不同温度对偏高水分玉米储藏品质变化规律的影响

刘世昌，赵妍*，刘旭光，龚志刚，吕好新

（1.河南工业大学 粮食和物资储备学院，河南 郑州 450001；2.中央储备粮铜陵直属库有限公司，安徽 铜陵 244000）

玉米是一种重要的作物，具有多种用途，如牲畜饲料、工业材料和能源原料等[1]。玉米营养价值高，含有大量的碳水化合物、脂肪和蛋白质，以及丰富的维生素和矿物质，其食用与降低各种退行性疾病的风险有关[2]。玉米在全球范围内种植广泛，2021 年种植面积1.97 亿公顷，年产量超过10 亿t，是世界上的主要主粮之一[3]。

在玉米收获后的储藏过程中，不适当的环境条件会造成昆虫、螨虫、霉菌和真菌的生长和繁殖，导致玉米酸败、颜色、质地、营养质量下降和发芽能力丧失[4-5]，带来巨大的经济损失。Bakhtavar 等[6]研究发现玉米的原始水分含量越高，其呼吸能力越强，脂肪和淀粉含量下降得越快，玉米受热发霉的程度越严重。边英霞[7]的研究结果表明，相同条件下，水分含量低的玉米脂肪酸值增加速度明显低于水分含量高的玉米。郭英[8]研究发现玉米的含水量对黄曲霉毒素B1在储藏期间的增长有显著影响，随着玉米水分含量的增加，黄曲霉毒素B1含量随之增长。这些研究成果表明玉米水分含量对储藏期间的品质变化有重大影响。高水分玉米在常温储藏下很难安全度过夏天，因此通常会将玉米晾干至安全水分（以河南地区为例，玉米的安全水分为14%）范围内[9]。然而较低的水分会导致玉米过干、易碎，因此有必要在保证储粮品质的前提下，适当提高储粮水分[10]，水分含量高于当地粮食安全水分0.3%～1.0%的偏高水分玉米受到了储粮工作者的广泛关注。目前，偏高水分玉米储藏技术主要包括低温、熏蒸、气调等技术[11]。低温储藏由于安全性高、操作简单等特点，其应用最为广泛。在保证安全的前提下，适当提高储藏温度具有绿色节能、提高经济效益等突出优点。

本研究选择水分含量偏高（14.5%）的玉米样品，并在不同温度（15、20、25、30 ℃）下储藏6 个月，检测玉米的品质指标，揭示偏高水分玉米在不同储藏温度下的品质变化规律，以期为偏高水分玉米的安全储藏提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米：中恳玉22 号，2022 年收获自黑龙江省黑河市逊克县。

去离子水、红四氮唑（分析纯）：上海麦克林生化科技股份有限公司；无水乙醇（分析纯）：天津市致远化学试剂有限公司；酚酞、氢氧化钾（均为分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

HWS-300 恒温恒湿培养箱：宁波东南仪器有限公司；BLH-560KL 低温连续锤式旋风磨、GHCS-1000 谷物电子容重器：浙江伯利恒仪器设备有限公司；CR-410 色彩色差计：日本美能达有限公司；DZKW-3-4 电热恒温水浴锅：北京市永光明医疗仪器有限公司；DDS-307A 电导率仪：上海仪分科学仪器有限公司；RVATM 快速黏度分析仪：伊伊西科技（北京）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备方法

玉米样品的水分含量采用直接干燥法测定[12]。利用调水公式将足量的玉米样品水分含量调至14.5%，调制完成后即装入密封袋，并放置于温度分别为15、20、25、30 ℃的恒温恒湿培养箱（湿度设定为60%）中储藏6 个月，每月取样1 次。

1.3.2 玉米形态色泽测定

采用色彩色差计对玉米色泽进行测定，色彩色差计开机后预热15 min，进行校正，将玉米籽粒紧密放于色彩色差计测定槽中对玉米样品的L*、a*、b*进行测定，每组试验设置5 个平行。

1.3.3 玉米失重率测定

玉米失重率采用称量法测定，测定初始玉米重量和储藏后玉米质量，并计算玉米失重率，每组试验设置3 个平行。

A=(M1-M2)/M1× 100

式中：A表示失重率，%；M1表示原始玉米质量，g；M2表示储藏后玉米质量，g。

1.3.4 玉米生活力测定

挑选50 粒完整无损的玉米颗粒于蒸馏水中常温浸泡2 h，沿其胚部中部纵向剖开并放置于试管中，再向其中加入0.5%的红四氮唑溶液使玉米完全浸入液面下，45 ℃水浴锅中避光反应10 min，观察胚部显色情况，每组试验设置3 个平行。

