稻米貯藏保鮮研究進展

張曉 前澤重禮 陳龍 李家政 張志軍

摘? 要：稻米（Oryza sativa L.）富含豐富的營養物質，是我國重要的口糧，年消費總量約1.2億t，人均年消費約100 kg。稻米主要食用部分是稻谷的胚乳[1]，而稻谷作為水稻的種子[2]，貯藏過程中伴隨著生理化學變化及物理變化[3]，直接影響稻米品質和商品價值[4]。從稻米陳化機理[5]、貯藏和保鮮的監測指標及方法[6]等方面概述了稻米貯藏保鮮的研究現狀，比較分析了目前稻米貯藏保鮮技術方法，探討今后稻米貯藏保鮮的研究方向。

關鍵詞：稻米；品質；陳化；貯藏；保鮮

中圖分類號：S-3;S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A文章編號：1673-6737（2023）01-0001-07

Research Progress on Storage Technology of Rice

ZHANG Xiao1 ， MAEZAWA Shigenori2 ， CHEN Long1 ， LI Jia-zheng1 ， ZHANG Zhi-jun1*

（1 Institute of Agricultural Products Preservation and Processing Science and Technology， Tianjin Academy of Agicultural Sciences， National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products（Tianjin）， Tianjin 300384， China;

2 Gifu University， Gifu 5011193， Japan）

Abstract： Rice（Oryza sativa L.） is rich in nutrients and an important ration in China. The per capita direct annual consumption is about 100 kg， and the total ration consumption is about 120 million tons. The edible part of rice is mainly the endosperm of rice. As the seed of rice， rice is accompanied by physiological and chemical changes and physical changes during storage， which directly affects the quality and value of rice. This paper summarizes the research status of rice storage and preservation from the aspects of rice aging mechanism， monitoring technology， storage and preservation， compares and analyzes the current rice storage and preservation technology and methods， discusses the research direction of rice storage and preservation.

Key words： Rice; Quality; Aging; Storage; Preservation

稻米是世界重要的糧食作物，我國既是稻米的生產大國，也是稻米的消費大國。2020年我國稻谷產量達到21 186.0萬t，占國內糧食產量的31.65%。國家統計局數據顯示[7]，2020年我國稻米實際產量為10 983.6萬t，稻米產業為保障我國糧食安全做出了重要貢獻。隨著農業結構調整和居民消費力的提升，人們對稻米的品質提出了更高的要求，根據我國“儲新出陳”的儲糧政策，稻米的貯藏保鮮研究將作為重要的科學問題和研究方向[8]。為減緩貯藏過程中稻米品質下降，減少損耗保障糧食安全，是推動稻米產業持續健康發展的重要途徑。

1? 稻米貯藏品質變化及陳化機理

1.1? 稻米營養成分

稻谷經過碾米，去掉種皮、果皮、胚、糊粉層及上層淀粉性胚乳細胞后得到精白米，所以稻米品質的高低與稻谷粒的化學構成物質及胚乳物理組織構造相關[9]。目前對于稻谷粒的研究表明[10]，稻谷粒由外層的穎殼及內部的穎果組成，穎果又細化為果皮、種皮；種皮又細化為珠心層、糊粉層、胚乳、胚。稻谷籽粒各組成部分占整個籽粒的質量百分比分別為穎18%～20%，果皮1.2%～1.5%，糊粉層4%～6%，胚乳66～70%，胚2%～3.5%。其中，糊粉層由1～6層的糊粉細胞層構成，胚組織的胚盤細胞中不含有淀粉，主要含有貯藏蛋白質糊粉粒、貯藏中性脂肪的圓球體和酶類物質，是稻谷最具活性的組織。相對于外部而言[3]，內部的淀粉胚乳細胞組織，從中心至外層，由14～20層的放射狀細胞排列組成。每個細胞內存在大量的質體，質體是由50～80個淀粉小粒（直徑3～9 μm）構成多面體復合結構（直徑30～40 μm），表面附著蛋白質顆粒。

