充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)藏對(duì)普通晚粳大米品質(zhì)的影響

王 賀，孫晟源，魯玉杰，傅 淼，沈 鑫，張寶明

（1. 江蘇科技大學(xué) 糧食學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212100；2. 昆山市糧油購(gòu)銷(xiāo)有限責(zé)任公司，江蘇 昆山 215300）

大米作為主要糧食作物，是世界一半人口尤其是亞洲人口的主食，也是食品工業(yè)的重要原料。中國(guó)是全球大米產(chǎn)量及消費(fèi)量最高的國(guó)家，2020 年，我國(guó)大米產(chǎn)量為1.47 億t，約占全球大米產(chǎn)量的29.02%。倉(cāng)廩實(shí)而天下安，糧食關(guān)乎國(guó)運(yùn)民生，在后疫情時(shí)代更是如此。因此，推動(dòng)成品糧大米儲(chǔ)藏技術(shù)的進(jìn)步對(duì)于國(guó)家糧食安全、社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。

大米脫去稻殼和皮層后，胚乳中富含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)暴露在空氣中，在儲(chǔ)藏過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易受到環(huán)境溫度、濕度、蟲(chóng)霉侵害等因素的影響而加快品質(zhì)劣變。目前，用于改善大米品質(zhì)的儲(chǔ)藏方式主要為氣調(diào)儲(chǔ)藏和（準(zhǔn)）低溫儲(chǔ)藏。其中，（準(zhǔn)）低溫儲(chǔ)藏較適合于北方地區(qū)，而在高溫高濕的南方地區(qū)推廣則會(huì)增加應(yīng)用成本[1-2]。氣調(diào)儲(chǔ)藏是南方地區(qū)綠色儲(chǔ)糧的重要手段之一，主要有氮?dú)鈿庹{(diào)、二氧化碳?xì)庹{(diào)和真空儲(chǔ)藏。近幾年，國(guó)內(nèi)外對(duì)充氮?dú)庹{(diào)在儲(chǔ)糧方面的應(yīng)用研究主要聚焦在稻谷上[3-5]，也有一些關(guān)于充氮?dú)庹{(diào)對(duì)大米儲(chǔ)藏品質(zhì)影響的研究報(bào)道[6-8]。例如，朱星曄[6]探究了不同氮?dú)鉂舛龋?0%、95%和100%）和不同濕度（25、30 和35 ℃）儲(chǔ)藏對(duì)大米品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示充氮?dú)庹{(diào)僅對(duì)大米淀粉衰減值和多酚氧化酶活性這2 個(gè)陳化指標(biāo)有顯著影響，且氮?dú)鉂舛仍礁撸矸鬯p值越小、多酚氧化酶活性下降越慢。余波[7]研究了不同氮?dú)鉂舛龋?0%、95%和100%）、不同溫度（25、30℃和35℃）儲(chǔ)藏對(duì)大米脂肪酸值、電導(dǎo)率、丙二醛、色澤以及感官評(píng)價(jià)、堿消度級(jí)別、硬度的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度為25℃、氮?dú)鉂舛葹?00%時(shí)，上述各指標(biāo)變化幅度最小。崔銘育[8]通過(guò)對(duì)二氧化碳和氮?dú)獗壤M(jìn)行優(yōu)化得出，當(dāng)二者比例為1 ∶1 且低溫（5、10、15℃）儲(chǔ)藏時(shí)，大米品質(zhì)劣變受到了明顯抑制。然而，針對(duì)充氮?dú)庹{(diào)結(jié)合低溫處理對(duì)大米儲(chǔ)藏品質(zhì)和食用品質(zhì)變化的研究較少。隨著人們對(duì)新鮮美味優(yōu)質(zhì)大米需求的快速增長(zhǎng)，利用氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)提高大米保鮮品質(zhì)成為大米儲(chǔ)藏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

