不同水分“鹽豐47”稻谷低溫和準(zhǔn)低溫儲糧品質(zhì)變化規(guī)律研究

李倩倩，姜俊伊，畢文雅，楊 東，頡 宇，石天玉

（國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院，北京 100037）

我國是糧食的生產(chǎn)和消費大國，稻谷作為我國主要的糧食作物，2020 年產(chǎn)量達21 185 萬t。每年因產(chǎn)后儲藏不當(dāng)造成的糧食損失較大，因此稻谷的安全儲藏具有重要意義。隨著生活水平的提高，人們對稻谷的品質(zhì)要求越來越高。稻谷是生命有機體，在儲藏過程中因溫度、濕度、水分等因素的影響，品質(zhì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。我國學(xué)者對稻谷的儲藏做了相關(guān)研究。劉曉莉等[1]對儲藏稻谷品質(zhì)變化研究進展進行了分析，指出儲藏稻谷的品質(zhì)指標(biāo)主要有脂肪酸含量、直鏈淀粉含量和發(fā)芽率等。張來林等[2]研究了不同儲藏溫度及儲藏方法對稻谷品質(zhì)的影響，指出稻谷儲藏時低溫儲糧應(yīng)是首選方案，當(dāng)?shù)蜏夭灰讓崿F(xiàn)時，可選擇氣調(diào)儲藏以減緩溫度對稻谷品質(zhì)的影響。陳永春等[3]研究了不同溫度對稻谷儲藏品質(zhì)的影響，通過稻谷水分、脂肪酸含量、過氧化氫酶活性3個指標(biāo)判斷稻谷的儲藏品質(zhì)，得到稻谷低溫儲藏最優(yōu)工藝區(qū)間為14～18 ℃。袁道驥等[4]研究了水分對優(yōu)質(zhì)稻儲藏品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：水分含量為14.5%和20 ℃以下條件能保證儲藏優(yōu)質(zhì)稻，整精米率、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、脂肪酸含量、峰值黏度處于較好水平。李卓珍等[5]研究了優(yōu)質(zhì)稻谷準(zhǔn)低溫儲藏與常溫儲藏的品質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)低溫儲藏較常溫儲藏更能延緩優(yōu)質(zhì)稻谷品質(zhì)的劣變，建議準(zhǔn)低溫儲藏的優(yōu)質(zhì)稻谷的儲備周期不超過18 個月。

低溫儲糧可以抑制糧食顆粒的呼吸作用和品質(zhì)劣變的速度，減少儲糧害蟲的活動并抑制其繁殖，減少熏蒸氣體的用量，減緩糧食的脂肪酸含量增加速度，防止糧粒發(fā)霉[6]。我國常用的低溫儲糧技術(shù)包括隔熱保冷、機械通風(fēng)、谷物冷卻、空調(diào)制冷和內(nèi)循環(huán)等技術(shù)[7]，然而在低溫儲藏條件下的稻谷品質(zhì)變化規(guī)律有待進一步研究。因此，本試驗研究了在低溫和準(zhǔn)低溫儲藏條件下不同水分稻谷的儲藏品質(zhì)，包括脂肪酸含量、發(fā)芽率、新鮮度、出糙率、整精米率、食味值等的變化情況。“鹽豐47”屬粳型常規(guī)水稻，具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)等特點，在東北地區(qū)大量種植。本文以“鹽豐47”為研究對象，探討其在低溫和準(zhǔn)低溫條件下儲糧品質(zhì)的變化規(guī)律，為篩選稻谷儲藏最優(yōu)條件提供依據(jù)，指導(dǎo)稻谷低溫和準(zhǔn)低溫儲藏過程中品質(zhì)指標(biāo)的調(diào)控。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

“鹽豐47”粳稻，產(chǎn)地遼寧盤錦，2019 年10 月收獲。經(jīng)過初步的除雜、晾曬、水分調(diào)節(jié)等處理，儲藏時稻谷雜質(zhì)含量小于1.0%，水分含量控制在14.5%～16.0%。

氫氧化鉀（分析純（AR））、無水乙醇（AR）、95%乙醇（AR）、鄰苯二甲酸氫鉀（基準(zhǔn)試劑（PT））、酚酞、新鮮度顯色劑。

1.1.2 儀器與設(shè)備

JXFM110 錘式旋風(fēng)磨，SHZ-82A 水浴恒溫振蕩器，稻谷出米率檢測儀，HWS-250 型智能恒溫恒濕箱，大米外觀品質(zhì)檢測儀，JCXG 大米測鮮儀，大米食味測定儀。

