初探負(fù)壓低氧儲糧

◎ 元世昌，陳會會，趙 云

（鄭州中糧科研設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450001）

民為國基，谷為民命。糧食事關(guān)國運(yùn)民生，糧食安全是國家安全的重要基礎(chǔ)。目前，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展正處于“提質(zhì)增效”的新時期，糧食安全仍然是我國“三農(nóng)問題”的重中之重。糧食儲藏對于保證糧食安全起著承上啟下的作用，但由于不當(dāng)?shù)膬Σ胤绞健⒓Z食呼吸作用的過度消耗、儲藏害蟲或菌體的侵害等因素，給儲糧工作造成了較大的影響。為減少和避免糧食儲藏過程中不必要的損失，大力響應(yīng)“綠色儲糧、生態(tài)儲糧”的號召，強(qiáng)化落實(shí)黨中央提出的“十四五”國家糧食安全戰(zhàn)略，糧食科技人員要著眼新發(fā)展格局，落實(shí)“藏糧與技”，維護(hù)國家糧食安全體系。

1 研究現(xiàn)狀

負(fù)壓低氧儲藏，又稱真空儲藏、減壓儲藏，屬于氣調(diào)儲藏的一種。研究表明，氣調(diào)儲糧即改變密閉糧堆中的氣體成分和比例，并維持一定的時間，從而達(dá)到殺蟲抑霉、延緩糧食品質(zhì)變化的目的。20世紀(jì)60年代，我國對氣調(diào)技術(shù)展開室內(nèi)研究和小規(guī)模實(shí)倉實(shí)驗(yàn)，依靠生物缺氧、人工降氧等方式，對不同糧種進(jìn)行氣調(diào)儲糧，實(shí)現(xiàn)了殺蟲抑菌的效果[1]。20世紀(jì)70年代，美國、意大利、澳大利亞等國家通過大量研究證實(shí)了氣調(diào)技術(shù)的殺蟲效果，氣調(diào)技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到廣泛推廣和應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，多次國際會議對氣調(diào)儲藏理論進(jìn)行了完善[2]。2000年至2001年，我國在綿陽、南京、上海等地建成CO2氣調(diào)示范庫，倉容達(dá)2億多kg，標(biāo)志著我國氣調(diào)技術(shù)達(dá)到了國際水準(zhǔn)[3]。2005年，中儲糧南京直屬庫、廣西防城港庫采用變壓吸附制氮代替外購二氧化碳，充氮?dú)庹{(diào)在我國得到推廣。2008年，第八屆國際儲藏物氣調(diào)與熏蒸大會在成都召開，充氮?dú)庹{(diào)技術(shù)得到與會專家、學(xué)者的一致好評。截至2016年底，中儲糧全系統(tǒng)氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧技術(shù)改造1 500多萬t，儲糧品種已發(fā)展到全部中央儲備糧品種，東南沿海地區(qū)中央儲備糧直屬庫基本實(shí)現(xiàn)氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧。歷史證明，氣調(diào)低氧能夠有效減緩霉蟲生長，保證糧食品質(zhì)。

目前，氣調(diào)低氧儲糧中，N2和CO2氣調(diào)是被公認(rèn)的綠色儲糧方式，對此我國也取得了諸多研究進(jìn)展。但在實(shí)際倉儲過程中，CO2需要外購，極其不便，且價格昂貴。N2通過分子篩富氮或變壓吸附制氮，操作繁瑣，制氮成本高。相比前兩者，負(fù)壓儲藏?zé)o需制備氣體，僅需抽出空間氣體，操作簡便，成本低，具有天然優(yōu)勢。負(fù)壓儲糧綠色經(jīng)濟(jì)，符合生態(tài)儲糧的趨勢。