1.2? 稻米貯藏過程中的生理變化

稻米在適宜水分及溫度條件下發芽形成新的植物體。所以，稻米在貯藏過程中，根據外部環境條件調節呼吸作用，在各種酶的作用下維持生命力。碳水化合物（葡萄糖等）和脂質（甘油三棕櫚酸酯等）作為基質經過呼吸作用，消耗有機物和氧氣，生成二氧化碳和水及熱量[11]。

C2H12O6+6O2→6CO2+6H2O+667.2Kcal

（C15H31COO）3C3H5+72.5O2→51CO2+49H2O+7616.7Kcal

新生成的熱量和呼吸熵，根據呼吸作用基質的不同存在差異[12，13]。葡萄糖作為基質的呼吸熵約為1.0，而甘油三棕櫚酸酯約為0.7。圖1顯示了稻米的呼吸速率受溫度和水分含量的影響，溫度越高，水分含量越高，呼吸作用越強，引起稻米升溫水分含量增加，導致稻米成分耗損增加。

同時，稻米在貯藏保鮮過程中，在酶的作用下，淀粉、蛋白質、脂質等成分被分解。其中，分解進行最快的是脂質[13]。在脂酶作用下，脂質被分解為甘油和游離脂肪酸。淀粉在淀粉酶的作用下被分解為糊精和麥芽糖的同時，還原性糖類含量增加。蛋白質在蛋白酶和肽酶的共同作用下，被分解為肽和氨基酸。多數研究表明[11，13，14]，脂肪及游離脂肪酸被氧化分解形成的戊醛和己醛是陳米出現異味的原因。除了酶分解之外，氧化作用也會引起稻米氣味和色澤發生變化，同時導致維他命B1含量的減少以及稻米粒內部無機成分含量增加。圖2總結概括了稻米貯藏過程中主要成分含量變化及陳化機理。

1.3? 稻米貯藏過程中物理變化

稻米貯藏過程中米粒組織逐漸硬化，引起各種連鎖物理特性變化，導致出米率下降、吸水性變差、蒸煮米飯時膨脹容積增加、米飯粒變硬、米飯粒光澤變差等一系列物理特性變化發生[15-17]。這些變化是因為在陳化過程中細胞壁硬化、游離脂肪酸含量增加、蛋白質變性、酶活性下降[12]。

伴隨著稻米的呼吸作用[18]，其內部儲藏物質也在不斷地發生變化，導致品質隨著儲藏時間延長而不斷劣化。通過對不同水稻品種常溫條件下貯藏試驗研究比較分析，結果發現所有品種都是陳米的品質下降，但是研究發現新米品質和陳米品質之間存在顯著正相關[2]，即，新米品質好的品種，經過貯藏后品質仍然比其他品種好。陳米品質劣化程度存在品種間差異，既有品質降低程度小的品種，也有品質降低程度大的品種。這種因貯藏造成的品質下降，在流通方面是一個不可忽視的問題，從流通方面來看，貯藏期間品質下降小的品種更有優勢。因此，耐儲性的優劣應該是品種所具備的重要特性之一[19]。

2? 稻米貯藏保鮮方式

2.1? 稻谷貯藏

我國主要以稻谷貯藏作為主要方式，稻谷貯藏受多種因素影響，有稻谷本身的內部因素，也有外界環境及生物倉儲害蟲等外部因素[20-21]。稻米貯藏中害蟲米象生態習性的相關研究表明，稻谷貯藏方式可以最大程度的降低害蟲損耗，并且不會造成搬運作業工程中對于稻米的損傷。

2.2? 糙米貯藏

日本等發達國家普遍采用糙米貯藏方式。主要受國家品種等級審定制度的影響，日本等國采用糙米外觀品質特性作為政府收購稻米的標準。為了避免糙米在貯藏過程中受米象等蟲害及微生物的侵染，目前采用溴甲烷給糙米做熏蒸處理后再貯藏[22]。但是這種熏蒸劑作為消耗臭氧層的物質及溴素殘留問題受到很大的爭議，同時也會影響稻谷發芽率，不能維持稻米生命力，沒有起到很好地稻米保鮮效果。

