稻谷儲(chǔ)藏品質(zhì)研究技術(shù)現(xiàn)狀

韓 赟，梁 靜，李 成，于海華，於海明

(1.無錫中糧工程科技有限公司，江蘇 無錫 214123； 2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇 南京 210031)

0 引言

稻谷是我國主要糧食作物之一，中國是世界上最大的稻谷生產(chǎn)國，稻谷產(chǎn)量占世界稻谷總量的1/3且產(chǎn)量較為穩(wěn)定[1]。我國人口眾多，且一半以上人口以大米為主食。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們生活水平的提高，消費(fèi)者越來越注重食用大米的品質(zhì)，稻谷的種植、選種、栽培、收獲、加工及儲(chǔ)藏等至關(guān)重要。收獲后的水稻，除少部分被直接食用外，大部分是以稻谷或者糙米形式被儲(chǔ)藏起來。儲(chǔ)藏后的稻谷會(huì)發(fā)生陳化，稻谷陳化是稻谷本身生理變化的自然現(xiàn)象，陳化在稻谷儲(chǔ)藏期間不會(huì)因?yàn)橥獠織l件變化而停止[2]。在貯藏期間，稻谷理化性質(zhì)會(huì)發(fā)生不同程度的改變，主要表現(xiàn)在稻谷水分、顏色、熱性質(zhì)、糊化特性和脂肪酸含量等方面[3]。因此，稻谷的儲(chǔ)藏對(duì)稻谷品質(zhì)尤為重要，儲(chǔ)藏時(shí)的溫度、濕度、稻谷初始含水率和稻谷品種等都會(huì)對(duì)谷物產(chǎn)生影響。本文分析總結(jié)了儲(chǔ)藏條件、儲(chǔ)藏方式對(duì)稻谷品質(zhì)的影響，并分析了稻谷儲(chǔ)藏期間品質(zhì)的變化。

1 儲(chǔ)藏條件對(duì)稻谷品質(zhì)的影響

1.1 溫度

稻谷儲(chǔ)藏過程中除了本身發(fā)生各種生物化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致品質(zhì)變化外，儲(chǔ)藏時(shí)的濕度、溫度、微生物活性也會(huì)促進(jìn)稻谷陳化。導(dǎo)致稻谷發(fā)生陳化的微生物有多種，霉菌是其中起主要作用的微生物，有些霉菌在稻谷儲(chǔ)藏期間還會(huì)分裂出其他毒素，對(duì)稻谷食用品質(zhì)造成安全影響[4]。

周建新等[5]研究儲(chǔ)藏濕度較高時(shí)溫度對(duì)稻谷微生物的影響發(fā)現(xiàn)，高濕條件下儲(chǔ)藏的稻谷，盡管儲(chǔ)藏溫度不同，但是霉菌數(shù)量都呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，儲(chǔ)藏溫度越高，霉菌數(shù)量增加越多；而稻谷中細(xì)菌的數(shù)量會(huì)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長先增加后減少。陳永春等[6]通過研究在10、14和18 ℃及常溫條件下儲(chǔ)藏后稻谷水分、脂肪酸值和過氧化氫酶活性度的變化，來判斷不同的儲(chǔ)藏溫度對(duì)稻谷品質(zhì)的影響。研究得出：不同儲(chǔ)藏溫度對(duì)谷物水分的影響不明顯，而脂肪酸的變化較明顯，儲(chǔ)藏溫度高，脂肪酸含量增加較為顯著；不同儲(chǔ)藏溫度下過氧化氫酶活性度變化明顯，當(dāng)儲(chǔ)藏溫度升高時(shí)，過氧化氫酶活性會(huì)按照一定趨勢(shì)下降。

