不同溫度對偏高水分玉米儲藏品質變化規律的影響

劉世昌，趙妍*，劉旭光，龔志剛，呂好新

（1.河南工業大學 糧食和物資儲備學院，河南 鄭州 450001；2.中央儲備糧銅陵直屬庫有限公司，安徽 銅陵 244000）

玉米是一種重要的作物，具有多種用途，如牲畜飼料、工業材料和能源原料等[1]。玉米營養價值高，含有大量的碳水化合物、脂肪和蛋白質，以及豐富的維生素和礦物質，其食用與降低各種退行性疾病的風險有關[2]。玉米在全球范圍內種植廣泛，2021 年種植面積1.97 億公頃，年產量超過10 億t，是世界上的主要主糧之一[3]。

在玉米收獲后的儲藏過程中，不適當的環境條件會造成昆蟲、螨蟲、霉菌和真菌的生長和繁殖，導致玉米酸敗、顏色、質地、營養質量下降和發芽能力喪失[4-5]，帶來巨大的經濟損失。Bakhtavar 等[6]研究發現玉米的原始水分含量越高，其呼吸能力越強，脂肪和淀粉含量下降得越快，玉米受熱發霉的程度越嚴重。邊英霞[7]的研究結果表明，相同條件下，水分含量低的玉米脂肪酸值增加速度明顯低于水分含量高的玉米。郭英[8]研究發現玉米的含水量對黃曲霉毒素B1在儲藏期間的增長有顯著影響，隨著玉米水分含量的增加，黃曲霉毒素B1含量隨之增長。這些研究成果表明玉米水分含量對儲藏期間的品質變化有重大影響。高水分玉米在常溫儲藏下很難安全度過夏天，因此通常會將玉米晾干至安全水分（以河南地區為例，玉米的安全水分為14%）范圍內[9]。然而較低的水分會導致玉米過干、易碎，因此有必要在保證儲糧品質的前提下，適當提高儲糧水分[10]，水分含量高于當地糧食安全水分0.3%～1.0%的偏高水分玉米受到了儲糧工作者的廣泛關注。目前，偏高水分玉米儲藏技術主要包括低溫、熏蒸、氣調等技術[11]。低溫儲藏由于安全性高、操作簡單等特點，其應用最為廣泛。在保證安全的前提下，適當提高儲藏溫度具有綠色節能、提高經濟效益等突出優點。

本研究選擇水分含量偏高（14.5%）的玉米樣品，并在不同溫度（15、20、25、30 ℃）下儲藏6 個月，檢測玉米的品質指標，揭示偏高水分玉米在不同儲藏溫度下的品質變化規律，以期為偏高水分玉米的安全儲藏提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米：中懇玉22 號，2022 年收獲自黑龍江省黑河市遜克縣。

去離子水、紅四氮唑（分析純）：上海麥克林生化科技股份有限公司；無水乙醇（分析純）：天津市致遠化學試劑有限公司；酚酞、氫氧化鉀（均為分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

HWS-300 恒溫恒濕培養箱：寧波東南儀器有限公司；BLH-560KL 低溫連續錘式旋風磨、GHCS-1000 谷物電子容重器：浙江伯利恒儀器設備有限公司；CR-410 色彩色差計：日本美能達有限公司；DZKW-3-4 電熱恒溫水浴鍋：北京市永光明醫療儀器有限公司；DDS-307A 電導率儀：上海儀分科學儀器有限公司；RVATM 快速黏度分析儀：伊伊西科技（北京）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備方法

玉米樣品的水分含量采用直接干燥法測定[12]。利用調水公式將足量的玉米樣品水分含量調至14.5%，調制完成后即裝入密封袋，并放置于溫度分別為15、20、25、30 ℃的恒溫恒濕培養箱（濕度設定為60%）中儲藏6 個月，每月取樣1 次。

1.3.2 玉米形態色澤測定

采用色彩色差計對玉米色澤進行測定，色彩色差計開機后預熱15 min，進行校正，將玉米籽粒緊密放于色彩色差計測定槽中對玉米樣品的L*、a*、b*進行測定，每組試驗設置5 個平行。