脫掉谷殼的糙米1容積儲量實際等于1.6容積的稻谷。在通常情況下，稻谷的外殼（果皮）厚度約10 μm，約占稻谷總重量的15%，加之谷表面粗糙，故其容重比糙米的容重高。稻谷容重達800 kg/m2，而糙米的容重500 kg/m2。用糙米貯藏，可節省倉容積，并且還可以節約大量的運費和成本。因此，糙米貯藏保鮮技術還需進一步研究探討。

2.3? 精米貯藏

精米是稻谷或糙米經過加工后的成品糧，必須進行保鮮貯藏[24-27]。因為精米完全失去了外層稻殼、種皮和胚，其白米粒胚乳容易受到害蟲、霉菌侵害從而引起變質。從貯藏的時間長短及穩定性看，粗加工含糠多的白米穩定性低于精加工的潔凈米，含碎米較多的米也不如精白米易保存。原因是精白而純凈的稻米吸濕性差，米粒之間的間隙通風程度良好，易散發熱量。為了作好稻米的貯藏保鮮，一是要及時認真檢查識別米質變化，二是采用良好的貯藏方法[28，29]。

2.4? 低溫貯藏

低溫貯藏能抑制稻米的呼吸速率，可以有效抑制蟲害發生及微生物滋生，達到較好的保鮮效果[30-32]。相關研究表明常溫貯藏和低溫貯藏方法都是隨著貯藏時間延長而導致品質下降，但是低溫貯藏方式下品質下降速度顯著減緩。

溫度低于13 ℃，相對濕度控制在70%的低溫處理區，相比較對照常溫處理區，過氧化氫酶及淀粉酶等酶活性顯著下降，維他命B1含量降低、碳水化合物變化（還原糖增加和糊化特性變化）、脂質分解（酸度升高）、蛋白質變化（水溶性氮含量降低）等變化得到了有效抑制。低溫稻谷儲藏是防止儲藏過程中品質下降的最有效方法[33-36]。

2.5? 密閉貯藏

稻米密閉貯藏，就是將稻米與外部環境氣體阻斷的貯藏方式[37-41]。密閉條件下貯藏的米粒間隙最初是含有氧氣等空氣的。隨著貯藏時間的延長，在稻米自身的呼吸作用和寄生微生物的呼吸作用下，改變了氣體成分比例。將氧氣逐漸置換為二氧化碳，漸漸變為厭氧環境條件，最終變為充滿惰性氣體狀態，同時能起到防蟲、防霉的作用。

一般情況下，氧氣濃度在2%～2.5%效果良好。稻谷含水量和溫度較高時，消耗氧氣速度較快，但水分過高，不利于稻谷貯藏。相關研究表明，在室溫22 ℃左右條件下，粳稻水分在15%左右，秈稻水分在14.5%左右，經過30 d左右，氧含量下降到1%左右。

經過干燥加工后貯藏的稻米，品質會受到貯藏時間、溫度、稻米的水分含量等因素的影響（表1）。水分含量高的稻米品質下降程度較大，胚活性程度、糙米外觀品質及食味品質下降尤為明顯。水分含量在13～15%范圍內，胚活性程度、糙米外觀品質及食味綜合評價下降程度不明顯。表明在一定范圍內，水分含量越低品質下降越慢。但是貯藏時間超過10個月后，品質下降顯著，說明為了達到較好的保鮮效果，長期貯藏還需要保持在低溫條件下。

密閉低氧狀態下貯藏的稻米，可以有效抑制蟲害、鼠害、霉菌等危害，但是稻米自身也會受到影響，呼吸作用及酶反應會因氣體環境氣體變化而相應變化，也就是從有氧呼吸變為無氧呼吸。研究表明，密閉處理貯藏早期，發芽率下降，有機酸含量減少，相比較非密閉貯藏方式（接觸空氣貯藏）還原糖含量顯著增加，多生成3～9倍的酒精（表2）。

