黃象鵬 李宛婷 周海芳 金建德 沈 波 楊書鑫 何志平 劉興泉 胡 浩

(浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院1，杭州 311300)(浙江省糧食局直屬糧油儲(chǔ)備庫(kù)2，杭州 310006)

我國(guó)是稻谷的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，稻谷產(chǎn)量于2019年約達(dá)2億t，居世界第一。稻谷的安全儲(chǔ)藏對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全具有重要意義。隨著新冠肺炎疫情的爆發(fā)和目前國(guó)際形勢(shì)的不穩(wěn)定性，保障糧食安全儲(chǔ)藏變得更加舉足輕重。而稻谷品質(zhì)易受環(huán)境影響[1]，研究其在儲(chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)變化規(guī)律是保證安全合理儲(chǔ)糧的必要前提。但目前大多研究主要圍繞實(shí)驗(yàn)室條件對(duì)稻谷儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響進(jìn)行研究，主要包括稻谷脂肪酸、淀粉和蛋白質(zhì)等的研究。如朱玫等[2]對(duì)秈稻的蛋白質(zhì)，淀粉含量，整精米率等指標(biāo)進(jìn)行分析和建模，Alessandra等[3]對(duì)稻谷長(zhǎng)期儲(chǔ)藏的香氣進(jìn)行了研究，Toutounji等[4]研究了影響淀粉消化率的因素，Amagliani等[5]對(duì)蛋白質(zhì)理化性質(zhì)的表征進(jìn)行了研究。而實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏的稻谷品種復(fù)雜多樣，實(shí)驗(yàn)室條件下得出的研究結(jié)果與規(guī)律并不能完全反映稻谷的實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏規(guī)律，亦不能完全適用于實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏。因此，研究稻谷的實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏品質(zhì)變化規(guī)律十分必要且更具有應(yīng)用價(jià)值。本研究以浙江省級(jí)糧庫(kù)不同倉(cāng)儲(chǔ)年份(2016—2019年)的早秈稻為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)檢測(cè)稻谷品質(zhì)的重要相關(guān)指標(biāo)，研究稻谷實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏過(guò)程中品質(zhì)的變化，以期為稻谷實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏的品質(zhì)安全控制和條件的優(yōu)化提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儲(chǔ)藏條件

實(shí)驗(yàn)所用稻谷品種為早秈，取自浙江省省級(jí)糧庫(kù)，年份分別為2016—2019年，每個(gè)年份設(shè)置3個(gè)平行倉(cāng)。倉(cāng)型為高大平房倉(cāng)，倉(cāng)庫(kù)氮?dú)鉂舛染S持在98%左右，持續(xù)8個(gè)月，其中夏季儲(chǔ)糧溫度為20～25 ℃，其他季節(jié)溫度為10～15 ℃，冬季4個(gè)月為無(wú)氮?dú)鈨?chǔ)藏。

1.2 主要儀器設(shè)備

JLG-Ⅱ型礱谷機(jī)，JXFM110型錘式旋風(fēng)磨，GCMS-QP201PLUS型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，721G-100型可見分光光度計(jì)，SHZ-82型恒溫振蕩器，HI2315型高精度電導(dǎo)率儀。

1.3 方法1.3.1 理化指標(biāo)

發(fā)芽率：參考GB/T 5520—2011執(zhí)行；電導(dǎo)率：參考Mitra等[6]；丙二醛含量：參考GB 5009.181—20；蛋白質(zhì)組分：參考王婷婷等[7]；淀粉含量：參考GB/T 5009.9—2016；脂肪酸值：參考GB/T 20569—2006

1.3.2 脂肪酸組分

參考許光利[8]進(jìn)行脂肪酸提取,參考周樑波[9]進(jìn)行甲酯化和檢測(cè)。

氣相色譜條件：RTX-WAX柱(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250 ℃；柱溫100 ℃、以10 ℃/min升溫至170 ℃，保持1 min；以3 ℃/min升溫至230 ℃，保持12 min；進(jìn)樣量1 μL；載氣：氦氣；恒流模式；流速1 mL/min；分流比：50∶1。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源(EI)；離子源溫度200 ℃；接口溫度250 ℃；電離電壓70 eV；溶劑切除時(shí)間3 min；全掃描模式；掃描速度1 666 amu/s；掃描離子范圍45～500。

