張玉榮，張婷婷，王游游，祝方清

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，糧食儲藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南 鄭州 450001 2.湖北大學(xué) 知行學(xué)院，湖北 武漢430011

為了滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨蠛蛧覒?zhàn)略物資儲備的需要，我國每年需儲存大量的糧食，其中稻谷是主要的儲備糧之一，保證其食用品質(zhì)具有重要意義。稻谷在儲藏過程中發(fā)生物理、化學(xué)變化，從而導(dǎo)致其品質(zhì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的劣變，進(jìn)而影響食用品質(zhì)。稻谷的品質(zhì)變化受儲藏條件的影響較大，若儲藏條件惡劣，會(huì)出現(xiàn)爆腰、黃變、霉變等問題[1]。國內(nèi)外關(guān)于稻谷在儲藏過程中品質(zhì)變化的研究很多，Park等[2]將稻谷在4、20、30、40 ℃的條件下儲藏5個(gè)月，結(jié)果表明稻谷在低溫環(huán)境中儲藏理化性質(zhì)較穩(wěn)定，而高溫會(huì)使稻谷水分含量下降、脂肪酸值增加；張玉榮等[3]研究表明，隨著儲藏時(shí)間的延長，稻谷回生值、最低黏度、最終黏度及峰值黏度緩慢增加，崩解值總體呈下降的趨勢；Ziegler等[4]研究發(fā)現(xiàn)，稻谷在儲藏期間的品質(zhì)變化可能是蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-脂類以及蛋白質(zhì)-淀粉相互作用引起的；張瑛等[5]以糧庫儲藏5 a的樣品為研究對象，探討了儲藏稻谷理化性質(zhì)的變化規(guī)律，分析了各指標(biāo)之間的相關(guān)性，證明了稻谷各項(xiàng)指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系；周顯青等[6]研究表明，稻谷脂肪酸值、電導(dǎo)率、丙二醛含量隨儲藏時(shí)間的延長和陳化程度加深而逐漸加大，且對稻谷的新鮮度有顯著影響，其中最敏感因子是脂肪酸值。

研究稻谷在儲藏過程中的品質(zhì)變化，可指導(dǎo)儲糧工作，保障儲糧安全。作者對高溫高濕環(huán)境中人工陳化稻谷的儲藏品質(zhì)及糊化特性進(jìn)行研究，利用統(tǒng)計(jì)分析和差異性分析，探討稻谷儲藏期間的品質(zhì)變化規(guī)律，為稻谷儲藏提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 原料

中央儲備糧賀州直屬庫提供的2017年收獲的稻谷，參照GB 5491—1985《糧食、油料檢驗(yàn) 扦樣、分樣法》進(jìn)行采樣。取樣后進(jìn)行除雜處理后備用。

1.2 儀器與設(shè)備

HWS-300恒溫恒濕培養(yǎng)箱:寧波東南儀器有限公司;CNS-2100B直鏈淀粉測定儀:長春長光思博光譜技術(shù)有限公司;101C-3電熱鼓風(fēng)干燥箱:上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;HY-4調(diào)速多用振蕩器:江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠;SY88-TH礱谷機(jī):雙龍機(jī)械產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社;JXFM110錘式旋風(fēng)磨:上海嘉定糧油食品有限公司;NSART100型碾米機(jī):雙龍機(jī)械產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社;T6新世紀(jì)型紫外可見光分光光度計(jì):北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;HHS電熱恒溫水浴鍋:金壇市華峰儀器有限公司;DT5-4B型低速臺式離心機(jī):北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司;DDS-11At電導(dǎo)率儀：上海雷磁新涇儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 加速陳化試驗(yàn)條件的建立

將樣品用紗布縫制的袋進(jìn)行包裝，每袋裝2 kg左右，置于模擬高溫高濕環(huán)境的恒溫恒濕箱(35 ℃、RH75%)[7]。

1.3.2 指標(biāo)測定

分別參照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5520—2011、GB/T 15683—2008、GB/T 20569—2006、GB/T 24852—2010測定稻谷水分含量、發(fā)芽率、直鏈淀粉含量、脂肪酸值、糊化特性。

