兩種控溫儲(chǔ)糧技術(shù)對(duì)東北粳稻品質(zhì)變化的影響研究

趙 旭，曹 毅，董 梅，林子木，趙海波，李欣蔚，李 佳?

（1. 遼寧省糧食科學(xué)研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110032；2. 遼寧省分析科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

稻谷是我國(guó)第一大糧食作物，也是我國(guó)主要的儲(chǔ)備糧種。由于稻谷不耐高溫的儲(chǔ)藏特性，目前，在各種科學(xué)保糧活動(dòng)中，控制糧溫?zé)o疑是確保稻谷品質(zhì)和減少儲(chǔ)存損耗的首要手段。近年來，國(guó)內(nèi)陸續(xù)開展了空調(diào)控溫和內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的有關(guān)研究，并進(jìn)行了實(shí)倉(cāng)應(yīng)用，效果顯著，這兩種控溫儲(chǔ)糧技術(shù)已成為當(dāng)前我國(guó)糧庫(kù)采取的主要儲(chǔ)糧措施。其作用原理分別是利用糧堆自身冷源或利用空調(diào)人工制冷降低倉(cāng)溫和表層糧溫，并控制糧堆始終處于低溫或準(zhǔn)低溫狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)糧食綠色保質(zhì)儲(chǔ)藏[1]。

國(guó)內(nèi)關(guān)于空調(diào)和內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧的研究報(bào)道較多，但以往的研究多數(shù)針對(duì)某種控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的實(shí)倉(cāng)應(yīng)用溫控效果方面，少數(shù)涉及品質(zhì)方面的研究，也只羅列了稻谷脂肪酸值等常規(guī)儲(chǔ)存品質(zhì)指標(biāo)的變化情況，而關(guān)于控溫儲(chǔ)糧技術(shù)對(duì)糧食的蒸煮品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)品質(zhì)等食用品質(zhì)評(píng)價(jià)方面的影響研究卻鮮見報(bào)道。

本文選取東北地區(qū)高大平房倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng)房，分別應(yīng)用兩種控溫儲(chǔ)糧技術(shù)開展粳稻儲(chǔ)藏過程中儲(chǔ)存品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的變化研究實(shí)倉(cāng)試驗(yàn)。通過檢測(cè)分析儲(chǔ)糧期間糧情、儲(chǔ)存品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)指標(biāo)的變化情況，為科學(xué)指導(dǎo)東北粳稻綠色保質(zhì)儲(chǔ)藏提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試倉(cāng)房

選擇中儲(chǔ)糧東北某直屬庫(kù)的 2個(gè)高大平房倉(cāng)作為試驗(yàn)倉(cāng)（即空調(diào)控溫儲(chǔ)糧試驗(yàn)倉(cāng)、內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧試驗(yàn)倉(cāng)）。兩倉(cāng)均建成于2001年，單個(gè)倉(cāng)房長(zhǎng)60 m、寬33 m，裝糧高度6 m，單倉(cāng)容量8 500 t。氣密性良好。試驗(yàn)前，對(duì)倉(cāng)房門窗均進(jìn)行了保溫處理，倉(cāng)門處用15 cm厚硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫板隔熱封堵并用薄膜密封，倉(cāng)窗內(nèi)用 10 cm厚硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫板隔熱封堵并用薄膜密封。倉(cāng)房配備糧情檢測(cè)系統(tǒng)、機(jī)械通風(fēng)等設(shè)備。

1.1.2 供試糧食

供試用糧為2018年收獲入庫(kù)的粳稻，試驗(yàn)倉(cāng)粳稻質(zhì)量檢測(cè)情況如表1所示。

表1 試驗(yàn)倉(cāng)粳稻質(zhì)量情況Table 1 Quality of japonica rice in the test warehouse

1.1.3 試驗(yàn)倉(cāng)房?jī)?nèi)環(huán)流裝置和空調(diào)情況

試驗(yàn)倉(cāng)的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)均采用 6組“一機(jī)三道”對(duì)稱布置形式，其中，空調(diào)試驗(yàn)倉(cāng)在南北倉(cāng)墻內(nèi)側(cè)對(duì)稱安裝KFR-120LW型空調(diào)機(jī)共4臺(tái)，單臺(tái)功率3.85 kW；

