稻米贮藏保鲜研究进展

张晓 前泽重礼 陈龙 李家政 张志军

摘  要：稻米（Oryza sativa L.）富含丰富的营养物质，是我国重要的口粮，年消费总量约1.2亿t，人均年消费约100 kg。稻米主要食用部分是稻谷的胚乳[1]，而稻谷作为水稻的种子[2]，贮藏过程中伴随着生理化学变化及物理变化[3]，直接影响稻米品质和商品价值[4]。从稻米陈化机理[5]、贮藏和保鲜的监测指标及方法[6]等方面概述了稻米贮藏保鲜的研究现状，比较分析了目前稻米贮藏保鲜技术方法，探讨今后稻米贮藏保鲜的研究方向。

关键词：稻米；品质；陈化；贮藏；保鲜

中图分类号：S-3;S511                               文献标志码：A文章编号：1673-6737（2023）01-0001-07

Research Progress on Storage Technology of Rice

ZHANG Xiao1 ， MAEZAWA Shigenori2 ， CHEN Long1 ， LI Jia-zheng1 ， ZHANG Zhi-jun1*

（1 Institute of Agricultural Products Preservation and Processing Science and Technology， Tianjin Academy of Agicultural Sciences， National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products（Tianjin）， Tianjin 300384， China;

2 Gifu University， Gifu 5011193， Japan）

Abstract： Rice（Oryza sativa L.） is rich in nutrients and an important ration in China. The per capita direct annual consumption is about 100 kg， and the total ration consumption is about 120 million tons. The edible part of rice is mainly the endosperm of rice. As the seed of rice， rice is accompanied by physiological and chemical changes and physical changes during storage， which directly affects the quality and value of rice. This paper summarizes the research status of rice storage and preservation from the aspects of rice aging mechanism， monitoring technology， storage and preservation， compares and analyzes the current rice storage and preservation technology and methods， discusses the research direction of rice storage and preservation.

Key words： Rice; Quality; Aging; Storage; Preservation

稻米是世界重要的粮食作物，我国既是稻米的生产大国，也是稻米的消费大国。2020年我国稻谷产量达到21 186.0万t，占国内粮食产量的31.65%。国家统计局数据显示[7]，2020年我国稻米实际产量为10 983.6万t，稻米产业为保障我国粮食安全做出了重要贡献。随着农业结构调整和居民消费力的提升，人们对稻米的品质提出了更高的要求，根据我国“储新出陈”的储粮政策，稻米的贮藏保鲜研究将作为重要的科学问题和研究方向[8]。为减缓贮藏过程中稻米品质下降，减少损耗保障粮食安全，是推动稻米产业持续健康发展的重要途径。

1  稻米貯藏品质变化及陈化机理

1.1  稻米营养成分

稻谷经过碾米，去掉种皮、果皮、胚、糊粉层及上层淀粉性胚乳细胞后得到精白米，所以稻米品质的高低与稻谷粒的化学构成物质及胚乳物理组织构造相关[9]。目前对于稻谷粒的研究表明[10]，稻谷粒由外层的颖壳及内部的颖果组成，颖果又细化为果皮、种皮；种皮又细化为珠心层、糊粉层、胚乳、胚。稻谷籽粒各组成部分占整个籽粒的质量百分比分别为颖18%～20%，果皮1.2%～1.5%，糊粉层4%～6%，胚乳66～70%，胚2%～3.5%。其中，糊粉层由1～6层的糊粉细胞层构成，胚组织的胚盘细胞中不含有淀粉，主要含有贮藏蛋白质糊粉粒、贮藏中性脂肪的圆球体和酶类物质，是稻谷最具活性的组织。相对于外部而言[3]，内部的淀粉胚乳细胞组织，从中心至外层，由14～20层的放射状细胞排列组成。每个细胞内存在大量的质体，质体是由50～80个淀粉小粒（直径3～9 μm）构成多面体复合结构（直径30～40 μm），表面附着蛋白质颗粒。

