崔 皓 薛 毅 王小慶 劉 奕 龍?zhí)K舒

(1 中國儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司成都分公司 610015)(2 成都中儲(chǔ)糧質(zhì)量監(jiān)督檢測有限公司 610052)

稻谷是我國主要糧食品種之一，我國水稻種植面積的90%以上分布在秦嶺、淮河以南地區(qū)，成都平原、長江中下游平原、珠江流域的河谷平原和三角洲地帶是我國水稻主產(chǎn)區(qū)，這些地區(qū)多處于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨的外界環(huán)境會(huì)對(duì)稻谷收獲和儲(chǔ)存帶來一定影響，從而導(dǎo)致稻谷品質(zhì)變化。因此，研究稻谷品質(zhì)變化的影響因素，總結(jié)品質(zhì)變化規(guī)律，做好品質(zhì)控制和維持，減少稻谷產(chǎn)后數(shù)量和質(zhì)量損失，對(duì)保障糧食安全有著重要意義。目前，在稻谷收儲(chǔ)階段的品質(zhì)變化規(guī)律已有很多研究，邢常瑞等[1]通過定性推理的方式，構(gòu)建了基于稻谷——環(huán)境生態(tài)相互作用的系統(tǒng)模型，指導(dǎo)預(yù)測稻谷品質(zhì)變化趨勢和最終的價(jià)值見圖1。

根據(jù)這一定性推理系統(tǒng)，了解從收獲到儲(chǔ)存的各靜態(tài)環(huán)節(jié)稻谷品質(zhì)變化機(jī)理，分析品質(zhì)變化影響因素，探索稻谷品質(zhì)變化規(guī)律，可以更好地為稻谷收獲后預(yù)處理及儲(chǔ)藏環(huán)節(jié)提供科學(xué)有效建議。

1 稻谷品質(zhì)變化機(jī)理及敏感指標(biāo)

稻谷在儲(chǔ)存期間品質(zhì)的變化是不可逆的，其間酶活性減弱，呼吸強(qiáng)度降低，生命活力減弱，物理化學(xué)性狀改變，導(dǎo)致品質(zhì)發(fā)生變化[2]。目前已有很多研究[3][4]探索稻谷品質(zhì)變化過程的機(jī)理，探尋品質(zhì)變化的敏感指標(biāo)。

1.1 脂肪酸值

稻谷中脂肪含量較少，約為2%，主要分布在米胚和種皮中[3]。稻谷中脂肪含量雖少，但最容易發(fā)生變化，經(jīng)酯酶的催化能分解成甘油和游離脂肪酸，稻谷加工時(shí)，皮層的脂肪酶作用于脂類，產(chǎn)生游離脂肪酸，并與其他脂類氧化導(dǎo)致稻谷產(chǎn)生異味。同時(shí)游離脂肪酸與直鏈淀粉形成配合物，影響淀粉糊化，使稻谷的蒸煮食用品質(zhì)變差。因此游離脂肪酸的含量變化對(duì)儲(chǔ)藏稻谷品質(zhì)劣變有很大影響[5]。

1.2 直鏈淀粉含量

稻谷中的淀粉在儲(chǔ)存過程中的變化主要體現(xiàn)為直鏈淀粉含量增加，米飯粘性降低，親水性增加，糊化溫度增高，從而使米飯的口感變硬。

質(zhì)變的機(jī)制除上文提到的脂肪酸與淀粉之間的互相作用之外，另一種可能性是直鏈淀粉間的分子聚合降低了糊化與分散的性能。

因此，儲(chǔ)藏稻谷的直鏈淀粉含量及粘度是鑒定其稻米蒸煮品質(zhì)的重要指標(biāo)。

1.3 可溶蛋白質(zhì)含量

稻谷儲(chǔ)存過程中，蛋白質(zhì)含量變化較小，但可溶性氮降低。這是由于在空氣、光、熱的作用下，淀粉外圍蛋白質(zhì)其巰基(-SH)氧化成二硫鍵，二硫鍵數(shù)量增多使得蛋白質(zhì)聚體更加致密，這些通過二硫鍵交聯(lián)的蛋白質(zhì)又進(jìn)一步限制了淀粉的膨潤，進(jìn)而影響米飯的流變特性，大米食用品質(zhì)因此受到影響[6]。權(quán)萌萌等[7]認(rèn)為，稻谷在儲(chǔ)藏過程中，蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪三者的含量和結(jié)構(gòu)都會(huì)發(fā)生變化，它們之間相互作用，相互制約。