1.3.3 稻谷揮發(fā)性成分

樣品處理：稱取1 g糙米于20 mL頂空瓶中，加入20 μL 1 mg/mL 2-辛醇，于80 ℃水浴平衡60 min。將萃取頭暴露于樣品頂空萃取化合物40 min，取出萃取頭插入氣相色譜的進(jìn)樣口解析5 min。

色譜條件：采用HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度為250 ℃(選擇不分流模式)；載氣為氦氣，流速為1.0 mL/min，保持恒定流速。色譜柱升溫程序：柱初溫為45 ℃，保持5 min；以5 ℃/min升溫至250 ℃，保持5 min。

質(zhì)譜條件：接口溫度為280 ℃；離子源為EI源；離子源溫度為230 ℃；電子能量為70 eV，采用質(zhì)譜全掃描方式進(jìn)行信息采集，質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍為50～550 amu，溶劑延長(zhǎng)2 min。

1.4 數(shù)據(jù)處理與方法

每個(gè)實(shí)驗(yàn)處理設(shè)置3次平行，數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0進(jìn)行單因素方差分析中的LSD法檢驗(yàn)，結(jié)果以均值±SD表示，并用Origin 2017制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間對(duì)稻谷理化指標(biāo)變化的研究

2.1.1 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間對(duì)稻谷發(fā)芽率的影響

稻谷發(fā)芽率是種子活性的重要指標(biāo)，可反映稻谷在儲(chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)變化，當(dāng)種子活力下降時(shí)，稻谷品質(zhì)也隨之開始發(fā)生劣變[10]。如圖1所示，稻谷的發(fā)芽率隨倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間的增加呈顯著(P<0.05)下降趨勢(shì)，從90%下降到17%。相關(guān)研究表明，貯藏時(shí)間越長(zhǎng)，稻谷發(fā)芽率越低[11]。產(chǎn)生這種現(xiàn)象可能是因?yàn)殡S著倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間的增加，稻谷細(xì)胞內(nèi)醛酮等有害物質(zhì)逐漸積累[12]。這些有害物質(zhì)對(duì)稻谷的胚造成一定的損壞，使其活力逐步喪失。

圖1 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間稻谷發(fā)芽率、電導(dǎo)率、丙二醛含量、脂肪酸值以及淀粉含量變化

2.1.2 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間對(duì)稻谷電導(dǎo)率的影響

稻谷電導(dǎo)率與細(xì)胞膜的完整性密切相關(guān)，通過(guò)檢測(cè)電導(dǎo)率可以初步評(píng)估細(xì)胞膜的損壞程度[6]。如圖1所示，隨著倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間的增加，稻谷的電導(dǎo)率從22 μs/(cm·g)增加到了35 μs/(cm·g)，說(shuō)明稻谷細(xì)胞膜受到了損害。有研究表明，與儲(chǔ)藏方式相比，儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)電導(dǎo)率的影響最大[13]。

2.1.3 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間對(duì)稻谷丙二醛含量的影響

丙二醛是稻谷的脂類物質(zhì)在儲(chǔ)藏過(guò)程中氧化的最終產(chǎn)物[14]，可以通過(guò)測(cè)定丙二醛來(lái)判定稻谷脂質(zhì)的氧化程度[15]。如圖1所示，稻谷在倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中，丙二醛含量在0.90～1.05 mg/kg之間上下波動(dòng)，但不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)，說(shuō)明丙二醛在實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏過(guò)程中氧化程度較小。