筆者以江蘇普通晚粳大米為研究對(duì)象，探究不同濃度充氮?dú)庹{(diào)和不同儲(chǔ)藏溫度對(duì)大米水分含量、脂肪酸值、丙二醛、電導(dǎo)率、糊化特性、吸水率等品質(zhì)指標(biāo)的影響，以期為大米的高品質(zhì)儲(chǔ)藏提供技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大米為江蘇普通晚粳大米，來(lái)自江蘇省昆山市糧油購(gòu)銷(xiāo)有限責(zé)任公司。主要儀器有恒溫恒濕培養(yǎng)箱HWS-15OBX、錘式旋風(fēng)磨JXFM110、便攜式二合一氣體分析儀 GT1000-RD2、電導(dǎo)率儀 DDS-11A 和快速粘度分析儀 RVA- TecMaster。

1.2 儲(chǔ)藏方法

試驗(yàn)分為常規(guī)儲(chǔ)藏組和充氮?dú)庹{(diào)組。每個(gè)包裝中大米為650 g。（1）常規(guī)儲(chǔ)藏：用聚乙烯小包裝袋將普通晚粳大米進(jìn)行包裝。（2）充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)藏：將大米置于真空干燥器中儲(chǔ)藏，利用充氮鋼瓶對(duì)真空干燥器進(jìn)行充氮?dú)馓幚?，使用便攜式二合一氣體分析儀對(duì)真空干燥器中的氮?dú)鉂舛冗M(jìn)行檢測(cè)，設(shè)置88%、93%、98%這3 種氮?dú)鉂舛取＝?jīng)過(guò)處理的2 組樣品分別置于10、20、30℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏相對(duì)濕度為60%，大米的貯藏期為45 d，每15 d 取樣測(cè)定各指標(biāo)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

水分含量參照GB/T 5009.3—2016 中的“直接干燥法”測(cè)定；脂肪酸值參照國(guó)標(biāo)GB/T 5510—2011 中的“苯提取法”測(cè)定；電導(dǎo)率和丙二醛含量參照周顯青等[9]的方法進(jìn)行測(cè)定；大米的糊化特性參照GB/T 24852—2010 使用快速粘度分析儀進(jìn)行測(cè)定；大米的蒸煮特性參照王肇慈[10]的方法以大米吸水率為指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”的形式表示，采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行方差分析，P＜0.05 為差異顯著，使用Origin 2021 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏對(duì)大米水分含量的影響

如表1 所示，10、20、30℃不同氮?dú)鉂舛葪l件下的大米水分含量在12.81%～13.11%之間波動(dòng)，而在常規(guī)儲(chǔ)藏組中，20 和30℃條件下的大米含水量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)快速增加，儲(chǔ)藏至45 d 時(shí)分別達(dá)到了13.25%和13.31%，顯著高于相應(yīng)溫度下氣調(diào)組儲(chǔ)藏的（P＜0.05），說(shuō)明氮?dú)鈿庹{(diào)對(duì)大米水分含量的增加具有顯著抑制作用。不同溫度條件下氣調(diào)處理組大米的水分含量基本保持不變，可能原因是在氣密性高的真空干燥器中大米不易與外部環(huán)境進(jìn)行水分交換，能較好地防止水分散失，有益于保持大米的品質(zhì)。而常規(guī)儲(chǔ)藏組水分含量增長(zhǎng)顯著是因?yàn)槌Ｒ?guī)儲(chǔ)藏組大米會(huì)與高溫高濕環(huán)境（20℃、30℃，70%RH）發(fā)生水分交換，導(dǎo)致水分含量升高?？傮w來(lái)看，低溫條件有利于大米水分的保持，這與低溫環(huán)境下大米的生化反應(yīng)受到抑制有關(guān)。

