优质稻谷氮气气调与常温储藏品质变化的比较研究

杨乾奎 渠琛玲 王红亮 王若兰 万立昊

(河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001)

稻谷是我国重要的粮食作物，据国家统计局公布的最新粮食生产数据，2019年全国稻谷产量为20 961万t，占粮食总产量的31.58%[1]。随着人民生活水平的提高，人们对食物的要求不再像以前一样只单单是能够解决温饱，对其品质也有一定的要求，所以优质稻谷越来越受到人们的青睐[2]。与普通稻谷相比，优质稻谷腹白较小甚至没有腹白，角质率高，大米颜色鲜亮有光泽，并且散发清新的香味，加工出的米饭香甜，适口性较好[3]。但是优质稻谷在储藏过程中容易出现黄变、结露等问题，且脂类和蛋白质的变化较快，导致储藏稳定性相对较差，品质劣变快[4]。

储藏方式是影响优质稻谷储藏的重要因素，经过长期的研究与应用实践，目前用于优质稻的储藏方式主要有常温储藏、氮气气调储藏和准低温储藏。氮气气调储藏即向粮堆通入氮气以改变其中的气体组分，达到防虫抑霉，延缓粮食品质变化的储粮技术，要求储藏期间控制氮气浓度在97%以上[5]。我国自2003年起开始进行氮气气调研究[6-10]，目前已经取得了很大进展，多年实践证明氮气气调储藏在杀虫、防霉和延缓稻谷品质劣变[11]方面具有独特的优势。

通过研究氮气气调储藏黄华占和两优两种优质稻谷品质随时间的变化规律，并与常温储藏条件下稻谷品质变化进行对比，为氮气气调用于优质稻谷储藏的可行性以及氮气气调储藏优质稻谷的储备周期提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验原料

“黄华占”和“两优”两个品种的优质稻谷购于湖北省襄阳东国家粮食储备库(2016年9月收获)。储藏过程中含水量保持在13.5%～14.0%，杂质含量小于0.1%。在常温储藏过程中，发现稻谷感染了害虫谷蠹和印度谷螟，虫口密度分别为3头/kg和2头/kg。由于害虫继续发生会对品质产生影响，故而对常温储藏的两种优质稻谷用硫酰氟进行了熏蒸，熏蒸浓度35 g/m3，熏蒸时间28 d。

1.2 储藏条件

实验模拟仓尺寸为1.5 m×0.95 m×1.20 m，装粮高度1 m[12]，每仓约装稻谷850 kg。

常温储藏：实验仓所处的室内环境通过开窗通风保持与外界一致。共储藏18个月。4～10月平均粮温为20～29 ℃，11～3月平均粮温为1～17 ℃。

氮气气调储藏：在储藏仓内内衬两层塑料薄膜，装入优质稻谷，然后充入氮气改变密闭粮仓内的气体比例，并将氮气浓度维持在97%以上，同时粮仓所处外界环境与常温储藏的仓保持一致。每两周对氮气浓度进行检测，如遇浓度低于98%及时补气。

1.3 优质稻谷品质测定

每两个月取仓内上中下层(每层取样于仓中心及四角各100 g)共1 500g稻谷混匀，用于品质监测。

脂肪酸值和品尝评分值：参照GB/T 20569—2006。黄粒米率：参照GB/T 17891—2017。直链淀粉含量：参照GB/T 15683—2008。出糙率：参照GB/T 5495—2008。整精米率：参照GB/T 21719—2008。过氧化氢酶活动度：参照GB/T 5522—2008。发芽率：参照GB/T 5520—2011。糊化特性：参照GB/T 24852—2010。

质构特性：将优质稻砻谷、碾米后蒸煮，蒸煮方法参照GB/T 20569—2006。从试样中随机取4粒大米，去除最大值及最小值求其平均值。相关参数：探头为P/36R；操作模式：压力测定；压缩比例：70%；触发点：5 g；间隔时间：2 s；测前、测试及测后速度分别为5、0.5、0.5 mm/s。

