大米儲藏過程品質控制與有害生物防治新技術

張學亮 ，張高鵬 ，莫 菊 ，張立學 ，王福彬 ，聶 鑫 ，劉 霞 *

（1.天津市薊州區(qū)糧食產業(yè)發(fā)展中心，天津 301900；2.天津市薊州區(qū)上倉糧食購銷有限公司，天津 301906；3.天津科技大學省部共建食品營養(yǎng)與安全國家重點實驗室，天津 300457）

從古至今糧食儲備就是治國安邦的重要措施。當前，我國糧食儲備體系建設已基本完成，糧食儲備包括原糧儲備與成品糧儲備。其中成品糧大米儲藏相比稻谷原糧儲藏可以節(jié)省出約40%的倉容，可大量節(jié)約土地資源，減少人力、物力和資金投入，加快糧食流轉流通速度與應急保障效率[1-2]?，F(xiàn)今稻谷主要以原糧稻谷進行儲備的主要原因是成品大米本身耐儲存性較差，因此，大米儲藏過程品質控制與有害生物防治技術亟待進一步提高。

我國是大米生產和消費大國，2019年我國大米總庫存達1.1億t，儲藏方法主要采用低溫或準低溫儲藏，最大程度的保持了大米的品質及風味[3]。但是，大米在沒有潁殼的保護時，儲藏穩(wěn)定性比稻谷差，儲藏條件要求極高，在出入庫時極易因環(huán)境溫度變動而引起包裝袋內外結露，從而導致大米儲藏或市場流通中出現(xiàn)霉變、蟲鼠危害、受潮、陳化等問題[4]，嚴重影響大米儲藏數(shù)量和質量安全，直接導致大米食用品質下降[5]。因此，大米儲藏新技術對滿足快速流轉的市場需求、最大限度減少大米儲存損失率和開發(fā)大米儲藏關鍵技術具有重要意義。

1 大米儲藏特性

大米又稱稻米，其加工過程為稻谷經清理、礱谷、碾米、成品裝袋包裝等工序，經過機械加工去掉了稻谷的谷殼和糙米層，破壞了稻谷中脂肪酶與脂肪質的物理分隔，脂肪酸氧化是導致大米陳化的主要化學反應，碾米后胚乳直接暴露在空氣中，由脂肪酶分解脂肪而來的不飽和脂肪酸與空氣中的氧反應極易形成過氧化脂肪酸，其進一步分解為乙醛、己醛等小分子物質而出現(xiàn)陳米味。同時，過氧化脂肪酸還可與蛋白、淀粉互相作用進一步加劇大米品質劣變。儲藏環(huán)境因素不穩(wěn)定是導致霉變、受潮、陳化等問題出現(xiàn)的另一大“殺手”，大米在驟冷驟熱、高溫烘干或者日光暴曬的情況下，會造成大量大米爆腰，產生較多的碎米，在一定程度上降低大米的品質，影響市場流通。大米儲藏與流通過程的品質保持是一個復雜的內因與外因相互作用的結果，優(yōu)質儲藏需要系統(tǒng)考慮各因素的相互影響，綜合考慮大米儲藏系統(tǒng)蟲霉生態(tài)演替規(guī)律。

1.1 大米霉變

大米中主要成分是淀粉、脂肪和蛋白質等營養(yǎng)物質，營養(yǎng)成分豐富，有利于微生物生存。儲藏環(huán)境中水分含量、溫度、通風等都是影響大米儲藏品質的重要因素，當儲藏環(huán)境潮濕，溫度較高，水分含量較高的情況下，容易遭到霉菌的侵染，使其大量繁殖，從而造成大米霉變[6-7]。

大米霉變較常發(fā)生，但往往難以發(fā)覺。霉菌侵染大米后，繁殖速度極快，幾天內霉菌量就會從幾千個/g增加到幾億個/g，并且霉菌在繁殖過程中會產生霉菌毒素，食用被霉菌侵染的大米后將會對人體健康造成嚴重威脅[8]。稻米在現(xiàn)代專業(yè)糧庫儲藏過程中，一般不會出現(xiàn)霉菌大面積繁殖的情況，但往往會有一些偶然因素導致局部霉變的情況出現(xiàn)，如：墻面滲水、倉頂裂縫等[9]。

