優質稻谷氮氣氣調與常溫儲藏品質變化的比較研究

楊乾奎 渠琛玲 王紅亮 王若蘭 萬立昊

(河南工業大學糧油食品學院，鄭州 450001)

稻谷是我國重要的糧食作物，據國家統計局公布的最新糧食生產數據，2019年全國稻谷產量為20 961萬t，占糧食總產量的31.58%[1]。隨著人民生活水平的提高，人們對食物的要求不再像以前一樣只單單是能夠解決溫飽，對其品質也有一定的要求，所以優質稻谷越來越受到人們的青睞[2]。與普通稻谷相比，優質稻谷腹白較小甚至沒有腹白，角質率高，大米顏色鮮亮有光澤，并且散發清新的香味，加工出的米飯香甜，適口性較好[3]。但是優質稻谷在儲藏過程中容易出現黃變、結露等問題，且脂類和蛋白質的變化較快，導致儲藏穩定性相對較差，品質劣變快[4]。

儲藏方式是影響優質稻谷儲藏的重要因素，經過長期的研究與應用實踐，目前用于優質稻的儲藏方式主要有常溫儲藏、氮氣氣調儲藏和準低溫儲藏。氮氣氣調儲藏即向糧堆通入氮氣以改變其中的氣體組分，達到防蟲抑霉，延緩糧食品質變化的儲糧技術，要求儲藏期間控制氮氣濃度在97%以上[5]。我國自2003年起開始進行氮氣氣調研究[6-10]，目前已經取得了很大進展，多年實踐證明氮氣氣調儲藏在殺蟲、防霉和延緩稻谷品質劣變[11]方面具有獨特的優勢。

通過研究氮氣氣調儲藏黃華占和兩優兩種優質稻谷品質隨時間的變化規律，并與常溫儲藏條件下稻谷品質變化進行對比，為氮氣氣調用于優質稻谷儲藏的可行性以及氮氣氣調儲藏優質稻谷的儲備周期提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗原料

“黃華占”和“兩優”兩個品種的優質稻谷購于湖北省襄陽東國家糧食儲備庫(2016年9月收獲)。儲藏過程中含水量保持在13.5%～14.0%，雜質含量小于0.1%。在常溫儲藏過程中，發現稻谷感染了害蟲谷蠹和印度谷螟，蟲口密度分別為3頭/kg和2頭/kg。由于害蟲繼續發生會對品質產生影響，故而對常溫儲藏的兩種優質稻谷用硫酰氟進行了熏蒸，熏蒸濃度35 g/m3，熏蒸時間28 d。

1.2 儲藏條件

實驗模擬倉尺寸為1.5 m×0.95 m×1.20 m，裝糧高度1 m[12]，每倉約裝稻谷850 kg。

常溫儲藏：實驗倉所處的室內環境通過開窗通風保持與外界一致。共儲藏18個月。4～10月平均糧溫為20～29 ℃，11～3月平均糧溫為1～17 ℃。

氮氣氣調儲藏：在儲藏倉內內襯兩層塑料薄膜，裝入優質稻谷，然后充入氮氣改變密閉糧倉內的氣體比例，并將氮氣濃度維持在97%以上，同時糧倉所處外界環境與常溫儲藏的倉保持一致。每兩周對氮氣濃度進行檢測，如遇濃度低于98%及時補氣。

1.3 優質稻谷品質測定

每兩個月取倉內上中下層(每層取樣于倉中心及四角各100 g)共1 500g稻谷混勻，用于品質監測。

脂肪酸值和品嘗評分值：參照GB/T 20569—2006。黃粒米率：參照GB/T 17891—2017。直鏈淀粉含量：參照GB/T 15683—2008。出糙率：參照GB/T 5495—2008。整精米率：參照GB/T 21719—2008。過氧化氫酶活動度：參照GB/T 5522—2008。發芽率：參照GB/T 5520—2011。糊化特性：參照GB/T 24852—2010。

質構特性：將優質稻礱谷、碾米后蒸煮，蒸煮方法參照GB/T 20569—2006。從試樣中隨機取4粒大米，去除最大值及最小值求其平均值。相關參數：探頭為P/36R；操作模式：壓力測定；壓縮比例：70%；觸發點：5 g；間隔時間：2 s；測前、測試及測后速度分別為5、0.5、0.5 mm/s。