1.3.3 玉米失重率測定

玉米失重率采用稱量法測定，測定初始玉米重量和儲藏后玉米質量，并計算玉米失重率，每組試驗設置3 個平行。

A=(M1-M2)/M1× 100

式中：A表示失重率，%；M1表示原始玉米質量，g；M2表示儲藏后玉米質量，g。

1.3.4 玉米生活力測定

挑選50 粒完整無損的玉米顆粒于蒸餾水中常溫浸泡2 h，沿其胚部中部縱向剖開并放置于試管中，再向其中加入0.5%的紅四氮唑溶液使玉米完全浸入液面下，45 ℃水浴鍋中避光反應10 min，觀察胚部顯色情況，每組試驗設置3 個平行。

1.3.5 玉米發芽能力測定

將玻璃培養皿進行高溫高壓滅菌，之后在玻璃培養皿中鋪滿一層沙子，并于沙床上放置一張濾紙。往濾紙上加入足夠的水，直到濾紙飽和，形成芽床。挑選50 粒完整無損的玉米籽粒并將其放置在芽床上，玉米籽粒之間的距離是其長度的1～2 倍。將芽床置于30 ℃的培養箱中發芽7 d，并計算發芽勢、發芽率，每組試驗設置3 個平行。

B=M1/M× 100

C=M2/M× 100

式中：B表示發芽勢，%；C表示發芽率，%；M1表示3 d 內發芽個數；M2表示7 d 內發芽個數；M表示玉米總粒數。

1.3.6 玉米電導率測定

電導率測定參照向瑩瑩等[13]的方法。取完整無破損的玉米樣品30 粒，稱質量，用去離子水沖洗3 遍，拭干，放入盛有50 mL 去離子水的錐形瓶中浸泡24 h，不加玉米樣品作空白對照，測定電導率，每組試驗設置3個平行。

D=(b-a)/m

式中：D表示單位質量玉米電導率，μs/（cm·g）；a表示玉米浸出液電導率，μs/cm；b表示未加入玉米籽粒的空白對照組電導率，μs/cm；m表示玉米質量，g。

1.3.7 玉米脂肪酸值測定

將玉米樣品徹底粉碎，通過CQ16 篩網過濾。稱取樣品約10 g（準確至0.01 g），加入50 mL 無水乙醇以100 r/min 速度振搖30 min。靜置1～2 min，過濾并收集濾液。移取25 mL 濾液加入50 mL 不含二氧化碳的蒸餾水，滴加5 滴酚酞指示劑，用氫氧化鉀標準滴定溶液滴定至呈微紅色30 s 不消褪為止。記下耗用的氫氧化鉀標準滴定溶液體積。用25 mL 無水乙醇代替25 mL 試樣提取液進行空白測定，記錄耗用的氫氧化鉀標準滴定溶液的體積，每組試驗設置3 個平行。

式中：E表示脂肪酸值，mg/100 g；m表示玉米樣品質量，g；V表示提取液耗用氫氧化鉀標準滴定溶液體積，mL；V0表示空白對照耗用氫氧化鉀標準滴定溶液的體積，mL；C表示氫氧化鉀標準滴定溶液的濃度，mol/L；50 表示試樣提取用無水乙醇的體積，mL；25 表示用于滴定的式樣提取液的體積，mL；w表示100 g 樣品中含水分的質量，g。

1.3.8 玉米粉糊化特性測定

稱取100 g 玉米粒樣品，徹底粉碎。通過CQ24 篩網過濾玉米粉樣品，基于水分含量為14%的玉米粉樣品校準樣品質量。使用快速黏度分析儀測定樣品的糊化特性。每組試驗設置3 個平行。

1.4 數據分析

使用Excel、IBM SPSS Statistics 25.0 進行數據分析，采用Duncan's 進行顯著性分析，Origin 2021 進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同儲藏溫度對玉米形態色澤的影響

不同儲藏溫度下偏高水分玉米的形態變化趨勢如圖1 所示。

由圖1 可知，與原始玉米樣品相比，儲藏溫度為15、20 ℃時，儲藏6 個月的玉米形態均未發生明顯變化；儲藏溫度為25 ℃時，玉米形態出現輕微變化；儲藏溫度為30 ℃時，玉米逐漸失去原來的光澤，表面紋路逐漸模糊，出現干癟皺縮的現象。

