稻谷储藏品质研究现状及展望*

王春霞，易文裕，余满江，熊昌国，王 攀，程方平

（四川省农业机械研究设计院，成都 610066）

我国稻作历史悠久，稻谷是国人重要的主粮之一，根据国家统计局数据，从2011年以来，我国稻谷产量突破2亿t，并持续增产，2017年稻谷产量达到2.13亿t，约占全国粮食总产量的35%。收获当年，部分稻谷会被加工成大米或相关产品直接供给消费者，而更大部分需要以稻谷形式存储起来以保证国家粮食安全可持续发展[1]。但由于储藏设施简陋、科学储藏技术匮乏、农户储粮意识落后等原因，我国每年有4%～5%的稻谷损失在储藏环节[1]，造成农户和粮食企业巨大的经济损失。稻谷的安全储藏对保证国家粮食安全具有重要的战略意义。

1 稻谷储藏技术的发展沿革

我国稻谷储藏历史久远，一般农户用瓮、瓦罐来储存粮食，富裕的有囤垛，地主或粮商则是廒间存放。在古代粮仓中，最代表性的是含嘉仓，作为唐代国家粮仓，建于地势高的地方，这样的地方土质干燥，水位低，利于储粮；结构十分科学，人们在冬季封存粮食时，用“席子夹糠”法使粮窖隔湿保温。如此储粮，粮食不易发热、发芽、腐烂。此外，粮食被封存后，当时的人们还在封土上种小树作为监测手段：如果粮食发热、发芽，小树就会枯黄。古代已经能够充分利用晾晒来杀虫，并通过干燥、通风、避光、低温来储存粮食。

我国从20世纪70年代开始进行储粮生态系统研究，包括粮仓内人工封闭的生态系统、各种生物因子、非生物因子、仓外环境对储粮的影响，建立了“中国储粮生态系统理论体系”。在这一理论体系的指导下，我国粮食储藏理念逐渐转变，粮食储藏由传统储藏向绿色储藏发展。

2 稻谷储藏品质研究现状

稻谷是生物有机体，在收获后仍伴随着生理生化活动，决定了其具有不耐储藏的性质，在常规储存条件下稻谷第二年就开始陈化变质[2]。对于仓储稻谷，其品质决定了出仓时的价值，为了保持稻谷的品质，需要对日常储存和长期储备的稻谷品质进行监控，避免经济损失。

按照国家标准（GB/T 20569-2006）以及人们对大米食用品质的要求，除了稻谷的出糙率、黄粒米、含杂率等常用检测指标外，研究影响稻谷储藏品质指标主要集中在以下几个方面。

2.1 脂肪酸值

稻谷中油脂含量约为2%，在稻谷储藏过程中受温度、水分、光照、微生物等影响易发生氧化反应生成过氧化物或经脂肪酸酶作用后水解产生脂肪酸等，在水分含量低时，脂肪发生氧化，水分含量高时发生水解。但由于稻谷含有天然抗氧化剂，正常情况下氧化变质不显著，主要发生水解变质。新稻谷由于生理活动活跃，呼吸旺盛，加快了营养物质的变化，在储藏的第一年稻谷脂肪酸值增长速度较之稻谷的新鲜度呈显著的负相关关系，一年后继续升高，但变化幅度减小[3]。由于脂肪酸含量的变化能敏感的反映稻谷品质的变化，其被列入国标方法用于反应稻谷的宜存品质[4]。