1.2  稻米贮藏过程中的生理变化

稻米在适宜水分及温度条件下发芽形成新的植物体。所以，稻米在贮藏过程中，根据外部环境条件调节呼吸作用，在各种酶的作用下维持生命力。碳水化合物（葡萄糖等）和脂质（甘油三棕榈酸酯等）作为基质经过呼吸作用，消耗有机物和氧气，生成二氧化碳和水及热量[11]。

C2H12O6+6O2→6CO2+6H2O+667.2Kcal

（C15H31COO）3C3H5+72.5O2→51CO2+49H2O+7616.7Kcal

新生成的热量和呼吸熵，根据呼吸作用基质的不同存在差异[12，13]。葡萄糖作为基质的呼吸熵约为1.0，而甘油三棕榈酸酯约为0.7。图1显示了稻米的呼吸速率受温度和水分含量的影响，温度越高，水分含量越高，呼吸作用越强，引起稻米升温水分含量增加，导致稻米成分耗损增加。

同时，稻米在贮藏保鲜过程中，在酶的作用下，淀粉、蛋白质、脂质等成分被分解。其中，分解进行最快的是脂质[13]。在脂酶作用下，脂质被分解为甘油和游离脂肪酸。淀粉在淀粉酶的作用下被分解为糊精和麦芽糖的同时，还原性糖类含量增加。蛋白质在蛋白酶和肽酶的共同作用下，被分解为肽和氨基酸。多数研究表明[11，13，14]，脂肪及游离脂肪酸被氧化分解形成的戊醛和己醛是陈米出现异味的原因。除了酶分解之外，氧化作用也会引起稻米气味和色泽发生变化，同时导致维他命B1含量的减少以及稻米粒内部无机成分含量增加。图2总结概括了稻米贮藏过程中主要成分含量变化及陈化机理。

1.3  稻米贮藏过程中物理变化

稻米贮藏过程中米粒组织逐渐硬化，引起各种连锁物理特性变化，导致出米率下降、吸水性变差、蒸煮米饭时膨胀容积增加、米饭粒变硬、米饭粒光泽变差等一系列物理特性变化发生[15-17]。这些变化是因为在陈化过程中细胞壁硬化、游离脂肪酸含量增加、蛋白质变性、酶活性下降[12]。

伴随着稻米的呼吸作用[18]，其内部储藏物质也在不断地发生变化，导致品质随着储藏时间延长而不断劣化。通过对不同水稻品种常温条件下贮藏试验研究比较分析，结果发现所有品种都是陈米的品质下降，但是研究发现新米品质和陈米品质之间存在显著正相关[2]，即，新米品质好的品种，经过贮藏后品质仍然比其他品种好。陈米品质劣化程度存在品种间差异，既有品质降低程度小的品种，也有品质降低程度大的品种。这种因贮藏造成的品质下降，在流通方面是一个不可忽视的问题，从流通方面来看，贮藏期间品质下降小的品种更有优势。因此，耐储性的优劣应该是品种所具备的重要特性之一[19]。

2  稻米贮藏保鲜方式

2.1  稻谷贮藏

我国主要以稻谷贮藏作为主要方式，稻谷贮藏受多种因素影响，有稻谷本身的内部因素，也有外界环境及生物仓储害虫等外部因素[20-21]。稻米贮藏中害虫米象生态习性的相关研究表明，稻谷贮藏方式可以最大程度的降低害虫损耗，并且不会造成搬运作业工程中对于稻米的损伤。

2.2  糙米贮藏

日本等发达国家普遍采用糙米贮藏方式。主要受国家品种等级审定制度的影响，日本等国采用糙米外观品质特性作为政府收购稻米的标准。为了避免糙米在贮藏过程中受米象等虫害及微生物的侵染，目前采用溴甲烷给糙米做熏蒸处理后再贮藏[22]。但是这种熏蒸剂作为消耗臭氧层的物质及溴素残留问题受到很大的争议，同时也会影响稻谷发芽率，不能维持稻米生命力，没有起到很好地稻米保鲜效果。