1.3.3 丙二醛含量的測定

參考文獻(xiàn)[8]的方法，并稍做修改。稱取脫殼粉碎后的糙米粉(2.00±0.01) g，在10 mL 10%的三氯乙酸溶液(TCA)中研磨勻漿，經(jīng)離心(4 000 r/min，10 min)后將上清液定容至10 mL。量取上清液4 mL(空白加4 mL蒸餾水)，加入4 mL 0.6%的硫代巴比妥酸溶液(TBA)，混勻。將混合物放置沸水浴15 min，冷卻后離心。然后將混合物放在450、532、600 nm處測定吸光度，計(jì)算丙二醛的濃度和含量。

c=6.54×(A532-A600)-0.56×A450；

式中：c為丙二醛的濃度(μmol/L)；V為提取液體積 (mL)；m為糙米質(zhì)量 (g)。

1.3.4 電導(dǎo)率的測定

參考文獻(xiàn)[9]的方法，并稍做修改。稻谷脫殼后取40粒外形完整的糙米稱質(zhì)量(m)，用蒸餾水清洗糙米粒3次，并用濾紙擦干表面水分，然后置于帶塞試管中，加50 mL蒸餾水于30 ℃下浸泡13 h，同時(shí)做空白。在室溫下 (25 ℃) 用DDS-11At電導(dǎo)率儀分別測定浸泡液 (EC1) 和空白液 (EC0) 的電導(dǎo)率，計(jì)算稻谷的電導(dǎo)率κ。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2018、Origin 2018、SPSS 22.0等軟件進(jìn)行分析和處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 加速陳化對稻谷水分含量的影響

水分是稻谷的重要組成部分，其內(nèi)部發(fā)生的諸多生理生化反應(yīng)都需要水的參與；高水分利于微生物生長繁殖、酶活性增強(qiáng)及稻谷內(nèi)容物發(fā)生水解等，使稻谷儲藏品質(zhì)發(fā)生變化，所以水分是影響稻谷儲藏品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。高溫高濕環(huán)境下儲藏12月稻谷的水分含量測定結(jié)果見圖1。

圖1 稻谷在儲藏過程中水分含量的變化Fig.1 Change of water content of rice during storage

由圖1可知，儲藏前4月稻谷的水分含量呈快速下降趨勢，后期趨于平穩(wěn)。剛收獲的稻谷水分高達(dá)15.2%，第4個(gè)月水分含量下降至13.7%，下降了1.5個(gè)百分點(diǎn)，而后水分穩(wěn)定在13.4%～13.7%。稻谷的水分含量極易受儲藏環(huán)境的影響，在儲藏前4月，稻谷內(nèi)部的水分含量較高，因此內(nèi)部的水氣分壓高于儲藏環(huán)境中的水氣分壓，導(dǎo)致稻谷中的水分發(fā)生解析作用，表現(xiàn)為水分含量降低，直至與儲存環(huán)境的水氣分壓達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡[10]，稻谷的水分含量也趨于平穩(wěn)。

2.2 加速陳化對稻谷發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是判定種子生命力、評定糧食新鮮程度的重要指標(biāo)，新收獲的糧食一般具有較高的活性，發(fā)芽率較高，隨儲藏時(shí)間的延長，糧食品質(zhì)劣變，發(fā)芽率會(huì)降低。稻谷在高溫高濕環(huán)境儲藏過程中發(fā)芽率的變化如圖2所示。

圖2 稻谷在儲藏過程中發(fā)芽率的變化Fig.2 Change of germination rate of rice during storage

由圖2可知，隨著儲藏時(shí)間的延長，稻谷的發(fā)芽率呈現(xiàn)先緩慢下降后快速下降的趨勢。儲藏前兩個(gè)月發(fā)芽率下降緩慢，第3個(gè)月快速下降至66%，第4～6個(gè)月呈劇烈下降的趨勢，下降至5.5%，直至第9個(gè)月發(fā)芽率為0，完全喪失發(fā)芽能力。發(fā)芽率的變化趨勢與張玉榮等[11]的研究結(jié)論一致，主要是高濕高溫的儲藏環(huán)境對稻谷籽粒的胚部產(chǎn)生作用，進(jìn)而影響了胚的發(fā)芽能力。

2.3 加速陳化對稻谷直鏈淀粉含量的影響

直鏈淀粉含量是影響大米蒸煮、食用品質(zhì)的重要指標(biāo)，與食用口感有顯著的相關(guān)性。稻谷在高溫高濕環(huán)境中儲藏12月，直鏈淀粉含量的變化見圖3。