1.4 数据处理

所得数据采用Excel和Origin软件进行处理、分析和绘图。

2 结果与讨论

2.1 储藏品质的变化

随着储藏时间的增加，两种优质稻谷的脂肪酸值均逐渐增加，品尝评分值呈现下降趋势(图1)。经540 d(18个月)的储藏后，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的脂肪酸值分别达到了31.1、33.3 mg/100 g，品尝评分值分别为70和64；氮气气调储藏和常温储藏两优的脂肪酸值分别为30.6、32.7 mg/100 g，品尝评分值分别为68和67。常温储藏和氮气气调储藏的黄华占在420、480 d时的脂肪酸值分别为29.9、29.7mg/100 g，两优在420、480 d时的脂肪酸值分别为28.9、29.7mg/100 g(≤30.0 mg/100 g，宜存，GB/T 20569—2006)。常温储藏和氮气气调储藏的黄华占在420 d和480 d时品尝评分值均为73，两优在420 d和480 d时品尝评分值分别为76和73(≥70，宜存，GB/T 20569—2006)。

2.2 质量指标的变化

随着储藏实验的进行，两种优质稻谷的直链淀粉含量先上升后下降(图2)。经540 d储藏后，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的直链淀粉含量分别由原来的13.1%和12.9%上升到15.7%和15.8%，较初始值分别上升了2.6%和2.9%；氮气气调储藏和常温储藏两优的直链淀粉含量分别由原来的12.9%和13.0%上升到15.2%和15.4%，较初始值分别上升了2.3%和2.4%。

图1 储藏期间两种优质稻谷脂肪酸值与品尝评分值的变化

储藏过程中两种优质稻谷的黄粒米率均呈上升趋势，在540 d时，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的黄粒米率分别升高到0.7%和1.0%，两优的黄粒米率分别升高到0.7%和0.9%。根据GB/T 17891—2017，两种优质稻在两种储藏方式储藏540 d后的黄粒米含量均小于等于1.0%，符合优质稻的质量标准。

较常温储藏稻谷，氮气气调储藏可在一定程度上减缓稻谷直链淀粉含量和黄粒米率的上升速度，延长稻谷储藏时间。

2.3 加工品质的变化

随着储藏时间的增加，两种优质稻谷的出糙率和整精米率均呈现不同程度的下降趋势(图3)。经540 d储藏后，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的出糙率由初始的79.8%分别下降至77.8%和77.7%；氮气气调储藏和常温储藏两优的出糙率由初始的80.5%和80.0%分别下降至76.8%和76.4%。

在540 d时，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的整精米率由初始的61.3%和60.8%分别下降至55.8%和55.2%；氮气气调储藏和常温储藏两优的整精米率由初始的60.9%和60.0%分别下降至53.3%和52.5%。

在两种不同储藏条件下储藏540 d后的黄华占和两优的整精米率都高于50%，根据标准优质稻谷GB/T 17891—2017，符合2级优质稻谷的质量指标。不同的储藏条件对黄华占的出糙率影响较小，在60 d时出糙率高于79.0%，符合1级稻谷的质量指标；540 d时，出糙率高于77.0%，符合2级标准的质量指标。常温储藏和氮气气调储藏两优分别在60 d和120 d时出糙率高于79.0%，符合1级稻谷的质量指标，在360 d和480 d时出糙率高于77.0%，符合2级标准的质量指标。通过上述数据对比可得，氮气气调储藏对两种稻谷的整精米率和黄华占稻谷的出糙率影响较小，但可以减缓两优稻谷的出糙率下降趋势，延长储藏时间，减缓其出糙率下降速率。

2.4 生理品质的变化

如图4所示，随着储藏时间的增加，两种储藏方式下的优质稻谷过氧化氢酶均呈下降趋势，而氮气气调储藏稻谷的过氧化氢酶活动度下降速度相比常温储藏稻谷总体较慢。在储藏540 d后，氮气气调储

藏和常温储藏黄华占的过氧化氢酶活动度由44.2、43.9 mgH2O2/g分别下降到16.1、12.8 mgH2O2/g，较初始值分别下降了63.5%和70.8%；氮气气调储藏和常温储藏两优的过氧化氢酶活动度由45.4、44.8 mgH2O2/g分别下降到22.6、16.6 mgH2O2/g，较初始值分别下降了50.2%和63.0%。说明氮气气调储藏稻谷的过氧化氢酶活动度下降速度略比常温储藏稻谷缓慢。