1.2 方法

1.2.1 試驗方案設(shè)計

將水分含量為14.5%、15.0%、15.5%、16.0%的稻谷裝到樣品箱中，分別放入低溫（15 ℃）、準(zhǔn)低溫（19 ℃）和常溫（23 ℃）的模擬室中模擬儲藏270 d，每45 d 取樣檢測1 次。

1.2.2 測定項目與方法

脂肪酸含量：參照GB/T 20569—2006[8]中的方法進行測定；發(fā)芽率：參照GB/T 5520—2011[9]中的方法進行測定；新鮮度：參照LS/T 6118—2017[10]中的方法進行測定；出糙率：使用稻谷出米率檢測儀，儀器檢測精度符合GB/T 5495—2008[11]的要求；整精米率：使用大米外觀品質(zhì)檢測儀，儀器檢測精度符合GB/T 21719—2008[12]的要求；黃粒米率：參照GB/T 35881—2018[13]中的方法進行測定；食味值：使用大米食味測定儀，儀器檢測精度符合GB/T 15682—2008[14]的要求。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 軟件對數(shù)據(jù)進行分析，使用Excel 軟件進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂肪酸含量的變化

脂肪酸含量是判定稻谷新陳的重要指標(biāo)，是目前國內(nèi)公認的能夠準(zhǔn)確反映稻谷新鮮程度的敏感指標(biāo)，其含量越高，稻谷的儲存和食用品質(zhì)越差[15]。不同儲藏條件下的稻谷在儲藏期間的脂肪酸含量變化如圖1 所示。隨著儲藏時間的延長，不同儲藏條件下的稻谷脂肪酸含量呈現(xiàn)極顯著上升趨勢（P＜0.01），這是因為脂肪氧化酶和脂肪酶活性逐漸增強，加快了稻谷中脂質(zhì)物質(zhì)的代謝分解，生成的游離脂肪酸增多。在同一儲藏條件下，樣品脂肪酸含量隨水分含量的增加而升高，儲藏溫度越高，脂肪酸含量增長幅度越大，這與朱芳芳[16]的研究結(jié)果一致。15 ℃和19 ℃條件下儲藏的稻谷脂肪酸變化幅度比較平緩、差異較小；23 ℃條件下儲藏的稻谷脂肪酸增長較快，這是因為隨著儲藏溫度的升高，稻谷中游離脂肪酸增多且進一步氧化，產(chǎn)生難聞的戊醛、已醛等揮發(fā)性羰基化合物，蛋白質(zhì)也容易引起水解，游離氨基酸含量上升，導(dǎo)致稻谷的脂肪酸含量升高[17]。水分含量14.5%、15.0%、15.5%、16.0%的稻谷脂肪酸的平均增長率依次為19.38%、20.58%、24.75%、30.96%，水分含量14.5%和15.0%的稻谷的脂肪酸保持效果較好。稻谷的脂肪酸含量隨水分含量的提高而升高，可能是因為適宜溫度下較高的水分含量會提高脂肪氧化酶和脂肪酶活性，加速脂肪的氧化和分解速度[18]。

圖1 不同儲藏溫度下稻谷脂肪酸含量的變化Fig.1 Changes of the fatty acid content of paddy at different storage temperatures

根據(jù)GB/T 20569—2006[8]中規(guī)定的粳稻脂肪酸含量≤25 mg/100 g 為宜儲藏稻谷進行判定，本研究中3 種儲藏條件下的稻谷均處于宜存狀態(tài)。通過對脂肪酸含量（Y1）與儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）建立線性回歸擬合方程，得到Y(jié)1=0.096T+0.014D+0.788W+2.788，方程擬合優(yōu)度R21=0.825，可知儲藏溫度、儲藏時間、水分含量均與脂肪酸含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）3 個變量的標(biāo)準(zhǔn)化變異系數(shù)分別為0.205、0.843、0.195，各因素對脂肪酸影響的主次順序為：儲藏時間＞儲藏溫度＞水分含量。綜合分析，15、19、23 ℃三個溫度均適合“鹽豐47”稻谷的儲藏，15～19 ℃可以較好地延緩脂肪酸含量的上升。從糧庫經(jīng)濟效益考慮，19 ℃比15 ℃的儲存成本低、易操作。因此，可選擇19 ℃進行儲糧，從而達到保持稻谷品質(zhì)的目的。

