稻谷產(chǎn)地分層通風(fēng)對(duì)儲(chǔ)糧品質(zhì)的影響

劉兵 羅曜 吳林蔚 王燕 劉強(qiáng) 蔡麗潔 宋偉 丁超

[摘要]新收獲稻谷由于水分及溫度高，入倉儲(chǔ)藏時(shí)會(huì)發(fā)生霉變、蟲害等，影響儲(chǔ)糧品質(zhì)，因此需要降低稻谷入倉前的含水量及溫度。研究發(fā)現(xiàn)利用分層通風(fēng)可顯著降低稻谷水分含量，改善稻谷品質(zhì)，其中出糙率上升15.1%，整精米率上升10.3%，爆腰增率相比室溫儲(chǔ)藏稻谷下降了3.0%。通風(fēng)作業(yè)可以減少稻谷表面霉菌數(shù)量，從4.6×104 CFU/g下降至5×103 CFU/g，且脂肪酸值上升程度及色度變化程度顯著減小，降低了因稻谷霉變、黃變而產(chǎn)生的損耗。分層通風(fēng)對(duì)稻谷有降水作用，同時(shí)能夠改善稻谷品質(zhì)，有利于稻谷的儲(chǔ)藏、加工與銷售。

[關(guān)鍵詞]稻谷;分層通風(fēng);品質(zhì)

中圖分類號(hào)：TS210.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.2019201910

我國糧食產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第一，糧食與社會(huì)穩(wěn)定、人民生活質(zhì)量和國家經(jīng)濟(jì)安全息息相關(guān)，糧食產(chǎn)量和質(zhì)量問題至關(guān)重要[1]。國家農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國農(nóng)戶儲(chǔ)糧損失率達(dá)8%以上，鼠害、霉變和蟲害是造成農(nóng)戶儲(chǔ)糧損失的主要原因[2]。長期以來，農(nóng)民主要通過傳統(tǒng)曬糧方式對(duì)糧食進(jìn)行干燥，由于這種干燥方式受到曬場(chǎng)、天氣的制約，糧食可能會(huì)出現(xiàn)霉變、發(fā)芽問題，造成糧食數(shù)量和質(zhì)量的損失[3]。同時(shí)，隨著我國農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)的加速和農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高，糧食產(chǎn)量持續(xù)上升，加之產(chǎn)地烘干設(shè)備落后，烘干能力嚴(yán)重不足，高水分糧食難以及時(shí)降水，非常容易造成糧食采后霉變、蟲害和發(fā)芽等問題，增大儲(chǔ)糧損失[4]。國家儲(chǔ)備糧庫和地方儲(chǔ)備糧庫在倉儲(chǔ)管理時(shí)通常要考慮糧情檢測(cè)、智能通風(fēng)、低劑量環(huán)流熏蒸等方面工作，而稻麥產(chǎn)地的就地烘干，儲(chǔ)藏過程中通風(fēng)降溫、降水、低劑量環(huán)流熏蒸的工藝效果不理想，不能對(duì)農(nóng)村大批量產(chǎn)地收獲的高水分潮糧及時(shí)進(jìn)行處理。目前國內(nèi)糧食烘干主要使用混流或順流干燥機(jī)等設(shè)備，干燥介質(zhì)溫度過高，導(dǎo)致糧食爆腰率增加，整精米率降低，極大影響糧食加工食用品質(zhì)，且干燥能耗大、費(fèi)用高，增大成本從而降低了經(jīng)濟(jì)效益[5]。

針對(duì)上述背景技術(shù)中存在的問題，課題組結(jié)合多年積累的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)及我國的氣候特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種適合我國國情的多功能烘儲(chǔ)倉。該倉具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以降低糧溫、降水;降水速率平緩均勻，無死角;干燥過程綠色無污染;操作過程簡(jiǎn)便，節(jié)省人力、節(jié)約能源;低溫通風(fēng)干燥使稻谷爆腰率降低，出糙率和整精米率提高;米質(zhì)優(yōu)、品嘗評(píng)分值高，延緩了品質(zhì)劣變。

本實(shí)驗(yàn)將新收獲稻谷于多功能烘儲(chǔ)倉中進(jìn)行分層通風(fēng)作業(yè)，降低稻谷水分、溫度，從而達(dá)到提高稻谷品質(zhì)的目的，并對(duì)比研究了室溫儲(chǔ)藏下稻谷品質(zhì)的變化，旨在優(yōu)化稻谷產(chǎn)地分層通風(fēng)工藝，提高稻谷產(chǎn)量與質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

