初探负压低氧储粮

◎ 元世昌，陈会会，赵 云

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）

民为国基，谷为民命。粮食事关国运民生，粮食安全是国家安全的重要基础。目前，我国农业发展正处于“提质增效”的新时期，粮食安全仍然是我国“三农问题”的重中之重。粮食储藏对于保证粮食安全起着承上启下的作用，但由于不当的储藏方式、粮食呼吸作用的过度消耗、储藏害虫或菌体的侵害等因素，给储粮工作造成了较大的影响。为减少和避免粮食储藏过程中不必要的损失，大力响应“绿色储粮、生态储粮”的号召，强化落实党中央提出的“十四五”国家粮食安全战略，粮食科技人员要着眼新发展格局，落实“藏粮与技”，维护国家粮食安全体系。

1 研究现状

负压低氧储藏，又称真空储藏、减压储藏，属于气调储藏的一种。研究表明，气调储粮即改变密闭粮堆中的气体成分和比例，并维持一定的时间，从而达到杀虫抑霉、延缓粮食品质变化的目的。20世纪60年代，我国对气调技术展开室内研究和小规模实仓实验，依靠生物缺氧、人工降氧等方式，对不同粮种进行气调储粮，实现了杀虫抑菌的效果[1]。20世纪70年代，美国、意大利、澳大利亚等国家通过大量研究证实了气调技术的杀虫效果，气调技术在世界范围内得到广泛推广和应用。20世纪80年代，多次国际会议对气调储藏理论进行了完善[2]。2000年至2001年，我国在绵阳、南京、上海等地建成CO2气调示范库，仓容达2亿多kg，标志着我国气调技术达到了国际水准[3]。2005年，中储粮南京直属库、广西防城港库采用变压吸附制氮代替外购二氧化碳，充氮气调在我国得到推广。2008年，第八届国际储藏物气调与熏蒸大会在成都召开，充氮气调技术得到与会专家、学者的一致好评。截至2016年底，中储粮全系统氮气气调储粮技术改造1 500多万t，储粮品种已发展到全部中央储备粮品种，东南沿海地区中央储备粮直属库基本实现氮气气调储粮。历史证明，气调低氧能够有效减缓霉虫生长，保证粮食品质。

目前，气调低氧储粮中，N2和CO2气调是被公认的绿色储粮方式，对此我国也取得了诸多研究进展。但在实际仓储过程中，CO2需要外购，极其不便，且价格昂贵。N2通过分子筛富氮或变压吸附制氮，操作繁琐，制氮成本高。相比前两者，负压储藏无需制备气体，仅需抽出空间气体，操作简便，成本低，具有天然优势。负压储粮绿色经济，符合生态储粮的趋势。

稻谷中的主要营养物质是淀粉，此外，还有蛋白质、脂质、色素等，然而这些物质在储藏过程中极不稳定，易通过呼吸作用发生变化。其中，氧气是影响这一过程的主要因素。负压储藏通过降低空气中各种气体的分压，从而降低空间的氧浓度，来保持食品新鲜。目前，负压储藏较多地应用在果蔬方面和粮食方面。在粮食方面，有关大米的相关研究取得了较多成就。刘国锋等[4]研究了不同真空度对大米食用品质的影响，得出真空度越高，大米食用品质越好的结论。M. Sidik[5]在氧气浓度小于2%的真空条件下对大米进行储藏16个月，结果表明，缺氧对昆虫的死亡率有显著影响，并抑制了真菌和酵母的生长，此外，储藏16个月的大米品质无明显变化。Liu等[6]在4个真空度下探究富硒发芽糙米、发芽糙米和糙米的挥发性物质，表明挥发性物质取决于取样时间和真空度；Li等[7]做了类似实验，与对照组相比，发现真空下，富硒发芽糙米、发芽糙米和糙米的脂肪酸值更小，羰基值更高，各真空水平间差异不大。巩雪等[8]用真空袋包装大米研究不同真空度对其品质影响，得出在真空度为-0.09 MPa下大米品质最佳。Nawaz等[9]通过对比N2气调、CO2气调、真空气调对糯米淀粉结构、蛋白、脂质以及蒸煮品质的影响，得出真空贮藏是保持粮食品质的最佳选择。不难看出，负压低氧储藏对保证粮食品质具有积极影响。

气调储藏作为绿色储藏的范畴，能够有效延缓粮食品质劣变，已被广大储粮机构应用。一些机构对粮食进行短时间气调，在达到杀虫目的后，便解除气调继续存储粮食；另一些机构则对粮食进行长时间气调，通过抑制粮食的呼吸作用达到保鲜的效果，但解封后仍需要进行运输、加工、货架销售等环节。如何保证气调解封后粮食的安全，气调下粮食长期缺氧、解封后粮食接触大量氧气是否会影响其品质快速劣变等，成为粮食储存方面讨论的焦点。