2.6? 真空包裝貯藏

用氣體透過性低的塑料薄膜包裝材質對稻米進行密閉貯藏[38]，包裝袋內氧氣濃度降低較快，可有效抑制霉菌等增加，保持較好的食味品質。二氧化碳和氮氣作為惰性氣體保存，可以顯著降低稻谷的發芽率并能增加還原糖含量[42]，但是也降低食味品質。而且，將水分含量16.5%的高含水率精白米，分別在10 ℃和30 ℃的條件下進行空氣包裝處理、真空包裝處理、二氧化碳包裝處理、氮氣真空包裝處理對比試驗。結果表明，10 ℃空氣包裝處理的保鮮效果最好，其次為30 ℃真空包裝處理，然后是30 ℃惰性氣體包裝和30 ℃空氣包裝。用水分含量14.7%的低含水率精白米進行同樣的試驗，各處理間不存在顯著性差異。

惰性氣體密閉包裝與氧氣吸收劑的組合方式，可以較好地維持米飯的物化特性，達到較好的保鮮效果[40]。試驗結果揭示，對于惰性氣體的選擇，氮氣相比較二氧化碳可使稻米的脂肪酸度含量、還原糖含量、品質綜合評鑒結果等有較好的傾向性，但是沒有顯著的差異[15]。

3? 稻米貯藏保鮮監測指標

3.1? 發芽率

發芽率是衡量稻米質量好壞的重要指標，相關研究表明發芽率較高的稻米，經過干燥貯藏后，種子活性并沒有受到影響。在稻谷和糙米表面上用NaClO溶液進行殺菌處理，充分吸收水分后，放置于吸水的濾紙上，在20 ℃條件下靜置7 d后，統計發芽種子數量，計算出發芽率（%）。由于供試材料條件受限，而且測定時間較長，所以目前將發芽率作為貯藏保鮮的指標還存在一定問題。

3.2? 脂肪酸度

稻米在貯藏過程中，所含成分分解速度最快的是脂質[2，3，12]。甘油和脂結合形成的亞油酸、油酸、棕櫚酸等，在脂酶作用下加水分解為游離脂肪酸?？梢允褂眉妆降扔袡C溶媒提取，將酚酞作為pH指示劑，滴定乙醇中的堿，可表示100 g干稻谷中和游離脂肪酸的所需KOH（mg）量。相關研究表明[2，4，6，14，19，38]，精白米貯藏與糙米貯藏相比，在貯藏過程中脂肪酸含量上升速度快。但是采用滴定法測定脂肪酸度是使用肉眼判定的，容易出現誤差，測定結果精準性較差，目前正在開發使用甲苯抽出提取游離脂肪酸，采用銅鹽比色定量的精準測定方法。

3.3? pH指示劑

伴隨著稻米貯藏，稻米水溶液酸度增加，利用上述原理可以鑒定稻米陳化程度[2，3，43]。10 g糙米用清水淘洗2次后，加水定容至20 mL，新米的pH值為6.80，陳米則降低至5.80左右。利用pH指示劑的顯色反應可以進行測定。結果表明，新米及低溫貯藏的陳米呈現青綠色，而陳米呈現黃綠色，貯藏時間較長的陳米呈現黃色。此方法雖然可以快速進行測定，而且需要供試材料量也很少（1粒糙米即可測定），但是無法定量表示。

3.4? 酶活性

貯藏中稻米的活性會不斷降低，同時各種酶活性也會降低[5]。鄰甲氧基苯酚法，取供試材料5 g精米或者糙米，加入1%的鄰甲氧基苯酚水溶液10 ml，反復震蕩20次后，將試管直立靜置，加入3滴1%的雙氧水，觀察液體顏色變化程度。鄰甲氧基苯酚遇雙氧水，在氧化還原酶作用下，變為四聚鄰甲氧基苯酚呈現紅褐色，酶活性降低，米粒及浸漬液顯色比較淡，陳米幾乎不顯色。此方法的供試材料糙米和精米都可以，采用精米作為供試材料，判定浸漬液顯色度。

TTC（2，3，5-三苯基氯化四氮唑）的氧化態是無色的，可被氫還原成不溶性的紅色三苯甲月替。應用TTC的水溶液浸泡稻米，如果稻米具有生命力就會呈紅色，如果稻米死亡則不顯色，稻米生命力衰退或部分喪失生活力則染色較淺或局部被染色，可以根據染色的部位或染色的深淺程度來鑒定稻米的生命力，但是此方法不適合精白米作為供試材料[44]。

