大米储藏过程品质控制与有害生物防治新技术

张学亮 ，张高鹏 ，莫 菊 ，张立学 ，王福彬 ，聂 鑫 ，刘 霞 *

（1.天津市蓟州区粮食产业发展中心，天津 301900；2.天津市蓟州区上仓粮食购销有限公司，天津 301906；3.天津科技大学省部共建食品营养与安全国家重点实验室，天津 300457）

从古至今粮食储备就是治国安邦的重要措施。当前，我国粮食储备体系建设已基本完成，粮食储备包括原粮储备与成品粮储备。其中成品粮大米储藏相比稻谷原粮储藏可以节省出约40%的仓容，可大量节约土地资源，减少人力、物力和资金投入，加快粮食流转流通速度与应急保障效率[1-2]。现今稻谷主要以原粮稻谷进行储备的主要原因是成品大米本身耐储存性较差，因此，大米储藏过程品质控制与有害生物防治技术亟待进一步提高。

我国是大米生产和消费大国，2019年我国大米总库存达1.1亿t，储藏方法主要采用低温或准低温储藏，最大程度的保持了大米的品质及风味[3]。但是，大米在没有颍壳的保护时，储藏稳定性比稻谷差，储藏条件要求极高，在出入库时极易因环境温度变动而引起包装袋内外结露，从而导致大米储藏或市场流通中出现霉变、虫鼠危害、受潮、陈化等问题[4]，严重影响大米储藏数量和质量安全，直接导致大米食用品质下降[5]。因此，大米储藏新技术对满足快速流转的市场需求、最大限度减少大米储存损失率和开发大米储藏关键技术具有重要意义。

1 大米储藏特性

大米又称稻米，其加工过程为稻谷经清理、砻谷、碾米、成品装袋包装等工序，经过机械加工去掉了稻谷的谷壳和糙米层，破坏了稻谷中脂肪酶与脂肪质的物理分隔，脂肪酸氧化是导致大米陈化的主要化学反应，碾米后胚乳直接暴露在空气中，由脂肪酶分解脂肪而来的不饱和脂肪酸与空气中的氧反应极易形成过氧化脂肪酸，其进一步分解为乙醛、己醛等小分子物质而出现陈米味。同时，过氧化脂肪酸还可与蛋白、淀粉互相作用进一步加剧大米品质劣变。储藏环境因素不稳定是导致霉变、受潮、陈化等问题出现的另一大“杀手”，大米在骤冷骤热、高温烘干或者日光暴晒的情况下，会造成大量大米爆腰，产生较多的碎米，在一定程度上降低大米的品质，影响市场流通。大米储藏与流通过程的品质保持是一个复杂的内因与外因相互作用的结果，优质储藏需要系统考虑各因素的相互影响，综合考虑大米储藏系统虫霉生态演替规律。

1.1 大米霉变

大米中主要成分是淀粉、脂肪和蛋白质等营养物质，营养成分丰富，有利于微生物生存。储藏环境中水分含量、温度、通风等都是影响大米储藏品质的重要因素，当储藏环境潮湿，温度较高，水分含量较高的情况下，容易遭到霉菌的侵染，使其大量繁殖，从而造成大米霉变[6-7]。

大米霉变较常发生，但往往难以发觉。霉菌侵染大米后，繁殖速度极快，几天内霉菌量就会从几千个/g增加到几亿个/g，并且霉菌在繁殖过程中会产生霉菌毒素，食用被霉菌侵染的大米后将会对人体健康造成严重威胁[8]。稻米在现代专业粮库储藏过程中，一般不会出现霉菌大面积繁殖的情况，但往往会有一些偶然因素导致局部霉变的情况出现，如：墙面渗水、仓顶裂缝等[9]。

从微观角度观察，在大米储藏期间发生霉变后大米的淀粉含量会由于霉菌的大量繁殖而出现下降的趋势。当储藏环境温度达35℃时，由于是微生物最适宜生长温度，大量的霉菌会迅速消耗大米中的淀粉、脂肪和蛋白质等营养成分，大米中营养成分会明显下降。因此，低温储粮是防止霉菌发生和蔓延发展的有效物理手段。

1.2 虫鼠危害

对于成品粮大米，储藏过程及储藏后皆不允许出现活虫、死虫及虫鼠粪便等[10]。一旦发生虫鼠危害，其产生的有毒有害物质将会严重影响大米色泽、陈旧程度以及大米的食用安全性，严重降低大米的储藏质量。