從微觀角度觀察，在大米儲藏期間發(fā)生霉變后大米的淀粉含量會由于霉菌的大量繁殖而出現(xiàn)下降的趨勢。當儲藏環(huán)境溫度達35℃時，由于是微生物最適宜生長溫度，大量的霉菌會迅速消耗大米中的淀粉、脂肪和蛋白質等營養(yǎng)成分，大米中營養(yǎng)成分會明顯下降。因此，低溫儲糧是防止霉菌發(fā)生和蔓延發(fā)展的有效物理手段。

1.2 蟲鼠危害

對于成品糧大米，儲藏過程及儲藏后皆不允許出現(xiàn)活蟲、死蟲及蟲鼠糞便等[10]。一旦發(fā)生蟲鼠危害，其產生的有毒有害物質將會嚴重影響大米色澤、陳舊程度以及大米的食用安全性，嚴重降低大米的儲藏質量。

1.3 受潮、陳化

大米受潮的因素有很多，比如加工精度、碎米數(shù)量以及糠粉含量。其中糠粉含量是影響大米受潮的一個重要因素，糠粉不僅吸濕能力極強而且自身還攜帶大量的微生物，可進一步導致儲藏大米受潮、陳化及霉變，降低大米的儲藏品質[11]。

經過長時間儲藏，大米中的淀粉、脂肪和蛋白質等營養(yǎng)物質發(fā)生各種變化，大米失去原有的色、香、味，營養(yǎng)成分和食用品質下降，甚至產生有毒有害物質。儲藏時間、溫度、濕度和氣體是影響大米陳化的主要因素。此外，大米品種、加工精度、糠粉含量以及蟲霉危害也與大米陳化有密切的關系。一般情況下大米陳化速度與儲藏時間成正比，儲藏時間越長，陳化情況越嚴重。水分大，溫度高，加工精度差，糠粉多，大米陳化速度就快。因此，為保持大米的新鮮品質與可食用性，應注意減少儲藏時間，保持陰涼干燥的儲藏環(huán)境，時刻注意市場流轉情況，合理安排新、陳大米出入庫輪換，及時使其進入市場流通[12]。

1.4 儲藏過程中脂肪酸值的變化

脂肪酸值是大米品質變化的重要指標之一，代表著大米內脂肪的氧化程度，大米脂肪酸值已成為大米儲后品質評價的關鍵指標。當大米內脂肪氧化程度較低時，適宜水分蒸煮的大米口感極佳。隨儲藏時間延長大米內的脂肪酸值呈現(xiàn)上升趨勢，低溫或準低溫儲藏較常溫儲藏可以有效抑制大米脂肪酸值的上升[13]。

2 大米儲藏適用技術

“綠色儲糧”已成為糧食儲藏的指導思想。目前，成品糧大米在儲藏研究與實踐中開發(fā)出許多符合發(fā)展要求的技術，比較典型的綠色儲藏技術有：分類儲藏、物理儲藏、化學儲藏、氣調儲藏、常溫儲藏、控溫儲藏及生物制劑儲藏等[14]。

2.1 分類儲藏技術

分類儲藏的主要依據(jù)不同批次、不同質量層次、不同種類等指標，在大米儲藏過程中分類、分批儲藏，以免出現(xiàn)大米受潮、發(fā)生霉變等問題的交叉污染。在儲藏過程中，若出現(xiàn)不同程度的受潮、陳化等問題也應分別儲藏，以免其它大米進一步污染。此外，不同品種、不同基因型大米品種由于其耐儲藏性不同也應分類儲藏[15]。

2.2 物理儲藏技術

物理儲藏技術是指利用場（電場、磁場）、高壓、電子、輻照等單一或2種以上物理技術共同使用，在常溫或控溫的情況下保鮮儲藏。大米中常用的物理儲藏技術主要有微波處理保鮮技術、電子束輻照保鮮技術兩種。