脂肪酸值的变化受多种因素影响。陈银基[5]等在动态储运条件下稻谷的品质变化研究中发现，脂肪酸值与稻谷初始水分含量呈极显著正相关，初始水分含量越高，在储运过程中脂肪酸值增加越快；温度对高水分稻谷脂肪酸值影响尤为明显，温度越高，脂肪酸值上升越快。宋永令对比了不同温度条件下，脂肪酸值的变化，结果表明15℃储藏条件下，在存储28 d后稻谷脂肪酸值 （KOH）仅增加0.9 mg/100g，色泽、霉味变化不明显；而在30℃和35℃的存储过程中，增加幅度更大，分别增加18.2、18.3 mg/100 g，且稻谷在储藏的最后阶段颜色较暗，存在霉味。张玉荣[5]以粳稻谷为研究对象，探讨受谷蠹侵害后稻谷的品质变化，结果表明脂肪酸值变化与虫口密度呈极显著正相关，受到谷蠹感染后，稻谷表皮被破坏、谷蠹及其排泄物造成的温湿度增加，加速了脂类物质的水解氧化，脂肪酸值升高，大米变质。此外，稻谷脂肪酸值还受到收后干燥环节的影响。朱宝成等[6]提出，相较于高温烘干，低温烘干的稻谷在储藏过程中，脂肪酸值上升更加缓慢，认为低温烘干有助于延缓脂肪酸值的升高。但无论是何种烘干温度，在高温高湿的夏季，稻谷的脂肪酸值均十分明显的提升。故为了延缓稻谷脂肪酸值的升高，保障稻谷储藏品质，在储藏过程中应当保持稻谷含水量在安全水分以下，控制环境处于较低温条件下，确保稻谷不被谷虫侵害等。

2.2 直链淀粉

由于直链淀粉形成的胶体体系黏度较支链淀粉小，在一定范围内时，稻米中直链淀粉含量越高，则米饭黏度越小[7]。直链淀粉含量低于2%的大米呈糯性，米饭黏性大；直链淀粉含量在12%～19%的稻谷食味品质较好：大米吸水率低，米饭柔软、黏性大涨性小，冷却后仍能维持柔软的质地；直链淀粉含量在20%～24%的稻谷食味品质较低：大米吸水率高，米饭蓬松较硬，涨性大而黏性小；而当稻谷直链淀粉含量达到 25%以上，米饭黏性差，冷饭质地较硬，食味品质差。

直链淀粉含量变化对米饭的外观、黏性、硬度、味觉和气味等食味指标影响显著。周显青[8]在研究中晚籼稻的米饭加工适应性时提出，直链淀粉含量与各食味特性指标均呈极显著负相关，与感官总评分的相关系数最大（r=-0.708）。王志玺[9]在分析稻米品质之间相关性时同样也发现，大米的食味值与直链淀粉含量呈负相关关系。张玉荣[10]则通过傅里叶红外光谱仪分析粳稻储藏过程中淀粉陈化的机理，认为粳稻淀粉陈化过程中，微观结构和结晶区发生变化，抗消化能力增强，同时有序结构有所升高，直链淀粉含量增加，稻米糊化特性受到影响，从而导致稻米的食味特性降低。朱芳芳[11]对比了不同储藏条件下，稻谷直链淀粉含量变化，结果表明水分含量对直链淀粉含量的影响不显著，储藏温度能显著性影响直链淀粉含量变化，认为较低储藏温度可有效限制直链淀粉含量的增长。此外，在高湿储藏环境下，稻谷的胶体结构改变，黏度也会随着储藏时间的延长而下降更快，降低稻谷的食味品质。

2.3 挥发性物质

稻米的香气主要由挥发性物质决定，储藏中的稻谷挥发性成分变化复杂。烷烃类、苯环类、醛类、酮类、醇类、酸酯类和杂环类构成了稻谷的挥发性成分，其中，3-甲基十七烷、辛基酚、山嵛醇等是新鲜稻谷的特征性挥发物质[12]。鞠兴荣等[13]的研究表明当籼稻谷挥发性物质中检出2-己基-1-癸醇、苯甲醇、己醛、癸醛、2-十一酮、5-十三酮等物质时，籼稻谷的品质可能已经发生劣变。张玉荣对3种粳稻挥发性气体成分分析得出：十三烷、十四烷、十五烷、十七烷、邻苯二甲酸二异丁酯、正辛醇、2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇、香叶基丙酮、植酮、己醛、辛醇、壬醇及吲哚可能是引起粳稻储藏期间不良气味产生的主要气体成分[10]。