圖3 稻谷在儲藏過程中直鏈淀粉含量的變化Fig.3 Change of amylose content of rice during storage

由圖3可知，新收獲稻谷的直鏈淀粉含量隨著儲藏時(shí)間的延長呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在儲藏第1個(gè)月直鏈淀粉含量幾乎沒有發(fā)生變化，從第2個(gè)月開始快速增加，由14.00%上升到16.47%，3～6月上升速度減慢，由第3個(gè)月的16.75%上升至第6個(gè)月的18.75%，從儲藏第7個(gè)月開始下降，但儲藏至第12個(gè)月時(shí)其值仍然大于初始值。直鏈淀粉含量在儲藏初期上升的原因主要是支鏈淀粉的α-1,6糖苷鍵被脫支酶斷開，使部分支鏈淀粉轉(zhuǎn)化為直鏈淀粉。在儲藏后期呈下降趨勢的原因是直鏈淀粉與游離脂肪酸結(jié)合從而改變了直鏈淀粉的存在狀態(tài)，同時(shí)有可能是直鏈淀粉之間發(fā)生聚合[12]。

2.4 加速陳化對稻谷脂肪酸值的影響

脂肪酸值是反映稻谷品質(zhì)的敏感性指標(biāo)，脂肪酸值越高，其品質(zhì)越差，因此，在稻谷儲存品質(zhì)判定規(guī)則國家標(biāo)準(zhǔn)中將稻谷脂肪酸值作為重要的判定指標(biāo)。稻谷在高溫高濕環(huán)境儲藏過程中脂肪酸值的變化如圖4所示。

圖4 稻谷在儲藏過程中脂肪酸值的變化Fig.4 Change of fatty acid value of rice during storage

由圖4可知，隨著儲藏時(shí)間的延長，稻谷脂肪酸值呈直線上升的趨勢，新收獲的稻谷脂肪酸值為16.93 mg/100 g，隨儲藏時(shí)間的延長呈顯著上升趨勢，在第5個(gè)月達(dá)30.78 mg/100 g，在稻谷儲存判定規(guī)則中屬于輕度不宜存(≥30 mg/100 g)，5～8月脂肪酸值的變化速度放緩，第9個(gè)月已達(dá)重度不宜存(≥37 mg/100 g)。這與張玉榮等[13]研究結(jié)果相同，稻谷的脂肪酸值與儲藏時(shí)間之間有較好的線性關(guān)系，脂肪酸值隨著儲藏時(shí)間的延長而增大；儲藏前期脂肪酸值變化緩慢可能是由于脂肪氧化作用正處于誘導(dǎo)期，進(jìn)入快速氧化階段后上升速度明顯加快，外加水解作用使其上升得更快[14]，說明稻谷在儲藏過程中一定要防止高溫和高濕條件的發(fā)生。

2.5 加速陳化對稻谷丙二醛含量的影響

細(xì)胞膜上的脂類物質(zhì)水解后產(chǎn)生的游離脂肪酸經(jīng)脂肪氧化酶氧化，再進(jìn)一步分解為醛、酮等物質(zhì)，其主要產(chǎn)物為丙二醛。丙二醛可與蛋白質(zhì)結(jié)合使酶鈍化，也可與核酸結(jié)合引起染色體變異，所以它的積累會(huì)對細(xì)胞造成嚴(yán)重?fù)p害[15]。稻谷在加速陳化過程中丙二醛含量的變化如圖5所示。

圖5 稻谷在儲藏過程中丙二醛含量的變化Fig.5 Change of malondialdehyde content of rice during storage

由圖5可知，稻谷中的丙二醛含量隨著儲藏時(shí)間的延長總體呈現(xiàn)先增加而后下降的趨勢。在儲藏前5月丙二醛含量緩慢增加，而后快速增加，在第9個(gè)月達(dá)到峰值(1.18 mmol/g)，比初始值高0.34 mmol/g，丙二醛含量升高的原因可能是因儲藏環(huán)境溫度較高使膜脂過氧化，氫過氧化物分解產(chǎn)生丙二醛小分子[16]。而儲藏9月后，稻谷中丙二醛含量開始下降，可能是由于隨著高溫和儲藏時(shí)間的延長，細(xì)胞死亡，內(nèi)部酶的活性大大下降，氧化游離脂肪酸的能力減弱，導(dǎo)致丙二醛含量減少。

2.6 加速陳化對稻谷電導(dǎo)率的影響

膜脂過氧化導(dǎo)致膜功能的變化是引起細(xì)胞電解質(zhì)滲漏的主要原因[17]，電解質(zhì)滲漏導(dǎo)致電導(dǎo)率發(fā)生變化，所以完整的細(xì)胞膜在正常代謝過程中有十分重要的作用。稻谷在高溫高濕環(huán)境儲藏過程中電導(dǎo)率的變化如圖6所示。