1.3 受潮、陈化

大米受潮的因素有很多，比如加工精度、碎米数量以及糠粉含量。其中糠粉含量是影响大米受潮的一个重要因素，糠粉不仅吸湿能力极强而且自身还携带大量的微生物，可进一步导致储藏大米受潮、陈化及霉变，降低大米的储藏品质[11]。

经过长时间储藏，大米中的淀粉、脂肪和蛋白质等营养物质发生各种变化，大米失去原有的色、香、味，营养成分和食用品质下降，甚至产生有毒有害物质。储藏时间、温度、湿度和气体是影响大米陈化的主要因素。此外，大米品种、加工精度、糠粉含量以及虫霉危害也与大米陈化有密切的关系。一般情况下大米陈化速度与储藏时间成正比，储藏时间越长，陈化情况越严重。水分大，温度高，加工精度差，糠粉多，大米陈化速度就快。因此，为保持大米的新鲜品质与可食用性，应注意减少储藏时间，保持阴凉干燥的储藏环境，时刻注意市场流转情况，合理安排新、陈大米出入库轮换，及时使其进入市场流通[12]。

1.4 储藏过程中脂肪酸值的变化

脂肪酸值是大米品质变化的重要指标之一，代表着大米内脂肪的氧化程度，大米脂肪酸值已成为大米储后品质评价的关键指标。当大米内脂肪氧化程度较低时，适宜水分蒸煮的大米口感极佳。随储藏时间延长大米内的脂肪酸值呈现上升趋势，低温或准低温储藏较常温储藏可以有效抑制大米脂肪酸值的上升[13]。

2 大米储藏适用技术

“绿色储粮”已成为粮食储藏的指导思想。目前，成品粮大米在储藏研究与实践中开发出许多符合发展要求的技术，比较典型的绿色储藏技术有：分类储藏、物理储藏、化学储藏、气调储藏、常温储藏、控温储藏及生物制剂储藏等[14]。

2.1 分类储藏技术

分类储藏的主要依据不同批次、不同质量层次、不同种类等指标，在大米储藏过程中分类、分批储藏，以免出现大米受潮、发生霉变等问题的交叉污染。在储藏过程中，若出现不同程度的受潮、陈化等问题也应分别储藏，以免其它大米进一步污染。此外，不同品种、不同基因型大米品种由于其耐储藏性不同也应分类储藏[15]。

2.2 物理储藏技术

物理储藏技术是指利用场（电场、磁场）、高压、电子、辐照等单一或2种以上物理技术共同使用，在常温或控温的情况下保鲜储藏。大米中常用的物理储藏技术主要有微波处理保鲜技术、电子束辐照保鲜技术两种。

微波是指频率为300 MHz～300 GHz范围内、波长为0.1 mm～1 m之间的非电离辐射波，微波不仅具有偏振、透射等物理性质，还具有向物体进行能量传递的能力。在食品行业中，微波的应用具有高效、安全和环保的优点，因此微波也作为新型的粮食储藏技术来延长粮食储藏期。微波处理大米后可以加速大米内部水分子的运动，产生的热量有效消灭大米表面的霉菌，降低脂肪酸值，使大米的储藏期延长、食用品质提升。张晓红[16]研究了微波功率和微波时间对6种储粮害虫的影响，结果表明微波处理时间相同时，微波功率越高储粮害虫的死亡率越高；微波功率相同时，储粮害虫成虫在一定时间内会出现缓死效应，在72 h内死亡率呈现急剧上升趋势。总之，微波处理技术符合“绿色储粮”要求，是值得推广应用的大米保鲜技术。

目前，电子束辐照保鲜也已在粮食储藏领域进入了快速发展期，在实践应用方面也已经比较常见。电子束辐照保鲜主要利用辐照射线破坏生物体内DNA、RNA等遗传物质和蛋白质、脂质等有机分子结构，造成机体损伤，中断生物体的新陈代谢，最终导致生物灭亡，断绝有害生物的生长繁殖。范家霖等人[17]研究了0～1 000 Gy剂量的电子束辐照下对米象的致死效应及0～5 000 Gy剂量的电子束辐照对大米蒸煮品质的影响，结果表明不同剂量的辐照对米象的致死规律相近；辐照剂量对大米蒸煮品质有较大的影响，随着辐照剂量的增加大米胶稠度、吸水率、膨胀率和感官评分均呈现降低的趋势。也有研究表明[18]，700 Gy的辐照结合尼龙－聚乙烯复合材料包装储藏，大米蒸煮后的感官评分最高，米饭食用口感最佳，软硬度适中。

