不同水分“盐丰47”稻谷低温和准低温储粮品质变化规律研究

李倩倩，姜俊伊，毕文雅，杨 东，颉 宇，石天玉

（国家粮食和物资储备局科学研究院，北京 100037）

我国是粮食的生产和消费大国，稻谷作为我国主要的粮食作物，2020 年产量达21 185 万t。每年因产后储藏不当造成的粮食损失较大，因此稻谷的安全储藏具有重要意义。随着生活水平的提高，人们对稻谷的品质要求越来越高。稻谷是生命有机体，在储藏过程中因温度、湿度、水分等因素的影响，品质发生不可逆转的变化。我国学者对稻谷的储藏做了相关研究。刘晓莉等[1]对储藏稻谷品质变化研究进展进行了分析，指出储藏稻谷的品质指标主要有脂肪酸含量、直链淀粉含量和发芽率等。张来林等[2]研究了不同储藏温度及储藏方法对稻谷品质的影响，指出稻谷储藏时低温储粮应是首选方案，当低温不易实现时，可选择气调储藏以减缓温度对稻谷品质的影响。陈永春等[3]研究了不同温度对稻谷储藏品质的影响，通过稻谷水分、脂肪酸含量、过氧化氢酶活性3个指标判断稻谷的储藏品质，得到稻谷低温储藏最优工艺区间为14～18 ℃。袁道骥等[4]研究了水分对优质稻储藏品质的影响，结果表明：水分含量为14.5%和20 ℃以下条件能保证储藏优质稻，整精米率、发芽率、发芽势、脂肪酸含量、峰值黏度处于较好水平。李卓珍等[5]研究了优质稻谷准低温储藏与常温储藏的品质变化，发现准低温储藏较常温储藏更能延缓优质稻谷品质的劣变，建议准低温储藏的优质稻谷的储备周期不超过18 个月。

低温储粮可以抑制粮食颗粒的呼吸作用和品质劣变的速度，减少储粮害虫的活动并抑制其繁殖，减少熏蒸气体的用量，减缓粮食的脂肪酸含量增加速度，防止粮粒发霉[6]。我国常用的低温储粮技术包括隔热保冷、机械通风、谷物冷却、空调制冷和内循环等技术[7]，然而在低温储藏条件下的稻谷品质变化规律有待进一步研究。因此，本试验研究了在低温和准低温储藏条件下不同水分稻谷的储藏品质，包括脂肪酸含量、发芽率、新鲜度、出糙率、整精米率、食味值等的变化情况。“盐丰47”属粳型常规水稻，具有优质、高产、稳产等特点，在东北地区大量种植。本文以“盐丰47”为研究对象，探讨其在低温和准低温条件下储粮品质的变化规律，为筛选稻谷储藏最优条件提供依据，指导稻谷低温和准低温储藏过程中品质指标的调控。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

“盐丰47”粳稻，产地辽宁盘锦，2019 年10 月收获。经过初步的除杂、晾晒、水分调节等处理，储藏时稻谷杂质含量小于1.0%，水分含量控制在14.5%～16.0%。

氢氧化钾（分析纯（AR））、无水乙醇（AR）、95%乙醇（AR）、邻苯二甲酸氢钾（基准试剂（PT））、酚酞、新鲜度显色剂。

1.1.2 仪器与设备

JXFM110 锤式旋风磨，SHZ-82A 水浴恒温振荡器，稻谷出米率检测仪，HWS-250 型智能恒温恒湿箱，大米外观品质检测仪，JCXG 大米测鲜仪，大米食味测定仪。

1.2 方法

1.2.1 试验方案设计

将水分含量为14.5%、15.0%、15.5%、16.0%的稻谷装到样品箱中，分别放入低温（15 ℃）、准低温（19 ℃）和常温（23 ℃）的模拟室中模拟储藏270 d，每45 d 取样检测1 次。

1.2.2 测定项目与方法

脂肪酸含量：参照GB/T 20569—2006[8]中的方法进行测定；发芽率：参照GB/T 5520—2011[9]中的方法进行测定；新鲜度：参照LS/T 6118—2017[10]中的方法进行测定；出糙率：使用稻谷出米率检测仪，仪器检测精度符合GB/T 5495—2008[11]的要求；整精米率：使用大米外观品质检测仪，仪器检测精度符合GB/T 21719—2008[12]的要求；黄粒米率：参照GB/T 35881—2018[13]中的方法进行测定；食味值：使用大米食味测定仪，仪器检测精度符合GB/T 15682—2008[14]的要求。

1.2.3 数据处理

使用SPSS 软件对数据进行分析，使用Excel 软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 脂肪酸含量的变化