1.2 儲(chǔ)藏時(shí)間

周顯青等[7]研究了儲(chǔ)藏不同年限后的稻谷品質(zhì)變化，選取經(jīng)過不同年限儲(chǔ)藏的稻谷，對(duì)其蒸煮品質(zhì)、食味性及質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行研究。結(jié)果顯示：儲(chǔ)藏時(shí)間越長，稻谷的吸水率和膨脹率越高；不同品種的稻谷，其膨脹體積上升趨勢(shì)存在一定的差異；食味特性方面，經(jīng)過儲(chǔ)藏后稻谷米湯的pH值、碘藍(lán)值、固形物均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；質(zhì)構(gòu)特性方面，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增長，米飯硬度、咀嚼特性都變大。

稻谷在儲(chǔ)藏過程中，當(dāng)儲(chǔ)藏環(huán)境適合微生物生存時(shí)，微生物的滋生會(huì)引起儲(chǔ)藏稻谷的霉變、變色和腐爛，對(duì)儲(chǔ)藏稻谷的質(zhì)量造成直接或者間接的影響[8]。葛志文等[9]研究了不同儲(chǔ)藏年限的稻谷微生物群落代謝功能的特性，通過比較分析總碳源平均色度變化率、六類碳源對(duì)應(yīng)的平均色度變化率及主要成分，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)竟任催M(jìn)行儲(chǔ)藏時(shí)，微生物群落的代謝功能最強(qiáng)，代謝功能最弱的點(diǎn)出現(xiàn)在儲(chǔ)藏時(shí)間1年時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)藏時(shí)間超過1年時(shí)，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，微生物群落代謝功能不斷增強(qiáng)[10]。

1.3 儲(chǔ)藏水分

李佳等[11]研究了水分偏高的谷物在夏季儲(chǔ)藏期間的品質(zhì)變化，通過利用空調(diào)對(duì)儲(chǔ)藏期間的溫度進(jìn)行控制，跟蹤監(jiān)測(cè)儲(chǔ)藏期間稻谷水分、脂肪酸值及米飯硬度等品質(zhì)特性。研究表明，當(dāng)谷物水分偏高時(shí)儲(chǔ)藏期間水分基本保持穩(wěn)定，而脂肪酸、硬度等指標(biāo)上升，彈性及黏度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)谷物水分含量較高時(shí)，較低的儲(chǔ)藏溫度對(duì)谷物品質(zhì)影響小[12]。

段依夢(mèng)等[13]研究了水分含量高的稻谷在不同溫度儲(chǔ)藏下的品質(zhì)變化規(guī)律，主要根據(jù)脂肪酸含量變化建立稻谷儲(chǔ)藏品質(zhì)變化的動(dòng)力學(xué)模型。研究發(fā)現(xiàn)，不同溫度儲(chǔ)藏的稻谷，其含水率均按照一定趨勢(shì)下降；隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長而增加且高溫下增加明顯；高溫儲(chǔ)藏后的稻谷出糙率、整精米率都低于低溫儲(chǔ)藏。綜合來說，高水分含量的稻谷，高溫儲(chǔ)藏加速其陳化速率[14]。

2 儲(chǔ)藏方式對(duì)稻谷品質(zhì)的影響

稻谷儲(chǔ)藏方式多種多樣，目前研究及應(yīng)用較多的儲(chǔ)藏技術(shù)包括低溫儲(chǔ)藏、常規(guī)儲(chǔ)藏和氣調(diào)儲(chǔ)藏[15]。除此之外，研究人員也發(fā)現(xiàn)了幾種新型的儲(chǔ)藏技術(shù)，如脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)、紅外干燥、微波干燥及微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥技術(shù)等。

2.1 常溫儲(chǔ)藏

常溫儲(chǔ)藏是目前我國儲(chǔ)藏稻谷、糙米及大米等最常用的儲(chǔ)藏方式。王紅亮等[16]研究了優(yōu)質(zhì)稻谷在常溫儲(chǔ)藏條件下的品質(zhì)變化，研究表明，稻谷在常溫條件下儲(chǔ)藏時(shí)，其儲(chǔ)藏品質(zhì)、質(zhì)量指標(biāo)、加工品質(zhì)、糊化特性及質(zhì)構(gòu)特性等都出現(xiàn)下降。儲(chǔ)藏14個(gè)月后，稻谷已經(jīng)不再適合儲(chǔ)藏，因此，常溫儲(chǔ)藏稻谷時(shí)，由于溫度是隨季節(jié)變化的，儲(chǔ)藏周期不宜過長[17]。

