何宇鎧，劉興泉，汪中明，劉尚峰，周飛東，吳宗奎，張文明，蕫菊霞，張登兵，章志生

(浙江農(nóng)林大學(xué)食品與健康學(xué)院1，臨安 311300) (國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院2，北京 100037) (安徽現(xiàn)代糧食物流中心庫(kù)3，六安 237000) (中央儲(chǔ)備糧廬江直屬庫(kù)有限公司4，廬江 231500)

糧食安全因其影響環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)，故成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)[1]。稻谷作為我國(guó)重要儲(chǔ)備糧之一，在儲(chǔ)藏過(guò)程中因其受自身呼吸代謝，微生物害蟲(chóng)等影響，會(huì)導(dǎo)致其品質(zhì)變化[2]。而不當(dāng)?shù)膬?chǔ)藏方式，會(huì)使稻谷品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值中迅速惡化，因此確保稻谷高質(zhì)量?jī)?chǔ)藏尤為重要[3]。

氣調(diào)儲(chǔ)藏作為目前最常用的儲(chǔ)藏技術(shù)之一，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)與食品產(chǎn)品中，如谷物、肉類、水果等[4-6]。在儲(chǔ)糧行業(yè)中，氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧工藝根據(jù)糧堆內(nèi)氮?dú)鈿怏w濃度及濃度維持時(shí)間可分為：氣調(diào)殺蟲(chóng)(N2≥98%，時(shí)間≥28 d)、氣調(diào)抑蟲(chóng)(N2≥95%)及氣調(diào)儲(chǔ)藏(90%≤N2≤95%)[7]。大量研究表明，氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)能夠在儲(chǔ)藏期間保持稻谷品質(zhì)，減緩其劣變[8]。

然而目前的主要研究集中于氣調(diào)儲(chǔ)藏期間，對(duì)啟封后品質(zhì)變化研究較少，雖然已有研究報(bào)道了不同水分、溫度和氣調(diào)方式下稻谷脂肪酸值和品嘗評(píng)分值的變化[9，10]，但指標(biāo)相對(duì)來(lái)說(shuō)還不夠全面。因此本研究以兩種不同氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的秈稻為對(duì)象，對(duì)氣調(diào)啟封后的秈稻品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，并與常規(guī)儲(chǔ)藏的稻谷品質(zhì)變化進(jìn)行對(duì)比，以期為不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷的品質(zhì)變化進(jìn)程和規(guī)律提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試秈稻取自中央儲(chǔ)備糧廬江直屬庫(kù)和安徽省物流中心庫(kù)，兩庫(kù)均采用準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧，即平均溫度不超過(guò)20 ℃，最高溫度不超過(guò)25 ℃。基本情況如表1所示。

1.2 儀器與設(shè)備

DGG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，JDMZ-100稻谷出米率檢測(cè)儀，JCXG大米測(cè)鮮儀，HWS-250恒溫恒濕培養(yǎng)箱，JMWT-12大米外觀品質(zhì)檢測(cè)儀，SMART顯微鏡，PL3002-IC電子分析天平，RVA-4500快速黏度分析儀，TA.XT2i Plus質(zhì)構(gòu)儀。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 稻谷樣品采集

氮?dú)鈿庹{(diào)結(jié)束后，取第1次樣，之后每1個(gè)月在實(shí)倉(cāng)取樣，共7次。采用GB 5491—1985中的扦樣方法(八點(diǎn)三層取樣)，1次共取18份樣品，每份樣品200 g，用無(wú)菌密封袋取回，對(duì)每個(gè)糧倉(cāng)取樣點(diǎn)所取樣品進(jìn)行混合均質(zhì)后測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.3.2 儲(chǔ)藏品質(zhì)測(cè)定

按照GB/T 5520—2011測(cè)定發(fā)芽率；按照LS/T 6118—2017測(cè)定新鮮度；按照GB/T 20569—2006測(cè)定脂肪酸值；按照GB/T 5009.3—2010測(cè)定水分含量；按照LS/T 6132—2018測(cè)定真菌孢子數(shù)。