2.1.4 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間對(duì)稻谷脂肪酸值的影響

脂肪酸值是判斷稻谷在貯藏過(guò)程中是否宜存的重要指標(biāo)[16]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間的延長(zhǎng)，稻谷脂肪酸值呈上升趨勢(shì)[17]，其中2019年稻谷的脂肪酸值約為15.95 mgKOH/100 g，倉(cāng)儲(chǔ)3年稻谷的脂肪酸值為26.75 mgKOH/100 g。根據(jù)GB/T 20569—2006中秈稻脂肪酸值≤30.00 mgKOH/100 g時(shí)判定為宜存，表明倉(cāng)儲(chǔ)3年的稻谷已接近臨界值，不宜繼續(xù)貯存。

2.1.5 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間對(duì)稻谷淀粉含量的影響

淀粉是稻谷中含量最高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是影響稻谷食用品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[18，19]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示(圖1)，稻谷的淀粉含量在70%～80%之間，且不同年份之間稻谷的淀粉含量存在差異(P<0.05)。有研究表明稻谷在儲(chǔ)藏過(guò)程中的總淀粉含量相對(duì)穩(wěn)定，該結(jié)果的產(chǎn)生可能與不同糧倉(cāng)間稻谷差異較大有關(guān)[20，21]。

2.1.6 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間對(duì)稻谷蛋白質(zhì)含量的影響

蛋白質(zhì)是稻谷中的第二大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要由可溶性和不可溶性蛋白構(gòu)成，其中可溶性蛋白主要由谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白以及清蛋白組成[22]。Yi等[23]研究發(fā)現(xiàn)不同的蛋白質(zhì)含量對(duì)米粉的糊化性質(zhì)影響不同，其中球蛋白對(duì)米粉粘性的影響較大，谷蛋白次之，而醇溶蛋白對(duì)其影響較低。如表1所示，稻谷蛋白質(zhì)中谷蛋白的含量最高，約占稻谷可溶性蛋白的70%。

表1 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間稻谷蛋白質(zhì)相對(duì)含量/%

在長(zhǎng)期倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中，稻谷蛋白質(zhì)中的清蛋白相對(duì)含量降低，球蛋白無(wú)明顯變化，谷蛋白相對(duì)含量逐步上升，醇溶蛋白相對(duì)含量呈先降低后增加趨勢(shì)。有學(xué)者對(duì)稻谷進(jìn)行陳化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量在陳化期間會(huì)呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)[24]，產(chǎn)生這種情況可能與這四種蛋白質(zhì)在陳化過(guò)程中發(fā)生不同程度的氧化和結(jié)構(gòu)變化有關(guān)[25]。

2.2 不同倉(cāng)儲(chǔ)年份對(duì)稻谷脂肪酸含量的影響

脂質(zhì)是稻谷中的重要組成成分，對(duì)稻谷的糊化特性以及風(fēng)味等特性具有重要影響[26]。其中，脂肪酸作為稻谷儲(chǔ)藏過(guò)程中最主要的脂質(zhì)代謝物[27]，其組成變化對(duì)稻谷的品質(zhì)影響顯著。如表2所示，稻谷中含有8種脂肪酸，以油酸、亞油酸以及棕櫚酸為主。不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例約為3∶1，其中油酸和亞油酸等不飽和脂肪酸能預(yù)防癌癥、心血管疾病等多種常見疾病，而棕櫚酸和硬脂酸等飽和脂肪酸會(huì)造成動(dòng)脈粥樣硬化等健康風(fēng)險(xiǎn)[28，29]。2019年入庫(kù)的早秈稻的油酸、亞油酸以及棕櫚酸的含量顯著低于2016—2018年入庫(kù)稻谷的含量，而后者各脂肪酸之間的差異不顯著。

表2 不同倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間稻谷脂肪酸含量變化/mg/kg

該現(xiàn)象的產(chǎn)生可能由兩個(gè)原因造成： 2019年入庫(kù)的新稻相較于之前入庫(kù)的舊稻，其本身的脂質(zhì)含量偏少，故脂肪酸含量偏少；研究表明新入庫(kù)的稻谷常會(huì)在第二年開始陳化[30]，倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間越長(zhǎng)，稻谷中的脂質(zhì)氧化越嚴(yán)重，最終導(dǎo)致儲(chǔ)藏1～3年稻谷的脂肪酸組分含量增多。