1.4 數據處理

所得數據采用Excel和Origin軟件進行處理、分析和繪圖。

2 結果與討論

2.1 儲藏品質的變化

隨著儲藏時間的增加，兩種優質稻谷的脂肪酸值均逐漸增加，品嘗評分值呈現下降趨勢(圖1)。經540 d(18個月)的儲藏后，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的脂肪酸值分別達到了31.1、33.3 mg/100 g，品嘗評分值分別為70和64；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的脂肪酸值分別為30.6、32.7 mg/100 g，品嘗評分值分別為68和67。常溫儲藏和氮氣氣調儲藏的黃華占在420、480 d時的脂肪酸值分別為29.9、29.7mg/100 g，兩優在420、480 d時的脂肪酸值分別為28.9、29.7mg/100 g(≤30.0 mg/100 g，宜存，GB/T 20569—2006)。常溫儲藏和氮氣氣調儲藏的黃華占在420 d和480 d時品嘗評分值均為73，兩優在420 d和480 d時品嘗評分值分別為76和73(≥70，宜存，GB/T 20569—2006)。

2.2 質量指標的變化

隨著儲藏實驗的進行，兩種優質稻谷的直鏈淀粉含量先上升后下降(圖2)。經540 d儲藏后，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的直鏈淀粉含量分別由原來的13.1%和12.9%上升到15.7%和15.8%，較初始值分別上升了2.6%和2.9%；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的直鏈淀粉含量分別由原來的12.9%和13.0%上升到15.2%和15.4%，較初始值分別上升了2.3%和2.4%。

圖1 儲藏期間兩種優質稻谷脂肪酸值與品嘗評分值的變化

儲藏過程中兩種優質稻谷的黃粒米率均呈上升趨勢，在540 d時，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的黃粒米率分別升高到0.7%和1.0%，兩優的黃粒米率分別升高到0.7%和0.9%。根據GB/T 17891—2017，兩種優質稻在兩種儲藏方式儲藏540 d后的黃粒米含量均小于等于1.0%，符合優質稻的質量標準。

較常溫儲藏稻谷，氮氣氣調儲藏可在一定程度上減緩稻谷直鏈淀粉含量和黃粒米率的上升速度，延長稻谷儲藏時間。

2.3 加工品質的變化

隨著儲藏時間的增加，兩種優質稻谷的出糙率和整精米率均呈現不同程度的下降趨勢(圖3)。經540 d儲藏后，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的出糙率由初始的79.8%分別下降至77.8%和77.7%；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的出糙率由初始的80.5%和80.0%分別下降至76.8%和76.4%。

在540 d時，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的整精米率由初始的61.3%和60.8%分別下降至55.8%和55.2%；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的整精米率由初始的60.9%和60.0%分別下降至53.3%和52.5%。

在兩種不同儲藏條件下儲藏540 d后的黃華占和兩優的整精米率都高于50%，根據標準優質稻谷GB/T 17891—2017，符合2級優質稻谷的質量指標。不同的儲藏條件對黃華占的出糙率影響較小，在60 d時出糙率高于79.0%，符合1級稻谷的質量指標；540 d時，出糙率高于77.0%，符合2級標準的質量指標。常溫儲藏和氮氣氣調儲藏兩優分別在60 d和120 d時出糙率高于79.0%，符合1級稻谷的質量指標，在360 d和480 d時出糙率高于77.0%，符合2級標準的質量指標。通過上述數據對比可得，氮氣氣調儲藏對兩種稻谷的整精米率和黃華占稻谷的出糙率影響較小，但可以減緩兩優稻谷的出糙率下降趨勢，延長儲藏時間，減緩其出糙率下降速率。

2.4 生理品質的變化

如圖4所示，隨著儲藏時間的增加，兩種儲藏方式下的優質稻谷過氧化氫酶均呈下降趨勢，而氮氣氣調儲藏稻谷的過氧化氫酶活動度下降速度相比常溫儲藏稻谷總體較慢。在儲藏540 d后，氮氣氣調儲