1.3.3 加工外觀品質(zhì)測(cè)定

按照GB/T 5495—2008測(cè)定出糙率；按照GB/T 21499—2008測(cè)定出米率；按照GB/T 21719—2008測(cè)定整精米率；通過(guò)大米外觀品質(zhì)檢測(cè)儀測(cè)定碎米率、堊白率、堊白度、黃粒米率。

1.3.4 糊化特性測(cè)定

按照GB/T 24852—2010測(cè)定。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

米飯樣品的制備：參照GB/T 15682—2008中米飯蒸煮的方法，略有調(diào)整。稱取20 g大米置于圓形鋁盒中，按1∶3加入蒸餾水浸泡，在25 ℃恒溫水浴過(guò)中浸泡30 min，除去浸泡水，米水比為1∶1.6，鋁盒加

表1 供試倉(cāng)房基本信息以秈稻品質(zhì)情況

蓋后置于蒸鍋中加熱40 min，停止加熱后燜飯20 min，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。

測(cè)試方法：米飯蒸煮好后于室溫冷卻1 h進(jìn)行TPA測(cè)定。選用圓柱形P35探頭，測(cè)前速度為1.0 mm/s，測(cè)試速度為0.5 mm/s，測(cè)后速度為1.0 mm/s，壓縮比例70%，感應(yīng)力0.049 N。測(cè)得硬度、黏附性、凝聚性、彈性、膠著性和咀嚼性等指標(biāo)，每個(gè)樣品測(cè)量9次，數(shù)據(jù)處理時(shí)去掉最大值和最小值后求平均。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均由SPSS25.0分析。圖像采用 OriginPro9.0，Excel 2019 和SIMCA-P軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 儲(chǔ)藏品質(zhì)

2.1.1 含水量變化

稻谷內(nèi)部物質(zhì)的分解、轉(zhuǎn)運(yùn)和合成等生理生化反應(yīng)都需要在有水的情況下進(jìn)行[11]，故水分是影響其儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的重要因素之一。隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝兩倉(cāng)稻谷的含水量均先上升后下降。氣調(diào)倉(cāng)P16和對(duì)照倉(cāng)P12-1的稻谷在啟封儲(chǔ)藏180 d后，含水量分別下降了0.41%和0.53%。氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)和對(duì)照兩倉(cāng)稻谷的含水量隨啟封儲(chǔ)藏時(shí)間呈上下波動(dòng)趨勢(shì)，但與剛啟封時(shí)相比還是有所下降，氣調(diào)倉(cāng)P8和對(duì)照倉(cāng)P11分別下降了0.24%和0.11%。

注：實(shí)心圖例為氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝，空心圖例為氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝，下同。圖1 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷含水量的變化

2.1.2 脂肪酸值變化

稻谷在儲(chǔ)藏過(guò)程中脂質(zhì)經(jīng)過(guò)脂肪酶水解后產(chǎn)生游離脂肪酸,進(jìn)一步分解會(huì)產(chǎn)生醛酮類物質(zhì)導(dǎo)致稻谷出現(xiàn)不良?xì)馕禰12]，影響消費(fèi)者購(gòu)買力和身體健康。由圖2可知，隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，稻谷的脂肪酸值不斷上升，但均≤30 mgKOH/100 g，處于宜存狀態(tài)(參考GB/T 20569—2006中秈稻脂肪酸值的判定標(biāo)準(zhǔn))。氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝對(duì)照倉(cāng)P12-1稻谷的脂肪酸值在初始時(shí)就比氣調(diào)倉(cāng)P16高1.92 mgKOH/100 g，這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏抑制了脂肪酸值的上升。啟封儲(chǔ)藏180 d后，氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)P16和對(duì)照倉(cāng)P12-1稻谷的脂肪酸值分別增加了1.65、1.35 mgKOH/100 g；氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)倉(cāng)P8和對(duì)照倉(cāng)P11分別增加1.70、1.94 mgKOH/100 g。