1.4 酶活力

稻谷在儲(chǔ)藏過程中發(fā)生的生物化學(xué)變化主要是在各種酶的作用下進(jìn)行的，酶活性的減弱或者喪失，就會(huì)導(dǎo)致稻米的陳化[8]。

儲(chǔ)藏過程中，作用于淀粉的酶主要是淀粉酶。淀粉酶活性減弱，會(huì)造成淀粉粘度降低，進(jìn)而對(duì)稻谷的食用品質(zhì)產(chǎn)生一定影響[9]。

多酚氧化酶會(huì)引起稻谷發(fā)生酶促褐變，致使稻谷表面顏色不斷加深。

過氧化物酶是稻谷中活性氧防御系統(tǒng)的重要保護(hù)酶，可以有效阻止活性氧的積累，降低稻谷品質(zhì)變化的速度[10]。劉慧等[10]研究了稻谷在儲(chǔ)藏過程中酶活力的變化，發(fā)現(xiàn)酶活力的變化主要與儲(chǔ)藏時(shí)間相關(guān)，同時(shí)相比于淀粉酶和多酚酶，過氧化物酶對(duì)儲(chǔ)藏時(shí)間更加敏感。張來林等[11]同樣研究發(fā)現(xiàn)，稻谷中過氧化氫酶活力隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長以及儲(chǔ)藏溫度升高而不斷下降。

1.5 丙二醛含量

丙二醛是細(xì)胞內(nèi)部膜脂過氧化過程的產(chǎn)物之一，能破壞細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與細(xì)胞的衰老有顯著的相關(guān)性。

丙二醛在細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)生來自于脂肪酸的分解過程，而且與細(xì)胞內(nèi)的自由基水平有關(guān)[12]。

由此可見，丙二醛含量的升高會(huì)導(dǎo)致稻谷細(xì)胞損傷，從而造成品質(zhì)變化。萬立昊等[12]研究發(fā)現(xiàn)，丙二醛含量變化隨儲(chǔ)藏時(shí)間呈上升趨勢。

1.6 敏感指標(biāo)之間相關(guān)性

由于稻谷的品質(zhì)變化是各成分互相作用的結(jié)果，因此各敏感指標(biāo)之間也存在一定的相關(guān)性。其中，丙二醛含量與脂肪酸值變化趨勢基本一致；酶活力與脂肪酸值呈負(fù)相關(guān)，與可溶蛋白質(zhì)含量呈正相關(guān)。這說明在儲(chǔ)藏過程中，稻谷的各項(xiàng)敏感指標(biāo)變化并不是孤立的，而是密切相關(guān)的。

2 稻谷儲(chǔ)存期間品質(zhì)變化影響因素

2.1 定性變量

圖1模型中稻谷收獲后的初始狀態(tài)，包括品種、溫度、水分以及主要品質(zhì)指標(biāo)可以理解為稻谷品質(zhì)變化過程中的定性變量。這些變量對(duì)稻谷儲(chǔ)藏期間的品質(zhì)變化有著決定性的作用。

圖1 基于生態(tài)多變量的稻谷收儲(chǔ)過程定性推理系統(tǒng)[1]

雖然隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，稻谷的脂肪酸值、蛋白質(zhì)和淀粉的變化趨勢相同，但不同品種的稻谷在儲(chǔ)藏期間脂肪酸值的數(shù)值變化及其變化形式都有著較為顯著的差異，同時(shí)不同品系的稻谷由于本身蛋白質(zhì)和直鏈淀粉的含量不同，儲(chǔ)藏期間的變化也有所不同[13]。

楊超等[14]同樣研究發(fā)現(xiàn)，雖然變化趨勢相同，但儲(chǔ)存時(shí)間相同的情況下，粳稻脂肪酸值的變化明顯小于秈稻脂肪酸值的變化。

稻谷的初始水分含量對(duì)儲(chǔ)藏期間稻谷各項(xiàng)敏感指標(biāo)的變化都有很大的影響。通常水分含量越高，稻谷品質(zhì)變化速度就會(huì)越快。萬立昊等研究發(fā)現(xiàn)，水分含量越高，糧溫越高，黃粒米數(shù)量增加以及稻谷霉變得越快；同時(shí)高水分含量的稻谷脂肪酸值及丙二醛含量上升速率也快。