微波是指頻率為300 MHz～300 GHz范圍內、波長為0.1 mm～1 m之間的非電離輻射波，微波不僅具有偏振、透射等物理性質，還具有向物體進行能量傳遞的能力。在食品行業(yè)中，微波的應用具有高效、安全和環(huán)保的優(yōu)點，因此微波也作為新型的糧食儲藏技術來延長糧食儲藏期。微波處理大米后可以加速大米內部水分子的運動，產生的熱量有效消滅大米表面的霉菌，降低脂肪酸值，使大米的儲藏期延長、食用品質提升。張曉紅[16]研究了微波功率和微波時間對6種儲糧害蟲的影響，結果表明微波處理時間相同時，微波功率越高儲糧害蟲的死亡率越高；微波功率相同時，儲糧害蟲成蟲在一定時間內會出現(xiàn)緩死效應，在72 h內死亡率呈現(xiàn)急劇上升趨勢?？傊?，微波處理技術符合“綠色儲糧”要求，是值得推廣應用的大米保鮮技術。

目前，電子束輻照保鮮也已在糧食儲藏領域進入了快速發(fā)展期，在實踐應用方面也已經比較常見。電子束輻照保鮮主要利用輻照射線破壞生物體內DNA、RNA等遺傳物質和蛋白質、脂質等有機分子結構，造成機體損傷，中斷生物體的新陳代謝，最終導致生物滅亡，斷絕有害生物的生長繁殖。范家霖等人[17]研究了0～1 000 Gy劑量的電子束輻照下對米象的致死效應及0～5 000 Gy劑量的電子束輻照對大米蒸煮品質的影響，結果表明不同劑量的輻照對米象的致死規(guī)律相近；輻照劑量對大米蒸煮品質有較大的影響，隨著輻照劑量的增加大米膠稠度、吸水率、膨脹率和感官評分均呈現(xiàn)降低的趨勢。也有研究表明[18]，700 Gy的輻照結合尼龍－聚乙烯復合材料包裝儲藏，大米蒸煮后的感官評分最高，米飯食用口感最佳，軟硬度適中。

2.3 化學儲藏技術

化學儲藏技術顧名思義是利用化學藥劑來抑制大米和微生物的代謝活動，防止大米發(fā)熱，從而延長大米儲藏期。但是，化學藥劑長期使用會使儲糧害蟲產生抗藥性，殺蟲效果逐漸變差，殺蟲成本也會逐漸增加，并且化學藥劑殘留問題嚴重。因此，糧食儲藏中的化學藥劑應用也趨向于越來越少[19]。

在大米儲藏中，一般使用化學藥劑DDVP緩釋片（敵敵畏）、磷化氫等防霉防蟲。但歷史上也曾因過量使用化學藥劑造成食物中毒事件，20世紀70年代在日本發(fā)生的“溴米”中毒事件，造成了嚴重的社會恐慌，對消費者身體健康造成了嚴重威脅。

2.4 氣調儲藏技術

氣調儲藏是一種科學綠色的有效保鮮技術，已廣泛應用于果蔬、中草藥材以及糧食儲藏等領域[20]。氣調儲藏技術主要通過向大米包裝內充入惰性氣體以降低儲藏環(huán)境中的氧氣濃度，抑制儲糧害蟲、大米表面霉菌的生長繁殖以及抑制大米自身生命代謝，最終達到減損保質、提升大米儲藏品質及食用口感的目的[21]。

氣調儲藏技術方式多種多樣，主要有生物降氧；充氮氣、二氧化碳氣調；脫氧劑氣調儲藏和真空包裝四種形式。生物降氧利用大米自身呼吸作用來降低儲藏環(huán)境中的氧氣、增加二氧化碳的含量，但生物降氧的影響因素較多不易把握，如若處理控制不當，將會嚴重影響儲藏效果。余波[22]研究了充氮氣調對大米儲藏品質的影響，在大米水分含量13.5%、儲藏溫度25℃、氮氣含量為100%的儲藏條件下，小包裝及垛糧大米的品質變化較小，有利于大米的儲藏。