圖2 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷脂肪酸值的變化

2.1.3 新鮮度變化

新鮮度通過(guò)大米測(cè)鮮儀將新鮮程度數(shù)值化，能夠更加客觀、準(zhǔn)確反映稻谷的新鮮程度[13]。圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，稻谷的新鮮度呈下降趨勢(shì)。在剛啟封時(shí)，兩個(gè)氣調(diào)倉(cāng)稻谷新鮮度均高于對(duì)應(yīng)的對(duì)照倉(cāng)，但在啟封儲(chǔ)藏180 d后，對(duì)照倉(cāng)稻谷的新鮮度均略高于氣調(diào)倉(cāng)。

圖3 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷新鮮度的變化

2.1.4 發(fā)芽率變化

從圖4可以看出，稻谷的發(fā)芽率隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，這可能是由于儲(chǔ)藏環(huán)境以及蟲(chóng)霉等對(duì)稻谷胚產(chǎn)生了損傷[14]。在啟封初期，氣調(diào)倉(cāng)稻谷的發(fā)芽率均低于對(duì)照倉(cāng)。在啟封儲(chǔ)藏180 d后，氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)P16和對(duì)照倉(cāng)P12-1稻谷的發(fā)芽率分別降低了和8.67%和9.37%；氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)倉(cāng)P8和對(duì)照倉(cāng)P11分別降低了8%和11.33%。

圖4 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷發(fā)芽率的變化

2.1.5 真菌孢子數(shù)變化

根據(jù)圖5可以看出，稻谷的真菌孢子數(shù)隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)P16和對(duì)照倉(cāng)P12-1在啟封儲(chǔ)藏前后稻谷的孢子數(shù)相差不大；氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)倉(cāng)P8在啟封儲(chǔ)藏初期稻谷孢子數(shù)大于對(duì)照倉(cāng)P11，但在120 d后開(kāi)始下降，并在180 d時(shí)低于對(duì)照倉(cāng)。根據(jù)LS/T 6132—2018，在啟封儲(chǔ)藏180 d后兩庫(kù)稻谷的真菌孢子數(shù)均處于1.0×105～9.9×105個(gè)/g之間的關(guān)鍵控制區(qū)，沒(méi)有達(dá)到危害程度。

圖5 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷真菌孢子數(shù)的變化

2.2 加工外觀品質(zhì)

加工品質(zhì)中，稻谷的出糙率和整精米率是非常重要的指標(biāo)。出糙率作為收購(gòu)入庫(kù)的定級(jí)指標(biāo)之一，也被各加工企業(yè)和農(nóng)民所認(rèn)可[15]。由表2可見(jiàn)，隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，稻谷出糙率降低。氣調(diào)倉(cāng)P16和P8稻谷的出糙率在啟封儲(chǔ)藏前后分別降低2.86%和1.67%，高于對(duì)應(yīng)對(duì)照倉(cāng)降低的2.46%和0.73%。稻谷整精米率也隨啟封儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)而降低，這可能是因?yàn)榈竟茸蚜＝?jīng)過(guò)自身呼吸或蟲(chóng)霉影響，導(dǎo)致其碾磨時(shí)更容易斷裂。氣調(diào)倉(cāng)P16和P8整精米率在啟封儲(chǔ)藏前后分別降低4.10%和3.60%，略高于對(duì)照倉(cāng)的3.86%和3.40%。

表2 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷加工外觀品質(zhì)的變化

隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，出米率逐漸降低，但氣調(diào)倉(cāng)和對(duì)照倉(cāng)下降幅度整體差異不大，均在1%左右。碎米率逐漸增加，氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)P16稻谷的碎米率在啟封儲(chǔ)藏前90 d逐漸上升，之后差異不顯著，與最初相比上升了5.66%，高于對(duì)照倉(cāng)的3.73%；氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)和對(duì)照兩倉(cāng)稻谷碎米率在啟封儲(chǔ)藏前后差異并不顯著，上升率均在1%之內(nèi)。