脱掉谷壳的糙米1容积储量实际等于1.6容积的稻谷。在通常情况下，稻谷的外壳（果皮）厚度约10 μm，约占稻谷总重量的15%，加之谷表面粗糙，故其容重比糙米的容重高。稻谷容重达800 kg/m2，而糙米的容重500 kg/m2。用糙米贮藏，可节省仓容积，并且还可以节约大量的运费和成本。因此，糙米贮藏保鲜技术还需进一步研究探讨。

2.3  精米贮藏

精米是稻谷或糙米经过加工后的成品粮，必须进行保鲜贮藏[24-27]。因为精米完全失去了外层稻壳、种皮和胚，其白米粒胚乳容易受到害虫、霉菌侵害从而引起变质。从贮藏的时间长短及稳定性看，粗加工含糠多的白米稳定性低于精加工的洁净米，含碎米较多的米也不如精白米易保存。原因是精白而纯净的稻米吸湿性差，米粒之间的间隙通风程度良好，易散发热量。为了作好稻米的贮藏保鲜，一是要及时认真检查识别米质变化，二是采用良好的贮藏方法[28，29]。

2.4  低温贮藏

低温贮藏能抑制稻米的呼吸速率，可以有效抑制虫害发生及微生物滋生，达到较好的保鮮效果[30-32]。相关研究表明常温贮藏和低温贮藏方法都是随着贮藏时间延长而导致品质下降，但是低温贮藏方式下品质下降速度显著减缓。

温度低于13 ℃，相对湿度控制在70%的低温处理区，相比较对照常温处理区，过氧化氢酶及淀粉酶等酶活性显著下降，维他命B1含量降低、碳水化合物变化（还原糖增加和糊化特性变化）、脂质分解（酸度升高）、蛋白质变化（水溶性氮含量降低）等变化得到了有效抑制。低温稻谷储藏是防止储藏过程中品质下降的最有效方法[33-36]。

2.5  密闭贮藏

稻米密闭贮藏，就是将稻米与外部环境气体阻断的贮藏方式[37-41]。密闭条件下贮藏的米粒间隙最初是含有氧气等空气的。随着贮藏时间的延长，在稻米自身的呼吸作用和寄生微生物的呼吸作用下，改变了气体成分比例。将氧气逐渐置换为二氧化碳，渐渐变为厌氧环境条件，最终变为充满惰性气体状态，同时能起到防虫、防霉的作用。

一般情况下，氧气浓度在2%～2.5%效果良好。稻谷含水量和温度较高时，消耗氧气速度较快，但水分过高，不利于稻谷贮藏。相关研究表明，在室温22 ℃左右条件下，粳稻水分在15%左右，籼稻水分在14.5%左右，经过30 d左右，氧含量下降到1%左右。

经过干燥加工后贮藏的稻米，品质会受到贮藏时间、温度、稻米的水分含量等因素的影响（表1）。水分含量高的稻米品质下降程度较大，胚活性程度、糙米外观品质及食味品质下降尤为明显。水分含量在13～15%范围内，胚活性程度、糙米外观品质及食味综合评价下降程度不明显。表明在一定范围内，水分含量越低品质下降越慢。但是贮藏时间超过10个月后，品质下降显著，说明为了达到较好的保鲜效果，长期贮藏还需要保持在低温条件下。

密闭低氧状态下贮藏的稻米，可以有效抑制虫害、鼠害、霉菌等危害，但是稻米自身也会受到影响，呼吸作用及酶反应会因气体环境气体变化而相应变化，也就是从有氧呼吸变为无氧呼吸。研究表明，密闭处理贮藏早期，发芽率下降，有机酸含量减少，相比较非密闭贮藏方式（接触空气贮藏）还原糖含量显著增加，多生成3～9倍的酒精（表2）。