2.3 不同倉(cāng)儲(chǔ)年份對(duì)稻谷揮發(fā)性成分的影響

稻谷的揮發(fā)性成分是評(píng)價(jià)稻谷品質(zhì)的重要指標(biāo)，有助于區(qū)分稻谷的優(yōu)劣性[31，32]。本實(shí)驗(yàn)對(duì)2016—2019年實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏稻谷的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，經(jīng)譜庫(kù)檢索匹配，相似度大于85%的揮發(fā)性物質(zhì)共96種，其中酯類23種，烷烴類41種，醛類17種，烯類6種，醇類4種，酮類5種(表3)。如圖2所示，稻谷的揮發(fā)性成分中酯類的含量最高，其次是烷烴類和酮類。

酯類物質(zhì)的產(chǎn)生與脂肪酸氧化有關(guān)，對(duì)稻米的香氣呈烘托作用；烴類物質(zhì)具有清香和香甜的風(fēng)味，其中飽和烴閾值大，對(duì)風(fēng)味影響較小；不飽和烴閾值較小，對(duì)風(fēng)味影響較大；醛類主要由油脂氧化產(chǎn)生，會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的氣味；醇類來(lái)源于脂類氧化，碳鏈越長(zhǎng)，風(fēng)味越強(qiáng)；酮類物質(zhì)的來(lái)源較廣，包括熱降解、脂肪氧化等，C8～C15的酮會(huì)產(chǎn)生哈喇味[33]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酯類物質(zhì)的含量最高且隨著倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間的延長(zhǎng)，稻谷酯類總含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，主要是由十六酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯和肉豆蔻酸乙酯的含量發(fā)生變化所導(dǎo)致。烷烴類的含量有一定變化但無(wú)顯著差異，但相較于2019年的新糧，烯類物質(zhì)含量呈上升趨勢(shì)。醛類物質(zhì)中具有橙香的壬醛、玫瑰香的十一醛和糖果香癸醛的含量在儲(chǔ)藏過(guò)程中先增加后減少，說(shuō)明稻谷在逐漸劣變。酮類物質(zhì)的含量變化主要是由植酮引起的，其他酮類以及醇類物質(zhì)含量較低且變化不明顯，因此對(duì)稻谷香氣的影響不大。

表3 稻谷倉(cāng)儲(chǔ)各揮發(fā)性物質(zhì)含量變化/μg/g

續(xù)表3

續(xù)表3

注：a、b、c、d分別表示2019、2018、2017、2016年的稻谷。圖2 不同儲(chǔ)藏時(shí)間稻谷各類揮發(fā)性成分含量變化/μg/g

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)稻谷實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏的多項(xiàng)典型指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)稻谷在實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏過(guò)程中發(fā)芽率顯著下降，電導(dǎo)率和脂肪酸值顯著上升，可通過(guò)檢測(cè)這3種指標(biāo)來(lái)快速判斷稻谷的陳化程度，但丙二醛和淀粉含量在實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏條件下無(wú)顯著變化。2019年入庫(kù)稻谷中的蛋白質(zhì)含量及脂肪酸含量與其他年份入庫(kù)的稻谷差異較大，無(wú)法判斷稻谷實(shí)倉(cāng)儲(chǔ)藏的品質(zhì)變化程度。稻谷的揮發(fā)性成分變化與脂質(zhì)密切相關(guān)，其中酯類含量最高且隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，酯類顯著下降，導(dǎo)致稻谷不良風(fēng)味增多。因此，酯類物質(zhì)的含量也可作為稻谷實(shí)倉(cāng)品質(zhì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。上述研究結(jié)果與多數(shù)在實(shí)驗(yàn)室條件下的研究結(jié)果相比更加貼近實(shí)際應(yīng)用，可為稻谷的實(shí)倉(cāng)安全儲(chǔ)藏及儲(chǔ)藏條件的控制與優(yōu)化提供一定的理論參考。