內(nèi)環(huán)流試驗(yàn)倉(cāng)在南北倉(cāng)墻對(duì)稱安裝YSWF7132型內(nèi)環(huán)流風(fēng)機(jī)共6臺(tái)，單臺(tái)環(huán)流風(fēng)機(jī)功率0.75 kW，環(huán)流風(fēng)機(jī)安裝倉(cāng)內(nèi)墻壁上，環(huán)流風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口與倉(cāng)房外墻上機(jī)械通風(fēng)口連接，環(huán)流風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與環(huán)流管連接。

1.1.4 糧情測(cè)控系統(tǒng)

試驗(yàn)倉(cāng)房?jī)?nèi)安裝 LC-6型糧情測(cè)控系統(tǒng)用于采集糧堆溫度數(shù)據(jù)，倉(cāng)內(nèi)測(cè)溫點(diǎn)采取矩陣布點(diǎn)，分四層104根測(cè)溫電纜共416個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

1.1.5 分析檢測(cè)儀器

Brookfield CT3型質(zhì)構(gòu)儀：美國(guó)博勒飛；JGWJ8098型稻谷精米檢測(cè)機(jī)：上海嘉定糧油儀器有限公司；PHS-2F型pH計(jì)：上海雷磁儀器有限公司；PH-240(A)鼓風(fēng)干燥箱：上海一橫科學(xué)儀器有限公司；JXFM110型錘式旋風(fēng)磨、HY-4調(diào)速多用振蕩器：常州智博瑞儀器制造有限公司；FA/JA型電子分析天平；上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 空調(diào)控溫和環(huán)流方法

空調(diào)試驗(yàn)倉(cāng)利用空調(diào)自動(dòng)制冷降溫，將空調(diào)啟停溫度設(shè)定為 25 ℃和 23 ℃，當(dāng)倉(cāng)溫高于25 ℃，空調(diào)自動(dòng)運(yùn)行降溫，低于或等于 23 ℃，空調(diào)處于待機(jī)保溫狀態(tài)；內(nèi)環(huán)流試驗(yàn)倉(cāng)利用環(huán)流風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行降溫，將環(huán)流風(fēng)機(jī)啟停溫度設(shè)定為25 ℃和23 ℃，當(dāng)倉(cāng)溫高于25 ℃時(shí)，啟動(dòng)環(huán)流風(fēng)機(jī)，低于或等于23 ℃時(shí)，環(huán)流風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。實(shí)倉(cāng)試驗(yàn)根據(jù)外界大氣溫度高于 25 ℃的時(shí)段進(jìn)行，空調(diào)控溫和內(nèi)環(huán)流控溫同時(shí)開始和結(jié)束。

1.2.2 扦樣方法

按照?qǐng)D 1所示的布點(diǎn)方式，每個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)設(shè)置18個(gè)取樣點(diǎn)，設(shè)置扦樣層數(shù)為5層（見圖2），在試驗(yàn)開始前，進(jìn)行中，結(jié)束后定點(diǎn)、分層扦取粳稻樣品，按表層（即第一層18個(gè)點(diǎn)）、全倉(cāng)（逐層所有點(diǎn)）分別混合成2個(gè)檢驗(yàn)樣品后，測(cè)定粳稻各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)。

圖1 扦樣布點(diǎn)示意圖Fig.1 Schematic diagram of sample layout

圖2 分層扦樣示意圖Fig.2 Schematic diagram of layered sample

1.2.3 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

1.2.3.1 儲(chǔ)存品質(zhì)測(cè)定 水分按 GB 5009.3—2016方法測(cè)定；脂肪酸值和品嘗評(píng)分值按 GB/T 20569—2006方法測(cè)定。

