大米储藏学讲述

1、大米是不易储藏的成品粮之一，品质极易劣变。主要介绍了国内 外大米保鲜储藏及保鲜包 装技术的研究和应用进展，重点介绍了大 米的常用储藏方法、 常用保鲜包装技术及其新技术。 提出了新型保鲜 技术的研究是未来大米保鲜储藏主要方向， 为大米经销及大米加工业 提供更好的储藏保鲜技术指导。大米是粮食中最难保存的成品粮之一，由于失去了外种皮保护 层，胚乳直接接触外界环境， 尤其是在高温高湿条件， 极易受湿、 热、 氧、虫、霉等影响而变质。大米品质劣变、霉变速度加快，导致隔年 或过 季大米食味品质下降甚至丧失食用价值 。据联合国粮农组织统 计（2006年），全球每年有15%16%的大米由于收获后不适宜储藏 和

2、加工而导致损失。 为此，大米储藏保鲜技术一直受到国内外食品科 技工作者的高度关注。 大米保鲜目的是防止大米在仓储、流通和消 费者食用存放期间生虫、 长霉以及延缓其品质劣变。 目前大米主要的 储藏法包括常温储藏，低温储藏（自然和机械制冷） 、气调（自然缺 氧、充CO2、充N2、真空）储藏、化学储藏等。大米包装材料主要 有编织袋、普通塑料袋、复合塑料袋，主要包装形式有普通包装、真 空包装和充气包装。 大米包装对创建大米品牌， 增加商品附加值都有 极其重要的价值。 随着家庭人口的减少和人们审美观点的转变， 大米 储藏从仓储式、大包装向小包装发展， 一些新的技术如 辐照技术、 纳 米技术、微波技术和涂

3、抹保鲜技术等在大米保鲜包装中已开始应用研 究 。本文综述了 目前国内外大米保鲜储藏技术及包装新技术的研 究 进展及遇到的难题，提出了大米保鲜包装储藏的研究方向。1 大米储藏保鲜技术1 1 常温储藏常温储藏是我国应用最为普遍的大米储藏方 式。常温储藏是指稻 谷收获后经自然晒干至安全水分以下， 然后碾成大米进行常温库存或 缸、桶、编织袋等储存。这种储藏方式主要以控制大米的含水量和环 境相对湿度为主，操作简单，但大米数量和品质的损失比较严重 4 。 常温储藏大米的品质变化与 外界温度和大米水分含量密切相关， 研 究发现低水分（v 14%）的大米在常温储藏时品质劣变缓慢。大中型 加工厂、粮站储藏则以标

4、准粮库为主，条件较好，储藏质量相对容易 控制，但也有保管不善、大米储藏质量不稳定等问题。低水分含量结 合密封小包装是大米常温储藏的有效方法。 由于常温储藏保鲜效果较 差，在大米加工业和经销行业应用较少， 已经不是大米储藏的主流方 式。1 2 低温储藏低温可有效延缓大米的品质劣变、 抑制霉菌生长和害虫繁殖。 低 温储藏是指通过自然或机械的方法， 调节粮堆温度， 使粮堆温度长期 保持在15C或20C以下，从而降低粮堆的呼吸强度，抑制害虫和微 生物的生长，达到安全保粮和保鲜的目的。储藏 温度在15 C以下的 为低温储藏，20 C以下为准低温储藏。低温储藏实现的途径有两种： （ 1 ）利用机 械通风将

5、冬春自然低温通入粮堆，使仓内大米降温，并 利用粮食导热系数小的特性，使粮食较长时间保持低温。 （ 2）夏秋季 高温季节采用空调器补充冷源， 以保持粮温的准低温状态。 大米采用散装储藏，大米入仓后，冷却装置启动产生冷气，并通过散布的通风 管道使仓内大米全部冷却。当仓内温度降至15C、湿度75%时，冷却装置自动关闭， 当温度湿度升高时随时启动， 使大米长期处于恒定 的低温低 湿条件，极大地延长了储藏时间 。但是，低温储藏成本高， 能耗大。 为了推广大米低温储藏， 需要就储藏地点的气候条件和地理 条件进行分析， 有效利用气候和地理条件的优势， 降低低温储藏的能 耗，最大化的降低成本。1 3 气调储藏

6、大米气调储藏包括充 C02、充N2、抽真空等措施。大米在充C02、N2 或真空等缺氧条件下，呼吸强度下降，品质劣变速率减缓，可有 效控制霉菌和害 虫的侵害。 气调储藏方法因其技术含量高、 费用高、 外环境（辅助设施）不够成熟，在大米粮库中尚未大 量推广。随着 小包装技术的发展，气调储藏技术再一次走上市场 。充氮（ N2 浓 度 95%以上）可有效保持大米的新鲜品质、 减少大米营养物质的损失、 延缓大米的品质劣变。 国内对于气调储藏的研究技术比较成熟， 目前 在粮食食品中的应用也很广泛， 为了避免气调储藏中的破袋问题， 研 究开发新型的包装材料是未来研究的重点。1 4 化学储藏 化学储藏使用的化