谷氨酸脫羧酶（GADA）也是一種可以判定貯藏品質指標的酶。將谷氨酸作為基質，去掉羥基，生成γ-氨基丁酸（GABA）。完整的干燥種子僅含有微量的GABA，吸水后在谷氨酸脫羧酶作用下，谷氨酸減少，GABA增加。

3.5? 物化特性

新米和陳米理化特性進行比較，蛋白質含量和直鏈淀粉含量在新舊米之間沒有差異，但是淀粉糊化特性的最高粘度和崩解值都是陳米較大[15]。一旦變成陳米，米飯物理特性的硬度（H）增加，粘性（-H）減弱，所以H/-H比升高。在對不同品種稻米的研究報告中也得到了相同結果。因此，陳米品質下降的原因可以理解為物化特性H/-H比值升高，游離脂肪酸增加所致。但是必須注意的是，陳米最高粘度和崩解值都會增大。一般來說，這兩個淀粉糊化特性越高品質越好，但是陳米的這兩個特性值增大則與品質無關。陳米最高粘度增大是由于淀粉酶活性消失，崩解值增大是因為受熱導致淀粉粒崩壞度增加所致。新米品質和陳米品質之間存在顯著正相關，而且因陳米化帶來品質下降程度存在品種間差異，這一事實說明育成耐儲性好的優質品種是可能的，H/-H比可以作為稻米貯藏品質的監測技術指標[15]。

4? 總結與展望

4.1? 稻米貯藏品質影響因素較多

稻米貯藏過程中品質下降程度，與稻米初期水分含量、貯藏條件（溫度、環境濕度、氣體條件）、貯藏方式（稻谷、糙米、精白米）、包裝方式（有孔包裝袋、樹脂包裝袋、多層塑料薄膜）等多方面的原因有關，不能僅根據貯藏時間來單純判定。貯藏中的稻米受到霉菌等微生物、米象等昆蟲以及鼠害等影響很大。如果沒有很好地抑制稻谷呼吸作用，會導致稻谷溫度及水分含量上升，促進微生物侵害及鼠害的發生，而且會進一步促進呼吸作用和酶作用，造成惡性循環。所以，明確貯藏期間及貯藏后的稻米品質的監測指標是非常有必要的。

4.2? 各種貯藏保鮮方式都不同程度的存在優缺點

稻米貯藏主要包括稻谷貯藏、糙米貯藏及精米貯藏等方式。我國及世界主要采用稻谷貯藏及精米貯藏等主流方式，日本等少數國家則采用產地稻谷與加工糙米的組合貯藏方式。

比較不同貯藏方式下品質變化[45-48]，發現在抑制蟲害及微生物對稻谷的損耗等方面，稻谷貯藏方式要優于糙米貯藏，但是在維持稻米營養成分維他命B1含量及貯藏庫容等方面，糙米貯藏則要好于稻谷貯藏。稻殼約占稻谷重量的20%～30%，稻谷體積約為糙米體積的2倍左右，稻谷貯藏成本要高于糙米貯藏。

4.3? 展望

稻米作為重要的糧食作物，其貯藏保鮮研究具有重要的現實意義[44]。目前，稻米的貯藏方式落后，貯藏保鮮技術多處于實驗室研發階段，較難規?；瘧?，有關稻米貯藏保鮮方面的相關研究還不夠深入[49，50]。隨著人們對稻米品質要求的不斷提升，以耐儲性育種為起點，以調控貯藏環境因子為主要手段，研發實用性監測技術，通過低溫貯藏方式、食品包裝及科學保鮮技術相結合的復合貯藏保鮮方式，減緩稻米貯藏過程中品質下降，是糧食儲運的發展趨勢[8]。

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收稿日期：2021-11-29

作者簡介：張曉（1992-），女，研究實習員，主要從事農產品保鮮包裝及貯運工作。

*通訊作者：張志軍，研究員，主要從事農產品保鮮加工與食用菌工作。