2.2 發(fā)芽率的變化

影響稻谷發(fā)芽率的因素主要有種子胚的活性、完整性、光照、溫度和水分等[19]，稻谷發(fā)芽能力的高低可以反映稻谷在儲藏期間的品質(zhì)劣變程度[2]。如圖2所示：在15 ℃下，稻谷的發(fā)芽率在整個儲藏期間變化幅度較小，發(fā)芽率在93%～99%，說明稻谷能保持較好的生命活力。在19 ℃和23 ℃下，稻谷的發(fā)芽率隨著儲藏時間的延長呈現(xiàn)顯著下降趨勢（P＜0.05），這是因為適宜溫度下，稻谷隨著儲藏時間的延長會代謝損耗自身營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致籽粒發(fā)芽能力及活力降低[20]，發(fā)芽率最低值分別為82.67%、79%，該情況下稻谷仍具有較高的活性，可參考下降速率延長儲藏時間；在23 ℃條件下，各樣品組發(fā)芽率下降更為明顯，水分含量越高的稻谷，其發(fā)芽率劣變速率越快，可能是因為適宜溫度下水分含量高的稻谷，其呼吸作用旺盛，消耗糖類物質(zhì)較快，從而降低了種子的活力[4]。溫度高而發(fā)芽率低是因為在較高的儲糧環(huán)境下，溫度對籽粒胚部的長時間作用會損傷其發(fā)芽能力，隨著溫度的降低，這種作用逐漸減弱，在低溫條件下幾乎不影響稻谷的發(fā)芽率[21]。

圖2 不同儲藏溫度下稻谷發(fā)芽率的變化Fig.2 Changes of the germination rate of paddy at different storage temperatures

2.3 新鮮度的變化

由圖3 可以看出：隨著儲藏時間的延長，稻谷新鮮度呈現(xiàn)極顯著下降趨勢（P＜0.01），原因是自身的代謝活動及生理生化活動不斷發(fā)生，使得稻谷發(fā)生緩慢陳化；在同一儲藏條件下，稻谷新鮮度隨水分含量的增加而降低，儲藏溫度越高新鮮度下降幅度越大，這是因為隨著水分含量的增加和溫度的升高，稻谷顆粒內(nèi)各種酶活性增強，進而代謝加強，促進稻谷的陳化。

圖3 不同儲藏溫度下稻谷新鮮度的變化Fig.3 Changes of the fresh degree of paddy at different storage temperatures

通過對新鮮度（Y2）與儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）建立線性回歸擬合方程，得到Y(jié)2=-1.117T-0.77D-3.604W+165.039，方程擬合優(yōu)度R22=0.888，可知儲藏溫度、儲藏時間、水分含量均與新鮮度呈顯著負相關(guān)（P＜0.05）。儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）3 個變量的標(biāo)準(zhǔn)化變異系數(shù)分別為0.427、0.810、0.243，各因素對新鮮度影響的主次順序為：儲藏時間＞儲藏溫度＞水分含量。

已有研究表明：稻谷的新鮮程度可用新鮮度表示，新鮮度值越高，稻谷越新鮮；反之，則稻谷越不新鮮[22-23]。稻谷的新鮮度值在60 分以上，可以初步判定該稻谷適宜儲存；稻谷的新鮮度值小于50 分，初步判定不宜儲存[24]。稻谷新鮮度與脂肪酸含量有一定相關(guān)性：新鮮度值越高，其脂肪酸含量越低[24-25]。從脂肪酸數(shù)據(jù)和新鮮度數(shù)據(jù)分析得出：脂肪酸含量越高，新鮮度越低，這與前人的研究結(jié)果一致。試驗結(jié)果顯示：3 種溫度儲藏270 d 的樣品中新鮮度最低值均大于60 分，說明樣品均處于宜存狀態(tài)。綜合分析得出：水分含量高的稻谷，其新鮮度隨著儲藏時間的延長易下降，低溫、準(zhǔn)低溫可有效減緩稻谷陳化，有利于稻谷的保質(zhì)保鮮。