粳稻谷：京優(yōu)一號(hào)，于2018年江蘇省宿遷市泗洪縣新收獲，初始水分含量濕基22.4±0.5%。

多功能烘儲(chǔ)倉（高7m，直徑10m）：自主開發(fā)研制的稻麥多功能烘儲(chǔ)倉，倉體中部和下部分別設(shè)有風(fēng)道;電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠;礱谷機(jī)（BLH-3250）、精米機(jī)（BLH-3100）：浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司;容重器（HGT-1000A）：成都一科儀器設(shè)備有限公司;扦樣器（LBH-1800W）：臺(tái)州慧糧糧儀廠;高速萬能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司;美能達(dá)分光測(cè)色儀（CM-5）：柯尼卡美能達(dá)公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)區(qū)

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院泗洪稻麥科技綜合示范基地位于泗洪縣石集鄉(xiāng)，緊鄰?fù)ê蟮溃煌ㄟ\(yùn)輸便利。泗洪稻麥科技綜合示范基地由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所管理運(yùn)營，主要用于新品種、新技術(shù)、新裝備創(chuàng)新研發(fā)、集成示范和熟化配套，基地基礎(chǔ)設(shè)施高標(biāo)準(zhǔn)配套，展示形象良好;裝備配套齊全，具備項(xiàng)目實(shí)施條件。泗洪縣位于江蘇省北部，是重要的產(chǎn)糧大縣，符合實(shí)驗(yàn)要求。

1.2.2 通風(fēng)方法

在多功能烘儲(chǔ)倉中、下部分別設(shè)置風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)可變換通風(fēng)方式。前期中、下部風(fēng)機(jī)同時(shí)采用壓入式通風(fēng)，中、下層風(fēng)速較大，對(duì)中、下層稻谷降水明顯;待中、下層稻谷水分下降一定程度后，將中部風(fēng)機(jī)關(guān)閉，下部風(fēng)機(jī)改為吸出式通風(fēng)，可以防止下部稻谷過干，并加快上層稻谷降水速率;待上層稻谷水分下降一定程度后，將中部風(fēng)機(jī)設(shè)置成壓入式通風(fēng)，并保持下部風(fēng)機(jī)為吸出式通風(fēng)，使糧倉中層稻谷降水效果明顯。每隔5d，在上、中、下3層分別扦取樣品測(cè)定水分含量，隨機(jī)取樣測(cè)定稻谷品質(zhì)變化，同時(shí)，將未入倉的稻谷在相同溫濕度情況下放置相同天數(shù)進(jìn)行對(duì)照研究。

1.2.3 糧倉溫、濕度測(cè)定

在糧倉中設(shè)置溫濕度計(jì)，每天相同時(shí)間點(diǎn)觀察溫度、濕度變化情況。

1.2.4 稻谷水分測(cè)定

按GB/T 14489.1-2008[6]執(zhí)行

1.2.5 稻谷加工品質(zhì)測(cè)定

稻谷出糙率的測(cè)定按GB/T 5495-2008[7]執(zhí)行。稻谷整精米率測(cè)定按GB/T 21719-2008[8]執(zhí)行。稻谷爆腰率測(cè)定，則需將稻谷礱谷去殼后挑選100粒糙米置于玻璃器皿上，用聚光燈在玻璃器皿下面照射糙米[9]，觀察裂紋數(shù)目，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，結(jié)果取平均值。

1.2.6 稻谷容重測(cè)定

按GB/T 5498-2013[10]執(zhí)行。

1.2.7 稻谷霉菌計(jì)數(shù)測(cè)定

按GB 4789.15-2016[11]執(zhí)行。

1.2.8 稻谷脂肪酸值測(cè)定

按GB/T 20569-2006[12]執(zhí)行。

1.2.9 稻谷色度測(cè)定

用CM-5 美能達(dá)分光測(cè)色儀測(cè)定稻谷表面顏色，記錄結(jié)果為L*值、a*值、b*值，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，結(jié)果取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.5統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻谷水分變化