藏和常溫儲藏黃華占的過氧化氫酶活動度由44.2、43.9 mgH2O2/g分別下降到16.1、12.8 mgH2O2/g，較初始值分別下降了63.5%和70.8%；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的過氧化氫酶活動度由45.4、44.8 mgH2O2/g分別下降到22.6、16.6 mgH2O2/g，較初始值分別下降了50.2%和63.0%。說明氮氣氣調儲藏稻谷的過氧化氫酶活動度下降速度略比常溫儲藏稻谷緩慢。

在稻谷儲藏過程中，氮氣氣調儲藏稻谷發芽率在一段時間內明顯更高。在儲藏540 d后，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的發芽率較初始值分別下降了97.7%和98.5%，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的發芽率分別下降了49.2%和98.3%。其中，在180 d時，較氮氣氣調儲藏，常溫儲藏兩種稻谷的發芽率發生驟降，造成該結果的因素主要由于該節點對常溫儲藏稻谷進行了磷化氫熏蒸；氮氣氣調黃華占和兩優的發芽率分別于360 d和420 d時開始急速下降，其原因是長時間的缺氧條件導致稻谷種子活力下降。由此可知，氮氣氣調儲藏較常溫儲藏可在一定程度上延緩稻谷品質劣變。

2.5 糊化特性的變化

圖5為黃華占和兩優在不同儲藏方式下糊化特性的變化。隨著儲藏時間的增加，兩種儲藏方式下黃華占和兩優的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、糊化溫度均呈上升趨勢。在540 d儲藏期間，氮氣氣調儲藏優質稻谷的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、峰值時間、糊化溫度的變化程度均小于常溫儲藏。因此，氮氣氣調儲藏可一定程度上減緩稻谷糊化特性的變化，相較常溫儲藏可較好的保證其食用品質，延緩稻谷儲藏時間。

2.6 質構特性的變化

如圖6所示，隨著儲藏時間的增加，兩種優質稻谷的硬度和咀嚼性整體呈上升趨勢。經過540 d的儲藏，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的硬度分別由1 656.0 g和1 635.2 g上升至2 631.3 g和2 862.8 g；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的硬度分別由2 084.5 g和2 238.4 g上升至2 456.7 g和2 619.6 g。氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的咀嚼性分別由337.3 g和353.9 g上升至722.1 g和867.5 g；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的咀嚼性分別由315.8 g和343.5 g上升至659.8 g和738.4 g。

圖5 儲藏期間兩種優質稻谷糊化特性的變化

圖6 儲藏期間兩種稻谷質構特性的變化

兩種儲藏方式下的稻谷黏著性和彈性均呈現下降趨勢。儲藏540 d時，氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的黏著性分別由-253.7 gs和-244.9 gs下降至-135.9 gs和-125.8 gs；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的黏著性由-232.3 gs和-216.7 gs下降至-142.8 gs和-132.3 gs。氮氣氣調儲藏和常溫儲藏黃華占的彈性分別由0.69 mm和0.79 mm下降至0.49 mm和0.47 mm；氮氣氣調儲藏和常溫儲藏兩優的彈性分別由0.70 mm和0.69 mm下降至0.55 mm和0.53 mm。

由以上數據對比可知，相比常溫儲藏，氮氣氣調儲藏稻谷的質構特性變化稍緩，有助于其食用品質的保持。

3 結論

通過兩種優質稻谷在氮氣氣調儲藏及常溫儲藏條件下相關品質的對比研究表明：采用氮氣氣調儲藏時，優質稻谷的脂肪酸值上升和品嘗評分值下降速度得以減緩，直鏈淀粉含量和黃粒米率上升速率相比常溫儲藏較低，整精米率和出糙率下降趨勢減慢，可以降低稻谷的過氧化氫酶活動度和發芽率的下降速率，延緩糊化特性和質構特性的劣變，保持其食用品質。其中，常溫儲藏420 d(14個月)的優質稻谷的品質劣變程度與氮氣氣調儲藏480 d(16個月)的劣變程度相當。說明氮氣氣調儲藏與常溫儲藏相比，能在一定程度上延緩優質稻谷的品質劣變，延長稻谷的儲存時間，但效果有限。根據GB/T 20569—2006《稻谷儲存品質判定規則》中對稻谷脂肪酸酯和品嘗評分值來判定是否宜存的界定標準，氮氣氣調儲藏優質稻谷的最長時間可達16個月。若結合糧食生產周期為一年，新稻上市，建議氮氣氣調的優質稻輪換時間為12個月。