7、学药剂主要为磷化铝，抑制大米本身和微生物 的生命活动， 防止大米发热。 目前多用磷化氢气体储藏水分含量较高 的大米。由于昆虫对磷化氢产生抗药性和甲基溴对大气臭氧层产 生 破坏而被许多国家禁用 ，新的化学药剂如氧硫化碳、乙二腈和甲酸 乙酯（单独或与 CO2 混合）已作 为甲基溴的替代品用于食品防虫 。 由于化学储藏中使用的化学药剂的毒害性，而人们对安全无毒 食品 的要求越来越搞，使化学储藏的应用越来越少， 而应用化学储藏的 粮食也很难流入口粮行业，因此，化学储藏应用已逐渐被取缔。2 大米包装保鲜技术 大米包装保鲜涉及到化学、物理、微生物学等多 门学科。要解 决大米生虫霉变、变酸变味的问题，需要综

8、合运用多门学科技术。包 装方式对大米保鲜效果影响很大， 所选用的包装材料对大米保鲜也有 影响，以下介绍几种常用的包装方式及一些新型包装材料。2 1 常用包装保鲜技术上世纪 90 年代，大米包装以麻袋、布袋、 塑料编 制袋为主， 目前我国大米包装常用的有编织袋、 普通塑料袋、 复合塑料袋 9 。常用的大米包装方法，有普通包装、真空包装和 充气包装等。2 11 普通包装 利用聚丙烯、 聚乙烯、尼龙等材料的塑料编织 袋对大米进行包装，采用缝线封口。包装过程中未施加任何保鲜技术， 这种包装对大米的防虫、 防霉及保鲜的效果较差， 对粮食只能起到容 纳的作用。但由于塑料编织袋抗拉强度较强， 包装重量在 5

9、kg 以上 的 大米均采用此种包装， 保质期在 3 个月左右。国外的纸盒包装大米 具有无毒、 无味、无污染、可循还利用的优点，而国内普通的塑料 包装袋，会带给环境不同程度的污染， 这也是目前我国大米包装行业 存在的弊端。未来大米包装研究方向应该在开发无毒、 无污染、可 降解有利环境等方面。212 真空包装 真空包装可降低储藏环境的 O2 浓度，抑制大 米的呼吸强度和霉菌的繁殖，防止大米陈化、霉变、生 虫等，更好 地保持大米的原有品质 10 。目前大米真空包装选用的真空度一 般在0. 07kPa0. 09kPa之间。由于真空使包装材料紧紧包裹 大米，而大米两端较尖，包装袋易被米粒扎破，致使真空包

10、装 失效。 包装袋在流通过程中袋与袋之间的摩擦、 碰撞和跌落也很容易造成破 袋。所以在对大米进行真 空包装的同时应结合环境因素考虑，才能 取得良好的效果。另外，为了防止真空包装破袋后对大米的污染，开 发研究多层袋包装， 通过设计合理的结构， 保证其抗拉强度达到包装 的要求，且包装废弃物可回收再生，有利于环保，将成为未来大米包 装研究的主攻方向。2. 1. 3 充气包装 充气包装一般充入的是化学性质比较稳定的 CO2 和 N2 等，它们都是无色、无臭、无毒的气体，不影响大米的食用安 全。大米具有吸附 CO2 的能力，形成保护层，使大米处于“睡眠” 状态，使脂肪酸、总 酸、 还原糖、黏度变化相对较

11、小，有效延长其 保质期，其中充 N2 可降低储藏环境 O2 浓度，抑制大米中微 生物生 长，对于减缓品质的变化起着重要作用 11。大多研究表明，充气 包装充分应用了大米气调储藏 原理，同时也发挥气调储藏优势，有 效保持大米品质， 防止大米霉变和生虫。 由于大米小包装方式的广泛 应用， 大米充气包装的适用范围越来越广。2. 2 大米保鲜新技术2. 2. 1 辐照保鲜 辐照保鲜食品是利用射线辐照食品，引起食品 中的微生物、昆虫等发生一系列物理、化学反应，使有生命物质的新 陈代谢、生长发育受到抑制或破坏，达到抑制发芽、杀虫、灭菌、调 解熟度、保持食品鲜度和卫生、延长货架期和贮存期，从而达到减少 损失