分層通風(fēng)稻谷與室溫儲(chǔ)藏稻谷水分的變化如表1所示，經(jīng)通風(fēng)作業(yè)后稻谷水分大幅、均勻降低，從初始水分22.4%降至16.9%左右，達(dá)到稻谷儲(chǔ)藏安全水分，降水程度為室溫儲(chǔ)藏對(duì)照組的2.9倍，室溫儲(chǔ)藏的稻谷水分雖有降低，但降低程度較小，且因高水分，會(huì)導(dǎo)致稻谷品質(zhì)劣變，引起霉菌滋生。在前10d，由于中、下部風(fēng)機(jī)為壓入式通風(fēng)，因此中、下層稻谷降水效果明顯，分別降低了3.4%、4.0%;在10～20d，中部風(fēng)機(jī)關(guān)閉，下部風(fēng)機(jī)為吸出式通風(fēng)，上層稻谷水分下降2.8%;在20～30d，中部風(fēng)機(jī)為壓入式通風(fēng)，下部風(fēng)機(jī)為吸出式通風(fēng)，使中層稻谷水分降低2.0%。結(jié)果表明多功能烘儲(chǔ)倉可以顯著降低倉體內(nèi)各部分稻谷水分，且降水效果均勻、緩速，由此可見該倉體具有良好的降水保質(zhì)作用。

2.2 稻谷加工品質(zhì)變化

加工品質(zhì)直接影響稻谷的商用價(jià)值，加工品種包括出糙率、整精米率等指標(biāo)，出糙率是指稻谷脫殼后，完善粒糙米所占凈稻谷試樣質(zhì)量的百分率，整精米率是指整精米占凈稻谷試樣質(zhì)量的百分率[13]。稻谷通風(fēng)作業(yè)期間加工品質(zhì)變化情況如圖1所示，可以發(fā)現(xiàn)通風(fēng)作業(yè)和室溫儲(chǔ)藏的稻谷加工品質(zhì)都有提高，其中，分層通風(fēng)后稻谷出糙率上升15.1%，整精米率上升10.3%;室溫儲(chǔ)藏的稻谷出糙率上升8.2%，如圖（a）所示，整精米率上升5.2%，如圖（b）所示，稻谷加工品質(zhì)的提高可能是因?yàn)樗纸档?，從而提高了稻谷的耐磨性。但稻谷?jīng)分層通風(fēng)作業(yè)后的加工品質(zhì)比室溫儲(chǔ)藏的稻谷上升顯著，可能是因?yàn)榈竟冉?jīng)分層通風(fēng)作業(yè)后水分下降更明顯，從而顯著提高了稻谷耐磨性。稻谷水分急劇下降會(huì)引起稻谷品質(zhì)的下降，由于分層通風(fēng)的降水效果均勻，降水速度緩慢，因此不會(huì)對(duì)稻谷加工品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。結(jié)果表明多功能烘儲(chǔ)倉分層通風(fēng)作業(yè)可以有效提高稻谷加工品質(zhì)，具有良好的保質(zhì)作用，能夠提高稻谷的商用價(jià)值。

2.3 稻谷爆腰增率變化

米粒上有橫向裂紋，稱為爆腰。爆腰米粒占試樣的百分率，稱為爆腰率。氣候干旱、病害、過遲收獲、機(jī)械打擊、劇烈撞擊、高水分稻谷受到急劇的干燥或急劇的冷卻，以及受潮吸濕時(shí)米粒內(nèi)部與表面收縮膨脹不平衡等都可使稻谷爆腰，稻谷爆腰會(huì)對(duì)稻谷加工品質(zhì)、產(chǎn)量及商用價(jià)值產(chǎn)生有害影響[14]。稻谷分層通風(fēng)期間爆腰增率變化情況如圖2所示，其中，分層通風(fēng)后稻谷爆腰增率為3%，室溫儲(chǔ)藏后稻谷爆腰增率為6%，可以發(fā)現(xiàn)分層通風(fēng)作業(yè)后，稻谷爆腰增率顯著低于室溫儲(chǔ)藏的稻谷，可能是因?yàn)榉謱油L(fēng)可以使稻谷水分均勻下降，從而降低了稻谷爆腰增率，而室溫儲(chǔ)藏的稻谷由于初始水分較高，可能使稻谷軟化，從而增加了爆腰率。結(jié)果表明，相較于室溫儲(chǔ)藏，多功能烘儲(chǔ)倉分層通風(fēng)作業(yè)可以提高稻谷品質(zhì)。