在稻谷储藏过程中，氮气气调储藏稻谷发芽率在一段时间内明显更高。在储藏540 d后，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的发芽率较初始值分别下降了97.7%和98.5%，氮气气调储藏和常温储藏两优的发芽率分别下降了49.2%和98.3%。其中，在180 d时，较氮气气调储藏，常温储藏两种稻谷的发芽率发生骤降，造成该结果的因素主要由于该节点对常温储藏稻谷进行了磷化氢熏蒸；氮气气调黄华占和两优的发芽率分别于360 d和420 d时开始急速下降，其原因是长时间的缺氧条件导致稻谷种子活力下降。由此可知，氮气气调储藏较常温储藏可在一定程度上延缓稻谷品质劣变。

2.5 糊化特性的变化

图5为黄华占和两优在不同储藏方式下糊化特性的变化。随着储藏时间的增加，两种储藏方式下黄华占和两优的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、糊化温度均呈上升趋势。在540 d储藏期间，氮气气调储藏优质稻谷的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、峰值时间、糊化温度的变化程度均小于常温储藏。因此，氮气气调储藏可一定程度上减缓稻谷糊化特性的变化，相较常温储藏可较好的保证其食用品质，延缓稻谷储藏时间。

2.6 质构特性的变化

如图6所示，随着储藏时间的增加，两种优质稻谷的硬度和咀嚼性整体呈上升趋势。经过540 d的储藏，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的硬度分别由1 656.0 g和1 635.2 g上升至2 631.3 g和2 862.8 g；氮气气调储藏和常温储藏两优的硬度分别由2 084.5 g和2 238.4 g上升至2 456.7 g和2 619.6 g。氮气气调储藏和常温储藏黄华占的咀嚼性分别由337.3 g和353.9 g上升至722.1 g和867.5 g；氮气气调储藏和常温储藏两优的咀嚼性分别由315.8 g和343.5 g上升至659.8 g和738.4 g。

图5 储藏期间两种优质稻谷糊化特性的变化

图6 储藏期间两种稻谷质构特性的变化

两种储藏方式下的稻谷黏着性和弹性均呈现下降趋势。储藏540 d时，氮气气调储藏和常温储藏黄华占的黏着性分别由-253.7 gs和-244.9 gs下降至-135.9 gs和-125.8 gs；氮气气调储藏和常温储藏两优的黏着性由-232.3 gs和-216.7 gs下降至-142.8 gs和-132.3 gs。氮气气调储藏和常温储藏黄华占的弹性分别由0.69 mm和0.79 mm下降至0.49 mm和0.47 mm；氮气气调储藏和常温储藏两优的弹性分别由0.70 mm和0.69 mm下降至0.55 mm和0.53 mm。

由以上数据对比可知，相比常温储藏，氮气气调储藏稻谷的质构特性变化稍缓，有助于其食用品质的保持。

3 结论

通过两种优质稻谷在氮气气调储藏及常温储藏条件下相关品质的对比研究表明：采用氮气气调储藏时，优质稻谷的脂肪酸值上升和品尝评分值下降速度得以减缓，直链淀粉含量和黄粒米率上升速率相比常温储藏较低，整精米率和出糙率下降趋势减慢，可以降低稻谷的过氧化氢酶活动度和发芽率的下降速率，延缓糊化特性和质构特性的劣变，保持其食用品质。其中，常温储藏420 d(14个月)的优质稻谷的品质劣变程度与氮气气调储藏480 d(16个月)的劣变程度相当。说明氮气气调储藏与常温储藏相比，能在一定程度上延缓优质稻谷的品质劣变，延长稻谷的储存时间，但效果有限。根据GB/T 20569—2006《稻谷储存品质判定规则》中对稻谷脂肪酸酯和品尝评分值来判定是否宜存的界定标准，氮气气调储藏优质稻谷的最长时间可达16个月。若结合粮食生产周期为一年，新稻上市，建议氮气气调的优质稻轮换时间为12个月。