12、、 保存食品目的的一项技术。食品辐照技术作为一种“冷处理” 的物理方法，耗能少，杀虫灭菌效果明显，且不添加任何化学物质， 无营养学、微生物学方面的安全问题 ，已逐渐成为化学药物方法的 有 效替代与补充和害虫综合防治体系中的一项重 要手段。食品辐照 手段包括60Co、137 Cs放射性元素产生的丫射线辐照和电子加速 器产生的电子束 辐照。丫 -射线辐照能减少微生物的生长、有效杀火其中的害虫，延 长其货架寿命，具有无残留、无污染、穿透力强的特性，尤其可均匀 穿透籽粒， 杀火其内部及包装产品内部的各发育阶段的害虫， 保鲜效 果明显。孟丽芬等开展了利用丫 -射线辐照杀灭小包装大米的储藏害 虫的研究，

13、结果表明， 在采用尼龙聚乙烯复合塑料真空包装及辐照 吸收剂量0. 4kGy0. 8kGy范围内，大米在常温条件下储藏 1年， 未发现虫蛀现象，其主要营养成分及感官和食味 变化不明显。 Wen 和Wu等研究发现，丫-射 线辐照能降低米淀粉的糊化黏度，3kGy对米蛋白质、 脂肪和淀粉含量没有影响， 10kGy 30kGy 对米淀粉 的微结构产生影响，并预测 1kGy 辐照可使米饭的质地软化。电子辐照是用电子加速器产生的电子辐照大米后再储藏。经电 子加速器辐照后大米色泽有一定程度的褐变， 褐变程度随辐照剂量 的增加而加重，褐变的机理应属于非酶促褐变反应。呼玉山等采用2. 4kGy剂量辐照的大米样品褐

14、变程度较轻，经 1年30C温度下储 藏后其品质变化不大，其米饭食用可接受。辐照剂量超过50kGy，其防霉效果虽然 有所提高，但大米褐变度加重。李淑荣用电子束辐 照处理不同虫态的玉米象， 结果表明 0. 18kGy 为有效剂量；处理 不同虫态的赤拟谷盗的有效剂量为 0. 518kGy。目前对电子辐照大米 保鲜方法研究还不是很全面， 因为不同的品种和不同新鲜度的大米所 需要的辐照剂量不同， 应进行深入研究以建立辐照剂量预测模型， 为 辐照大米保鲜提供依据。此外，丫 -射线辐照需要辐射源，需要有很厚的墙来防止辐射 泄漏，每次处理完得将辐射源放入水 中来终止辐照， 60 Co 产生的 丫 射线半衰期为

15、5年，137 Cs产生的丫 射线半衰期为31年，因 而还需要对已无放射性的放射源进行处理；电子束辐照的 产生和消 失则完全可以通过电源开关来控制， 操作简单，不需要辐射源，不 污染环境，对操作人员无伤害，可直接应用于连续化生产。因此，电 子束辐照在农产品贮藏保鲜中将会发挥更为重要的作用， 也将成为未 来研究方向。2. 2. 2 纳米保鲜膜 近年来，纳米材料逐渐受到食品行业科研 人员 的关注。 在对食品包鲜膜的研究中， 纳米粒子的加入使薄膜的 机械性能、生物降解性能、抗菌性能等得 到了提高。国内外研究较 多的纳米包装材料是聚合物基纳米复合材料（PNMC）,常用的纳米材料有金 属、 金属氧化物、无

16、机聚合物等，而常用的高分子聚合物 有 PA， PE， PP， PVC， PET， LCP 等。根据不同食品的特性与包装要求，已有多种 PNMC （如纳米 Ag/PE类、纳米TQ2/PP类、纳米蒙脱石粉/PA类等）用于食品，如 啤酒、饮料、果蔬、肉类、奶制品等的包装， 取得了较好的保鲜效果。 与普通包装材料相比，纳米包装材料在可塑性、稳定性、 阻隔性、 抗菌性、保鲜性等性能上有大幅度提高 23 ，纳米氧化锌对常见 食品污染菌具有较广谱的杀、抑 能力。 Avella 等24 研制成功了 生物可降解淀粉 /黏土纳米膜，其机械性能和食品包装溶出试验均达 到欧盟对生物可降解材料的要求， 可望用于食品的包

17、装。 纳米保鲜膜 在大米保鲜中的研究鲜有报道。 添加纳米材料是普通保鲜膜增加抗拉 强度的重要手段 之一，潘巨忠 25 研究表明大米 PE/Ag 纳米防 霉保鲜膜和 PVC/TiO2 纳米防霉保鲜膜对大米灰霉菌的抑制作用明 显，但从该物理性能测试结果分析，防霉膜增强效果较差，可能与含 银系防霉纳米材料同 PE 树脂交联有关。未来对纳米材料与 PE 树脂 的交联效果还需要继续研究， 以期找到机械性能好且抑制霉菌效果好 的纳米保鲜膜。223 生物保鲜剂 生物保鲜剂是采用对人体有益的菌种，添 加部分天然抗氧化防腐剂， 经多次生物转化而成， 具有极强的抑制和 杀灭腐败菌、霉菌等功效。因此，为延长食品的货