表1 不同儲(chǔ)藏條件下大米水分含量的變化

2.2 氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏對(duì)大米脂肪酸值的影響

不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葪l件下，儲(chǔ)藏45 d 的大米脂肪酸值的變化如圖1 所示。整個(gè)儲(chǔ)藏過(guò)程中，常規(guī)儲(chǔ)藏組與氣調(diào)組大米脂肪酸值相比均存在顯著差異（P＜0.05）；儲(chǔ)藏至45 d，98%氣調(diào)組脂肪酸值為最低，與93%氣調(diào)組無(wú)顯著差異，但顯著低于88%氣調(diào)組（P＜0.05）；這表明高濃度氮?dú)鈿庹{(diào)能有效延緩大米脂質(zhì)分解。而Huang 等[11]發(fā)現(xiàn)，真空包裝比100%氮?dú)鈨?chǔ)藏能更有效抑制糙米脂肪酸值的快速增加。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，不同溫度條件下大米脂肪酸值均呈逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)；儲(chǔ)藏至15 d，10、20、30℃條件下的大米脂肪酸值無(wú)顯著差異（P＞0.05），而儲(chǔ)藏30～45 d，3 個(gè)不同溫度條件下的大米脂肪酸值存在顯著差異，10℃儲(chǔ)藏組的大米脂肪酸值最低（KOH 86.3 mg/kg），30℃儲(chǔ)藏組的大米脂肪酸值最高（KOH 90.3 mg/kg）。這表明，當(dāng)?shù)獨(dú)鉂舛纫欢〞r(shí)，溫度對(duì)儲(chǔ)藏期間大米的脂肪酸值影響顯著。

圖1 不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏45 d 后大米脂肪酸值變化

有研究表明，高溫、高濕、蟲(chóng)霉是促進(jìn)食品中脂質(zhì)水解的主要因素[6]。在該研究中，充氮?dú)鈨?chǔ)藏時(shí)包裝環(huán)境內(nèi)氧氣濃度下降，抑制了大米的呼吸作用，遏制了霉菌等微生物的生長(zhǎng)繁殖，降低了大米脂質(zhì)的分解，但又由于大米脂肪酶尚未完全失活，其引起的氧化分解仍在緩慢進(jìn)行，所以脂肪酸值仍是呈緩慢上升態(tài)勢(shì)。

2.3 氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏對(duì)大米丙二醛含量的影響

不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下，儲(chǔ)藏45 d 的大米丙二醛（MDA）含量變化趨勢(shì)如圖2 所示。由圖2A 可知，20℃條件下，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，不同氮?dú)鉂舛冉M大米的MDA 含量均逐漸增長(zhǎng)，這與脂肪酸值的變化趨勢(shì)一致。常規(guī)儲(chǔ)藏組在儲(chǔ)藏0～15 d 階段，MDA 先急速增長(zhǎng)，從0.000 256 μmol/g 增長(zhǎng)到0.000 812 μmol/g，隨后增加趨勢(shì)放緩。88%氮?dú)鈿庹{(diào)處理在一定程度上降低了MDA 含量，但與常規(guī)儲(chǔ)藏組相比無(wú)顯著差異（除貯藏15 d 的數(shù)據(jù)外），而在98%和93%氮?dú)鉂舛认聝?chǔ)藏的大米MDA 含量顯著低于其他處理組（P＜0.05），但二者間并無(wú)顯著差異（P＞0.05）。這表明高濃度氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏能有效抑制MDA 含量快速上升，延緩大米品質(zhì)劣變。推測(cè)這可能與氣調(diào)包裝降低了環(huán)境中的氧濃度使得脂質(zhì)氧化反應(yīng)有所延緩有關(guān)[12]。由圖2B 可知，98%氮?dú)鈺r(shí)，整個(gè)儲(chǔ)藏過(guò)程中，30℃處理組大米MDA 含量明顯高于20℃處理組的（P＜0.05）；但有趣的是，10℃儲(chǔ)藏組大米MDA 含量最高，顯著高于20 和30℃儲(chǔ)藏組（P＜0.05）。出現(xiàn)這種情況的原因可能是，植物在遭受低溫低氧逆境時(shí)體內(nèi)活性氧急劇增加，過(guò)量的活性氧易使細(xì)胞膜發(fā)生膜脂過(guò)氧化反應(yīng)，造成MDA 積累量增加[13]。