稻谷中脂类含量约2.4%~3.9%，脂类含量对稻谷食用品质有影响，油脂越多，米饭越有光泽，饭味越香。GB/T 20569—2006中规定，粳稻色泽气味、脂肪酸值、品尝评分值直接影响稻谷的宜存程度。其中，色泽气味正常，脂肪酸酯≤35 mg KOH/100 g，且品尝评分值≥60为轻度不宜存。通常情况下，粳稻在宜存范围内，其品质较好，适合继续储藏；在轻度不宜存范围内，品质明显下降，应尽快出库；在重度不宜存范围内，品质严重下降，应立即出库。本文主要探究负压低氧和常压下及负压低氧解封后稻谷的储藏品质。

2 试验验证

2.1 实验材料与方法

试验材料为优质粳稻，负压低氧储藏在真空干燥器中进行（见图1），调节真空干燥器内真空度为0.97 kg/cm2，测定罐内氧气浓度约2%；试验在温度25 ℃、湿度65% RH下加快稻谷的劣变，放置在设定好的恒温恒湿箱中储藏。常压对照组中除真空罐的针阀处于打开状态外，其他储藏条件均相同，储藏180 d。

图1 真空干燥器图

2.2 品质测定

色泽和气味参照GB/T 20569—2006附录B进行测定。脂肪酸值参照GB/T 15684—2015进行测定。品尝评分值参照GB/T 20569—2006附录B进行制作，并进行感官评价。

2.3 试验结果

2.3.1 负压低氧对稻谷品质的影响

储藏180 d，负压低氧和常压条件下，稻谷的色泽、气味均正常。常压下稻谷脂肪酸酯达38.3 mg KOH/100 g，品尝评分值达57.8分，达重度不宜存。负压低氧下稻谷脂肪酸酯27.9 mg KOH/100 g，品尝评分值68分，为轻度不宜存（见图2）。此外，常压下约在90 d时达到了轻度不宜存，而负压下约在120 d时达到了轻度不宜存，延迟了约30 d，表明负压低氧对粮食品质的下降具有延缓作用。

图2 负压低氧下稻谷品质的影响图（左为脂肪酸酯，右为品尝评分值）

2.3.2 负压低氧解除后稻谷品质的影响

为研究负压低氧解封后稻谷品质是否会有剧烈变化，分别对负压低氧下宜存（负压低氧储藏60 d）、轻度不宜存（负压低氧储藏180 d）的稻谷进行解封，继续储藏。由图3中可看出，解封后接触大量氧气对粳稻储藏品质无明显影响。但解封后常规储藏60 d，宜存时解封的粳稻，色泽气味仍正常，脂肪酸酯由18.5增至26.0 mg KOH/100 g，品尝评分值由88.3分降至76.3分，达轻度不宜存。相比于负压低氧储藏120 d的稻谷，品质下降较快。在轻度不宜存时解封的稻谷继续储藏60 d，色泽气味正常，肪酸酯由27.9增至30.0 mgKOH/100 g，品尝评分值由68.3分降至53.1分，达重度不宜存。

图3 负压低氧解除后稻谷品质的影响图（左为脂肪酸酯，右为品尝评分值）

3 结语

研究结果表明，负压低氧储藏可有效延缓稻谷储藏品质的劣变。负压低氧解封后，稻谷品质不会快速劣变，但随着储藏时间的延长，其品质下降快于同期负压储藏下粳稻。这些均为实仓负压低氧储藏效果提供了理论数据支撑。

负压低氧储藏的市场应用潜力巨大，目前应用比较成熟的主要是袋装、小体量真空包装的成品粮、水果、熟食等。这些小体量负压低氧储藏已远远不能满足目前国家粮食仓储物流的需求。早在1980年，我国为应对环境恶劣的赤道，就已经成功地应用真空包装实现大米洲际运输。1997年，我国在包头建立了世界上第一座千吨级的减压贮藏保鲜库，该库造价低，能承受98.066 5 kPa的压力[10]。国外也已经应用真空容器，M. Sidik曾用聚乙烯等材料设计塑料式集装箱，集装箱耐低温（-60 ℃）和高温（60 ℃），可容纳1 000 kg大米。这些研究突破了当今负压低氧储藏小规模的束缚，为大体量、大规模的实仓负压低氧储粮提供了可能性，也同时解决了一系列粮食储藏保鲜保质、虫霉防治和减损降耗关键难题，发展前景广阔。