稻谷中的主要營養(yǎng)物質(zhì)是淀粉，此外，還有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、色素等，然而這些物質(zhì)在儲藏過程中極不穩(wěn)定，易通過呼吸作用發(fā)生變化。其中，氧氣是影響這一過程的主要因素。負(fù)壓儲藏通過降低空氣中各種氣體的分壓，從而降低空間的氧濃度，來保持食品新鮮。目前，負(fù)壓儲藏較多地應(yīng)用在果蔬方面和糧食方面。在糧食方面，有關(guān)大米的相關(guān)研究取得了較多成就。劉國鋒等[4]研究了不同真空度對大米食用品質(zhì)的影響，得出真空度越高，大米食用品質(zhì)越好的結(jié)論。M. Sidik[5]在氧氣濃度小于2%的真空條件下對大米進(jìn)行儲藏16個月，結(jié)果表明，缺氧對昆蟲的死亡率有顯著影響，并抑制了真菌和酵母的生長，此外，儲藏16個月的大米品質(zhì)無明顯變化。Liu等[6]在4個真空度下探究富硒發(fā)芽糙米、發(fā)芽糙米和糙米的揮發(fā)性物質(zhì)，表明揮發(fā)性物質(zhì)取決于取樣時間和真空度；Li等[7]做了類似實(shí)驗(yàn)，與對照組相比，發(fā)現(xiàn)真空下，富硒發(fā)芽糙米、發(fā)芽糙米和糙米的脂肪酸值更小，羰基值更高，各真空水平間差異不大。鞏雪等[8]用真空袋包裝大米研究不同真空度對其品質(zhì)影響，得出在真空度為-0.09 MPa下大米品質(zhì)最佳。Nawaz等[9]通過對比N2氣調(diào)、CO2氣調(diào)、真空氣調(diào)對糯米淀粉結(jié)構(gòu)、蛋白、脂質(zhì)以及蒸煮品質(zhì)的影響，得出真空貯藏是保持糧食品質(zhì)的最佳選擇。不難看出，負(fù)壓低氧儲藏對保證糧食品質(zhì)具有積極影響。

氣調(diào)儲藏作為綠色儲藏的范疇，能夠有效延緩糧食品質(zhì)劣變，已被廣大儲糧機(jī)構(gòu)應(yīng)用。一些機(jī)構(gòu)對糧食進(jìn)行短時間氣調(diào)，在達(dá)到殺蟲目的后，便解除氣調(diào)繼續(xù)存儲糧食；另一些機(jī)構(gòu)則對糧食進(jìn)行長時間氣調(diào)，通過抑制糧食的呼吸作用達(dá)到保鮮的效果，但解封后仍需要進(jìn)行運(yùn)輸、加工、貨架銷售等環(huán)節(jié)。如何保證氣調(diào)解封后糧食的安全，氣調(diào)下糧食長期缺氧、解封后糧食接觸大量氧氣是否會影響其品質(zhì)快速劣變等，成為糧食儲存方面討論的焦點(diǎn)。

稻谷中脂類含量約2.4%~3.9%，脂類含量對稻谷食用品質(zhì)有影響，油脂越多，米飯越有光澤，飯味越香。GB/T 20569—2006中規(guī)定，粳稻色澤氣味、脂肪酸值、品嘗評分值直接影響稻谷的宜存程度。其中，色澤氣味正常，脂肪酸酯≤35 mg KOH/100 g，且品嘗評分值≥60為輕度不宜存。通常情況下，粳稻在宜存范圍內(nèi)，其品質(zhì)較好，適合繼續(xù)儲藏；在輕度不宜存范圍內(nèi)，品質(zhì)明顯下降，應(yīng)盡快出庫；在重度不宜存范圍內(nèi)，品質(zhì)嚴(yán)重下降，應(yīng)立即出庫。本文主要探究負(fù)壓低氧和常壓下及負(fù)壓低氧解封后稻谷的儲藏品質(zhì)。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)材料為優(yōu)質(zhì)粳稻，負(fù)壓低氧儲藏在真空干燥器中進(jìn)行（見圖1），調(diào)節(jié)真空干燥器內(nèi)真空度為0.97 kg/cm2，測定罐內(nèi)氧氣濃度約2%；試驗(yàn)在溫度25 ℃、濕度65% RH下加快稻谷的劣變，放置在設(shè)定好的恒溫恒濕箱中儲藏。常壓對照組中除真空罐的針閥處于打開狀態(tài)外，其他儲藏條件均相同，儲藏180 d。

