氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后粳稻品質(zhì)變化規(guī)律研究

何宇鎧， 劉興泉， 汪中明， 金邑峰， 周飛東， 梁彥偉， 張文明， 李 璋

(國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院1，北京 100037) (浙江農(nóng)林大學(xué)食品與健康學(xué)院2，臨安 311300) (嘉興市糧食收儲有限公司3，嘉興 314000) (中央儲備糧廬江直屬庫有限公司4，廬江 231500)

稻谷在儲藏過程中，除自身呼吸代謝作用外，容易受到儲糧害蟲和微生物的侵害，導(dǎo)致品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的下降[1]。據(jù)估計(jì)稻谷在長期儲藏過程中可損失10%[2]。

儲藏方式是影響稻谷品質(zhì)變化的一個(gè)重要因素，氣調(diào)儲藏作為一種綠色儲糧技術(shù)，廣泛應(yīng)用于糧食倉儲。該方法不僅可以有效控制害蟲和霉菌的生長發(fā)育，避免磷化氫等熏蒸劑使用導(dǎo)致的安全和耐藥性問題[3]，抑制糧食呼吸代謝作用，從而抑制其品質(zhì)劣變[4]。對于稻谷氮?dú)鈿庹{(diào)儲藏過程中的品質(zhì)變化研究較多[5]，對啟封后品質(zhì)的研究主要集中在糙米[6]和大米[7]中，而關(guān)于原糧稻谷卻鮮有報(bào)道。由于粳稻相比其他稻谷品種具有更優(yōu)良的品質(zhì)，所以需求市場日益擴(kuò)大[8]，因此有必要探究氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后對其品質(zhì)的影響。

本研究以廬江庫和嘉興庫實(shí)倉氣調(diào)儲藏粳稻為原料，測定啟封后1～6個(gè)月的稻谷品質(zhì)，并與常規(guī)儲藏倉稻谷的品質(zhì)變化進(jìn)行對比，以期為氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后粳稻品質(zhì)變化進(jìn)程和規(guī)律進(jìn)行提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試粳稻取自中央儲備糧廬江直屬庫和浙江省嘉興市桐鄉(xiāng)市中心糧庫，兩庫均采用準(zhǔn)低溫儲糧，即平均溫度不超過20 ℃，最高溫度不超過25 ℃?；厩闆r如表1所示。

表1 供試倉房基本信息以及氣調(diào)前粳稻品質(zhì)情況

1.2 主要儀器設(shè)備

DGG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，HWS-250恒溫恒濕培養(yǎng)箱，JCXG大米測鮮儀，JDMZ-100稻谷出米率檢測儀，PL3002-IC電子分析天平，SMART顯微鏡，JMWT-12大米外觀品質(zhì)檢測儀，RVA-4500快速黏度分析儀，TA.XT2i Plus質(zhì)構(gòu)儀。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 稻谷樣品采集

2020年10月第1次取樣，之后每個(gè)月均在實(shí)倉取樣，共7次。采用GB 5491—1985中的扦樣方法(八點(diǎn)三層取樣)，一次取18份樣品，每份樣品200 g，用無菌密封袋取回，對每個(gè)糧倉取樣點(diǎn)所取樣品進(jìn)行混合均質(zhì)后測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3.2 儲藏品質(zhì)測定

水分按GB/T 5009.3—2010測定；發(fā)芽率按GB/T 5520—2011測定；脂肪酸值按GB/T 20569—2006測定；新鮮度按LS/T 6118—2017測定；真菌孢子數(shù)按LS/T 6132—2018測定；

1.3.3 加工外觀品質(zhì)測定

出糙率根據(jù)GB/T 5495—2008測定；出米率根據(jù)GB/T 21499—2008測定；整精米率根據(jù)GB/T 21719—2008測定；碎米率、堊白率、堊白度、黃粒米率通過大米外觀品質(zhì)檢測儀測定。

1.3.4 糊化特性測定

根據(jù)GB/T 24852—2010測定。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)特性測定

米飯樣品的制備：參照GB/T 15682—2008中米飯蒸煮的方法，略有調(diào)整。稱取20 g大米置于圓形鋁盒中，按1∶3加入蒸餾水浸泡，在25 ℃恒溫水浴中浸泡30 min，除去浸泡水，米水比為1∶1.3，鋁盒加蓋后置于蒸鍋中加熱40 min，停止加熱后燜飯20 min，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析。