根據表色系統，L*值越大，表明被測樣本較標準色越亮，反之則偏暗；a*值表示紅綠，數值越大表示被測樣品較標準色偏紅，反之表示偏綠；b*值表示黃藍，數值越大表明被測樣品較標準色偏黃，反之則偏藍[14]。不同儲藏溫度下玉米L*、a*、b*值的變化如圖2～圖4 所示。

由圖2 可知，儲藏溫度為15、20 ℃時，儲藏6 個月的玉米L*值差異不顯著（P＞0.05）。儲藏溫度為25 ℃時，玉米L*值在儲藏第2～6 月內緩慢下降，由54.44 下降到52.38。儲藏溫度為30 ℃時，玉米L*值在儲藏第1～5 月內緩慢下降，第5～6 月內出現略微回調?？傊?，30 ℃下儲藏4～6 個月的玉米的L*值顯著小于15 ℃和20 ℃兩個處理組（P＜0.05）。

由圖3 可知，儲藏溫度為15、20、25 ℃時，儲藏6 個月的玉米a*值差異不顯著（P＞0.05），保持在7.73至8.77 的范圍內。儲藏溫度為30 ℃時，玉米的a*值在儲藏3～5 月內迅速下降，由8.55 降至7.58，第5～6個月內出現略微回調；30 ℃下儲藏4～6 月時，玉米的a*值顯著小于15 ℃和20 ℃兩個處理組（P＜0.05）。

圖3 不同儲藏溫度下玉米a*值的變化Fig.3 a*value changes of maize stored at different temperatures

由圖4 可知，儲藏溫度為15、20、25 ℃時，儲藏6 個月的玉米b*值差異不顯著（P＞0.05），保持在22.70至26.03 的范圍內。儲藏溫度為30 ℃時，玉米的b*值在儲藏1 個月內出現小幅上升，在儲藏1～5 月內迅速下降，由26.89 降至20.79；在30 ℃下儲藏4～6 月，玉米的b*值均顯著地小于15、20、25 ℃3 個處理組（P＜0.05）。

圖4 不同儲藏溫度下玉米b*值的變化Fig.4 b*value changes of maize stored at different temperatures

綜上所述，高溫儲藏下（30 ℃）玉米的顏色變化顯著，有明顯地變暗、變綠、變藍趨勢，而15、20 ℃可以有效地保持玉米色澤鮮亮。

2.2 不同儲藏溫度對玉米失重率的影響

失重率是反應玉米質量變化的重要指標，它可以反映玉米在儲藏期間的品質劣變程度[15-16]。不同儲藏溫度下偏高水分玉米失重率的變化趨勢如圖5 所示。

圖5 不同儲藏溫度下玉米失重率的變化Fig.5 Mass loss percentage changes of maize stored at different temperatures

在玉米的采后儲藏過程中，由于自身呼吸以及微生物活動導致玉米干物質損耗，導致失重率增加[17]。由圖5 可知，在15 ℃和20 ℃下分別儲藏6 個月，玉米的失重率均未上升。而當儲藏溫度為25、30 ℃時，玉米失重率上升，且溫度越高，上升趨勢越明顯。在25、30 ℃下儲藏6 個月的玉米的失重率分別為1.15%、3.86%，30 ℃下的失重率顯著高于其他3 個處理組（P＜0.05）。由此可知，玉米的失重率受儲藏溫度影響較大，30 ℃儲藏下的玉米干物質損失尤為顯著，而在15 ℃和20 ℃儲藏下的玉米幾乎沒有喪失干物質。

2.3 不同儲藏溫度對玉米生活力的影響

生活力代表著玉米種子胚的活力，與玉米芽的整齊程度息息相關，高生活力的種子發芽整齊快速，植株健壯[18]。不同儲藏溫度下偏高水分玉米生活力的變化趨勢如圖6 所示。

圖6 不同儲藏溫度下玉米生活力的變化Fig.6 Viability changes of maize stored at different temperatures

由圖6 可知，在15 ℃和20 ℃下分別儲藏6 個月，玉米的生活力均未下降。在25 ℃下儲藏5～6 個月時，玉米的生活力由100% 下降至91.67%。在30 ℃下儲藏時，玉米的生活力在儲藏第4 個月時顯著下降，至第6 個月時玉米生活力下降至35%，顯著低于其他3 個處理組（P＜0.05）。由此可知，玉米的生活力受儲藏溫度影響較大，30 ℃儲藏下的玉米生活力下降尤為顯著，而在15 ℃和20 ℃儲藏下的玉米的生活力幾乎沒有下降。