圖1 真空干燥器圖

2.2 品質(zhì)測定

色澤和氣味參照GB/T 20569—2006附錄B進(jìn)行測定。脂肪酸值參照GB/T 15684—2015進(jìn)行測定。品嘗評分值參照GB/T 20569—2006附錄B進(jìn)行制作，并進(jìn)行感官評價。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 負(fù)壓低氧對稻谷品質(zhì)的影響

儲藏180 d，負(fù)壓低氧和常壓條件下，稻谷的色澤、氣味均正常。常壓下稻谷脂肪酸酯達(dá)38.3 mg KOH/100 g，品嘗評分值達(dá)57.8分，達(dá)重度不宜存。負(fù)壓低氧下稻谷脂肪酸酯27.9 mg KOH/100 g，品嘗評分值68分，為輕度不宜存（見圖2）。此外，常壓下約在90 d時達(dá)到了輕度不宜存，而負(fù)壓下約在120 d時達(dá)到了輕度不宜存，延遲了約30 d，表明負(fù)壓低氧對糧食品質(zhì)的下降具有延緩作用。

圖2 負(fù)壓低氧下稻谷品質(zhì)的影響圖（左為脂肪酸酯，右為品嘗評分值）

2.3.2 負(fù)壓低氧解除后稻谷品質(zhì)的影響

為研究負(fù)壓低氧解封后稻谷品質(zhì)是否會有劇烈變化，分別對負(fù)壓低氧下宜存（負(fù)壓低氧儲藏60 d）、輕度不宜存（負(fù)壓低氧儲藏180 d）的稻谷進(jìn)行解封，繼續(xù)儲藏。由圖3中可看出，解封后接觸大量氧氣對粳稻儲藏品質(zhì)無明顯影響。但解封后常規(guī)儲藏60 d，宜存時解封的粳稻，色澤氣味仍正常，脂肪酸酯由18.5增至26.0 mg KOH/100 g，品嘗評分值由88.3分降至76.3分，達(dá)輕度不宜存。相比于負(fù)壓低氧儲藏120 d的稻谷，品質(zhì)下降較快。在輕度不宜存時解封的稻谷繼續(xù)儲藏60 d，色澤氣味正常，肪酸酯由27.9增至30.0 mgKOH/100 g，品嘗評分值由68.3分降至53.1分，達(dá)重度不宜存。

圖3 負(fù)壓低氧解除后稻谷品質(zhì)的影響圖（左為脂肪酸酯，右為品嘗評分值）

3 結(jié)語

研究結(jié)果表明，負(fù)壓低氧儲藏可有效延緩稻谷儲藏品質(zhì)的劣變。負(fù)壓低氧解封后，稻谷品質(zhì)不會快速劣變，但隨著儲藏時間的延長，其品質(zhì)下降快于同期負(fù)壓儲藏下粳稻。這些均為實(shí)倉負(fù)壓低氧儲藏效果提供了理論數(shù)據(jù)支撐。

負(fù)壓低氧儲藏的市場應(yīng)用潛力巨大，目前應(yīng)用比較成熟的主要是袋裝、小體量真空包裝的成品糧、水果、熟食等。這些小體量負(fù)壓低氧儲藏已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前國家糧食倉儲物流的需求。早在1980年，我國為應(yīng)對環(huán)境惡劣的赤道，就已經(jīng)成功地應(yīng)用真空包裝實(shí)現(xiàn)大米洲際運(yùn)輸。1997年，我國在包頭建立了世界上第一座千噸級的減壓貯藏保鮮庫，該庫造價低，能承受98.066 5 kPa的壓力[10]。國外也已經(jīng)應(yīng)用真空容器，M. Sidik曾用聚乙烯等材料設(shè)計塑料式集裝箱，集裝箱耐低溫（-60 ℃）和高溫（60 ℃），可容納1 000 kg大米。這些研究突破了當(dāng)今負(fù)壓低氧儲藏小規(guī)模的束縛，為大體量、大規(guī)模的實(shí)倉負(fù)壓低氧儲糧提供了可能性，也同時解決了一系列糧食儲藏保鮮保質(zhì)、蟲霉防治和減損降耗關(guān)鍵難題，發(fā)展前景廣闊。