圖2 不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏45 d 后大米丙二醛含量變化

2.4 氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏對(duì)大米電導(dǎo)率的影響

不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下，儲(chǔ)藏45 d的大米電導(dǎo)率變化趨勢(shì)如圖3 所示。從圖3A 中可以看出，整個(gè)儲(chǔ)藏過(guò)程中，當(dāng)?shù)獨(dú)鉂舛葹?8%時(shí)，大米的電導(dǎo)率出現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì)，而氮?dú)鉂舛葹?8%和93%的處理大米電導(dǎo)率值均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。這說(shuō)明充入適當(dāng)濃度的氮?dú)饽軌蛴行а泳弮?chǔ)存過(guò)程中大米膜脂過(guò)氧化的速度，從而抑制電導(dǎo)率的快速升高。由圖3B 可知，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，10℃儲(chǔ)藏條件下大米的電導(dǎo)率逐漸增加，并且顯著低于20 和30℃儲(chǔ)藏組的（P＜0.05），而20 和30℃儲(chǔ)藏條件下大米的電導(dǎo)率分別由儲(chǔ)藏0 d 時(shí)的58.6 μs/cm增長(zhǎng)到峰值74.4 和76.2 μs/cm，隨后又降低至與10℃儲(chǔ)藏條件相同的水平。由此可見(jiàn)，溫度是影響大米電導(dǎo)率變化的主要因素。

圖3 不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏45 d 后大米電導(dǎo)率變化

2.5 氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏對(duì)大米糊化特性和吸水率的影響

糊化特性是評(píng)價(jià)大米食用品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，大米糊化參數(shù)主要包括峰值粘度、衰減值和最終粘度。大米的口感不僅取決于大米的粘度，也與大米蒸煮特性有關(guān)，而吸水率是大米蒸煮特性中最重要的參數(shù)。

2.5.1 峰值粘度和衰減值的變化 峰值粘度是指淀粉從開(kāi)始糊化到冷卻前所達(dá)到的最大粘度，它代表了淀粉顆粒的膨脹性能。不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下，儲(chǔ)藏45 d 的大米淀粉峰值粘度變化和衰減值變化如圖4 所示。由圖4A 可知，氮?dú)馓幚斫M和常規(guī)儲(chǔ)藏組的峰值粘度變化趨勢(shì)相似，都呈現(xiàn)先上升再降低的趨勢(shì)，且各組均在30 d 達(dá)到最高值。有研究發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期儲(chǔ)存過(guò)程中，稻谷或大米峰值粘度也是先增后減[14-15]。推測(cè)是儲(chǔ)藏前期大米淀粉的水合能力較強(qiáng)致使峰值粘度增加[16]，但隨著儲(chǔ)藏時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，水分滲透細(xì)胞的能力和速度下降，大米淀粉顆粒溶脹的程度受到抑制，從而引起峰值粘度下降[17]。儲(chǔ)藏30 d后不同氮?dú)鉂舛葍?chǔ)藏條件下大米的峰值粘度變化差異不顯著（P＞0.05），而儲(chǔ)藏末期98%氮?dú)饨M的大米峰值粘度顯著高于其他組（P＜0.05），說(shuō)明98%的氮?dú)饪梢燥@著提高大米的峰值粘度。不同溫度對(duì)大米淀粉不同儲(chǔ)藏時(shí)間的峰值粘度的影響如圖4B 所示，10℃處理組大米峰值粘度顯著低于20 和30℃處理組的（P＜0.05），而20 和30℃處理組的大米峰值粘度變化差異不顯著（P＞0.05），說(shuō)明低溫條件下大米淀粉峰值粘度的增加幅度小于20 和30℃條件下的。大米的峰值粘度隨溫度升高而增加可能與淀粉顆粒膨脹時(shí)滲出直鏈淀粉的水分的丟失有關(guān)[18-19]。

圖4 不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏45 d 后大米淀粉峰值粘度變化

不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下，儲(chǔ)藏45 d的大米淀粉衰減值變化趨勢(shì)如圖5所示。由圖5A可知，不同氮?dú)鉂舛葪l件下大米淀粉衰減值變化基本一致，而且不同氮?dú)鉂舛葰庹{(diào)和常規(guī)儲(chǔ)藏組大米衰減值變化差異也不顯著（P＞0.05），說(shuō)明氮?dú)鈨?chǔ)藏對(duì)大米淀粉衰減值影響不明顯。這與朱星曄[6]的研究結(jié)果不一致，他發(fā)現(xiàn)95%氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)藏可明顯抑制大米淀粉衰減值的增加。如圖5B 所示，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同溫度條件下各組大米衰減值均先上升后下降。在儲(chǔ)藏過(guò)程中，10℃儲(chǔ)藏的大米淀粉衰減值顯著低于20和30℃組（P＜0.05），而20 和30℃組的大米淀粉衰減值變化差異不顯著（P＞0.05），說(shuō)明溫度越高大米淀粉的衰減值增長(zhǎng)越快，低溫能有效抑制大米淀粉衰減值的迅速增長(zhǎng)，有利于保證大米的口感。