2.4 稻谷容重變化

單位容積內(nèi)稻谷的質(zhì)量稱為容重，容重是評(píng)定稻谷品質(zhì)的重要指標(biāo)。稻谷容重與稻谷品種、類型、成熟程度、水分及含雜質(zhì)量等有關(guān)。籽粒飽滿、均勻度高、表面光滑無芒、粒形短圓及相對(duì)密度大的稻谷容重較大，反之，則較小。稻谷機(jī)械通風(fēng)作業(yè)期間稻谷容重變化情況如圖3所示，其中，機(jī)械通風(fēng)作業(yè)的稻谷容重從588g/L下降至556g/L，室溫儲(chǔ)藏的稻谷容重從588g/L下降至570g/L，可能是由于通風(fēng)作業(yè)期間稻谷水分下降明顯，從而降低了稻谷的容重。

2.5 稻谷霉菌變化

霉菌主要分布在稻谷顆粒表面，通過測(cè)定稻谷表面霉菌計(jì)數(shù)可以反映稻谷受霉菌污染的情況。新收獲稻谷由于水分含量較高，田間微生物活性高，容易受到霉菌污染，因此急需對(duì)新收獲稻谷進(jìn)行降水調(diào)質(zhì)處理。稻谷分層通風(fēng)期間霉菌計(jì)數(shù)的變化情況如圖4所示，其中，分層通風(fēng)作業(yè)的稻谷表面霉菌計(jì)數(shù)從4.6×104CFU/g下降至5×103CFU/g，室溫儲(chǔ)藏的稻谷表面霉菌計(jì)數(shù)從4.6×104CFU/g上升至6.6×104CFU/g，這是因?yàn)榉謱油L(fēng)作業(yè)可以顯著降低稻谷含水率，同時(shí)還可以降低稻谷堆溫度，從而能夠抑制稻谷表面霉菌生長，而室溫儲(chǔ)藏的稻谷含水率較高，有利于稻谷表面霉菌生長，也可能因?yàn)榈竟人只疃鹊牟町?，?dǎo)致稻谷表面霉菌生長情況不同。根據(jù)稻谷表面霉菌計(jì)數(shù)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)多功能烘儲(chǔ)倉分層通風(fēng)作業(yè)可以顯著改善稻谷儲(chǔ)藏品質(zhì)，提高稻谷商用價(jià)值。

2.6 稻谷脂肪酸值變化

稻谷脂肪酸值是分析稻谷品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。通過測(cè)定稻谷脂肪酸值可以有效地判斷稻谷品質(zhì)的變化情況，反映稻谷代謝程度并推斷其是否宜存[18]。稻谷脂肪酸值變化情況如圖5所示，其中，分層通風(fēng)作業(yè)的稻谷脂肪酸值從14mg KOH/100g上升至17mg KOH/100g，室溫儲(chǔ)藏的稻谷脂肪酸值從14mg KOH/100g上升至22mg KOH/100g，這是因?yàn)榉謱油L(fēng)可以降低稻谷水分及溫度，抑制稻谷脂肪酶作用，從而能夠降低脂肪酸產(chǎn)量;室溫儲(chǔ)藏稻谷的脂肪酸值上升速度過快也可能是因?yàn)榈竟让咕L繁殖旺盛，提高了脂肪酸產(chǎn)量。根據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)多功能烘儲(chǔ)倉分層通風(fēng)作業(yè)顯著改善了稻谷儲(chǔ)藏品質(zhì)，降低了稻谷因品質(zhì)劣變而產(chǎn)生的損失。

2.7 稻谷色度變化

稻谷通風(fēng)作業(yè)期間色度變化如表2所示。色度L*代表樣品的明度，在[0，100]的范圍區(qū)間內(nèi)變化，色度L*為0時(shí)，物體表現(xiàn)出黑色，色度L*為100時(shí)，物體表現(xiàn)出白色，ΔL*表示樣品明度的變化，ΔL*為正數(shù)表示樣品表面變亮，ΔL*為負(fù)數(shù)表示樣品表面變暗。由表2可知，稻谷在通風(fēng)過程中，色度L*值降低，即ΔL*為負(fù)數(shù)，說明稻谷表面變暗，稻谷品質(zhì)發(fā)生劣變。通風(fēng)30d后稻谷色度L*降低1.19，室溫儲(chǔ)藏30d后稻谷色度L*降低2.17，可能是因?yàn)榉謱油L(fēng)降低稻谷分水，抑制了霉菌生長，說明分層通風(fēng)可以降低稻谷水分從而改善稻谷品質(zhì)。