2.3 化学储藏技术

化学储藏技术顾名思义是利用化学药剂来抑制大米和微生物的代谢活动，防止大米发热，从而延长大米储藏期。但是，化学药剂长期使用会使储粮害虫产生抗药性，杀虫效果逐渐变差，杀虫成本也会逐渐增加，并且化学药剂残留问题严重。因此，粮食储藏中的化学药剂应用也趋向于越来越少[19]。

在大米储藏中，一般使用化学药剂DDVP缓释片（敌敌畏）、磷化氢等防霉防虫。但历史上也曾因过量使用化学药剂造成食物中毒事件，20世纪70年代在日本发生的“溴米”中毒事件，造成了严重的社会恐慌，对消费者身体健康造成了严重威胁。

2.4 气调储藏技术

气调储藏是一种科学绿色的有效保鲜技术，已广泛应用于果蔬、中草药材以及粮食储藏等领域[20]。气调储藏技术主要通过向大米包装内充入惰性气体以降低储藏环境中的氧气浓度，抑制储粮害虫、大米表面霉菌的生长繁殖以及抑制大米自身生命代谢，最终达到减损保质、提升大米储藏品质及食用口感的目的[21]。

气调储藏技术方式多种多样，主要有生物降氧；充氮气、二氧化碳气调；脱氧剂气调储藏和真空包装四种形式。生物降氧利用大米自身呼吸作用来降低储藏环境中的氧气、增加二氧化碳的含量，但生物降氧的影响因素较多不易把握，如若处理控制不当，将会严重影响储藏效果。余波[22]研究了充氮气调对大米储藏品质的影响，在大米水分含量13.5%、储藏温度25℃、氮气含量为100%的储藏条件下，小包装及垛粮大米的品质变化较小，有利于大米的储藏。

早在20世纪80年代就有了在大米储藏中使用脱氧剂的研究，脱氧剂可在包装或密闭环境内通过吸收密闭环境内氧气，有效抑制微生物及大米的生理代谢，延长大米储藏期。合适的脱氧剂剂量下，大米储藏5个月甚至更长时间保持绝氧状态，有效地延长大米的储藏期[23]。而实践中常用的真空包装明显的优势是既能保持大米的水分又能保持大米粘度及过氧化氢酶的活性，同时可以防止虫害的发生。

2.5 常温储藏技术

大米常温储藏，顾名思义就是稻谷收获后经自然晾晒至安全水分后，碾成大米分装至缸、桶、编织袋内，再导入常温库内储藏，这是我国应用最为普遍的大米储藏方式。其主要原理是通过自然晾晒的方式降低大米中的水分含量，进而延长大米的储藏期。但这种方式由于储藏温度没有进行有效控制，常会遭到微生物（霉菌）、虫鼠等危害，使大米的储藏品质及食用口感降低较快，有一定的储藏局限性。王红亮等[24]研究优质稻常温储藏条件下品质变化表明，储藏时间达到420 d时，生理品质、糊化品质以及质构特性等均有所下降，脂肪酸值（KOH）也接近于宜存标准（30 mg/100 g），一般建议常温储藏大米时间应不超过4个月。也有科研人员研究了不同储藏温度条件下对大米的储藏品质的影响，常温储藏条件可以结合真空包装方式来延长大米储藏期，可有效地保持大米储藏品质。

2.6 控温储藏技术

控温储藏中主要体现为低温（≤15℃）或准低温（15～20℃）储藏，是大米最适宜和应用最为广泛的储藏技术之一，在1950年左右我国就已对该技术进行了基础理论研究。实现低温或准低温储藏主要通过自然低温、强制性低温（机械通风或机械制冷）、低温仓以及低温水循环、热泵等技术来实现[25]。胡太坤等[26]研究不同储藏温度对华南地区大米储藏品质的影响，表明常温与准低温储藏相比，准低温储藏可明显抑制脂肪酸值的上升。准低温储藏可有效抑制微生物的生长繁殖及大米代谢，延长无虫期，保持大米较好的储藏品质和食用口感。但准低温储藏并不能完全杜绝害虫生长，准低温储粮技术还需结合其它技术进一步完善技术体系[27]。准低温储粮作为一种新型的储藏技术，符合现今成品粮储藏的技术发展要求，能有效地降低控温和电耗，符合绿色可持续发展理念，是成品粮储藏的发展趋势之一。