2.2 氣調(diào)儲(chǔ)藏

氣調(diào)儲(chǔ)藏分為多種，其中最常見的氣調(diào)儲(chǔ)藏方法是真空儲(chǔ)藏，真空儲(chǔ)藏是利用壓力抽干儲(chǔ)藏室的空氣，通過降低氧氣含量來抑制或者降低谷物的呼吸作用，達(dá)到減少谷物損失、防霉、防蟲、降低陳化速度、保持谷物品質(zhì)的目的[18]。

夏吉慶等[19]研究對(duì)比分析了常規(guī)和真空儲(chǔ)藏方式下稻米品質(zhì)指標(biāo)黏度變化規(guī)律；并確定不同初始含水率對(duì)稻米脂肪酸含量的影響，進(jìn)一步探討真空條件保持稻米食用品質(zhì)的原因。研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)儲(chǔ)藏相比，真空儲(chǔ)藏的稻米其黏度值、脂肪酸含量及外觀品質(zhì)變化都較小，食用品質(zhì)等都高于常規(guī)儲(chǔ)藏。

2.3 低溫儲(chǔ)藏

低溫儲(chǔ)藏是指稻谷儲(chǔ)藏時(shí)的溫度低于15 ℃或者保持在15～20 ℃，機(jī)械通風(fēng)、空調(diào)調(diào)溫是實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)藏常用的方法[20]。大量研究表明，低溫儲(chǔ)藏時(shí)，稻谷的陳化速率會(huì)降低、品質(zhì)變化速度減緩；稻谷中脂肪酶的活性受到抑制，脂肪水解速度降低；低溫儲(chǔ)藏還能抑制微生物的繁殖生長速度，減少有毒代謝產(chǎn)物的生成[21]。合理的低溫儲(chǔ)藏能夠延緩稻谷品質(zhì)下降，保證一定的發(fā)芽率。

施燦璨[22]研究了利用自主研發(fā)的自然冷資源稻谷低溫儲(chǔ)藏倉，以高含水率稻谷為研究對(duì)象，以保持稻谷優(yōu)良的食用品質(zhì)為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，對(duì)自然冷資源低溫稻谷儲(chǔ)藏的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究分析，研究儲(chǔ)藏過程中稻谷含水率的變化規(guī)律及儲(chǔ)藏品質(zhì)的變化情況，驗(yàn)證利用自然冷資源低溫儲(chǔ)藏高含水率稻谷的可行性并確定最佳儲(chǔ)藏工藝參數(shù)。研究表明，低溫儲(chǔ)藏下的稻谷，其稻谷品質(zhì)較常溫儲(chǔ)藏變化明顯減緩[23]。

2.4 其他儲(chǔ)藏方式

新型脈沖殺菌技術(shù)是一種新的稻谷儲(chǔ)藏方式，其工作原理是利用短時(shí)間內(nèi)脈沖的強(qiáng)光譜殺死稻谷表面的細(xì)菌。脈沖殺菌可以對(duì)稻谷表面的固體、氣體及液體中的致病細(xì)菌、易腐蝕微生物進(jìn)行滅活處理；相比于其他殺菌處理技術(shù)，脈沖殺菌技術(shù)能耗低、效率高、對(duì)稻谷品質(zhì)影響小。丁超等[24]研究了脈沖強(qiáng)光對(duì)高水分稻谷滅霉效果及加工品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)脈沖強(qiáng)光可以有效殺滅稻谷表面的霉菌，且脈沖時(shí)間、脈沖距離對(duì)稻谷中霉菌致死率影響顯著；達(dá)到一定劑量的脈沖強(qiáng)光對(duì)谷物有一定的干燥作用，經(jīng)過脈沖強(qiáng)光處理后的谷物出糙率、整精米率都提高，稻谷的儲(chǔ)藏品質(zhì)得到極大改善。