2.2 環(huán)境變量

稻谷儲(chǔ)藏期間的外部環(huán)境條件，如：外部溫度、相對(duì)濕度、大氣條件等，都會(huì)對(duì)稻谷品質(zhì)變化產(chǎn)生不同程度的影響。

我國七大儲(chǔ)糧生態(tài)區(qū)域氣候差異明顯，儲(chǔ)藏期間糧食生態(tài)系統(tǒng)條件各異，從而導(dǎo)致糧食品質(zhì)變化的影響因素有所不同。魯西地區(qū)屬于第四儲(chǔ)糧區(qū)，儲(chǔ)藏期間夏季高溫是影響稻谷品質(zhì)變化的重要因素[15]。四川盆地冬暖夏熱，降水較多，日照少、濕度高，過夏糧溫、水分是影響稻谷品質(zhì)變化的重要因素[16]。而廣東福建等南方沿海地區(qū)屬于高溫高濕的第七儲(chǔ)糧區(qū)，是我國最濕熱的地方，嚴(yán)重的蟲害問題是儲(chǔ)糧工作的一大困難[17]。同時(shí)，高溫高濕的環(huán)境利于微生物的生長繁殖，進(jìn)一步加速稻谷的發(fā)霉變質(zhì)[18]。

溫度是影響稻谷品質(zhì)變化的一個(gè)重要因素。糧堆溫度、倉內(nèi)溫度與倉外溫度變化呈正相關(guān)[19]，多個(gè)研究[11][15][19]表明溫度越高，稻谷脂肪酸值升高速率、過氧化氫酶下降速率越快，稻谷品質(zhì)變化越快。

2.3 生物因素

霉菌和害蟲是稻谷儲(chǔ)藏過程中影響品質(zhì)變化的主要生物因素。

霉菌污染稻谷后，會(huì)致使稻谷中淀粉酶活力明顯下降，脂肪酸值顯著升高，從而影響稻谷的儲(chǔ)存品質(zhì)及食用品質(zhì)[20]。

高水分稻谷(14%以上)一旦真菌生長，會(huì)分泌脂肪酸水解酶，也會(huì)導(dǎo)致脂肪酸值升高，同時(shí)，真菌生長產(chǎn)生毒素，導(dǎo)致稻谷食用品質(zhì)劣變，危害食品安全[21]。

稻谷中的蟲害及其代謝物會(huì)造成稻谷水分增加、發(fā)熱，促進(jìn)稻谷中脂類物質(zhì)水解和氧化，水解產(chǎn)物游離脂肪酸增多，氧化產(chǎn)物醛、酮類物質(zhì)增加，造成大米品質(zhì)(外觀品質(zhì)、儲(chǔ)存品質(zhì)、食用品質(zhì))劣變[21]。

2.4 儲(chǔ)存時(shí)間

隨著稻谷儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，稻谷霉菌數(shù)量呈下降趨勢，這是由于儲(chǔ)藏時(shí)間延長，稻谷中水分含量及營養(yǎng)物質(zhì)減少，霉菌生長受到抑制[10][22]。

多項(xiàng)研究[10][12][22]發(fā)現(xiàn)，稻谷儲(chǔ)藏時(shí)間與可溶性蛋白含量、酶活力呈負(fù)相關(guān)，與脂肪酸值呈正相關(guān)關(guān)系。其中，稻谷脂肪酸值在儲(chǔ)藏前期變化速率較中后期低[10][12]，儲(chǔ)藏前期稻谷脂肪酸值增加主要與脂肪酶水解相關(guān)。而后期由于酶活性降低，脂肪酸值增加主要是因?yàn)榧?xì)胞膜脂中不飽和脂肪酸受活性氧自由基攻擊，細(xì)胞膜活性降低，加速了脂肪氧化，同時(shí)微生物也可能分泌脂肪酶和水解酶，共同導(dǎo)致脂肪酸值的快速增加。