測試方法：米飯蒸煮好后于室溫冷卻1 h進(jìn)行TPA測定。選用圓柱形P35探頭，測前速度，測試速度，測后速度，壓縮比例和感應(yīng)力參數(shù)分別為1.0 mm/s、0.5 mm/s、0.049 mm/s、70%和1.0 N。測得硬度、黏附性、凝聚性、彈性、膠著性和咀嚼性等指標(biāo)，每個(gè)樣品測量9次，數(shù)據(jù)處理時(shí)去掉最大最小值后求平均。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)中除了質(zhì)構(gòu)特性為9次，其他均為3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的平均值，測得的數(shù)據(jù)均由SPSS25.0分析。圖像采用 OriginPro9.0、Excel 2019和SIMCA-P軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 儲藏品質(zhì)

2.1.1 水分含量變化

含水量是影響稻谷儲藏穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，它能直接影響稻谷儲藏期間品質(zhì)的變化和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[9]。從圖1可以看出，隨著啟封儲藏時(shí)間的延長，2個(gè)庫稻谷的水分含量呈下降趨勢。在啟封儲藏180 d后，P71(對照)、P8和P50(氣調(diào))三倉稻谷水分降低幅度差異不大。嘉興庫OP4(對照)倉稻谷水分變化相對穩(wěn)定，與初始相比，儲藏180 d后含水量降低0.30%，而OPO5和OPO6(氣調(diào))兩倉分別降低了0.53%和0.70%，降幅大于對照倉。氮?dú)鈿庹{(diào)啟封儲藏前后，兩庫六倉粳稻的水分均在安全含水量(14.5%)之內(nèi)，不會導(dǎo)致稻谷品快速劣變。

圖1 氣調(diào)啟封后稻谷水分含量的變化

2.1.2 脂肪酸值含量變化

脂肪酸值是評判稻谷品質(zhì)的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著啟封儲藏時(shí)間的延長，粳稻的脂肪酸值不斷增加。廬江庫的P71(對照)，P8和P50(氣調(diào))三倉稻谷的脂肪酸值分別比剛啟封時(shí)增加了1.93、2.20、2.51 mgKOH/100 g；而嘉興庫的OP4(對照)，OPO5和OPO6(氣調(diào))三倉分別增加2.48、2.40、1.67 mgKOH/100 g。兩庫脂肪酸變化規(guī)律不同，可能是因?yàn)榈赜颍瑑Σ丨h(huán)境不同導(dǎo)致。根據(jù)GB/T 20569—2006中粳稻脂肪酸值的判定標(biāo)準(zhǔn)，兩庫六倉的脂肪酸值均≤25 mgKOH/100 g，處于宜存狀態(tài)。

圖2 氣調(diào)啟封后稻谷脂肪酸值的變化

2.1.3 新鮮度變化

新鮮度測定儀利用稻谷pH變化的原理，通過使用溴百里酚藍(lán)與乙醇溶液配制的專用顯示劑檢測稻谷的新鮮度[10]。隨著啟封儲藏時(shí)間的延長，粳稻的新鮮度呈下降趨勢。經(jīng)過180 d啟封儲藏，廬江庫的三倉粳稻的新鮮度下降分值在8～9分之間；嘉興庫下降分值均為11分，氣調(diào)和對照倉差異并不明顯。

圖3 氣調(diào)啟封后稻谷新鮮度的變化

2.1.4 發(fā)芽率變化

稻谷的發(fā)芽率是衡量其種子活力的重要指標(biāo)，隨著儲藏時(shí)間的增加，稻谷的發(fā)芽率不斷下降[11]。在180 d啟封儲藏后，廬江庫和嘉興庫氣調(diào)倉和對照倉粳稻發(fā)芽率下降百分比均在8%～9%之間，沒有明顯差異。

圖4 氣調(diào)啟封后稻谷發(fā)芽率的變化

2.1.5 真菌孢子數(shù)變化

在稻谷儲藏過程中，真菌是影響其安全的重要因素之一。真菌會通過營養(yǎng)代謝活動(dòng)產(chǎn)生大量真菌毒素，不但影響稻谷品質(zhì)，甚至危害人體健康[12]。從圖5來看，不論是廬江庫還是嘉興庫，在剛啟封時(shí)氣調(diào)倉的真菌孢子數(shù)均低于對照倉，說明氮?dú)鈿庹{(diào)儲藏在一定程度有利于抑制真菌的生長。當(dāng)啟封后儲藏時(shí)間達(dá)到180 d時(shí)，氣調(diào)倉和對照倉的真菌孢子數(shù)都沒有明顯差異，但均處于1.0×105～9.9×105之間的關(guān)鍵控制區(qū)(根據(jù)LS/T 6132—2018)，沒有達(dá)到危害程度，這和糧庫采用準(zhǔn)低溫儲糧技術(shù)及良好的儲藏環(huán)境密不可分。