2.4 不同儲藏溫度對玉米發芽能力的影響

不同儲藏溫度下偏高水分玉米發芽能力的變化趨勢如圖7～圖8 所示。

圖7 不同儲藏溫度下玉米發芽勢的變化Fig.7 Germination potential changes of maize stored at different temperatures

圖8 不同儲藏溫度下玉米發芽率的變化Fig.8 Germination rate changes of maize stored at different temperatures

圖7 表示發芽勢的變化。由圖7 可知，在15 ℃和20 ℃儲藏6 個月，玉米的發芽勢均保持在75.00% 至98.33%。當儲藏溫度為25 ℃時，玉米的發芽勢隨著儲藏期的延長而逐漸下降，由96.25% 下降至45.00%。而當儲藏溫度為30 ℃時，玉米的發芽勢在儲藏2～3 個月時快速下降，之后其發芽勢下降速度變緩，在儲藏5 個月時發芽率下降為0。

圖8 表示發芽率的變化。由圖8 可知，在15 ℃和20 ℃儲藏6 個月，玉米的發芽率均保持在76.67% 至98.33%。儲藏溫度為25 ℃時，玉米的發芽率在儲藏6 個月內緩慢下降，由96.25% 下降到48.33%。而當儲藏溫度為30 ℃時，玉米的發芽率在儲藏2～3 月時快速下降，之后下降速度變緩，并在第5 個月時發芽率下降為0。

綜上所述，在30 ℃下儲藏，玉米的發芽能力下降明顯，儲藏6 個月時甚至完全喪失了發芽能力；而15 ℃和20 ℃下儲藏可以有效地保持玉米較高的種用品質。

2.5 不同儲藏溫度對玉米電導率的影響

電導率能反映種子細胞膜損傷程度，通常浸出液電導率高的種子細胞膜受損傷程度高，而浸出液電導率小的種子細胞膜受損傷程度較小[19]。不同儲藏溫度下偏高水分玉米電導率變化趨勢如圖9 所示。

圖9 不同儲藏溫度下玉米電導率的變化Fig.9 Electrical conductivity changes of maize stored at different temperatures

由圖9 可知，在儲藏溫度為15、20、25 ℃時，玉米的浸出液電導率在整個儲藏期間，始終維持在10.96μs/（cm·g）至16.61μs/（cm·g）。而當儲藏溫度為30 ℃時，玉米的浸出液電導率從儲藏第2 個月開始迅速上升，儲藏至6 個月時，其電導率由初始值12.6μs/（cm·g）上升至36.33μs/（cm·g），顯著地高于其他3 個處理組（P＜0.05）。

綜上所述，30 ℃儲藏下，玉米的電導率上升明顯，儲藏6 個月時，細胞膜通透性明顯增加，細胞膜受破壞程度明顯，而15 ℃和20 ℃儲藏可以保持玉米細胞膜不被破壞。

2.6 不同儲藏溫度對玉米脂肪酸值的影響

脂肪酸值通常表示谷物中脂質的水解程度，是判斷糧食品質的重要標準指標[20]。當玉米脂肪酸值≤65 mg/100 g 為宜存狀態，≤78 mg/100 g 為輕度不宜存狀態，＞78 mg/100 g 為重度不宜存狀態。不同儲藏溫度下偏高水分玉米脂肪酸值的變化趨勢如圖10 所示。

圖10 不同儲藏溫度下玉米脂肪酸值的變化Fig.10 Fatty acid value changes of maize stored at different temperatures

由圖10 可知，在15 ℃儲藏6 個月，玉米的脂肪酸值未發生明顯變化。而當儲藏溫度為20、25、30 ℃時，偏高水分玉米的脂肪酸值在儲藏期內均發生了不同程度的上升，且溫度越高，上升趨勢越明顯。在20、25 ℃下儲藏6 個月的玉米脂肪酸值分別為35.23、51.88 mg/100 g，呈宜存狀態；30 ℃下儲藏5 個月的玉米的脂肪酸值為72.56 mg/100 g，呈輕度不宜存狀態，儲藏6 個月時脂肪酸值為84.05 mg/100 g，呈重度不宜存狀態。