圖6 稻谷在儲藏過程中電導(dǎo)率的變化Fig.6 Change of electrical conductivity of rice during storage

由圖6可知，稻谷在儲藏過程中電導(dǎo)率的變化呈現(xiàn)先上升后略下降的趨勢。新收獲稻谷的電導(dǎo)率為37.78 μS·cm-1·g-1，隨后細(xì)胞膜的通透性隨儲藏時(shí)間的延長而逐漸增強(qiáng)，在第10個(gè)月達(dá)到峰值(88.75 μS·cm-1·g-1)，儲藏10～12月緩慢下降后趨于平穩(wěn)。在儲藏前期電導(dǎo)率不斷增加可能是因隨著陳化時(shí)間的延長，稻谷的生理活性不斷下降，導(dǎo)致膜的通透性增加，進(jìn)而導(dǎo)致電導(dǎo)率增加[18]；在儲藏后期電導(dǎo)率下降表明細(xì)胞開始死亡，細(xì)胞膜已失去屏障作用，電解質(zhì)完全流失，導(dǎo)致電導(dǎo)率的下降并趨于平穩(wěn)狀態(tài)。

2.7 加速陳化對稻谷糊化特性的影響及差異性分析

在儲藏過程中稻谷的糊化特性是品質(zhì)變化敏感的指標(biāo)之一，淀粉性質(zhì)的變化影響稻谷的蒸煮品質(zhì)，利用快速黏度分析儀對高溫高濕環(huán)境下不同儲藏時(shí)間的稻谷進(jìn)行糊化特性的測定，結(jié)果見表1。

儲藏時(shí)間對稻谷的糊化特性變化有顯著影響。由表1可知，隨儲藏時(shí)間的延長，峰值黏度在第2個(gè)月達(dá)到峰值后開始下降，在第12個(gè)月達(dá)最小值(2 848.5 mPa·s)，峰值黏度在儲藏初期上升的原因與稻谷中α-淀粉酶活性逐漸下降相關(guān)[19]；而后峰值黏度又開始下降，可能是由于淀粉與淀粉、蛋白質(zhì)與淀粉的相互作用發(fā)生了變化，使淀粉與水分子的結(jié)合能力降低。在儲藏期間，稻谷的最低黏度總體呈現(xiàn)上升的趨勢，在前4月顯著上升，5～12月波動(dòng)上升。衰減值呈先上升后下降的趨勢，這是由于糊化開始時(shí)淀粉顆粒表面進(jìn)行水合作用，且受表面油脂與蛋白質(zhì)的影響，水合作用減緩，在糊化和凝膠的過程中，糙米中氨基酸含量上升，淀粉顆粒親水作用逐漸增強(qiáng)，抗剪切能力增大，衰減值降低[20]。最終黏度和回生值隨儲藏時(shí)間的延長呈不斷上升的趨勢。糊化溫度總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在第7個(gè)月達(dá)到峰值后開始緩慢下降，糊化溫度可能是受稻谷中直鏈淀粉含量的影響[21]。在高濕高溫條件下，稻谷的糊化特性與陳化周期呈顯著相關(guān)(P<0.05)，最低黏度、最終黏度、回生值都呈增加的趨勢，在儲藏0～6月，直鏈淀粉含量上升較快，稻谷的峰值黏度越大；隨著儲藏時(shí)間的延長，稻谷的糊化溫度為83～87 ℃，因此儲藏時(shí)間對糊化溫度的影響并不大。引起稻谷糊化特性指標(biāo)變化的原因可能是：稻谷中α-淀粉酶通過水解α-1,6-糖苷鍵使支鏈淀粉脫支，從而有助于糊化過程中淀粉分子的膨脹[22]。隨儲藏時(shí)間的延長，淀粉的微晶束加強(qiáng)，組織結(jié)構(gòu)變得更加緊密，從而導(dǎo)致水分滲透、擴(kuò)散到淀粉顆粒內(nèi)部的能力和速度降低，內(nèi)部淀粉難以糊化；同時(shí)淀粉和脂質(zhì)形成復(fù)合物，限制了顆粒的膨脹[23-24]，從而影響了淀粉的糊化。另外稻谷中的清蛋白和球蛋白的變化降低了峰值黏度和衰減值，提高了回生值和糊化溫度；蛋白質(zhì)之間及其與其他成分之間的相互作用，如清蛋白和脂肪的復(fù)合作用也能使峰值黏度和衰減值降低[25]。

表1 稻谷在儲藏過程中糊化特性的變化及差異性分析Table 1 Changes of gelatinization characteristics of rice during storage and difference analysis