1.2.3.2 蒸煮品質(zhì)測(cè)定 參照王肇慈[2]大米蒸煮特性試驗(yàn)，并稍作修改。將15 g大米試樣放入高10 cm，直徑4 cm的已知質(zhì)量的圓柱形金屬籠內(nèi)，將金屬籠懸掛在裝有300 mL純凈水的燒杯中。將燒杯先用猛火煮沸1 min，然后再用文火煮28 min（水溫100 ℃）。取出金屬籠，瀝米湯2 min后測(cè)定大米吸水率、膨脹率、米湯pH值。

1.2.3.3 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)測(cè)定 將粳稻谷經(jīng)壟谷、碾米后制成標(biāo)一米，裝入鋁盒內(nèi)，并按照GB/T 15682—2008方法制備米飯。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)定：選用TA—AACC36探頭；測(cè)試類型為TPA質(zhì)構(gòu)分析；測(cè)試目標(biāo)距離值為15 mm；觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載20 g，測(cè)試速度0.5 mm/s，測(cè)試循環(huán)數(shù)為2次。對(duì)每組樣品測(cè)定硬度、粘性、彈性、膠著性、咀嚼性，進(jìn)行 3次平行測(cè)定，取平均值。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Origin2019b和SPSS20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖、統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度變化

試驗(yàn)期間，空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)的倉(cāng)溫、表層糧溫、全倉(cāng)平均糧溫及氣溫變化如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)期間的溫度變化情況Fig.3 Temperature change during the test

由圖3可知，在試驗(yàn)期間，空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)的倉(cāng)溫均在20～25 ℃之間呈小幅波動(dòng)，倉(cāng)溫變化幅度較小，空調(diào)倉(cāng)的倉(cāng)溫略低于內(nèi)環(huán)流倉(cāng)。在糧溫變化上，兩試驗(yàn)倉(cāng)的平均糧溫變化趨勢(shì)一致，其中由于內(nèi)環(huán)流通風(fēng)是利用糧堆冷心溫度，導(dǎo)致內(nèi)環(huán)流倉(cāng)的平均糧溫隨著環(huán)流時(shí)間的增加而逐漸升高，其全倉(cāng)平均糧溫總體上高于空調(diào)倉(cāng)。在整個(gè)控溫儲(chǔ)糧期間，雖然經(jīng)過了盛夏，兩倉(cāng)的表層糧溫均在 23 ℃以內(nèi)，由此可知，在過夏期間，通過利用空調(diào)控溫或內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)，控溫效果明顯，能實(shí)現(xiàn)粳稻的低溫儲(chǔ)糧，單從控溫效果來看，空調(diào)倉(cāng)好于內(nèi)環(huán)流倉(cāng)。

2.2 水分及儲(chǔ)存品質(zhì)變化

試驗(yàn)期間，空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)各粳稻樣品的水分及儲(chǔ)存品質(zhì)變化情況如表2、表3所示。

由表 2、表 3可知，隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)糧堆表層粳稻和全倉(cāng)粳稻的水分、脂肪酸值和品嘗評(píng)分值變化趨勢(shì)基本一致，在試驗(yàn)期間，空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)的全倉(cāng)粳稻水分降幅分別為 0.4%和 0.2%，表層粳稻水分分別下降了 0.5%和 0.2%；由此可知，相比空調(diào)控溫，內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)具有較好的保水效果；兩倉(cāng)表層粳稻和全倉(cāng)粳稻樣品的脂肪酸值和品嘗評(píng)分值在試驗(yàn)期間變化幅度都不大，試驗(yàn)結(jié)束后，通過對(duì)比《稻谷儲(chǔ)存品質(zhì)判定規(guī)則》中對(duì)“稻谷儲(chǔ)存品質(zhì)指標(biāo)”的要求，兩倉(cāng)各粳稻樣品的脂肪酸值都低于25 mgKOH/100g，品嘗評(píng)分值都大于70分，色澤氣味正常，都符合“宜存”的要求。

2.3 蒸煮品質(zhì)變化情況

試驗(yàn)期間，空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)各粳稻樣品的蒸煮品質(zhì)變化情況如圖4所示。