2.6  真空包装贮藏

用气体透过性低的塑料薄膜包装材质对稻米进行密闭贮藏[38]，包装袋内氧气浓度降低较快，可有效抑制霉菌等增加，保持较好的食味品质。二氧化碳和氮气作为惰性气体保存，可以显著降低稻谷的发芽率并能增加还原糖含量[42]，但是也降低食味品质。而且，将水分含量16.5%的高含水率精白米，分别在10 ℃和30 ℃的条件下进行空气包装处理、真空包装处理、二氧化碳包装处理、氮气真空包装处理对比试验。结果表明，10 ℃空气包装处理的保鲜效果最好，其次为30 ℃真空包装处理，然后是30 ℃惰性气体包装和30 ℃空气包装。用水分含量14.7%的低含水率精白米进行同样的试验，各处理间不存在显著性差异。

惰性气体密闭包装与氧气吸收剂的组合方式，可以较好地维持米饭的物化特性，达到较好的保鲜效果[40]。试验结果揭示，对于惰性气体的选择，氮气相比较二氧化碳可使稻米的脂肪酸度含量、还原糖含量、品质综合评鉴结果等有较好的倾向性，但是没有显著的差异[15]。

3  稻米贮藏保鲜监测指标

3.1  发芽率

发芽率是衡量稻米质量好坏的重要指标，相关研究表明发芽率较高的稻米，经过干燥贮藏后，种子活性并没有受到影响。在稻谷和糙米表面上用NaClO溶液进行杀菌处理，充分吸收水分后，放置于吸水的滤纸上，在20 ℃条件下静置7 d后，统计发芽种子数量，计算出发芽率（%）。由于供试材料条件受限，而且测定时间较长，所以目前将发芽率作为贮藏保鲜的指标还存在一定问题。

3.2  脂肪酸度

稻米在贮藏过程中，所含成分分解速度最快的是脂质[2，3，12]。甘油和脂结合形成的亚油酸、油酸、棕榈酸等，在脂酶作用下加水分解为游离脂肪酸。可以使用甲苯等有机溶媒提取，将酚酞作为pH指示剂，滴定乙醇中的碱，可表示100 g干稻谷中和游离脂肪酸的所需KOH（mg）量。相关研究表明[2，4，6，14，19，38]，精白米贮藏与糙米贮藏相比，在贮藏过程中脂肪酸含量上升速度快。但是采用滴定法测定脂肪酸度是使用肉眼判定的，容易出现误差，测定结果精准性较差，目前正在开发使用甲苯抽出提取游离脂肪酸，采用铜盐比色定量的精准测定方法。

3.3  pH指示剂

伴随着稻米贮藏，稻米水溶液酸度增加，利用上述原理可以鉴定稻米陈化程度[2，3，43]。10 g糙米用清水淘洗2次后，加水定容至20 mL，新米的pH值为6.80，陈米则降低至5.80左右。利用pH指示剂的显色反应可以进行测定。结果表明，新米及低温贮藏的陈米呈现青绿色，而陈米呈现黄绿色，贮藏时间较长的陈米呈现黄色。此方法虽然可以快速进行测定，而且需要供试材料量也很少（1粒糙米即可测定），但是无法定量表示。

3.4  酶活性

贮藏中稻米的活性会不断降低，同时各种酶活性也会降低[5]。邻甲氧基苯酚法，取供试材料5 g精米或者糙米，加入1%的邻甲氧基苯酚水溶液10 ml，反复震荡20次后，将试管直立静置，加入3滴1%的双氧水，观察液体颜色变化程度。邻甲氧基苯酚遇双氧水，在氧化还原酶作用下，变为四聚邻甲氧基苯酚呈现红褐色，酶活性降低，米粒及浸漬液显色比较淡，陈米几乎不显色。此方法的供试材料糙米和精米都可以，采用精米作为供试材料，判定浸渍液显色度。

TTC（2，3，5-三苯基氯化四氮唑）的氧化态是无色的，可被氢还原成不溶性的红色三苯甲月替。应用TTC的水溶液浸泡稻米，如果稻米具有生命力就会呈红色，如果稻米死亡则不显色，稻米生命力衰退或部分丧失生活力则染色较浅或局部被染色，可以根据染色的部位或染色的深浅程度来鉴定稻米的生命力，但是此方法不适合精白米作为供试材料[44]。