由糊化特性的變異系數(shù)可知，糊化特性在儲藏期間的波動(dòng)幅度大小為峰值時(shí)間 < 糊化溫度 < 最低黏度 < 最終黏度 < 峰值黏度 < 回生值 < 衰減值，而回生值和衰減值的變異系數(shù)均大于10，可以作為稻谷儲藏期間的敏感指標(biāo)。

2.8 稻谷生理品質(zhì)變化及差異性分析

為了解儲藏時(shí)間對稻谷儲藏品質(zhì)指標(biāo)的影響，對稻谷的儲藏品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行差異性和變異程度的分析，結(jié)果見表2。

表2 稻谷儲藏品質(zhì)指標(biāo)的變化及差異性分析Table 2 Changes of rice qualities during storage and difference analysis

由表2可知，直鏈淀粉含量在儲藏3月后顯著升高，出現(xiàn)顯著性差異，且在5～9月無顯著性差異，較為穩(wěn)定，在第10個(gè)月時(shí)顯著下降，從儲藏到結(jié)束，稻谷直鏈淀粉的含量呈現(xiàn)顯著性差異；稻谷發(fā)芽率在1～5月變化顯著，在儲藏中后期已喪失活性，在第9個(gè)月已無發(fā)芽能力，無顯著性變化。稻谷水分含量在儲藏第1、4個(gè)月時(shí)出現(xiàn)顯著性下降，8～12月無顯著性變化，即水分在儲藏后期已趨于穩(wěn)定；脂肪酸值除第1、2個(gè)月未呈顯著性差異，在3～12月與儲藏第1個(gè)月的樣品相比發(fā)生了顯著性變化；丙二醛含量從儲藏起到結(jié)束發(fā)生了顯著性變化；在儲藏1～4月、11～12月，電導(dǎo)率未呈顯著性的變化，趨于穩(wěn)定，5～10月電導(dǎo)率發(fā)生了顯著性變化。由變異系數(shù)可知，水分的變異系數(shù)最小，說明水分在儲藏期間趨于穩(wěn)定，發(fā)芽率、電導(dǎo)率、脂肪酸值、丙二醛含量對儲藏時(shí)間較敏感。

稻谷陳化過程中，儲藏時(shí)間、直鏈淀粉含量、水分等儲藏品質(zhì)與稻谷的糊化特性有顯著性的關(guān)系。袁道驥等[26]研究表明水分對稻谷的糊化特性有顯著影響，水分含量低時(shí)峰值黏度較低，水分含量高時(shí)峰值黏度升高。在儲藏過程中，稻谷的淀粉-蛋白質(zhì)、淀粉-脂類的相互作用都將影響糊化特性。楊曉蓉等[27]研究表明稻谷直鏈淀粉含量及峰值黏度均與稻谷的食用品質(zhì)呈一定的相關(guān)性，直鏈淀粉含量越高，峰值黏度就越大，稻谷回生值越大，從而稻谷食用品質(zhì)越差。隨著陳化時(shí)間的延長，稻谷的最低黏度總體呈現(xiàn)上升的趨勢。

3 結(jié)論

隨著儲藏時(shí)間的延長，稻谷的儲藏品質(zhì)和糊化特性均出現(xiàn)不同程度的變化。稻谷的水分含量、發(fā)芽率隨儲藏時(shí)間的延長不斷下降，直鏈淀粉和丙二醛含量隨儲藏時(shí)間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，脂肪酸值和電導(dǎo)率隨著稻谷陳化程度的加深而逐步上升，峰值黏度、衰減值和糊化溫度隨著儲藏時(shí)間的延長先上升后下降，最低黏度、最終黏度和回生值呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，峰值時(shí)間呈現(xiàn)波動(dòng)穩(wěn)定，無明顯變化規(guī)律。

通過對稻谷品質(zhì)在儲藏期內(nèi)的差異性分析可知，除水分含量、峰值時(shí)間和糊化溫度在加速陳化過程中整體波動(dòng)較小外，其余各指標(biāo)均出現(xiàn)顯著性差異，且波動(dòng)較大，其中稻谷發(fā)芽率的變化與儲藏時(shí)間密切相關(guān)，脂肪酸值、電導(dǎo)率、丙二醛、衰減值和回生值的高低可反映稻谷的新鮮度，其中脂肪酸值的變化最敏感。因此在稻谷加速陳化過程中可選擇發(fā)芽率、電導(dǎo)率、脂肪酸值、丙二醛含量、衰減值和回生值對其儲藏品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。