脂肪酸含量是判定稻谷新陈的重要指标，是目前国内公认的能够准确反映稻谷新鲜程度的敏感指标，其含量越高，稻谷的储存和食用品质越差[15]。不同储藏条件下的稻谷在储藏期间的脂肪酸含量变化如图1 所示。随着储藏时间的延长，不同储藏条件下的稻谷脂肪酸含量呈现极显著上升趋势（P＜0.01），这是因为脂肪氧化酶和脂肪酶活性逐渐增强，加快了稻谷中脂质物质的代谢分解，生成的游离脂肪酸增多。在同一储藏条件下，样品脂肪酸含量随水分含量的增加而升高，储藏温度越高，脂肪酸含量增长幅度越大，这与朱芳芳[16]的研究结果一致。15 ℃和19 ℃条件下储藏的稻谷脂肪酸变化幅度比较平缓、差异较小；23 ℃条件下储藏的稻谷脂肪酸增长较快，这是因为随着储藏温度的升高，稻谷中游离脂肪酸增多且进一步氧化，产生难闻的戊醛、已醛等挥发性羰基化合物，蛋白质也容易引起水解，游离氨基酸含量上升，导致稻谷的脂肪酸含量升高[17]。水分含量14.5%、15.0%、15.5%、16.0%的稻谷脂肪酸的平均增长率依次为19.38%、20.58%、24.75%、30.96%，水分含量14.5%和15.0%的稻谷的脂肪酸保持效果较好。稻谷的脂肪酸含量随水分含量的提高而升高，可能是因为适宜温度下较高的水分含量会提高脂肪氧化酶和脂肪酶活性，加速脂肪的氧化和分解速度[18]。

图1 不同储藏温度下稻谷脂肪酸含量的变化Fig.1 Changes of the fatty acid content of paddy at different storage temperatures

根据GB/T 20569—2006[8]中规定的粳稻脂肪酸含量≤25 mg/100 g 为宜储藏稻谷进行判定，本研究中3 种储藏条件下的稻谷均处于宜存状态。通过对脂肪酸含量（Y1）与储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）建立线性回归拟合方程，得到Y1=0.096T+0.014D+0.788W+2.788，方程拟合优度R21=0.825，可知储藏温度、储藏时间、水分含量均与脂肪酸含量呈显著正相关（P＜0.05）。储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）3 个变量的标准化变异系数分别为0.205、0.843、0.195，各因素对脂肪酸影响的主次顺序为：储藏时间＞储藏温度＞水分含量。综合分析，15、19、23 ℃三个温度均适合“盐丰47”稻谷的储藏，15～19 ℃可以较好地延缓脂肪酸含量的上升。从粮库经济效益考虑，19 ℃比15 ℃的储存成本低、易操作。因此，可选择19 ℃进行储粮，从而达到保持稻谷品质的目的。

2.2 发芽率的变化

影响稻谷发芽率的因素主要有种子胚的活性、完整性、光照、温度和水分等[19]，稻谷发芽能力的高低可以反映稻谷在储藏期间的品质劣变程度[2]。如图2所示：在15 ℃下，稻谷的发芽率在整个储藏期间变化幅度较小，发芽率在93%～99%，说明稻谷能保持较好的生命活力。在19 ℃和23 ℃下，稻谷的发芽率随着储藏时间的延长呈现显著下降趋势（P＜0.05），这是因为适宜温度下，稻谷随着储藏时间的延长会代谢损耗自身营养物质，导致籽粒发芽能力及活力降低[20]，发芽率最低值分别为82.67%、79%，该情况下稻谷仍具有较高的活性，可参考下降速率延长储藏时间；在23 ℃条件下，各样品组发芽率下降更为明显，水分含量越高的稻谷，其发芽率劣变速率越快，可能是因为适宜温度下水分含量高的稻谷，其呼吸作用旺盛，消耗糖类物质较快，从而降低了种子的活力[4]。温度高而发芽率低是因为在较高的储粮环境下，温度对籽粒胚部的长时间作用会损伤其发芽能力，随着温度的降低，这种作用逐渐减弱，在低温条件下几乎不影响稻谷的发芽率[21]。

图2 不同储藏温度下稻谷发芽率的变化Fig.2 Changes of the germination rate of paddy at different storage temperatures

2.3 新鲜度的变化

由图3 可以看出：随着储藏时间的延长，稻谷新鲜度呈现极显著下降趋势（P＜0.01），原因是自身的代谢活动及生理生化活动不断发生，使得稻谷发生缓慢陈化；在同一储藏条件下，稻谷新鲜度随水分含量的增加而降低，储藏温度越高新鲜度下降幅度越大，这是因为随着水分含量的增加和温度的升高，稻谷颗粒内各种酶活性增强，进而代谢加强，促进稻谷的陈化。

图3 不同储藏温度下稻谷新鲜度的变化Fig.3 Changes of the fresh degree of paddy at different storage temperatures