早在20世紀80年代就有了在大米儲藏中使用脫氧劑的研究，脫氧劑可在包裝或密閉環(huán)境內通過吸收密閉環(huán)境內氧氣，有效抑制微生物及大米的生理代謝，延長大米儲藏期。合適的脫氧劑劑量下，大米儲藏5個月甚至更長時間保持絕氧狀態(tài)，有效地延長大米的儲藏期[23]。而實踐中常用的真空包裝明顯的優(yōu)勢是既能保持大米的水分又能保持大米粘度及過氧化氫酶的活性，同時可以防止蟲害的發(fā)生。

2.5 常溫儲藏技術

大米常溫儲藏，顧名思義就是稻谷收獲后經自然晾曬至安全水分后，碾成大米分裝至缸、桶、編織袋內，再導入常溫庫內儲藏，這是我國應用最為普遍的大米儲藏方式。其主要原理是通過自然晾曬的方式降低大米中的水分含量，進而延長大米的儲藏期。但這種方式由于儲藏溫度沒有進行有效控制，常會遭到微生物（霉菌）、蟲鼠等危害，使大米的儲藏品質及食用口感降低較快，有一定的儲藏局限性。王紅亮等[24]研究優(yōu)質稻常溫儲藏條件下品質變化表明，儲藏時間達到420 d時，生理品質、糊化品質以及質構特性等均有所下降，脂肪酸值（KOH）也接近于宜存標準（30 mg/100 g），一般建議常溫儲藏大米時間應不超過4個月。也有科研人員研究了不同儲藏溫度條件下對大米的儲藏品質的影響，常溫儲藏條件可以結合真空包裝方式來延長大米儲藏期，可有效地保持大米儲藏品質。

2.6 控溫儲藏技術

控溫儲藏中主要體現(xiàn)為低溫（≤15℃）或準低溫（15～20℃）儲藏，是大米最適宜和應用最為廣泛的儲藏技術之一，在1950年左右我國就已對該技術進行了基礎理論研究。實現(xiàn)低溫或準低溫儲藏主要通過自然低溫、強制性低溫（機械通風或機械制冷）、低溫倉以及低溫水循環(huán)、熱泵等技術來實現(xiàn)[25]。胡太坤等[26]研究不同儲藏溫度對華南地區(qū)大米儲藏品質的影響，表明常溫與準低溫儲藏相比，準低溫儲藏可明顯抑制脂肪酸值的上升。準低溫儲藏可有效抑制微生物的生長繁殖及大米代謝，延長無蟲期，保持大米較好的儲藏品質和食用口感。但準低溫儲藏并不能完全杜絕害蟲生長，準低溫儲糧技術還需結合其它技術進一步完善技術體系[27]。準低溫儲糧作為一種新型的儲藏技術，符合現(xiàn)今成品糧儲藏的技術發(fā)展要求，能有效地降低控溫和電耗，符合綠色可持續(xù)發(fā)展理念，是成品糧儲藏的發(fā)展趨勢之一。

2.7 生物制劑儲藏技術

21世紀以來，針對于大米等成品糧儲藏的防霉、防蟲、防陳化生物制劑逐漸興起，該技術主要交叉融合了化學、物理和微生物學等多學科技術，有效地解決了大米受潮霉變、蟲鼠害、酸敗等儲藏問題。常用的生物制劑保鮮劑有甲殼素，也有研究魔芋精粉、雙乙酸鈉和L－抗壞血酸按照一定比例復配而成的保鮮劑。生物制劑對大米防潮、抑菌有明顯的效果，有效地延長大米的儲藏期，提升大米的儲藏品質及食用口感。與化學儲藏技術相比，該技術擁有污染小，安全性高的優(yōu)點。因此，生物制劑儲藏已逐漸成為研究熱點。