圖5 氣調(diào)啟封后稻谷真菌孢子數(shù)的變化

2.2 加工外觀品質(zhì)

從表2和表3可以看出，隨著啟封儲藏時(shí)間的延長，粳稻的出糙率不斷下降，但對照倉和氣調(diào)倉在同一庫中的下降比例相近。稻谷加工的最終形態(tài)是精米，整精米率的高低會影響其經(jīng)濟(jì)效益，口感以及營養(yǎng)品質(zhì)[13]。在啟封儲藏180 d后，廬江庫P71(對照倉)，P8和P50(氣調(diào)倉)粳稻的整精米率分別下降3.32%、3.17%和4.57%，嘉興庫OP4(對照倉)，OPO5和OPO6(氣調(diào)倉)分別降低1.83%，2.57%和2.17%。結(jié)果表明氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后，粳稻的整精米率下降速率會加快，這可能是因?yàn)榈獨(dú)鈿庹{(diào)結(jié)束后，環(huán)境氧氣含量突然增加，導(dǎo)致稻谷自身呼吸作用加劇，引起組織結(jié)構(gòu)的疏松。

表2 廬江庫氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后稻谷加工外觀品質(zhì)的變化

表3 嘉興庫氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后稻谷加工外觀品質(zhì)的變化

出米率是指從稻谷或糙米中獲得大米的量，碎米率是指碎米占全部精米的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。隨著儲藏時(shí)間的延長，廬江庫和嘉興庫各倉的出米率逐漸下降。廬江庫對照和氣調(diào)三倉碎米率皆在啟封儲藏的前30 d有一定的升高，但在之后的儲藏中差異不顯著；嘉興庫三倉的碎米率變化相對較緩，在儲藏前后上升1.3%～1.6%之間。

堊白是指稻米胚乳中不透明的部分，堊白度是指堊白面積占樣品總面積的百分比。在儲藏過程中，堊白率和堊白度不斷增加，但與對照倉相比，氣調(diào)倉堊白率的增加幅度明顯更大。廬江庫氣調(diào)倉稻谷堊白率在啟封儲藏前后分別增加14.86%和9.52%，嘉興庫分別增加10.83%和12.87%，高于相對應(yīng)對照倉的4.48%和9.2%。這可能是因?yàn)榈竟瘸跏嫉膱装撞糠直容^小，但經(jīng)過氮?dú)鈿庹{(diào)儲藏啟封后，導(dǎo)致堊白部分增大，使堊白率上升[14]。

黃變是稻谷儲藏過程中的一種普遍現(xiàn)象，該變化會影響其在市場的銷售和價(jià)格。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，黃粒米率隨著啟封儲藏時(shí)間的延長而逐漸增加。廬江庫P8(氣調(diào)倉)在啟封儲藏180 d增加了1.14%，略高于P50(氣調(diào)倉)和P71(對照倉)的0.79%和0.83%。而嘉興庫中氣調(diào)兩倉黃粒米率的增幅明顯大于對照倉，啟封儲藏前后氣調(diào)倉比對照倉多增加0.93%～2.09%。因?yàn)闇貪穸仁且鸬竟赛S變的重要因素[15]，因此相比于廬江庫，嘉興庫所處的地理環(huán)境可能加速氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后粳稻黃粒米率的增加。

2.3 糊化特性

從表4和表5可以看出，隨著啟封儲藏時(shí)間的延長，粳稻的峰值黏度、熱漿黏度，崩解值和最終黏度不斷上升。廬江庫三倉的回升值呈下降趨勢，而嘉興庫三倉則相反，這可能和稻谷產(chǎn)地品種不同有關(guān)。2個(gè)庫的對照倉P71和OP4在啟封儲藏前后峰值黏度分別上升了205、188 cP，而氣調(diào)倉P8，P50，OPO5和OPO6在啟封儲藏前后分別上升了281、290、291、231 cP，變化幅度大于對照倉。稻谷的熱漿黏度，崩解值和最終黏度在氣調(diào)啟封后也存在該規(guī)律。有研究表明，峰值和熱漿黏度隨著直鏈淀粉短鏈的增加而增加，而直鏈長鏈和支鏈大分子則會使其降低[16]。氮?dú)鈿庹{(diào)儲藏啟封后，粳稻糊化特性的變化相比于非氣調(diào)儲藏更快，這可能是因?yàn)榈獨(dú)鈿庹{(diào)儲藏期間能有效減緩淀粉酶反應(yīng)速率，且保持其活性[17]，而啟封后淀粉酶反應(yīng)速率得到恢復(fù)，使直鏈淀粉含量上升，支鏈淀粉含量下降導(dǎo)致的。