3 應(yīng)用品質(zhì)變化規(guī)律進(jìn)行倉儲(chǔ)管理及質(zhì)量管理的建議與探索

3.1 倉儲(chǔ)管理建議

由于稻谷品質(zhì)變化是在稻谷初始狀態(tài)、自然環(huán)境、生物及儲(chǔ)藏時(shí)間等因素影響下，稻谷中淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、酶等多種成分互相作用的結(jié)果，因此，各品質(zhì)變化敏感指標(biāo)的變化既有其特殊性，互相之間也都具有一定的相關(guān)性。雖然各因素作用下稻谷的品質(zhì)變化受到不同程度和形式的影響，但稻谷各指標(biāo)呈現(xiàn)的變化趨勢基本是確定的。因此，根據(jù)稻谷品質(zhì)變化的基本趨勢和各因素的不同影響，可以對(duì)稻谷收獲后預(yù)處理和儲(chǔ)藏環(huán)節(jié)提出以下建議：

(1)稻谷收獲后及時(shí)清理，控制水分，防止霉菌、蟲害孳生，防止真菌生長產(chǎn)生毒素，危害食品安全。

(2)根據(jù)儲(chǔ)藏區(qū)域的氣候等環(huán)境特點(diǎn)，確定影響稻谷品質(zhì)變化的環(huán)境因素，選擇合適的控制手段(低溫、干燥、除菌除蟲等)，為稻谷儲(chǔ)藏創(chuàng)造合適的環(huán)境條件。

(3)儲(chǔ)藏期間實(shí)時(shí)監(jiān)控稻谷品質(zhì)變化敏感指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常變化，快速確認(rèn)導(dǎo)致異常變化的影響因素，從而及時(shí)做出補(bǔ)救措施。

(4)根據(jù)稻谷品種、儲(chǔ)藏條件等因素掌握稻谷品質(zhì)隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長的變化規(guī)律，合理選擇稻谷輪換時(shí)間，在保證稻谷宜存的同時(shí)盡量減少經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 質(zhì)量管理方法探索

為進(jìn)一步加強(qiáng)中央儲(chǔ)備糧質(zhì)量安全管理工作，更好服務(wù)國家糧食安全戰(zhàn)略，質(zhì)量檢驗(yàn)向質(zhì)量管理發(fā)展成為了各級(jí)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)當(dāng)前重要任務(wù)的必經(jīng)之路。

PDCA循環(huán)是全面質(zhì)量管理的思想基礎(chǔ)和方法依據(jù)。其含義是將質(zhì)量管理分為計(jì)劃(Plan)、執(zhí)行(Do)、檢查(Check)、調(diào)整(Action)四個(gè)階段。這一方法可以運(yùn)用在稻谷靜態(tài)儲(chǔ)藏期間質(zhì)量管理活動(dòng)中：

首先確定稻谷品質(zhì)變化監(jiān)測、各種物理化學(xué)控制手段等各項(xiàng)工作計(jì)劃(Plan)，并按計(jì)劃實(shí)施推進(jìn)各項(xiàng)工作(Do)。

其次檢查工作效果(Check)，即確認(rèn)監(jiān)測指標(biāo)、方法等是否及時(shí)有效地反應(yīng)稻谷品質(zhì)變化；各種控制手段是否能夠經(jīng)濟(jì)高效地減緩稻谷品質(zhì)變化、解決異常品質(zhì)變化帶來的不利影響等。

最后根據(jù)工作結(jié)果調(diào)整下一步計(jì)劃(Action)，將成功的工作方法保留并進(jìn)一步常態(tài)化、流程化、標(biāo)準(zhǔn)化，不成功的納入下一個(gè)循環(huán)，持續(xù)改進(jìn)，不斷提高質(zhì)量管理能力。

4 總結(jié)與展望

稻谷品質(zhì)變化是一個(gè)復(fù)雜的過程，通過總結(jié)他人研究結(jié)果探索其規(guī)律只是第一步，后續(xù)工作主要可以分為兩個(gè)方面：一是在實(shí)際工作中進(jìn)行探索實(shí)踐，通過不斷實(shí)驗(yàn)印證總結(jié)各因素的不同影響作用，探索各生物化學(xué)敏感指標(biāo)與易于檢測的物理指標(biāo)之間的關(guān)系，更高效簡捷地監(jiān)測品質(zhì)變化。二是利用好現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，收集整理轄區(qū)稻谷質(zhì)量與儲(chǔ)存品質(zhì)指標(biāo)的變化數(shù)據(jù)，利用各種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行分析與建模，進(jìn)一步探索預(yù)測稻谷品質(zhì)變化的方法，更好地為稻谷收儲(chǔ)工作提供科學(xué)有效地指導(dǎo)。