2.7 生物制剂储藏技术

21世纪以来，针对于大米等成品粮储藏的防霉、防虫、防陈化生物制剂逐渐兴起，该技术主要交叉融合了化学、物理和微生物学等多学科技术，有效地解决了大米受潮霉变、虫鼠害、酸败等储藏问题。常用的生物制剂保鲜剂有甲壳素，也有研究魔芋精粉、双乙酸钠和L－抗坏血酸按照一定比例复配而成的保鲜剂。生物制剂对大米防潮、抑菌有明显的效果，有效地延长大米的储藏期，提升大米的储藏品质及食用口感。与化学储藏技术相比，该技术拥有污染小，安全性高的优点。因此，生物制剂储藏已逐渐成为研究热点。

3 有害生物防治技术

大米的有害生物防治中防虫相对于稻谷原粮来说，具有一定的特殊性。在稻谷储藏过程中，允许出现限量的虫尸、虫粪等杂质和表面附着微生物，但由于成品粮大米已经在作为产品销售或应急储备用，其储藏过程中不允许出现虫尸、虫鼠粪便等杂质，会严重影响食品安全卫生以及降低大米储藏及销售品质。可见，在成品粮大米储藏中更要特别注意虫、鼠及微生物的防治。

3.1 虫鼠防治

储粮害虫和鼠类防治问题一直以来都是粮食储藏的关注点和防治重点，加之大米储藏的特殊性使得虫鼠防治工作成为重中之重。大米在储藏过程中主要发生的虫害种类为玉米象、锈赤扁谷盗、锯谷盗、谷蠹、麦蛾以及赤拟谷盗等[28]。防治虫害发生的主要传统方法为磷化铝、磷化锌等化学药剂熏蒸法。近年来，因长期单一使用化学药剂进行虫害防治，已导致害虫具有一定的抗药性和造成粮库周围一定的环境污染。为响应绿色储粮的发展思路，我国大部分地区已不再使用或减少使用化学防护剂，转而使用物理、生物制剂等单一或联用的方式进行害虫防治。鼠类对成品粮大米储藏的危害主要体现为对大米直接咬食造成彻底的破坏，极大地降低了大米的品质。关于鼠类防治，在粮库日常管理中，特别注意库内卫生，在易发位置放置（不可与仓内大米直接接触）一定数量和种类的捕鼠器及鼠类防治药物等。

3.2 微生物防治

由稻谷加工而成的大米入库储藏后，主要面临的储藏微生物种类有青霉菌、绿霉菌、黄曲霉等霉菌。由于生产地区的地理位置和气候特点不同，所携带的霉菌种类和数量也不尽相同。经统计调查，我国东北、西北地区相较于华东、中南地区来说，所携带的霉菌种类及数量较少。

对大米储藏过程中的霉菌控制除了破坏其适宜生存的水分含量、温度、气体成分外，还可利用臭氧灭菌、生物制剂涂膜、气调等技术加以辅助[29]。在大米入库前要保持入库器械以及库内的洁净卫生，同时在有条件的情况下应尽可能保持储藏环境的低温状态以抑制大米表面霉菌等微生物的生长繁殖。

4 结论

随着社会发展与科技的进步，气调包装保鲜、大米抛光保鲜等逐步成为现今大米储藏研究热点，符合绿色储粮观念的储藏技术，是未来大力推广应用的储藏技术，化学储藏将淡出储藏技术视角。除此之外，在大米储藏实践中并不适合使用单一技术，多种技术联用可使储藏效果更佳。

成品粮大米的储藏是粮食流通领域产、储、销环节中的重要的一环。因为大米具有可直接投入市场流通、民众直接食用以及作为战备物资的重要性质，所以其在我国必须保持合理的储备量。大米储藏保鲜新技术的发展与应用可以大幅度的延长其储藏期、提升储藏品质，减少受潮霉变及陈化等，使民众吃上安全可口、营养丰富的大米。在现今绿色储粮的发展要求下，我们需要不断开发出环境友好、储物无害、高效低毒的绿色保鲜技术，以便更好地服务于成品粮的储存与流通，确保粮食质量和数量的安全。