2.4 出糙率的變化

稻谷的出糙率反映其加工品質(zhì)，是國家糧食定等標(biāo)準(zhǔn)之一，稻谷的出糙率越高，其出米率越高。如圖4所示，隨著儲藏時間的延長，稻谷的出糙率呈現(xiàn)極顯著下降趨勢（P＜0.01）。出糙率下降幅度排序為：低溫儲藏＜準(zhǔn)低溫儲藏＜常溫儲藏。樣品出糙率在15、19、23 ℃條件的最低值分別為82.60%、81.17%、80.02%，根據(jù)GB 1350—2009[26]中的質(zhì)量指標(biāo)要求，在15 ℃和19 ℃儲藏270 d 的稻谷均屬于一等稻谷。整個儲藏期間，水分含量14.5%、15.0%、15.5%、16.0%的稻谷出糙率分別平均下降2.71、2.38、2.64、3.16 個百分點，水分含量15.0%的稻谷的出糙率保持最好，水分含量16.0%的稻谷出糙率最低。水分含量過高或過低均會降低稻谷的出糙率，主要原因是：稻谷水分含量低，導(dǎo)致糙米中不完善粒增加，從而稻谷出糙率降低；稻谷含水量高時，發(fā)霉、發(fā)芽粒增多，導(dǎo)致糙米中不完善粒增加，使稻谷出糙率降低[4]。

圖4 不同儲藏溫度下稻谷出糙率的變化Fig.4 Changes of the husked rice yield of paddy at different storage temperatures

通過對出糙率（Y3）與儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）建立線性回歸擬合方程，得到Y(jié)3=-0.119T-0.010D-0.188W+89.869，方程擬合優(yōu)度R23=0.800，可知儲藏溫度、儲藏時間與出糙率呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）。儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）3 個變量的標(biāo)準(zhǔn)化變異系數(shù)分別為0.363、0.817、0.101，各因素對出糙率影響的主次順序為：儲藏時間＞儲藏溫度＞水分含量。

2.5 整精米率的變化

整精米率是反映稻谷加工品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo)，同等級的稻谷，整精米率越高，出米率越高，碎米越少，則加工品質(zhì)越優(yōu)[15]。如圖5 所示，隨著儲藏時間的延長，稻谷整精米率逐漸下降，儲藏溫度越高，下降幅度越大，這與李卓珍等[5]的研究結(jié)果一致。整精米率隨著儲藏時間的延長而下降，這是因為稻谷在儲藏過程中，呼吸作用使干物質(zhì)不斷被消耗，從而導(dǎo)致稻谷組織疏松，整精米率下降[2]；整精米率隨著儲藏溫度的升高而下降，這是因為溫度通過影響稻谷內(nèi)部酶的活性，間接影響呼吸作用。整個儲藏期間，水分含量14.5%、15.0%、15.5%、16.0%稻谷的整精米率分別平均下降9.06、7.94、8.77、10.14 個百分點，15.0%稻谷的整精米率下降幅度最小。稻谷整精米率隨著水分含量的升高先上升后下降。這是因為：水分過低，米粒脆性增加，碎米增多；水分過高，稻殼韌性增加，脫殼時糙碎多，而且籽粒強度降低，出白時碎米增多，同樣導(dǎo)致整精米率偏低[27]。

圖5 不同儲藏溫度下稻谷整精米率的變化Fig.5 Changes of the milled head rice yield of paddy at different storage temperatures

通過對整精米率（Y4）與儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）建立線性回歸擬合方程，得到Y(jié)4=-0.424T-0.033D-0.391W+83.864，方程擬合優(yōu)度R24=0.814，可知儲藏溫度、儲藏時間與整精米率呈顯著負相關(guān)（P＜0.05）。儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）3 個變量的標(biāo)準(zhǔn)化變異系數(shù)分別為0.380、0.821、0.062，各因素對整精米率影響的主次順序為：儲藏時間＞儲藏溫度＞水分含量。

2.6 黃粒米率的變化

稻谷黃粒米現(xiàn)象發(fā)生后，整體稻谷的品質(zhì)就會出現(xiàn)滑落現(xiàn)象[28]。不同儲藏條件下的稻谷在儲藏期間的黃粒米率變化如圖6 所示。隨著儲藏時間的延長，黃粒米率顯著升高（P＜0.05），與朱芳芳[16]的研究結(jié)果一致，這是因為稻谷在自身內(nèi)源酶或微生物酶的作用下胚乳變黃，儲藏期間緩慢反應(yīng)[16]。在同一儲藏條件下，黃粒米率隨水分含量的增加而升高，儲藏溫度越高，黃粒米率增長幅度越大，可能是因為較高的水分含量和儲藏溫度提高了稻谷內(nèi)源酶或微生物酶的活性，促使胚乳變黃。試驗結(jié)果表明，低溫儲藏條件可有效減緩稻谷黃變的速率。