乔琳[14]在研究中指出，不同温度储藏下，稻谷样品中主要挥发性成分组分变化不大，均主要为醇类、酮类和杂环类，但高温条件下的酮类贡献率明显高于低温条件，高温条件下的粳稻谷劣变程度更为严重。该结果和国外学者[15]提出的脂肪、氨基酸等降解产生的酮类、醛类物质是造成陈谷臭味的主要来源的结果一致。

2.4 稻谷储藏品质指标

随着国民消费水平的提高，对稻米品质的要求也不断提高。朱玫[16]等通过研究优质籼稻储藏品质的变化规律，探讨优质籼稻储藏品质与各项指标之间的关系，最终确定优质籼稻储藏品质控制指标为米饭感官评分、脂肪酸值、黄粒米、色泽气味、米饭硬度和最终黏度，并得到保质储藏期和安全储藏期内优质籼稻储藏品质控制指标的限定范围，见表1，对比表2可看出稻谷的评价指标限定范围逐渐缩小。

表1 优质籼稻储藏品质控制指标限定范围

表2 稻谷储存品质指标（GB/T 20569-2006）

3 粮企储粮品质控制手段

随着低温储藏和气调储藏技术的发展和信息技术的应用，粮企稻谷储藏由粗放管理向精细化管理方向发展，使我国粮食储藏行业得到飞跃发展。

3.1 低温储粮

从稻谷储藏品质的变化可以看出，低温储藏有利于延缓储藏稻谷的品质变化。储藏温度越低，稻谷的陈化速度就会越慢，在15～20℃储藏温度下可以有效地保持稻谷品质，同时控制有害微生物数量[17]。这是由于降低稻谷的储藏温度能抑制稻谷中脂肪酶活性，减缓脂肪水解速度，抑制霉菌生长繁殖速度和减少有毒代谢产物的生成，同时还可减少霉菌的生理代谢对稻谷胚部组织结构造成的破坏，从而保证了稻谷较高发芽率和稻米良好品质[18]。因此，合理地控制储粮温度有助于延缓稻谷的品质劣变。

低温储粮是指使粮食全年处于低温 （15℃）或准低温（15～20℃）储藏状态。常用手段主要为自然通风、机械通风和空调控温。吴晓娟等[19]以安全水分粮为原料研究压盖导流通风降温储藏对稻谷的影响，结果表明相比于常规储藏，采用稻壳压盖并导流通风降温储藏方式不仅能够减少稻谷水分损失，延缓黄粒米、脂肪酸值的升高以及品尝评分值的下降，还能提高出糙率和整精米率。优质籼稻品质较高，但耐储性更差，对储藏环境的要求也更高[20]。在南方高温、高湿地区，采用冬季机械通风、压盖和空调控温等综合技术在高大平房仓中储藏优质籼稻谷，稻谷脂肪酸值上升、品尝评分值下降速度更缓慢，而黄粒米和色泽气味基本无变化；使用综合控温技术，不仅延缓了优质稻谷品质劣变，确保优质稻谷储藏安全，相对于利用大型谷物冷却机控温储藏，还减少了储藏成本[21]。王维海[22]分析了高大平房仓空调控温储藏稻谷品质变化情况，表明空调控温可有效降低仓温、仓湿、粮温和仓内稻谷表层水分，延缓稻谷脂肪酸值升高，减缓储藏期间稻谷品质下降速度。

储粮材料近年来也成为实现低温储粮的研究热点。相变材料是一类自身的温度在相变完成前几乎维持不变的材料[23]，被应用于粮食储藏。高树成[24]在立筒仓基础上加入相变材料处理，和对照仓相比，相变材料处理仓能减缓表层粮温的升高，有效控制粮仓温度，可实现准低温储粮，且在储藏期间试验仓没有发生虫、霉及黄粒米等异常粮情。任丽辉[25]则在高树成基础上，加入空调制冷技术，可最大限度地保持稻谷品质、稳定稻谷发芽率、减缓陈化。