3 儲(chǔ)藏過程中稻谷品質(zhì)變化

3.1 脂肪酸值

稻谷中脂肪的含量低于淀粉、蛋白質(zhì)的含量，其含量一般約占稻谷總質(zhì)量的3%。脂肪在稻谷內(nèi)部呈不均勻分布，米胚中脂肪含量高于外部種皮和其他表層[25]。脂肪酸值的變化是評(píng)價(jià)稻谷在儲(chǔ)藏過程中品質(zhì)變化的重要依據(jù)之一，脂肪酸值變化的快慢、大小與稻谷儲(chǔ)藏時(shí)的溫度、濕度、空氣含量、稻谷初始含水率及稻谷品種緊密相連。李佳等[11]研究了稻谷控溫儲(chǔ)藏過程中的脂肪酸值變化，發(fā)現(xiàn)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，稻谷的脂肪酸值整體是不斷上升的，但是不同季節(jié)，稻谷脂肪酸值變化趨勢(shì)有所差別，在夏季高溫時(shí)期，脂肪酸值上升幅度較其他季節(jié)偏大，而進(jìn)入冬季，稻谷脂肪酸值的上升趨勢(shì)趨于平緩[26]。

3.2 發(fā)芽率

稻谷是活的生命體，稻谷在儲(chǔ)藏期間時(shí)刻都在進(jìn)行呼吸作用。另外，稻谷每個(gè)部位呼吸作用強(qiáng)度存在差異，經(jīng)研究，胚乳的呼吸作用是最弱的。發(fā)芽率是判斷儲(chǔ)藏后的稻谷呼吸強(qiáng)度最直接的指標(biāo)，通過測(cè)量發(fā)芽率可以判斷糧食的新鮮程度與稻谷食用品質(zhì)[26]。大多數(shù)稻谷不存在后熟期即收獲時(shí)就具備一定的發(fā)芽能力，彭毛等[27]研究了不同儲(chǔ)藏方式對(duì)稻谷發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響，對(duì)比不同儲(chǔ)藏溫度(常溫、低溫、準(zhǔn)低溫)下稻谷的發(fā)芽勢(shì)發(fā)現(xiàn)，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，稻谷發(fā)芽勢(shì)都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但常溫儲(chǔ)藏的稻谷下降最明顯，低溫儲(chǔ)藏變化最小。對(duì)比不同儲(chǔ)藏溫度下稻谷的發(fā)芽率發(fā)現(xiàn)，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，發(fā)芽率的變化趨勢(shì)與發(fā)芽勢(shì)基本相同。

經(jīng)過不同干燥方式后進(jìn)行儲(chǔ)藏的稻谷發(fā)芽率也存在差異。蔡雪梅等[28]通過選取干燥后仍然保持較好品質(zhì)的稻谷在不同溫度下進(jìn)行模擬儲(chǔ)藏研究，研究經(jīng)過不同干燥方式后的稻谷在不同儲(chǔ)藏溫度條件下的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，與自然通風(fēng)干燥相比，熱風(fēng)、微波干燥后稻谷的發(fā)芽率都發(fā)生下降，稻谷高溫?zé)犸L(fēng)、微波干燥后的發(fā)芽率與低溫干燥后相比有所下降[29]。