通过对新鲜度（Y2）与储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）建立线性回归拟合方程，得到Y2=-1.117T-0.77D-3.604W+165.039，方程拟合优度R22=0.888，可知储藏温度、储藏时间、水分含量均与新鲜度呈显著负相关（P＜0.05）。储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）3 个变量的标准化变异系数分别为0.427、0.810、0.243，各因素对新鲜度影响的主次顺序为：储藏时间＞储藏温度＞水分含量。

已有研究表明：稻谷的新鲜程度可用新鲜度表示，新鲜度值越高，稻谷越新鲜；反之，则稻谷越不新鲜[22-23]。稻谷的新鲜度值在60 分以上，可以初步判定该稻谷适宜储存；稻谷的新鲜度值小于50 分，初步判定不宜储存[24]。稻谷新鲜度与脂肪酸含量有一定相关性：新鲜度值越高，其脂肪酸含量越低[24-25]。从脂肪酸数据和新鲜度数据分析得出：脂肪酸含量越高，新鲜度越低，这与前人的研究结果一致。试验结果显示：3 种温度储藏270 d 的样品中新鲜度最低值均大于60 分，说明样品均处于宜存状态。综合分析得出：水分含量高的稻谷，其新鲜度随着储藏时间的延长易下降，低温、准低温可有效减缓稻谷陈化，有利于稻谷的保质保鲜。

2.4 出糙率的变化

稻谷的出糙率反映其加工品质，是国家粮食定等标准之一，稻谷的出糙率越高，其出米率越高。如图4所示，随着储藏时间的延长，稻谷的出糙率呈现极显著下降趋势（P＜0.01）。出糙率下降幅度排序为：低温储藏＜准低温储藏＜常温储藏。样品出糙率在15、19、23 ℃条件的最低值分别为82.60%、81.17%、80.02%，根据GB 1350—2009[26]中的质量指标要求，在15 ℃和19 ℃储藏270 d 的稻谷均属于一等稻谷。整个储藏期间，水分含量14.5%、15.0%、15.5%、16.0%的稻谷出糙率分别平均下降2.71、2.38、2.64、3.16 个百分点，水分含量15.0%的稻谷的出糙率保持最好，水分含量16.0%的稻谷出糙率最低。水分含量过高或过低均会降低稻谷的出糙率，主要原因是：稻谷水分含量低，导致糙米中不完善粒增加，从而稻谷出糙率降低；稻谷含水量高时，发霉、发芽粒增多，导致糙米中不完善粒增加，使稻谷出糙率降低[4]。

图4 不同储藏温度下稻谷出糙率的变化Fig.4 Changes of the husked rice yield of paddy at different storage temperatures

通过对出糙率（Y3）与储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）建立线性回归拟合方程，得到Y3=-0.119T-0.010D-0.188W+89.869，方程拟合优度R23=0.800，可知储藏温度、储藏时间与出糙率呈极显著负相关（P＜0.01）。储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）3 个变量的标准化变异系数分别为0.363、0.817、0.101，各因素对出糙率影响的主次顺序为：储藏时间＞储藏温度＞水分含量。

2.5 整精米率的变化

整精米率是反映稻谷加工品质优劣的指标，同等级的稻谷，整精米率越高，出米率越高，碎米越少，则加工品质越优[15]。如图5 所示，随着储藏时间的延长，稻谷整精米率逐渐下降，储藏温度越高，下降幅度越大，这与李卓珍等[5]的研究结果一致。整精米率随着储藏时间的延长而下降，这是因为稻谷在储藏过程中，呼吸作用使干物质不断被消耗，从而导致稻谷组织疏松，整精米率下降[2]；整精米率随着储藏温度的升高而下降，这是因为温度通过影响稻谷内部酶的活性，间接影响呼吸作用。整个储藏期间，水分含量14.5%、15.0%、15.5%、16.0%稻谷的整精米率分别平均下降9.06、7.94、8.77、10.14 个百分点，15.0%稻谷的整精米率下降幅度最小。稻谷整精米率随着水分含量的升高先上升后下降。这是因为：水分过低，米粒脆性增加，碎米增多；水分过高，稻壳韧性增加，脱壳时糙碎多，而且籽粒强度降低，出白时碎米增多，同样导致整精米率偏低[27]。

图5 不同储藏温度下稻谷整精米率的变化Fig.5 Changes of the milled head rice yield of paddy at different storage temperatures

通过对整精米率（Y4）与储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）建立线性回归拟合方程，得到Y4=-0.424T-0.033D-0.391W+83.864，方程拟合优度R24=0.814，可知储藏温度、储藏时间与整精米率呈显著负相关（P＜0.05）。储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）3 个变量的标准化变异系数分别为0.380、0.821、0.062，各因素对整精米率影响的主次顺序为：储藏时间＞储藏温度＞水分含量。

