水稻自发气调储藏技术研究

张 曼，李喜宏，邢亚阁，李伟丽，王爱丽

(天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457)

水稻自发气调储藏技术研究

张 曼，李喜宏*，邢亚阁，李伟丽，王爱丽

(天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457)

以天津小站稻为试材，研究大帐、小包装气调储藏效果，特别是对脂肪酸、总酸、过氧化值、脂肪氧合酶(LOX酶)活力、亚油酸等生理指标的影响。结果表明:大帐、小包装气调储藏效果显著，常温条件下，大帐和小包装气调储藏24个月，脂肪酸分别为11.67mg KOH/100g和12.51mg KOH/100g，总酸为0.41mL/10g和0.60mL/10g，过氧化值为2.35μmol/kg和3.12μmol/kg，LOX酶活力为0.0266U/mL和0.0271U/mL，亚油酸为0.771uV×106和0.723uV×106，均显著地优于布袋对照。为水稻超长期安全、高效、节能气调储藏技术开发提供理论依据。

水稻，大帐，小包装，自发气调，储藏

水稻是世界上三种最重要的谷物之一，全球大约35%的人口以之为主食。水稻更是我国的主要粮种和储备粮，产量占全国粮食作物的50%以上。但随着我国粮食需求总量的不断增加，年损失量较大，我国仍普遍存在缺粮现象。其中，在储运过程中，水稻损失最为严重，每年多达7000万t，约占15%。随着水稻储藏时间的延长，水稻的品质会发生很大变化，陈化、虫害和霉变是水稻储藏过程中最主要的问题［1－2］。因此，亟待开发水稻超长期安全、高效、节能储藏技术。自发气调储藏是当前能够在生产中应用的最好的储藏方式。该技术能最大限度地借助水稻呼吸消耗降低O2浓度，提高CO2浓度，通过调节包装内的气体组分形成“低O2+高CO2”的协同效应，抑制性质活泼的脂类受空气中的氧气影响，被水解、酸败和自动氧化变质，延缓水稻生理生化变化，达到长期储藏保持品质的目的［3－5］。自发气调储藏技术简易、实用、储藏效果好，适合我国国情，应用前景十分广阔。本论文研究了在超长期储藏过程中，大帐和小包装自发气调技术对水稻水分、脂肪酸、总酸、过氧化值、LOX酶活力、亚油酸等生理品质指标变化的影响，探讨品质指标劣变的原因及可能带来不良后果，分析了水稻超长期自发气调储藏技术的可行性，为水稻长期储藏提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

天津小站稻 天津市水稻研究所提供;0.5mm聚乙烯(PE)塑料、0.05mm聚乙烯(PE)保鲜袋、布袋

天津科技大学自制;亚油酸标品 美国sigma公司，色谱纯。

GC－14C型气相色谱仪 日本岛津公司;索氏提取器 天津市北辰区光明玻璃仪器厂;756PC型紫外分光光度计 上海光谱仪器有限公司;SXJMJ精米机

浙江粮仪厂;FW80高速万能粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司;电热鼓风干燥箱 天津市天宇实验仪器有限公司;旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂。

1.2 实验方法

大帐自发气调储藏:称取5.0kg天津小站稻，装入PE并将其置于常温气调大帐，帐内气体环境中O2浓度控制在2%～5%，CO2浓度控制在4%～5%。调节好大帐内O2和CO2含量浓度约为O2(%)∶CO2(%)=5∶ 5;小包装自发气调储藏:称取5.0kg天津小站稻，装入PE置于常温室内储藏;对照:称取5.0kg天津小站稻，装入自制布袋置于常温室内储藏。每处理重复5次，储藏时间为2年。

1.3 测定方法

1.3.1 水分含量测定 按照 GB/T 5494－85中的105℃恒重法测定。

1.3.2 总酸测定 按照GB/T 5517－2010方法测定。

1.3.3 脂肪酸值测定 按照GB/T 15684－1995方法测定，其中氢氧化钾溶液的标定按照GB/T 5490－85中的附录B进行。

1.3.4 过氧化值测定 采用紫外法测定［6］。

1.3.5 脂肪酶活力测定 采用紫外分光光度法测定［7］。

1.3.6 亚油酸含量测定 采用气相色谱法测定［8］。测定亚油酸气相色谱条件为:SE－54石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm);检测器:FID检测器;升温程序:80℃，保持2min，然后以4℃/min升至200℃，保持15min;载气(N2＞99.99%)流量1.0mL/min;压力4.0kPa，进样量1.0μL;分流比10∶1。

2 结果与讨论

2.1 大帐和小包装自发气调储藏水稻水分含量变化

水分对粮食储藏安全影响直接地表现为高水分易造成发热霉变，因此，水分是影响水稻和大米品质变化的重要因素之一。大米籽粒中水分按其存在状态可分为游离水分和结合水分，一般测定大米水分数值是游离水和结合水的总和。