3 有害生物防治技術

大米的有害生物防治中防蟲相對于稻谷原糧來說，具有一定的特殊性。在稻谷儲藏過程中，允許出現(xiàn)限量的蟲尸、蟲糞等雜質和表面附著微生物，但由于成品糧大米已經在作為產品銷售或應急儲備用，其儲藏過程中不允許出現(xiàn)蟲尸、蟲鼠糞便等雜質，會嚴重影響食品安全衛(wèi)生以及降低大米儲藏及銷售品質?？梢姡诔善芳Z大米儲藏中更要特別注意蟲、鼠及微生物的防治。

3.1 蟲鼠防治

儲糧害蟲和鼠類防治問題一直以來都是糧食儲藏的關注點和防治重點，加之大米儲藏的特殊性使得蟲鼠防治工作成為重中之重。大米在儲藏過程中主要發(fā)生的蟲害種類為玉米象、銹赤扁谷盜、鋸谷盜、谷蠹、麥蛾以及赤擬谷盜等[28]。防治蟲害發(fā)生的主要傳統(tǒng)方法為磷化鋁、磷化鋅等化學藥劑熏蒸法。近年來，因長期單一使用化學藥劑進行蟲害防治，已導致害蟲具有一定的抗藥性和造成糧庫周圍一定的環(huán)境污染。為響應綠色儲糧的發(fā)展思路，我國大部分地區(qū)已不再使用或減少使用化學防護劑，轉而使用物理、生物制劑等單一或聯(lián)用的方式進行害蟲防治。鼠類對成品糧大米儲藏的危害主要體現(xiàn)為對大米直接咬食造成徹底的破壞，極大地降低了大米的品質。關于鼠類防治，在糧庫日常管理中，特別注意庫內衛(wèi)生，在易發(fā)位置放置（不可與倉內大米直接接觸）一定數(shù)量和種類的捕鼠器及鼠類防治藥物等。

3.2 微生物防治

由稻谷加工而成的大米入庫儲藏后，主要面臨的儲藏微生物種類有青霉菌、綠霉菌、黃曲霉等霉菌。由于生產地區(qū)的地理位置和氣候特點不同，所攜帶的霉菌種類和數(shù)量也不盡相同。經統(tǒng)計調查，我國東北、西北地區(qū)相較于華東、中南地區(qū)來說，所攜帶的霉菌種類及數(shù)量較少。

對大米儲藏過程中的霉菌控制除了破壞其適宜生存的水分含量、溫度、氣體成分外，還可利用臭氧滅菌、生物制劑涂膜、氣調等技術加以輔助[29]。在大米入庫前要保持入庫器械以及庫內的潔凈衛(wèi)生，同時在有條件的情況下應盡可能保持儲藏環(huán)境的低溫狀態(tài)以抑制大米表面霉菌等微生物的生長繁殖。

4 結論

隨著社會發(fā)展與科技的進步，氣調包裝保鮮、大米拋光保鮮等逐步成為現(xiàn)今大米儲藏研究熱點，符合綠色儲糧觀念的儲藏技術，是未來大力推廣應用的儲藏技術，化學儲藏將淡出儲藏技術視角。除此之外，在大米儲藏實踐中并不適合使用單一技術，多種技術聯(lián)用可使儲藏效果更佳。

成品糧大米的儲藏是糧食流通領域產、儲、銷環(huán)節(jié)中的重要的一環(huán)。因為大米具有可直接投入市場流通、民眾直接食用以及作為戰(zhàn)備物資的重要性質，所以其在我國必須保持合理的儲備量。大米儲藏保鮮新技術的發(fā)展與應用可以大幅度的延長其儲藏期、提升儲藏品質，減少受潮霉變及陳化等，使民眾吃上安全可口、營養(yǎng)豐富的大米。在現(xiàn)今綠色儲糧的發(fā)展要求下，我們需要不斷開發(fā)出環(huán)境友好、儲物無害、高效低毒的綠色保鮮技術，以便更好地服務于成品糧的儲存與流通，確保糧食質量和數(shù)量的安全。