2.6 黄粒米率的变化

稻谷黄粒米现象发生后，整体稻谷的品质就会出现滑落现象[28]。不同储藏条件下的稻谷在储藏期间的黄粒米率变化如图6 所示。随着储藏时间的延长，黄粒米率显著升高（P＜0.05），与朱芳芳[16]的研究结果一致，这是因为稻谷在自身内源酶或微生物酶的作用下胚乳变黄，储藏期间缓慢反应[16]。在同一储藏条件下，黄粒米率随水分含量的增加而升高，储藏温度越高，黄粒米率增长幅度越大，可能是因为较高的水分含量和储藏温度提高了稻谷内源酶或微生物酶的活性，促使胚乳变黄。试验结果表明，低温储藏条件可有效减缓稻谷黄变的速率。

图6 不同储藏温度下稻谷黄粒米率的变化Fig.6 Changes of the yellow-colored kernel of paddy at different storage temperatures

通过对黄粒米率（Y5）与储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）建立线性回归拟合方程，得到Y5=0.046T+0.004D+0.170W-2.796，方程拟合优度R25=0.875，可知储藏温度、储藏时间、水分含量均与黄粒米率呈显著正相关（P＜0.05）。储藏温度T（℃）、储藏时间D（d）、水分含量W（%）3 个变量的标准化变异系数分别为0.351、0.843、0.227，各因素对黄粒米率的影响主次顺序为：储藏时间＞储藏温度＞水分含量。

2.7 食味值的变化

食味值是指按照规定的程序和方法制成的米饭的气味、色泽、外观结构、滋味等各项因素评分值的总和，是体现米饭是否好吃的重要参数[29]。不同储藏条件下的稻谷在储藏期间的食味值变化如图7所示。稻谷的食味值在整个储藏周期内变化相对平缓，在76～79 之间变动，水分含量14.5%稻谷的食味值较高，其他水分含量的稻谷食味值无明显差异。

图7 不同储藏温度下稻谷食味值的变化Fig.7 Changes of the taste value of paddy at different storage temperatures

2.8 相关性分析

由表1 所示，脂肪酸含量、黄粒米率均与储藏时间呈极显著正相关（P＜0.01），新鲜度、出糙率、整精米率与储藏时间均呈极显著负相关（P＜0.01）。出糙率、整精米率均与脂肪酸含量呈极显著负相关（P＜0.01），与新鲜度呈极显著正相关（P＜0.01）；黄粒米率与脂肪酸含量呈极显著正相关（P＜0.01），与新鲜度极显著负相关（P＜0.01）。新鲜度是反映稻谷储藏过程中品质劣变的敏感指标，脂肪酸含量与新鲜度呈极显著负相关，这与石翠霞等[25]的研究中储藏样品的新鲜度与脂肪酸含量的相关系数（r=-0.845）较为接近，且结论一致。因此，可考虑采用新鲜度和脂肪酸含量相结合作为稻谷品质的快速检测手段。稻谷的各项品质在储藏期间相互影响，脂肪酸含量和新鲜度对加工品质影响显著。

表1 稻谷检测指标相关系数表Table 1 Correlation coefficient table of paddy detection index

3 结论

新收获的稻谷随着储藏时间的延长，其脂肪酸含量、黄粒米率呈上升趋势，储藏温度和水分含量越高，上升幅度越大；新鲜度、出糙率、整精米率呈下降趋势，储藏温度越高下降幅度越大。稻谷的发芽率在15 ℃波动较小，具有较高的生命活力，在19 ℃和23 ℃随储藏时间的延长呈现下降趋势。储藏温度越高，发芽率下降幅度越大；水分越高，发芽率下降幅度越大。稻谷的食味值在整个储藏周期变化相对平稳。同一储藏条件下，脂肪酸含量、黄粒米率随着稻谷水分含量的增加而升高，新鲜度呈下降趋势。水分含量15.0%的稻谷具有更高的加工品质。

储藏时间是影响稻谷品质的主要因素，其他因素依次是储藏温度、储藏水分。脂肪酸含量（Y1）、新鲜度（Y2）、整精米率（Y4）分别与储藏温度（T）、储藏时间（D）、水分含量（W）的拟和方程分别为Y1=0.096T+0.014D+0.788W+2.788、Y2=-1.117T-0.77D-3.604W+165.039、Y4=-0.424T-0.033D-0.391W+83.864。

稻谷的各项品质指标在储藏期间相互影响，脂肪酸含量、新鲜度对加工品质影响显著。在15 ℃和19 ℃条件下储藏均可有效减缓各水分稻谷品质的劣变。综合考虑储粮品质和经济效益，粳稻的储存温度不宜高于19 ℃。