图1为大帐和小包装自发气调储藏2年的水稻水分含量的变化情况。随着储藏时间的延长，不同处理的水稻水分含量有所降低。储藏12个月后对照组的水分含量下降比较明显，而气调大帐和小包装自发气调储藏的水稻水分含量下降缓慢。储藏24个月后，大帐和小包装处理的样品水分含量分别为9.57%和 9.52%，差别不显著。而对照样品为9.32%，三种处理的水分含量均低于10%。在储藏过程中，经大帐和小包装处理的样品处于水分活度低的环境中，水稻中酶的活性低，呼吸强度弱，失水能力低，水分含量降低缓慢，从而延缓了水稻品质劣变。而未经包装的水稻样品酶活性和呼吸强度高，水分保持能力低，水分含量下降迅速，从而加速了水稻品质劣变。

图1 大帐和小包装自发气调储藏水稻水分含量变化情况

2.2 大帐和小包装自发气调储藏水稻总酸含量变化

总酸度是粮食中含有酸性物质的总量，水溶酸是测定总酸度的一种方法。它来源于粮食中脂肪分解而产生的脂肪酸，磷脂分解而产生的磷酸和酸性磷酸盐，蛋白质分解而产生的氨基酸，碳水化合物分解而产生的乳酸、酪酸和醋酸等。品质正常的粮食中含有的酸性物质很少。当粮食的水分含量过大，温度过高或生虫生霉时，都能促使酸性物质增多［9］。因此，人们常用水溶酸含量的变化来衡量大米储藏的稳定性，认为水溶酸急剧增加是大米品质劣变的征兆，水溶酸可以作为判定大米新鲜度的指标。

图2为大帐和小包装自发气调储藏2年后水稻总酸含量变化情况。从图2可以看出，随着储藏时间的延长，大帐和小包装自发气调储藏水稻总酸含量呈现缓慢增加的趋势，其中对照组的总酸含量增加明显，而大帐气调储藏水稻总酸含量增加比较缓慢。水稻经大帐气调超长期储藏24个月后，总酸含量为0.41mL/10g，而小包装自发气调储藏为0.60mL/10g，对照组高达0.72mL/10g。因此，经大帐和小包装处理的样品可以控制袋内达到适宜水稻储藏的水分含量和温度，有效抑制脂肪、磷脂、蛋白质、碳水化合物等分解产酸。大帐自发气调储藏减少了水稻总酸的生成量，其超长期储藏效果明显优于小包装自发气调储藏和对照组的储藏方式。

图2 大帐和小包装气调储藏水稻总酸含量变化情况

2.3 大帐和小包装自发气调储藏水稻脂肪酸含量变化

脂肪酸值同粮食籽粒的败坏有密切的关系，它能反映储藏期间粮食的劣变程度，因而是评价粮食品质的重要指标。水稻在储藏期间，尤其在较恶劣的储藏条件下，脂肪酸的增加比较显著，但长期储藏下去，由于脂肪酸的水解，脂肪酸值反而会下降。水稻中脂肪的含量虽少于淀粉、蛋白质等物质，但最易发生变化，经酯酶的催化作用分解成甘油与脂肪酸，从而使游离脂肪酸增加(大米脂肪酸含量的增加是因其所含的脂肪水解所致);在空气、光、热或微生物作用下，油脂所含不饱和脂肪酸最容易氧化生成醛、酮、酸等物质，使之酸败，产生哈喇味。游离脂肪酸包藏在淀粉直链成分的螺旋结构中，使糊化所需的水分难以通过，淀粉粒的强度增加而引起米饭硬度增加［10］。同时，脂肪酸还可以进一步分解成低级的醛、酮化合物和酸，降低大米的食用品质。

图3为大帐和小包装自发气调储藏2年的水稻脂肪酸含量变化情况。随着储藏时间的增加，不同储藏条件下水稻的脂肪酸含量缓慢增加，但是由于水稻外壳的保护，24个月后三种储藏条件下水稻的脂肪酸含量增加并不显著，均低于16.00mg KOH/ 100g。其中，超长期大帐储藏水稻储藏24个月后的脂肪酸含量较少，为11.67mg KOH/100g，比小包装自发气调储藏脂肪酸增加量减少了7.69%，比对照组增加量减少了29.40%。由此得出，超长期大帐气调显著降低了水稻脂肪酸的增加量，进一步减缓了水稻由游离脂肪酸进一步分解代谢引起的品质劣变，为水稻储藏提供了参考依据。

图3 大帐和小包装气调储藏水稻脂肪酸含量变化情况

2.4 大帐和小包装自发气调储藏水稻过氧化值含量变化

水稻脂质在储藏期间，由于光、热、空气中的氧气，以及水稻中水和酶的作用，常会发生变质腐败的复杂变化，导致食品的外观、质地和营养质量劣变。油脂和脂肪酸等在氧化酸败过程中会产生过氧化物，过氧化物很不稳定，氧化能力较强［11］。过氧化值可以衡量脂类的氧化酸败程度，在一定程度上反映粮食品质。