堊白是指稻米胚乳中不透明部分。氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)P16稻谷的堊白率在啟封儲(chǔ)藏前后增加了6.72%，高于對(duì)照倉(cāng)P12-1的4.38%；氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)倉(cāng)P8增加了1.97%，也略高于對(duì)照倉(cāng)P11的1.24%。有研究表明高堊白的稻谷在精碾時(shí)易碎而使整精米率降低[16]，這和上面整精米率的變化相對(duì)應(yīng)。堊白度隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，但不論氣調(diào)倉(cāng)還是對(duì)照倉(cāng)稻谷堊白度在儲(chǔ)藏前后增加幅度差異不大。

稻谷黃變會(huì)導(dǎo)致原有的白色和透明性狀喪失，從而影響其市場(chǎng)接受度[17]。隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，黃粒米率逐漸上升。有研究表明稻谷中次生代謝物如高圣草酚、柚皮素查爾酮、4,22′,4′,6′-四羥基查爾酮的增加會(huì)促進(jìn)稻谷黃變[18]。啟封儲(chǔ)藏前后，氣調(diào)殺蟲(chóng)氣調(diào)和對(duì)照兩倉(cāng)黃粒米率增幅相近，但氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)增幅為2.43%，大于對(duì)照倉(cāng)的1.73%。

2.3 糊化特性

稻谷老化過(guò)程中最敏感的指標(biāo)之一是糊化特性的變化，其與稻谷的食味品質(zhì)密切相關(guān)[19]。2種氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷糊化特性變化如表3所示。隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，稻谷的峰值黏度，熱漿黏度，崩解值和最終黏度不斷上升。但氣調(diào)倉(cāng)的稻谷在啟封儲(chǔ)藏期間的這些指標(biāo)變化幅度和對(duì)照倉(cāng)差異不大。在回升值中，氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的對(duì)照倉(cāng)P12-1呈上升趨勢(shì)，而氣調(diào)倉(cāng)P16在啟封儲(chǔ)藏期間沒(méi)有明顯差異；氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)和對(duì)照兩倉(cāng)稻谷的回升值均先上升后下降，在啟封儲(chǔ)藏0 d和180 d沒(méi)有顯著差異?？傮w來(lái)說(shuō)，不論是氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏還是殺蟲(chóng)工藝，對(duì)啟封后秈稻糊化特性影響不大。

表3 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷糊化特性的變化

圖6 不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后稻谷質(zhì)構(gòu)特性的變化

2.4 質(zhì)構(gòu)特性

煮熟米飯的口感是消費(fèi)者接受的最終標(biāo)準(zhǔn)，而質(zhì)構(gòu)特性的各項(xiàng)指標(biāo)能夠客觀反映米飯的質(zhì)地[20]。從圖6可以看出，4個(gè)倉(cāng)的稻谷硬度均隨啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，且差異顯著。米飯的硬度增加可能是由于其淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪結(jié)合形成復(fù)合體，導(dǎo)致糊化過(guò)程中水分難以進(jìn)入[21]。氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)P16的稻谷在啟封儲(chǔ)藏前后硬度增加了18.4%，大于對(duì)照倉(cāng)P12-1的14.9%，而氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)倉(cāng)的稻谷硬度增加和對(duì)照倉(cāng)相差不大。黏著性是指模擬牙齒在咀嚼過(guò)程中與米飯之間的摩擦而形成局部固態(tài)連接的現(xiàn)象，其值越低表示米飯?jiān)剿缮22]。氣調(diào)倉(cāng)P16的稻谷在啟封儲(chǔ)藏后，黏著性呈下降趨勢(shì)，且90、180 d和0 d差異顯著，而對(duì)照倉(cāng)P12-1差異不顯著。氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝中不論氣調(diào)倉(cāng)還是對(duì)照倉(cāng)，其黏著性、彈性、咀嚼性、回復(fù)性都隨著啟封儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)差異不大。