大米蒸煮品質(zhì)是測(cè)定粳稻米在水中加熱時(shí)米粒的變化情況，從而可以較為客觀地評(píng)價(jià)大米的食用品質(zhì)。在儲(chǔ)藏過程中，稻谷的新陳度對(duì)大米的蒸煮品質(zhì)有直接影響，由圖4可知，在試驗(yàn)階段，兩種控溫儲(chǔ)糧技術(shù)下的各粳稻樣品的蒸煮品質(zhì)指標(biāo)變化趨勢(shì)基本一致，均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，粳稻米的吸水率和膨脹率呈增加的趨勢(shì)，米湯 pH值呈下降趨勢(shì)，造成這種變化的原因，是粳稻在儲(chǔ)藏過程中，由于控溫儲(chǔ)糧方式及外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致自身水分含量逐漸降低，組織結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，即淀粉的凝膠化加強(qiáng)，淀粉顆粒外周組織硬化，使淀粉顆粒在蒸煮時(shí)能較好地維持多角結(jié)構(gòu)，致使米粒吸水率隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加；而膨脹體積隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，可能是由于粳稻在儲(chǔ)藏過程中籽粒內(nèi)部分子變化，致使米飯膨脹率增大[3]。吸水率和膨脹率越大，代表著米飯的膨松性越高，食用品質(zhì)越差；同時(shí)，在儲(chǔ)藏過程中粳稻籽粒內(nèi)的脂類物質(zhì)水解產(chǎn)生的游離脂肪酸可能導(dǎo)致米湯pH值的下降[4]。由圖4還可以看出，單一試驗(yàn)倉(cāng)下的表層比全倉(cāng)粳稻指標(biāo)變化相對(duì)明顯，這是由于糧堆表層粳稻受外界環(huán)境（倉(cāng)溫，空調(diào)和內(nèi)環(huán)流控溫）影響更顯著，但總體上來說，兩倉(cāng)各蒸煮品質(zhì)指標(biāo)在整個(gè)試驗(yàn)階段的變化幅度都不大，試驗(yàn)證明應(yīng)用空調(diào)控溫儲(chǔ)糧或內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧在保持粳稻食用品質(zhì)方面均具有一定成效，延緩了品質(zhì)劣變。

表2 空調(diào)倉(cāng)粳稻水分及儲(chǔ)存品質(zhì)變化情況Table 2 Changes of moisture content and storage quality in air-conditioned warehouse of Japonica rice

表3 內(nèi)環(huán)流倉(cāng)粳稻水分及儲(chǔ)存品質(zhì)變化情況Table 3 Changes of moisture content and storage quality of japonica rice in inner circulation warehouse

圖4 蒸煮品質(zhì)變化情況（A-空調(diào)倉(cāng)；B-內(nèi)環(huán)流倉(cāng)）Fig.4 Variation of cooking quality(A-air conditioning warehouse; B-inner circulationwarehouse)

2.4 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化

試驗(yàn)期間，空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)各粳稻樣品的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化情況如表4、表5所示。

粳稻在儲(chǔ)藏后的蒸煮米飯質(zhì)構(gòu)特性可以直觀反映其陳化劣變的程度。由表4和表5可知，試驗(yàn)階段，兩個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)粳稻樣品的米飯硬度隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)均呈增加的趨勢(shì)，這是因?yàn)榫驹趦?chǔ)存過程中逐漸陳化，造成內(nèi)部淀粉與蛋白質(zhì)的緊密結(jié)合，使米飯的硬度增加，同時(shí)由于儲(chǔ)藏過程中粳稻籽粒內(nèi)部脂肪的水解和氧化，使游離脂肪酸增加，并與直鏈淀粉形成淀粉–脂質(zhì)復(fù)合物，造成糊化溫度的升高，淀粉粒的強(qiáng)度增加，進(jìn)而導(dǎo)致米飯硬度增加。

粘性是指咀嚼米飯時(shí)，米飯對(duì)上腭、牙齒、舌頭等接觸面粘著的性質(zhì)[5]。兩個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)粳稻樣品的米飯粘性隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)均呈下降的趨勢(shì)，粘性的降低顯示米飯的松散，食味品質(zhì)降低。