18、架期，提高食品的 安全性，采用生物保鲜剂代替化学合成保鲜剂的开发与研究越来越受 到人们重视。大米生物源保鲜技术采用安全无毒的生物材料如壳聚糖海藻糖 和天然植物提取物等利用其成膜性、 抗菌性等生产出纯天然的生物 保鲜剂，喷涂在大米表面形成保护膜，阻隔空气，从而抑制大米表面 微 生物和虫卵的生长繁殖，达到保鲜效果 27 。日本林原生物化 学研究所利用酶以淀粉为原料直接制取海 藻糖， 并制成大米保鲜 剂，这种保鲜剂可用于营养价值高的胚芽米和免淘米 28。罗小虎 等29 研究表明：微生物产生的曲酸能减少大米中游离脂肪酸生 成 量，并具有较好的抗氧化作用。 Reddy30 研究了大蒜姜黄，圣罗 勒和蒲桃

19、提取物对黄曲霉起抑制作用， 结果表明， 这些植物提取物对 黄曲霉生长和产毒 均有抑制作用。陈伟畅等 31 研究表明，生姜 的醇或水提取物对灰绿曲霉、 黄绿青霉、 黄曲霉有较好的抑 制效果。 另有文献 32 报道，植物精油具有广谱、安全、不污染粮食等优 点，并已发现并确定许多有杀虫活性的植物精油， 其主要来自伞形科、 唇形科、樟科和桃金娘科等植物， 对粮食害虫米象、 谷蠹、赤拟谷盗、 长角扁谷盗和玉米象等具有杀卵、驱避、拒食和杀虫等作用。这些植 物精油中主要含有氰醇类、 单萜类、 含硫化合物和硫氰酸盐类等有效 成分。肖洪美等 3334 研究香茅精油对玉米象、赤拟谷盗的控 制 作用，其中香茅精油对

20、玉米象和赤拟谷盗都有很强的驱避性，保 持了较强的熏蒸活性， 并对玉米象有较强的触杀活性， 而对赤拟谷盗 的触杀活性较弱；还利用苍耳、枫杨、苦楝、香茅等 4 种植物精油对 玉米象的控制作用进行了研究，发现 4 种植物精油对玉米 象成虫都 具有较强的驱避性。 Maria 等35 研究了从芫荽、葛缕子的种子和 5种罗勒品种的叶子提取的精油中的不同组分对大米害虫米象、谷蠹 和长角扁谷盗毒性， 结果表明芫荽精油中的沉香醇是主要活 性成分，对三种害虫均有毒性， 樟脑对谷蠹和长角扁谷盗有毒性； 葛缕子精油 中主要活性成分为香芹酮、芋烯、茴香酮和 E茴香醚。香芹酮对米象最有效，E茴香醚对谷蠹有毒性；芋烯和茴香

21、酮可以杀死长角 扁谷盗成虫； 5 种罗勒精油均含有甲基胡椒酚、沉香醇等活性成分。 这些活性成分对害虫的毒性取决于使用剂量， 复合使用比单一使用更 有效。植物精油研究主要集中在对储粮害虫的成虫期，而对卵期、幼 虫期及蛹期的研究则相对较少， 植物精油对储粮害虫的作用机理及对 大米品质的影响方面的研究报道目前还不多。 生物源保鲜剂保鲜技术 是一种新型的大米保鲜技术， 安全无毒，但是技术含量高，广泛应 用较难。 为进一步扩大生物源保鲜技术在大米保鲜中的应用， 还需要 就高效快速提取安全无毒的生物材料方面进行研究， 为生物源保鲜剂 的广泛应用提供基础。22 4 微波处理为了防止粮食贮存中的霉变和虫蛀，

22、传统的方法是采用翻晒和 化学熏蒸剂处理， 但这些方法难以杀死虫卵， 又因操作繁琐和可能的 化学试剂残留等问题而受到人们的质疑和摒弃， 而且随着害虫对药剂 的抗性问题日益严重， 寻求高效、安全、环保的杀虫防霉方法已成 为各国科学家的重大任务 36 。因此，安全无毒无污染的微波技 术成为粮食防治害虫的有利措施。微波处理作为一种高频电磁波， 会使物料的介质相互摩擦产热 而杀死害虫及微生物，具有速度快，不污染食品和环境等特点，并且 可有效控制农产品中的病虫害， 是替代化学熏蒸控制储粮害虫的一种 有潜力的方法。目前微波主要用于谷物干燥、 种子处理、水分测定 和防治害虫灭菌等方面 37 。微波对生物的致死作用存在热效应 和非热效应两个方面， 热效应理论认为， 微波热效应是介质材料在高 频电磁场的作用下，其偶极离