2.5 主成分分析

主成分分析通過(guò)降維的方式將多個(gè)原始變量變成較少的幾個(gè)主成分。為了更直觀地表述稻谷的品質(zhì)變化，對(duì)啟封儲(chǔ)藏0 d和180 d氣調(diào)倉(cāng)和對(duì)照倉(cāng)的稻谷品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。從圖7可以看出，一共提取了2個(gè)主成分，第一主成分貢獻(xiàn)率為53.2%，第二主成分為24.3%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了77.5%，說(shuō)明提取的主成分因子能夠較好反映稻谷品質(zhì)變化的綜合信息。氣調(diào)儲(chǔ)藏和殺蟲(chóng)工藝的兩個(gè)糧庫(kù)分布于主成分分析圖的上下兩側(cè)，且明顯分離，說(shuō)明雖然同為秈稻，但因?yàn)樾☆惼贩N，儲(chǔ)藏方式等條件的不同，會(huì)造成稻谷品質(zhì)的差異。兩種氣調(diào)工藝的氣調(diào)倉(cāng)和對(duì)照倉(cāng)在啟封儲(chǔ)藏0 d和180 d分別位于分析圖的左右兩側(cè)，說(shuō)明儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)稻谷品質(zhì)影響顯著，結(jié)合載荷圖可以發(fā)現(xiàn)啟封儲(chǔ)藏0 d的稻谷相比于180 d的擁有更高的新鮮度，發(fā)芽率和整精米率等。相比于啟封儲(chǔ)藏0 d，啟封儲(chǔ)藏180 d后氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝的氣調(diào)倉(cāng)P8和對(duì)照倉(cāng)P11在主成分圖上更為相近，而氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝的氣調(diào)倉(cāng)P16和對(duì)照倉(cāng)P12-1在主成分圖上分離更明顯。說(shuō)明氮?dú)鈿庹{(diào)時(shí)間越長(zhǎng)，稻谷在啟封后品質(zhì)變化與常規(guī)儲(chǔ)藏相比更明顯。

圖7 主成分分析圖和主成分分析載荷圖

3 結(jié)論

對(duì)實(shí)倉(cāng)秈稻樣本氣調(diào)啟封后的品質(zhì)變化規(guī)律進(jìn)行了初步探索，發(fā)現(xiàn)不同氮?dú)鈿庹{(diào)工藝啟封后，秈稻各品質(zhì)指標(biāo)變化趨勢(shì)總體上和常規(guī)儲(chǔ)藏的對(duì)照倉(cāng)相同。其中，兩種氣調(diào)工藝啟封后秈稻的儲(chǔ)藏品質(zhì)和糊化特性等指標(biāo)變化和常規(guī)儲(chǔ)藏差異不明顯。而氣調(diào)殺蟲(chóng)工藝在啟封儲(chǔ)藏前后秈稻的出糙率和整精米率分別比對(duì)照倉(cāng)多降低0.90%和0.20%，堊白率多增加0.73%；氣調(diào)儲(chǔ)藏工藝啟封儲(chǔ)藏前后秈稻的出糙率，整精米率儲(chǔ)藏前后分別比對(duì)照倉(cāng)多降低0.4%和0.34%，碎米率、堊白率、黃粒米率和硬度多增加1.93%、2.34%、0.70%、3.50%。通過(guò)主成分分析能清楚區(qū)分不同氣調(diào)工藝的糧庫(kù)和儲(chǔ)藏時(shí)間的秈稻，且同樣發(fā)現(xiàn)氮?dú)鈿庹{(diào)時(shí)間越長(zhǎng)，秈稻在啟封后品質(zhì)與常規(guī)儲(chǔ)藏相比變化更快、更明顯。由于實(shí)倉(cāng)樣本偶然性較大，在糧食品種、儲(chǔ)藏環(huán)境和條件等方面均會(huì)對(duì)結(jié)果造成的影響，存在一定的局限性，但此研究還是對(duì)于氣調(diào)儲(chǔ)糧啟封后秈稻品質(zhì)變化規(guī)律做出了有益的探索。