圖5 不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏45 d 后大米淀粉衰減值變化

2.5.2 最終粘度和吸水率的變化 最終粘度是指大米經(jīng)熟化再冷卻時(shí)，其淀粉（以直鏈淀粉為主）分子間發(fā)生重新聚合形成凝膠體網(wǎng)格時(shí)的粘度。吸水率被認(rèn)為是大米蒸煮特性中最重要的參數(shù)。不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下，儲(chǔ)藏45 d 的大米淀粉最終粘度和吸水率變化如圖6 所示。由圖6A 可知，不同氮?dú)鉂舛葍?chǔ)藏對(duì)大米淀粉最終粘度的影響顯著（P＜0.05），98%氮?dú)鉂舛认聝?chǔ)藏的最終粘度最低，說(shuō)明高濃度氮?dú)鈨?chǔ)藏可在一定程度上延緩大米品質(zhì)的劣化。由圖6B 可知，20 與30℃儲(chǔ)藏條件下大米淀粉的最終粘度變化不顯著（P＞0.05），而與20、30℃條件相比，10℃儲(chǔ)藏條件下大米淀粉的最終粘度顯著降低（P＜0.05），說(shuō)明了低溫儲(chǔ)藏對(duì)大米的最終粘度影響顯著。

圖6 不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏45 d 后大米淀粉最終粘度變化

由圖7A 可知，93%和88%氮?dú)鉂舛忍幚斫M大米吸水率顯著高于98%氮?dú)鉂舛忍幚斫M的（P＜0.05），而93%和88%氮?dú)鉂舛忍幚斫M不存在顯著差異（P＞0.05），說(shuō)明98%濃度氮?dú)鈿庹{(diào)能夠延緩大米品質(zhì)的劣變速度。從圖7B 可以看出，30℃處理組的大米吸水率顯著高于10 和20℃處理組的（P＜0.05），而10和20℃處理組的大米吸水率基本保持一致，無(wú)明顯差異（P＞0.05）；儲(chǔ)藏至45 d 時(shí)，30℃處理組大米吸水率從儲(chǔ)藏前的312%增加到388%，而10、20℃處理組的大米吸水率分別達(dá)到360%和359%。高溫對(duì)大米的吸水率變化影響較大，其原因可能是溫度升高易促使大米組織結(jié)構(gòu)的改變，使大米淀粉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，持水能力提高，從而吸水率升高。

圖7 不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑴囟葍?chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏45 d 后大米淀粉最終吸水率變化

3 結(jié) 論

以江蘇普通晚粳大米為研究對(duì)象，探究了其在不同氮?dú)鉂舛群筒煌瑑?chǔ)藏溫度下儲(chǔ)藏品質(zhì)、糊化特性和蒸煮特性的變化，得到如下結(jié)論：與常規(guī)儲(chǔ)藏組相比，充氮?dú)庹{(diào)處理對(duì)大米含水量、脂肪酸值、丙二醛、電導(dǎo)率、最終粘度和吸水率有顯著抑制作用，尤其在98%氮?dú)鉂舛葪l件下，大米的脂肪酸值、丙二醛含量、電導(dǎo)率、最終粘度和吸水率均為最低，而充氮?dú)庹{(diào)處理對(duì)大米淀粉峰值粘度和衰減值的影響不顯著。

當(dāng)采用98%氮?dú)鉂舛葍?chǔ)藏大米時(shí)，10、20℃和30℃條件下大米的含水量、脂肪酸值、丙二醛、電導(dǎo)率、糊化特性、吸水率的變化存在明顯差異，除丙二醛含量外，其余測(cè)試指標(biāo)都在10℃時(shí)變化最平緩。綜合來(lái)看，低溫結(jié)合98%氮?dú)鉂舛葰庹{(diào)儲(chǔ)藏能較好地保持普通晚粳大米的儲(chǔ)藏品質(zhì)和食用品質(zhì)，有利于延長(zhǎng)其儲(chǔ)藏期。