初探負壓低氧儲糧

◎ 元世昌，陳會會，趙 云

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

民為國基，谷為民命。糧食事關國運民生，糧食安全是國家安全的重要基礎。目前，我國農業發展正處于“提質增效”的新時期，糧食安全仍然是我國“三農問題”的重中之重。糧食儲藏對于保證糧食安全起著承上啟下的作用，但由于不當的儲藏方式、糧食呼吸作用的過度消耗、儲藏害蟲或菌體的侵害等因素，給儲糧工作造成了較大的影響。為減少和避免糧食儲藏過程中不必要的損失，大力響應“綠色儲糧、生態儲糧”的號召，強化落實黨中央提出的“十四五”國家糧食安全戰略，糧食科技人員要著眼新發展格局，落實“藏糧與技”，維護國家糧食安全體系。

1 研究現狀

負壓低氧儲藏，又稱真空儲藏、減壓儲藏，屬于氣調儲藏的一種。研究表明，氣調儲糧即改變密閉糧堆中的氣體成分和比例，并維持一定的時間，從而達到殺蟲抑霉、延緩糧食品質變化的目的。20世紀60年代，我國對氣調技術展開室內研究和小規模實倉實驗，依靠生物缺氧、人工降氧等方式，對不同糧種進行氣調儲糧，實現了殺蟲抑菌的效果[1]。20世紀70年代，美國、意大利、澳大利亞等國家通過大量研究證實了氣調技術的殺蟲效果，氣調技術在世界范圍內得到廣泛推廣和應用。20世紀80年代，多次國際會議對氣調儲藏理論進行了完善[2]。2000年至2001年，我國在綿陽、南京、上海等地建成CO2氣調示范庫，倉容達2億多kg，標志著我國氣調技術達到了國際水準[3]。2005年，中儲糧南京直屬庫、廣西防城港庫采用變壓吸附制氮代替外購二氧化碳，充氮氣調在我國得到推廣。2008年，第八屆國際儲藏物氣調與熏蒸大會在成都召開，充氮氣調技術得到與會專家、學者的一致好評。截至2016年底，中儲糧全系統氮氣氣調儲糧技術改造1 500多萬t，儲糧品種已發展到全部中央儲備糧品種，東南沿海地區中央儲備糧直屬庫基本實現氮氣氣調儲糧。歷史證明，氣調低氧能夠有效減緩霉蟲生長，保證糧食品質。

目前，氣調低氧儲糧中，N2和CO2氣調是被公認的綠色儲糧方式，對此我國也取得了諸多研究進展。但在實際倉儲過程中，CO2需要外購，極其不便，且價格昂貴。N2通過分子篩富氮或變壓吸附制氮，操作繁瑣，制氮成本高。相比前兩者，負壓儲藏無需制備氣體，僅需抽出空間氣體，操作簡便，成本低，具有天然優勢。負壓儲糧綠色經濟，符合生態儲糧的趨勢。

稻谷中的主要營養物質是淀粉，此外，還有蛋白質、脂質、色素等，然而這些物質在儲藏過程中極不穩定，易通過呼吸作用發生變化。其中，氧氣是影響這一過程的主要因素。負壓儲藏通過降低空氣中各種氣體的分壓，從而降低空間的氧濃度，來保持食品新鮮。目前，負壓儲藏較多地應用在果蔬方面和糧食方面。在糧食方面，有關大米的相關研究取得了較多成就。劉國鋒等[4]研究了不同真空度對大米食用品質的影響，得出真空度越高，大米食用品質越好的結論。M. Sidik[5]在氧氣濃度小于2%的真空條件下對大米進行儲藏16個月，結果表明，缺氧對昆蟲的死亡率有顯著影響，并抑制了真菌和酵母的生長，此外，儲藏16個月的大米品質無明顯變化。Liu等[6]在4個真空度下探究富硒發芽糙米、發芽糙米和糙米的揮發性物質，表明揮發性物質取決于取樣時間和真空度；Li等[7]做了類似實驗，與對照組相比，發現真空下，富硒發芽糙米、發芽糙米和糙米的脂肪酸值更小，羰基值更高，各真空水平間差異不大。鞏雪等[8]用真空袋包裝大米研究不同真空度對其品質影響，得出在真空度為-0.09 MPa下大米品質最佳。Nawaz等[9]通過對比N2氣調、CO2氣調、真空氣調對糯米淀粉結構、蛋白、脂質以及蒸煮品質的影響，得出真空貯藏是保持糧食品質的最佳選擇。不難看出，負壓低氧儲藏對保證糧食品質具有積極影響。

氣調儲藏作為綠色儲藏的范疇，能夠有效延緩糧食品質劣變，已被廣大儲糧機構應用。一些機構對糧食進行短時間氣調，在達到殺蟲目的后，便解除氣調繼續存儲糧食；另一些機構則對糧食進行長時間氣調，通過抑制糧食的呼吸作用達到保鮮的效果，但解封后仍需要進行運輸、加工、貨架銷售等環節。如何保證氣調解封后糧食的安全，氣調下糧食長期缺氧、解封后糧食接觸大量氧氣是否會影響其品質快速劣變等，成為糧食儲存方面討論的焦點。