谷氨酸脱羧酶（GADA）也是一种可以判定贮藏品质指标的酶。将谷氨酸作为基质，去掉羟基，生成γ-氨基丁酸（GABA）。完整的干燥种子仅含有微量的GABA，吸水后在谷氨酸脱羧酶作用下，谷氨酸减少，GABA增加。

3.5  物化特性

新米和陈米理化特性进行比较，蛋白质含量和直链淀粉含量在新旧米之间没有差异，但是淀粉糊化特性的最高粘度和崩解值都是陈米较大[15]。一旦变成陈米，米饭物理特性的硬度（H）增加，粘性（-H）减弱，所以H/-H比升高。在对不同品种稻米的研究报告中也得到了相同结果。因此，陈米品质下降的原因可以理解为物化特性H/-H比值升高，游离脂肪酸增加所致。但是必须注意的是，陈米最高粘度和崩解值都会增大。一般来说，这两个淀粉糊化特性越高品质越好，但是陈米的这两个特性值增大则与品质无关。陈米最高粘度增大是由于淀粉酶活性消失，崩解值增大是因为受热导致淀粉粒崩坏度增加所致。新米品质和陈米品质之间存在显著正相关，而且因陈米化带来品质下降程度存在品种间差异，这一事实说明育成耐储性好的优质品种是可能的，H/-H比可以作为稻米贮藏品质的监测技术指标[15]。

4  总结与展望

4.1  稻米贮藏品质影响因素较多

稻米贮藏过程中品质下降程度，与稻米初期水分含量、贮藏条件（温度、环境湿度、气体条件）、贮藏方式（稻谷、糙米、精白米）、包装方式（有孔包装袋、树脂包装袋、多层塑料薄膜）等多方面的原因有关，不能仅根据贮藏时间来单纯判定。贮藏中的稻米受到霉菌等微生物、米象等昆虫以及鼠害等影响很大。如果没有很好地抑制稻谷呼吸作用，会导致稻谷温度及水分含量上升，促进微生物侵害及鼠害的发生，而且会进一步促进呼吸作用和酶作用，造成恶性循环。所以，明确贮藏期间及贮藏后的稻米品质的监测指标是非常有必要的。

4.2  各种贮藏保鲜方式都不同程度的存在优缺点

稻米贮藏主要包括稻谷贮藏、糙米贮藏及精米贮藏等方式。我国及世界主要采用稻谷贮藏及精米贮藏等主流方式，日本等少数国家则采用产地稻谷与加工糙米的组合贮藏方式。

比较不同贮藏方式下品质变化[45-48]，发现在抑制虫害及微生物对稻谷的损耗等方面，稻谷贮藏方式要优于糙米贮藏，但是在维持稻米营养成分维他命B1含量及贮藏库容等方面，糙米贮藏则要好于稻谷贮藏。稻壳约占稻谷重量的20%～30%，稻谷体积约为糙米体积的2倍左右，稻谷贮藏成本要高于糙米贮藏。

4.3  展望

稻米作为重要的粮食作物，其贮藏保鲜研究具有重要的现实意义[44]。目前，稻米的贮藏方式落后，贮藏保鲜技术多处于实验室研发阶段，较难规模化应用，有关稻米贮藏保鲜方面的相关研究还不够深入[49，50]。随着人们对稻米品质要求的不断提升，以耐储性育种为起点，以调控贮藏环境因子为主要手段，研发实用性监测技术，通过低温贮藏方式、食品包装及科学保鲜技术相结合的复合贮藏保鲜方式，减缓稻米贮藏过程中品质下降，是粮食储运的发展趋势[8]。

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收稿日期：2021-11-29

作者简介：张晓（1992-），女，研究实习员，主要从事农产品保鲜包装及贮运工作。

*通讯作者：张志军，研究员，主要从事农产品保鲜加工与食用菌工作。