低温储粮技术和相变储粮材料，相较于常规储粮均能降低由于高温造成的稻谷的损失，但这些技术经济成本相对较高，仅适用于大型粮仓，对于农户储粮而言，研究甚少。

3.2 气调储粮

气调储粮旨在通过调节密闭储藏环境中空气成分的配比，得到不同于正常大气的调节气体，以降低储粮的生理生化活性，并抑制虫霉的生长，从而达到减缓储粮品质变化的目的。

蒋春燕[26]在研究气调对稻谷品质影响的结果表明，相较于常规组，CO2气调对高温（37℃）储藏的调节效果明显，能起到延缓脂肪酸值升高、α-淀粉酶降低的效果，对米饭的质构特性也具有较好的保持作用，但对低温（4℃）储藏的稻谷影响不大。N2气调储藏可达到的效果同CO2气调差别不大。在高温储藏条件下，N2调节对减缓稻谷品质变化具有明显的效果，但效果随储藏温度的升高而降低，而在低温储藏条件下加入N2调节对稻谷品质的影响同对照组差别不显著[27-28]。周延智[29]对比分析了充氮高大浅圆仓和常规高大浅圆仓中储藏两年的稻谷品质，发现充氮仓除了对黄粒米的变化有抑制效果且不显著外，对脂肪酸和发芽率的控制并不优于常规仓。

影响稻谷储藏品质的因素主要是稻谷采收后机体内部的新陈代谢和环境中微生物的作用，两者对温度最敏感，因此，在选择稻谷的储藏条件时，应当首选低温储粮的方式，其次是气调储粮。

4 农户储粮

农户储粮是国家粮食储备体系中的重要组成部分，占我国粮食储备总量的50%～60%[30]。据文献报道，我国多数农户缺乏科学储粮知识，储粮意识落后，储粮设施简陋，常见储粮工具主要为编织袋、麻袋、瓦缸等，缺乏专业储藏设施，粮食堆放地点杂乱，易致鼠害、霉害发生，储粮损失较多[30-32]。不仅影响了粮食有效供给和农民增收，还威胁到国家粮食安全及生态环境的可持续发展[33]。因此，减少农户储粮损失，已经成为保障全球及区域食物安全，增加农民收入的重要途径。

随着国家对农户储粮重视程度的提高，自2007年起，以减少农户储粮损失为目的的“农户科学储粮专项”开展，新型储粮工具得到推广，其中数量最多的为组合仓，占80%以上[34]。组合式储粮仓可根据储粮体积和存放空间进行不同的组装，具有较强的灵活性；此外，组合式粮仓具有通风、干燥降水、防鼠、防霉的作用，相较于砖混仓、木仓能减缓稻谷品质劣变[24,35]，可改善春秋冬季农户储粮环境，但夏季高温高湿环境对储粮品质造成的影响依然存在。

5 展望

随着人们对粮食的需求由数量保障向优质美味转变，对水稻食味性的研究显得尤为重要。现有研究多停留在储粮工具对霉变、虫害、鼠害等物理损失的影响方面，鲜有研究对比分析不同储粮工具对稻米营养成分、食味品质的影响。随着人们生活水平的提高，针对粮食安全的数量上的充分供应基本得到解决，人们追求美好生活的需求，对粮食质量上的安全可靠提出了更高的要求，因此，既能保证数量又能保证质量的储粮工具应是今后粮食储藏的研究方向。

在查阅文献过程中发现，储粮手段的研究主要集中在针对具有大型粮仓的专户或企业，对农户储粮手段研究仅停留在储粮工具的研究，且设施相对简单。虽然组合仓能够起到防鼠的作用，但在调研中发现，并不能起到防虫的作用。此外，农户储粮随心随意，无章可循，而关于能指导农户如何设置安全储粮环境的研究几乎没有，完全解决农户安全储粮问题任重而道远。因此，今后关于农户储粮的研究重点应当落在更完善的储粮工具及安全的储粮环境方面，以实现传统储粮形式改造升级，助力乡村振兴。