為 0.4%和 0.2%，表層粳稻水分分別下降了 0.5%和 0.2%；由此可知，相比空調控溫，內環流控溫技術具有較好的保水效果；兩倉表層粳稻和全倉粳稻樣品的脂肪酸值和品嘗評分值在試驗期間變化幅度都不大，試驗結束后，通過對比《稻谷儲存品質判定規則》中對“稻谷儲存品質指標”的要求，兩倉各粳稻樣品的脂肪酸值都低于25 mgKOH/100g，品嘗評分值都大于70分，色澤氣味正常，都符合“宜存”的要求。

2.3 蒸煮品質變化情況

試驗期間，空調倉和內環流倉各粳稻樣品的蒸煮品質變化情況如圖4所示。

大米蒸煮品質是測定粳稻米在水中加熱時米粒的變化情況，從而可以較為客觀地評價大米的食用品質。在儲藏過程中，稻谷的新陳度對大米的蒸煮品質有直接影響，由圖4可知，在試驗階段，兩種控溫儲糧技術下的各粳稻樣品的蒸煮品質指標變化趨勢基本一致，均隨著儲藏時間的延長，粳稻米的吸水率和膨脹率呈增加的趨勢，米湯 pH值呈下降趨勢，造成這種變化的原因，是粳稻在儲藏過程中，由于控溫儲糧方式及外界環境的影響，導致自身水分含量逐漸降低，組織結構也發生變化，即淀粉的凝膠化加強，淀粉顆粒外周組織硬化，使淀粉顆粒在蒸煮時能較好地維持多角結構，致使米粒吸水率隨儲藏時間的延長而增加；而膨脹體積隨著儲藏時間的增加，可能是由于粳稻在儲藏過程中籽粒內部分子變化，致使米飯膨脹率增大[3]。吸水率和膨脹率越大，代表著米飯的膨松性越高，食用品質越差；同時，在儲藏過程中粳稻籽粒內的脂類物質水解產生的游離脂肪酸可能導致米湯pH值的下降[4]。由圖4還可以看出，單一試驗倉下的表層比全倉粳稻指標變化相對明顯，這是由于糧堆表層粳稻受外界環境（倉溫，空調和內環流控溫）影響更顯著，但總體上來說，兩倉各蒸煮品質指標在整個試驗階段的變化幅度都不大，試驗證明應用空調控溫儲糧或內環流控溫儲糧在保持粳稻食用品質方面均具有一定成效，延緩了品質劣變。

表2 空調倉粳稻水分及儲存品質變化情況Table 2 Changes of moisture content and storage quality in air-conditioned warehouse of Japonica rice

表3 內環流倉粳稻水分及儲存品質變化情況Table 3 Changes of moisture content and storage quality of japonica rice in inner circulation warehouse

圖4 蒸煮品質變化情況（A-空調倉；B-內環流倉）Fig.4 Variation of cooking quality(A-air conditioning warehouse; B-inner circulationwarehouse)

2.4 質構品質變化

試驗期間，空調倉和內環流倉各粳稻樣品的質構品質變化情況如表4、表5所示。

粳稻在儲藏后的蒸煮米飯質構特性可以直觀反映其陳化劣變的程度。由表4和表5可知，試驗階段，兩個試驗倉粳稻樣品的米飯硬度隨著儲藏時間延長均呈增加的趨勢，這是因為粳稻在儲存過程中逐漸陳化，造成內部淀粉與蛋白質的緊密結合，使米飯的硬度增加，同時由于儲藏過程中粳稻籽粒內部脂肪的水解和氧化，使游離脂肪酸增加，并與直鏈淀粉形成淀粉–脂質復合物，造成糊化溫度的升高，淀粉粒的強度增加，進而導致米飯硬度增加。

粘性是指咀嚼米飯時，米飯對上腭、牙齒、舌頭等接觸面粘著的性質[5]。兩個試驗倉粳稻樣品的米飯粘性隨著儲藏時間延長均呈下降的趨勢，粘性的降低顯示米飯的松散，食味品質降低。

表4 空調倉粳稻質構品質變化情況Table 4 Changes of japonica rice texture quality in air-conditioned warehouse

表5 內環流倉粳稻質構品質變化情況Table 5 Changes of japonica rice texture quality in inner circulation warehouse

彈性是米飯食味品質中的重要指標，米飯彈性越大，咀嚼時越有嚼勁。兩個試驗倉粳稻樣品的米飯彈性變化均隨著儲藏時間延長呈下降趨勢，且兩個試驗倉在各自儲糧條件下的米飯彈性變化幅度均較小。

膠著性反映米飯粘牙的程度。兩個試驗倉粳稻樣品的膠著性隨著儲藏時間的延長均呈增加趨勢，這表明儲藏時間越長，在食味上越粘牙，影響口感。其原因是隨著儲藏時間的延長，蛋白質內部結構分解，二硫鍵等增加，導致米飯的膠著性增加[6]。

咀嚼性是指將固體樣品咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需要的能量。空調倉和內環流倉粳稻樣品的咀嚼性均隨儲藏時間的延長呈增加趨勢。

總體來看，兩個試驗倉的粳稻質構品質變化趨勢基本一致，變化幅度均較小，兩倉的粳稻質構品質之間變化無顯著差異（P>0.05），相對于空調倉和內環流倉的全倉粳稻質構品質變化，其各自的表層粳稻品質變化略明顯，實驗結果表明，米飯的硬度、粘性、彈性、膠著性和咀嚼性與米飯食用品質關系密切，可以作為大米食用品質評判指標，無論采用空調控溫儲糧還是內環流控溫儲糧技術，兩者的粳稻質構品質變化均不明顯。

2.5 能耗

通過計算，在控溫儲糧期間，空調倉用電量為6 536 kW·h，噸糧耗電0.96 kW·h，按電價0.92元/kW·h計算，噸糧費用約0.88元/t。內環流倉的用電量2 763 kW·h，噸糧耗電0.41 kW·h，噸糧費用約 0.38元/t；由此可知，空調控溫運行費用較高，而內環流較低。

3 結論

通過開展兩種控溫儲糧技術的實倉試驗，結果表明，利用空調控溫和內環流控溫儲糧，兩種儲糧技術都能夠改善粳稻在高溫季節的儲藏環境，能有效抑制夏季倉溫及糧堆表層溫度的快速上升，能夠實現低溫儲糧；從溫控效果方面看，兩種技術都能使倉溫保持在20～25 ℃，表層糧溫控制在 23 ℃以內，但空調控溫效果更明顯。同時，經試驗表明，兩種儲糧技術對粳稻的水分、儲存品質、蒸煮品質及質構品質指標的影響變化趨勢都基本相同，即水分、品嘗評分值、米湯pH值、米飯的粘性和彈性均呈下降趨勢，而脂肪酸值、米飯吸水率、膨脹率、米飯硬度、膠著性和咀嚼性均呈上升趨勢，且在儲藏過程中，兩種儲糧技術均能有效延緩粳稻的品質劣變，都能實現綠色保質儲藏。另外，相比空調控溫，內環流控溫儲糧技術具有較好的保水效果，其表層粳稻水分含量僅下降了0.2%，且運行費用較低。由此可見，這兩種控溫儲糧技術都能確保粳稻的安全過夏，實現保持儲糧品質，保證儲糧安全的目的。