色度a*代表樣品的紅綠色度，在（-∞，+∞）的范圍區(qū)間內(nèi)變化，色度a*為正值且數(shù)值越大代表樣品越紅，色度a*為負(fù)值且數(shù)值越大代表樣品越綠，Δa*為正值表示樣品表面偏紅，Δa*為負(fù)值表示樣品表面偏綠。由表2可以知，稻谷在通風(fēng)過程中，色度a*值升高，即Δa *為正數(shù)，說明稻谷表面變得偏紅，稻谷品質(zhì)發(fā)生劣變。通風(fēng)30d后稻谷紅綠色度a *升高0.45，室溫儲(chǔ)藏30d后稻谷紅綠色度a*升高0.64，可能是因?yàn)榈竟瘸跏妓州^高，容易使稻谷發(fā)生霉變，從而導(dǎo)致稻谷紅綠色度a*都呈上升趨勢(shì)。

色度b*代表樣品的黃藍(lán)色度，在（-∞，+∞）的范圍區(qū)間內(nèi)變化，色度b*為正值且數(shù)值越大代表樣品越黃，色度b*為負(fù)值且數(shù)值越大代表樣品越藍(lán)，Δb*為正值表示樣品表面偏黃，Δb*為負(fù)值表示樣品表面偏藍(lán)[19]。由表2可知，稻谷在通風(fēng)過程中，色度b*值降低，即Δb*為負(fù)數(shù)，說明稻谷表面變得偏黃，稻谷品質(zhì)發(fā)生劣變。通風(fēng)30d后稻谷色度b*上升0.46，室溫儲(chǔ)藏30d后稻谷色度L*升高1.53，可能是因?yàn)榉謱油L(fēng)降低稻谷分水，抑制了霉菌生長，說明分層通風(fēng)可以降低稻谷水分從而改善稻谷品質(zhì)。

3 結(jié) 論

文章研究結(jié)果表明，分層通風(fēng)顯著降低了稻谷水分含量，改善稻谷品質(zhì)，其中出糙率上升15.1%，整精米率上升10.3%，爆腰增率相比室溫儲(chǔ)藏稻谷下降了3%。通風(fēng)作業(yè)可以顯著減少稻谷表面霉菌數(shù)量，從4.6×104CFU/g下降至5×103CFU/g，且脂肪酸值上升及色度變化程度顯著減小，降低了因稻谷霉變、黃變而產(chǎn)生的損耗。分層通風(fēng)對(duì)稻谷的降水作用，可以節(jié)省烘干或熱風(fēng)干燥的能耗，同時(shí)改善稻谷品質(zhì)，有利于稻谷的儲(chǔ)藏、加工與銷售。

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Effect of Layered Ventilation on Grain Storage Quality in Rice Producing Area

Liu Bing1， Luo Yao1，Wu Linwei2， Wang Yan1， Liu Qiang1， Cai Lijie1， Ding Chao1

（College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics， Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety， as Jiangsu Key Laboratory of Quality Control and Further Processing of Cereals and Oil 1 ， Nanjing，Jiangsu 210023;Yuxi Centers for Disease Control and Drevention， Yunnan province 2 ， Yuxi，Yunnan 653100）

Abstract：Due to the high moisture and temperature of newly harvested rice， mildew and insect pests will occur during storage， which will affect the stored grain quality. Therefore， it is necessary to reduce the moisture content and temperature of rice before warehousing. It was found that layered ventilation could significantly reduce the moisture content of rice and improve the quality of rice， among which the roughness rate increased by 15.1%， the whole rice rate increased by 10.3%， and the burst waist growth rate decreased by 3.0% compared with the storage at room temperature. Ventilation can significantly reduce the amount of mold on the surface of rice from 4.6×104 CFU/g to 0.5×104 CFU/g， the degree of the increase of fatty acid value and color change can be significantly reduced， thus reducing the loss caused by mildew and yellowing of rice. Layered ventilation has the effect of reduction of moisture in rice， and improves the quality of rice， which is conducive to the storage， processing and marketing of rice.

Key words：paddy rice， layered ventilation， quality