由图4可以看出，随着储藏时间的延长，不同储藏条件下水稻的过氧化值都呈现出了缓慢增加的趋势，储藏24个月后，对照组的过氧化值含量最高，为3.29μmol/kg。大帐和小包装气调储藏从第2个月开始到第24个月过氧化值生成量均比对照组少。经大帐和小包装气调处理的样品处于低O2环境中，抑制O2与甘油三酰酯的不饱和双键产生过氧化物，从而延缓了过氧化值的增加。因此，大帐和小包装气调储藏的超长期储藏效果最好，有效延缓了水稻的品质劣变。

图4 大帐和小包装气调储藏水稻过氧化值含量变化情况

2.5 大帐和小包装自发气调储藏水稻LOX酶活力变化

脂肪氧合酶(Lipoxygenase，EC1.13.1∶13)属氧化还原酶，可催化含顺－顺－1，4－戊二烯的不饱和脂肪酸及酯形成氢过氧化物和醛、酮等挥发性物质以及衍生物和自由基，这些物质对蛋白质、膜结构、细胞组织以及DNA造成破坏，缩短稻谷的安全贮藏时间，加速稻谷老化［12］。有研究表明，脂肪氧合酶还会影响谷物的虫蚀率，随着脂肪氧合酶活力增大，谷物的虫蚀率提高［13］。

图5为大帐和小包装自发气调储藏条件下24个月的稻脂肪酶活力变化情况。从图5可以看出，在储藏24个月内，三个处理脂肪酶活力基本稳定，但随着储藏时间的延长，脂肪氧合酶活力都呈现了先增加后缓慢降低的趋势。储藏期间，大帐储藏水稻脂肪氧合酶活力最高时仅为0.0577 U/mL，而小包装自发储藏和对照分别为0.1007U/mL和0.0940U/mL。大帐气调储藏水稻脂肪氧合酶活力变化最缓慢，在储藏过程中，水稻的活力小，酶的活性低，呼吸强度弱，从而延缓了水稻品质劣变。

图5 大帐和小包装气调储藏水稻LOX活力变化情况

2.6 大帐和小包装自发气调储藏水稻亚油酸含量变化

亚油酸和油酸为稻谷膜脂中脂肪酸主要成分，在贮藏过程中，膜脂易在脂肪酶作用下分解产生游离脂肪酸。脂肪酶的产物主要为脂肪过氧化物和氧自由基，而这些物质可以直接作用于更多的多元不饱和脂肪酸，产生一系列连锁反应，最终加剧膜脂过氧化的进行［14］，从而导致米质劣变。

由表1可以看出，随着储藏时间的延长，水稻中亚油酸含量在不断减少，尤其是对照组亚油酸含量减少的更多。储藏24个月后，大帐和小包装自发气调储藏水稻亚油酸降低量分别为38.95%和42.76%，而对照降低了45.53%。由此可以看出，大帐和小包装自发气调储藏有效降低了水稻中亚油酸的损失，保持了水稻的品质。此现象可能与亚油酸的不饱和键在储藏过程中被氧化有关，其机理有待于进一步研究。

表1 不同储藏条件下水稻亚油酸含量的变化情况

3 结论

通过水稻在不同自发气调储存条件下生理指标的变化分析，得出了以下结论。

a.随着储藏时间的延长，影响水稻品质劣变的指标脂肪酸、总酸和过氧化值均缓慢增加，而大帐和小包装自发气调储藏均比布袋对照储藏增加缓慢，其超长期储藏效果显著优于对照。

b.水稻在储藏过程中，亚油酸含量逐渐减少，而大帐气调储藏水稻亚油酸含量的损失量最少，储藏24个月后，气调大帐储藏水稻亚油酸含量为0.771uV×106。

c.超长期储藏水稻，LOX酶活力先升高后降低，6个月长期储藏后LOX酶活力变化不显著，大帐和小2包装自发气调储藏水稻的LOX酶活力在整个储藏过程中增加量没有显著的差别。

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Research of modified atmosphere storage techniques of rice

ZHANG Man，LI Xi－hong*，XING Ya－ge，LI Wei－li，WANG Ai－li
(School of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China)

Taking Tianjin Xiaozhan rice as material，the storage effects of plastic film tent and modified atmesphere packing were researched，especially for fatty acid，total acid，peroxide value，lipoxygenase，linoleic acid and other physiological indexes.The results showed that plastic film tent and modified atmosphere packing storage had significant effects.The content of fatty acid were 11.67mg KOH/100g and 12.51mg KOH/100g，total acid 0.41mL/10g and 0.60mL/10g，peroxide value 2.35μmol/kg and 3.12μmol/kg，lipoxygenase 0.0266U/mL and 0.0271U/mL，linoleic acid 0.771uV×106and 0.723uV×106after stored 24 months at room temperature.Both were significantly better than the control group.This theory basis for technology development of super－long－term，safety，high performance，energy－saving modified atmosphere storage of rice was provided.

rice;film tent;packing;modified atmosphere;storage

TS210.1

A

1002－0306(2011)12－0432－04

2010－11－15 *通讯联系人

张曼(1987－)，女，硕士研究生，研究方向:食品加工与贮藏。

国家自然科学基金(31000826)。