3.3 淀粉糊化特性

淀粉是稻谷最主要的成分，約占稻谷總質(zhì)量的90%[30]。干燥后的稻谷通常被直接儲(chǔ)藏起來，稻谷中淀粉的吸水性、溶解性等都會(huì)在儲(chǔ)藏期間發(fā)生變化，稻谷的種類、儲(chǔ)藏時(shí)水分含量、儲(chǔ)藏條件等都會(huì)對(duì)稻米中淀粉的糊化特性產(chǎn)生影響，稻米糊化溫度、峰值黏度、崩解值、終止黏度和回生值是體現(xiàn)稻米糊化特性的主要指標(biāo)。相關(guān)研究人員研究了儲(chǔ)藏溫度分別為15、25和35 ℃時(shí)稻米淀粉糊化特性的變化，研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)藏溫度35 ℃時(shí)，淀粉糊化溫度最高，而15與25 ℃儲(chǔ)藏時(shí)，淀粉糊化溫度與初始值基本相同[30]。對(duì)于淀粉峰值黏度，高溫儲(chǔ)藏的稻米淀粉峰值黏度最低，研究表明黏度降低反映了淀粉顆粒在破裂前自由膨脹的能力降低。崩解值是指經(jīng)過指定溫度儲(chǔ)藏后的稻谷受熱、剪切時(shí)淀粉顆粒抵抗破裂的能力，即淀粉顆粒的膨脹力?；厣祫t體現(xiàn)了稻米淀粉滲出直鏈淀粉迅速聚集能力，低溫儲(chǔ)藏時(shí)稻米淀粉的崩解值與回升值都較高。

3.4 質(zhì)構(gòu)特性

米飯的質(zhì)構(gòu)特性是評(píng)價(jià)稻米食用品質(zhì)最重要的指標(biāo)，稻米的品種、種植生長環(huán)境都會(huì)影響大米蒸煮后的質(zhì)構(gòu)特性，即使同品種的稻米，經(jīng)過不同溫度、濕度等條件儲(chǔ)藏后，蒸煮后的質(zhì)構(gòu)特性也存在差異。多種研究表明，儲(chǔ)藏后的稻谷質(zhì)構(gòu)品質(zhì)會(huì)發(fā)生明顯的改變，質(zhì)構(gòu)品質(zhì)均存在不同程度的下降，主要表現(xiàn)在米飯的硬度、黏度、彈性、最大負(fù)載和黏著性等指標(biāo)發(fā)生改變。戰(zhàn)旭梅[31]通過用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)不同品種儲(chǔ)藏稻米的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，分析其硬度、黏度等指標(biāo)，得出米飯?jiān)趦?chǔ)藏過程中質(zhì)構(gòu)特性的變化。研究發(fā)現(xiàn)：高溫儲(chǔ)藏后的稻谷硬度增加明顯；低溫儲(chǔ)藏下稻谷的硬度有增有減，總體差異不顯著；不論高溫還是低溫儲(chǔ)藏，稻谷黏度、彈性和回復(fù)能量都會(huì)下降，但高溫儲(chǔ)藏的稻谷黏度下降較大?？傮w來說，高溫儲(chǔ)藏會(huì)加速稻谷陳化，而低溫儲(chǔ)藏能夠延緩稻谷的陳化[3]。

4 結(jié)束語

稻谷儲(chǔ)藏期間陳化變質(zhì)過程是十分復(fù)雜的，目前大部分研究者僅僅局限于對(duì)稻谷儲(chǔ)藏時(shí)水分、發(fā)芽率、脂肪酸含量、直鏈淀粉含量、硬度、淀粉糊化特性和質(zhì)構(gòu)特性等品質(zhì)變化進(jìn)行研究，缺少對(duì)稻谷內(nèi)部深層結(jié)構(gòu)及其他細(xì)微變化的研究[2]。另外，研究稻谷品質(zhì)變化的方法除了基本的實(shí)驗(yàn)方法、儀器檢測(cè)外，新的研究技術(shù)還有待開發(fā)。稻谷的陳化變質(zhì)是不可避免的，稻谷的品種選擇、生長條件、烘干程序和儲(chǔ)藏條件都會(huì)影響其陳化速度，因此，選擇合理的稻谷烘干儲(chǔ)藏技術(shù)、稻谷品質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)保證稻谷品質(zhì)安全有重要意義。