綜上所述，30 ℃儲藏6 個月之后，玉米細胞中脂質明顯水解，游離脂肪酸含量明顯增加，脂肪酸值上升顯著；而在15 ℃和20 ℃儲藏下，玉米脂質水解緩慢，因而能夠延緩玉米脂肪酸值的增加。

2.7 不同儲藏溫度對玉米粉糊化特性的影響

峰值黏度是淀粉糊化過程中所出現的最高黏度值，代表著玉米粉的膨脹能力，峰值黏度越大，膨脹能力越強[21]。不同儲藏溫度下偏高水分玉米糊化特性變化趨勢如表1 所示。

表1 不同儲藏溫度下玉米粉糊化特性的變化Table 1 Gelatinization properties of maize stored at different temperatures

由表1 可知，儲藏溫度為15、20、25 ℃時，在整個儲藏期間玉米的峰值黏度變化不明顯。而當儲藏溫度為30 ℃時，玉米的峰值黏度在儲藏3～4 個月時迅速下降，并在儲藏4～6 個月時持續下降，顯著低于其他3 個處理組（P＜0.05）。

最終黏度是因降溫過程中直鏈淀粉和支鏈淀粉將水分子圍住使其運動變弱并使溶液黏度再次增加所致，它所反映的是淀粉膠體的硬度[22]。由表1 可知，同一儲藏溫度下，玉米的最終黏度值在整個儲藏期間均整體呈先上升后下降的趨勢。但在儲藏期的2～3 個月，隨著儲藏溫度的升高，玉米的最終黏度值差異顯著，30 ℃下儲藏的玉米其最終黏度值顯著的高于其他3 個處理組（P＜0.05），而25 ℃和20 ℃下儲藏的玉米其最終黏度值又顯著的高于15 ℃處理組（P＜0.05）。此外，在30、25、20 ℃下儲藏6 個月的玉米的最終黏度值均顯著高于15 ℃儲藏組（P＜0.05）。

懸浮液在凝結過程中，淀粉溶解性逐漸降低，開始重新析出，并發生老化后回升，膠狀的最終黏度和黏度回升值說明了分子重結晶的程度，回升值越大說明谷物越易老化，糧食的可儲藏時期也越短[23-24]。由表1可知，15 ℃下儲藏6 個月的玉米黏度回升值與原始玉米樣品相比無明顯差異。而當儲藏溫度為20、25、30 ℃時，隨著溫度的升高，玉米的淀粉回升值上升趨勢加強，表現為30 ℃下儲藏1～3 月和5 月的玉米淀粉黏度回升值顯著的高于其他3 個處理組（P＜0.05），而25 ℃和20 ℃下儲藏的玉米其淀粉回升值又顯著的高于15 ℃處理組（P＜0.05）。

綜上所述，高溫儲藏下（30 ℃）玉米的峰值黏度下降明顯，最終黏度和黏度回升值上升明顯，儲藏6 個月后，玉米淀粉的膨脹能力下降，硬度升高，發生明顯老化；而在15 ℃和20 ℃儲藏條件下玉米糊化特性變化不明顯，有助于保持玉米品質。

3 結論

本文研究了偏高水分玉米（14.5%）在低溫（15 ℃）、準低溫（20 ℃）、常溫（25 ℃）和高溫（30 ℃）條件下儲藏6 個月品質指標的變化規律。結果表明，當儲藏期結束時，低溫和準低溫條件下儲藏的偏高水分玉米品質良好；常溫條件下儲藏的偏高水分玉米生活力、發芽能力、糊化特性下降、脂肪酸值含量上升，玉米品質發生了一定程度的劣變，但處于可接受范圍內，儲藏期結束時偏高水分玉米依然宜存；高溫條件下儲藏的偏高水分玉米色澤、生活力、發芽能力、糊化特性下降嚴重、電導率及脂肪酸值顯著升高，玉米品質發生了明顯劣變，儲藏5 個月時即呈輕度不宜存狀態，儲藏期結束時呈重度不宜存狀態。綜上所述，本研究可為玉米的安全儲藏提供理論方法及數據支撐。對于偏高水分玉米（14.5%），建議糧庫不要過分追求低溫，可以選擇20 ℃進行儲藏，在保證玉米品質的同時有效地節約電力、提高經濟效益。