圖6 不同儲藏溫度下稻谷黃粒米率的變化Fig.6 Changes of the yellow-colored kernel of paddy at different storage temperatures

通過對黃粒米率（Y5）與儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）建立線性回歸擬合方程，得到Y(jié)5=0.046T+0.004D+0.170W-2.796，方程擬合優(yōu)度R25=0.875，可知儲藏溫度、儲藏時間、水分含量均與黃粒米率呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。儲藏溫度T（℃）、儲藏時間D（d）、水分含量W（%）3 個變量的標(biāo)準(zhǔn)化變異系數(shù)分別為0.351、0.843、0.227，各因素對黃粒米率的影響主次順序為：儲藏時間＞儲藏溫度＞水分含量。

2.7 食味值的變化

食味值是指按照規(guī)定的程序和方法制成的米飯的氣味、色澤、外觀結(jié)構(gòu)、滋味等各項因素評分值的總和，是體現(xiàn)米飯是否好吃的重要參數(shù)[29]。不同儲藏條件下的稻谷在儲藏期間的食味值變化如圖7所示。稻谷的食味值在整個儲藏周期內(nèi)變化相對平緩，在76～79 之間變動，水分含量14.5%稻谷的食味值較高，其他水分含量的稻谷食味值無明顯差異。

圖7 不同儲藏溫度下稻谷食味值的變化Fig.7 Changes of the taste value of paddy at different storage temperatures

2.8 相關(guān)性分析

由表1 所示，脂肪酸含量、黃粒米率均與儲藏時間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），新鮮度、出糙率、整精米率與儲藏時間均呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）。出糙率、整精米率均與脂肪酸含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），與新鮮度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；黃粒米率與脂肪酸含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與新鮮度極顯著負相關(guān)（P＜0.01）。新鮮度是反映稻谷儲藏過程中品質(zhì)劣變的敏感指標(biāo)，脂肪酸含量與新鮮度呈極顯著負相關(guān)，這與石翠霞等[25]的研究中儲藏樣品的新鮮度與脂肪酸含量的相關(guān)系數(shù)（r=-0.845）較為接近，且結(jié)論一致。因此，可考慮采用新鮮度和脂肪酸含量相結(jié)合作為稻谷品質(zhì)的快速檢測手段。稻谷的各項品質(zhì)在儲藏期間相互影響，脂肪酸含量和新鮮度對加工品質(zhì)影響顯著。

表1 稻谷檢測指標(biāo)相關(guān)系數(shù)表Table 1 Correlation coefficient table of paddy detection index

3 結(jié)論

新收獲的稻谷隨著儲藏時間的延長，其脂肪酸含量、黃粒米率呈上升趨勢，儲藏溫度和水分含量越高，上升幅度越大；新鮮度、出糙率、整精米率呈下降趨勢，儲藏溫度越高下降幅度越大。稻谷的發(fā)芽率在15 ℃波動較小，具有較高的生命活力，在19 ℃和23 ℃隨儲藏時間的延長呈現(xiàn)下降趨勢。儲藏溫度越高，發(fā)芽率下降幅度越大；水分越高，發(fā)芽率下降幅度越大。稻谷的食味值在整個儲藏周期變化相對平穩(wěn)。同一儲藏條件下，脂肪酸含量、黃粒米率隨著稻谷水分含量的增加而升高，新鮮度呈下降趨勢。水分含量15.0%的稻谷具有更高的加工品質(zhì)。

儲藏時間是影響稻谷品質(zhì)的主要因素，其他因素依次是儲藏溫度、儲藏水分。脂肪酸含量（Y1）、新鮮度（Y2）、整精米率（Y4）分別與儲藏溫度（T）、儲藏時間（D）、水分含量（W）的擬和方程分別為Y1=0.096T+0.014D+0.788W+2.788、Y2=-1.117T-0.77D-3.604W+165.039、Y4=-0.424T-0.033D-0.391W+83.864。

稻谷的各項品質(zhì)指標(biāo)在儲藏期間相互影響，脂肪酸含量、新鮮度對加工品質(zhì)影響顯著。在15 ℃和19 ℃條件下儲藏均可有效減緩各水分稻谷品質(zhì)的劣變。綜合考慮儲糧品質(zhì)和經(jīng)濟效益，粳稻的儲存溫度不宜高于19 ℃。