表5 嘉興庫氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后稻谷糊化特性的變化

2.4 質(zhì)構(gòu)特性

評價(jià)蒸煮米飯質(zhì)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)包括硬度、黏著性、彈性、咀嚼性和回復(fù)性等。從圖6中可以看出，隨著啟封儲藏時(shí)間的延長，不論是氣調(diào)倉還是對照倉粳稻的硬度都逐漸增加。廬江庫P71(對照)，P8和P50(氣調(diào))在啟封儲藏180 d后，分別增加14.8%、24.6%和23.3%，而嘉興庫OP4(對照)，OPO5和OPO6(氣調(diào))分別增加了11.2%、14.2%和17.7%。說明氣調(diào)啟封后粳稻的硬度增加幅度高于常規(guī)對照倉，這可能是由于稻谷水合作用能力的下降導(dǎo)致的[18]。有研究表明，高濃度CO2和N2可能會阻斷水結(jié)合位點(diǎn)，導(dǎo)致淀粉之間的氫鍵連接減少[19]。在啟封儲藏期間，嘉興庫三倉和廬江庫對照倉的黏著性，彈性，咀嚼性和回復(fù)性都沒有顯著差異，但廬江庫氣調(diào)倉P8和P50的黏著性隨儲藏時(shí)間的延長有一定的下降，且差異顯著，同剛啟封相比，180 d后分別下降3.5%和6.0%。這可能是支鏈淀粉在啟封儲藏過程中由于脫支酶的影響使總支鏈淀粉的含量下降導(dǎo)致的[20]。

2.5 主成分分析

為了更直觀地表述稻谷的品質(zhì)變化，對啟封儲藏0 d和180 d氣調(diào)倉和對照倉的稻谷品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。由圖7可以得出，第一主成分的貢獻(xiàn)率為46.8%，第二主成分的貢獻(xiàn)率為27.8%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為74.6%，能較好的反映原始數(shù)據(jù)的信息。廬江庫和嘉興庫分布與主成分分析圖的上下兩側(cè)，且明顯分離，說明不同產(chǎn)地的粳稻仍存在一定的品質(zhì)差異。啟封儲藏0、180 d，分別位于分析圖的左右兩側(cè)，且明顯分離，說明儲藏時(shí)間對稻谷品質(zhì)影響顯著，且PC1得分降低，結(jié)合載荷圖發(fā)現(xiàn)，啟封儲藏180 d后的稻谷擁有更高的糊化特性，硬度和更低的新鮮度和發(fā)芽率。但同一庫的氣調(diào)倉與對照倉啟封儲藏前后在圖中相對位置變化不明顯，并不能很好的區(qū)分是否進(jìn)行了氮?dú)鈿庹{(diào)。

3 結(jié)論

通過對實(shí)倉粳稻儲藏，加工外觀、糊化特性和質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)的測定，發(fā)現(xiàn)啟封后氣調(diào)倉粳稻品質(zhì)的各指標(biāo)變化趨勢和對照倉大致相同。具體來說，氣調(diào)啟封后粳稻的脂肪酸值、新鮮度、發(fā)芽率、真菌孢子數(shù)等指標(biāo)變化差異不明顯，整精米率，堊白率、黃粒米率、糊化特性、硬度等品質(zhì)指標(biāo)變化幅度大于對照倉，其中堊白率和黃粒米率變化最為明顯，啟封儲藏前后氣調(diào)倉比對照倉分別多增加1.63%～10.38%和0.93%～2.09%。通過主成分分析圖，能清楚區(qū)分不同糧庫和儲藏時(shí)間的稻谷，但不能很好地區(qū)分是否進(jìn)行了氮?dú)鈿庹{(diào)，雖然氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后部分指標(biāo)變化大于常規(guī)儲藏，但總體來說變化不大，這可能和兩庫均采用準(zhǔn)低溫儲糧技術(shù)，且稻谷處于安全水分之內(nèi)，品質(zhì)變化較慢有關(guān)。本研究對實(shí)倉儲藏條件下氮?dú)鈿庹{(diào)啟封后粳稻品質(zhì)變化規(guī)律做出了初步探索，但更明確的結(jié)論，以及引起品質(zhì)變化的相應(yīng)原因和機(jī)理仍需結(jié)合實(shí)驗(yàn)室氣調(diào)樣本進(jìn)行更深入的研究。