稻谷中脂類含量約2.4%~3.9%，脂類含量對稻谷食用品質有影響，油脂越多，米飯越有光澤，飯味越香。GB/T 20569—2006中規定，粳稻色澤氣味、脂肪酸值、品嘗評分值直接影響稻谷的宜存程度。其中，色澤氣味正常，脂肪酸酯≤35 mg KOH/100 g，且品嘗評分值≥60為輕度不宜存。通常情況下，粳稻在宜存范圍內，其品質較好，適合繼續儲藏；在輕度不宜存范圍內，品質明顯下降，應盡快出庫；在重度不宜存范圍內，品質嚴重下降，應立即出庫。本文主要探究負壓低氧和常壓下及負壓低氧解封后稻谷的儲藏品質。

2 試驗驗證

2.1 實驗材料與方法

試驗材料為優質粳稻，負壓低氧儲藏在真空干燥器中進行（見圖1），調節真空干燥器內真空度為0.97 kg/cm2，測定罐內氧氣濃度約2%；試驗在溫度25 ℃、濕度65% RH下加快稻谷的劣變，放置在設定好的恒溫恒濕箱中儲藏。常壓對照組中除真空罐的針閥處于打開狀態外，其他儲藏條件均相同，儲藏180 d。

圖1 真空干燥器圖

2.2 品質測定

色澤和氣味參照GB/T 20569—2006附錄B進行測定。脂肪酸值參照GB/T 15684—2015進行測定。品嘗評分值參照GB/T 20569—2006附錄B進行制作，并進行感官評價。

2.3 試驗結果

2.3.1 負壓低氧對稻谷品質的影響

儲藏180 d，負壓低氧和常壓條件下，稻谷的色澤、氣味均正常。常壓下稻谷脂肪酸酯達38.3 mg KOH/100 g，品嘗評分值達57.8分，達重度不宜存。負壓低氧下稻谷脂肪酸酯27.9 mg KOH/100 g，品嘗評分值68分，為輕度不宜存（見圖2）。此外，常壓下約在90 d時達到了輕度不宜存，而負壓下約在120 d時達到了輕度不宜存，延遲了約30 d，表明負壓低氧對糧食品質的下降具有延緩作用。

圖2 負壓低氧下稻谷品質的影響圖（左為脂肪酸酯，右為品嘗評分值）

2.3.2 負壓低氧解除后稻谷品質的影響

為研究負壓低氧解封后稻谷品質是否會有劇烈變化，分別對負壓低氧下宜存（負壓低氧儲藏60 d）、輕度不宜存（負壓低氧儲藏180 d）的稻谷進行解封，繼續儲藏。由圖3中可看出，解封后接觸大量氧氣對粳稻儲藏品質無明顯影響。但解封后常規儲藏60 d，宜存時解封的粳稻，色澤氣味仍正常，脂肪酸酯由18.5增至26.0 mg KOH/100 g，品嘗評分值由88.3分降至76.3分，達輕度不宜存。相比于負壓低氧儲藏120 d的稻谷，品質下降較快。在輕度不宜存時解封的稻谷繼續儲藏60 d，色澤氣味正常，肪酸酯由27.9增至30.0 mgKOH/100 g，品嘗評分值由68.3分降至53.1分，達重度不宜存。

圖3 負壓低氧解除后稻谷品質的影響圖（左為脂肪酸酯，右為品嘗評分值）

3 結語

研究結果表明，負壓低氧儲藏可有效延緩稻谷儲藏品質的劣變。負壓低氧解封后，稻谷品質不會快速劣變，但隨著儲藏時間的延長，其品質下降快于同期負壓儲藏下粳稻。這些均為實倉負壓低氧儲藏效果提供了理論數據支撐。

負壓低氧儲藏的市場應用潛力巨大，目前應用比較成熟的主要是袋裝、小體量真空包裝的成品糧、水果、熟食等。這些小體量負壓低氧儲藏已遠遠不能滿足目前國家糧食倉儲物流的需求。早在1980年，我國為應對環境惡劣的赤道，就已經成功地應用真空包裝實現大米洲際運輸。1997年，我國在包頭建立了世界上第一座千噸級的減壓貯藏保鮮庫，該庫造價低，能承受98.066 5 kPa的壓力[10]。國外也已經應用真空容器，M. Sidik曾用聚乙烯等材料設計塑料式集裝箱，集裝箱耐低溫（-60 ℃）和高溫（60 ℃），可容納1 000 kg大米。這些研究突破了當今負壓低氧儲藏小規模的束縛，為大體量、大規模的實倉負壓低氧儲糧提供了可能性，也同時解決了一系列糧食儲藏保鮮保質、蟲霉防治和減損降耗關鍵難題，發展前景廣闊。