表4 空調(diào)倉(cāng)粳稻質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化情況Table 4 Changes of japonica rice texture quality in air-conditioned warehouse

表5 內(nèi)環(huán)流倉(cāng)粳稻質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化情況Table 5 Changes of japonica rice texture quality in inner circulation warehouse

彈性是米飯食味品質(zhì)中的重要指標(biāo)，米飯彈性越大，咀嚼時(shí)越有嚼勁。兩個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)粳稻樣品的米飯彈性變化均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，且兩個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)在各自儲(chǔ)糧條件下的米飯彈性變化幅度均較小。

膠著性反映米飯粘牙的程度。兩個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)粳稻樣品的膠著性隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)均呈增加趨勢(shì)，這表明儲(chǔ)藏時(shí)間越長(zhǎng)，在食味上越粘牙，影響口感。其原因是隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解，二硫鍵等增加，導(dǎo)致米飯的膠著性增加[6]。

咀嚼性是指將固體樣品咀嚼成吞咽時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)所需要的能量?？照{(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)粳稻樣品的咀嚼性均隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)。

總體來看，兩個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)的粳稻質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化趨勢(shì)基本一致，變化幅度均較小，兩倉(cāng)的粳稻質(zhì)構(gòu)品質(zhì)之間變化無顯著差異（P>0.05），相對(duì)于空調(diào)倉(cāng)和內(nèi)環(huán)流倉(cāng)的全倉(cāng)粳稻質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化，其各自的表層粳稻品質(zhì)變化略明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，米飯的硬度、粘性、彈性、膠著性和咀嚼性與米飯食用品質(zhì)關(guān)系密切，可以作為大米食用品質(zhì)評(píng)判指標(biāo)，無論采用空調(diào)控溫儲(chǔ)糧還是內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)，兩者的粳稻質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化均不明顯。

2.5 能耗

通過計(jì)算，在控溫儲(chǔ)糧期間，空調(diào)倉(cāng)用電量為6 536 kW·h，噸糧耗電0.96 kW·h，按電價(jià)0.92元/kW·h計(jì)算，噸糧費(fèi)用約0.88元/t。內(nèi)環(huán)流倉(cāng)的用電量2 763 kW·h，噸糧耗電0.41 kW·h，噸糧費(fèi)用約 0.38元/t；由此可知，空調(diào)控溫運(yùn)行費(fèi)用較高，而內(nèi)環(huán)流較低。

3 結(jié)論

通過開展兩種控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的實(shí)倉(cāng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，利用空調(diào)控溫和內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧，兩種儲(chǔ)糧技術(shù)都能夠改善粳稻在高溫季節(jié)的儲(chǔ)藏環(huán)境，能有效抑制夏季倉(cāng)溫及糧堆表層溫度的快速上升，能夠?qū)崿F(xiàn)低溫儲(chǔ)糧；從溫控效果方面看，兩種技術(shù)都能使倉(cāng)溫保持在20～25 ℃，表層糧溫控制在 23 ℃以內(nèi)，但空調(diào)控溫效果更明顯。同時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)表明，兩種儲(chǔ)糧技術(shù)對(duì)粳稻的水分、儲(chǔ)存品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)指標(biāo)的影響變化趨勢(shì)都基本相同，即水分、品嘗評(píng)分值、米湯pH值、米飯的粘性和彈性均呈下降趨勢(shì)，而脂肪酸值、米飯吸水率、膨脹率、米飯硬度、膠著性和咀嚼性均呈上升趨勢(shì)，且在儲(chǔ)藏過程中，兩種儲(chǔ)糧技術(shù)均能有效延緩粳稻的品質(zhì)劣變，都能實(shí)現(xiàn)綠色保質(zhì)儲(chǔ)藏。另外，相比空調(diào)控溫，內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)具有較好的保水效果，其表層粳稻水分含量?jī)H下降了0.2%，且運(yùn)行費(fèi)用較低。由此可見，這兩種控溫儲(chǔ)糧技術(shù)都能確保粳稻的安全過夏，實(shí)現(xiàn)保持儲(chǔ)糧品質(zhì)，保證儲(chǔ)糧安全的目的。