1.3.5 玉米发芽能力测定

将玻璃培养皿进行高温高压灭菌，之后在玻璃培养皿中铺满一层沙子，并于沙床上放置一张滤纸。往滤纸上加入足够的水，直到滤纸饱和，形成芽床。挑选50 粒完整无损的玉米籽粒并将其放置在芽床上，玉米籽粒之间的距离是其长度的1～2 倍。将芽床置于30 ℃的培养箱中发芽7 d，并计算发芽势、发芽率，每组试验设置3 个平行。

B=M1/M× 100

C=M2/M× 100

式中：B表示发芽势，%；C表示发芽率，%；M1表示3 d 内发芽个数；M2表示7 d 内发芽个数；M表示玉米总粒数。

1.3.6 玉米电导率测定

电导率测定参照向莹莹等[13]的方法。取完整无破损的玉米样品30 粒，称质量，用去离子水冲洗3 遍，拭干，放入盛有50 mL 去离子水的锥形瓶中浸泡24 h，不加玉米样品作空白对照，测定电导率，每组试验设置3个平行。

D=(b-a)/m

式中：D表示单位质量玉米电导率，µs/（cm·g）；a表示玉米浸出液电导率，µs/cm；b表示未加入玉米籽粒的空白对照组电导率，µs/cm；m表示玉米质量，g。

1.3.7 玉米脂肪酸值测定

将玉米样品彻底粉碎，通过CQ16 筛网过滤。称取样品约10 g（准确至0.01 g），加入50 mL 无水乙醇以100 r/min 速度振摇30 min。静置1～2 min，过滤并收集滤液。移取25 mL 滤液加入50 mL 不含二氧化碳的蒸馏水，滴加5 滴酚酞指示剂，用氢氧化钾标准滴定溶液滴定至呈微红色30 s 不消褪为止。记下耗用的氢氧化钾标准滴定溶液体积。用25 mL 无水乙醇代替25 mL 试样提取液进行空白测定，记录耗用的氢氧化钾标准滴定溶液的体积，每组试验设置3 个平行。

式中：E表示脂肪酸值，mg/100 g；m表示玉米样品质量，g；V表示提取液耗用氢氧化钾标准滴定溶液体积，mL；V0表示空白对照耗用氢氧化钾标准滴定溶液的体积，mL；C表示氢氧化钾标准滴定溶液的浓度，mol/L；50 表示试样提取用无水乙醇的体积，mL；25 表示用于滴定的式样提取液的体积，mL；w表示100 g 样品中含水分的质量，g。

1.3.8 玉米粉糊化特性测定

称取100 g 玉米粒样品，彻底粉碎。通过CQ24 筛网过滤玉米粉样品，基于水分含量为14%的玉米粉样品校准样品质量。使用快速黏度分析仪测定样品的糊化特性。每组试验设置3 个平行。

1.4 数据分析

使用Excel、IBM SPSS Statistics 25.0 进行数据分析，采用Duncan's 进行显著性分析，Origin 2021 进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同储藏温度对玉米形态色泽的影响

不同储藏温度下偏高水分玉米的形态变化趋势如图1 所示。

由图1 可知，与原始玉米样品相比，储藏温度为15、20 ℃时，储藏6 个月的玉米形态均未发生明显变化；储藏温度为25 ℃时，玉米形态出现轻微变化；储藏温度为30 ℃时，玉米逐渐失去原来的光泽，表面纹路逐渐模糊，出现干瘪皱缩的现象。

根据表色系统，L*值越大，表明被测样本较标准色越亮，反之则偏暗；a*值表示红绿，数值越大表示被测样品较标准色偏红，反之表示偏绿；b*值表示黄蓝，数值越大表明被测样品较标准色偏黄，反之则偏蓝[14]。不同储藏温度下玉米L*、a*、b*值的变化如图2～图4 所示。

由图2 可知，储藏温度为15、20 ℃时，储藏6 个月的玉米L*值差异不显著（P＞0.05）。储藏温度为25 ℃时，玉米L*值在储藏第2～6 月内缓慢下降，由54.44 下降到52.38。储藏温度为30 ℃时，玉米L*值在储藏第1～5 月内缓慢下降，第5～6 月内出现略微回调。总之，30 ℃下储藏4～6 个月的玉米的L*值显著小于15 ℃和20 ℃两个处理组（P＜0.05）。

由图3 可知，储藏温度为15、20、25 ℃时，储藏6 个月的玉米a*值差异不显著（P＞0.05），保持在7.73至8.77 的范围内。储藏温度为30 ℃时，玉米的a*值在储藏3～5 月内迅速下降，由8.55 降至7.58，第5～6个月内出现略微回调；30 ℃下储藏4～6 月时，玉米的a*值显著小于15 ℃和20 ℃两个处理组（P＜0.05）。

图3 不同储藏温度下玉米a*值的变化Fig.3 a*value changes of maize stored at different temperatures

由图4 可知，储藏温度为15、20、25 ℃时，储藏6 个月的玉米b*值差异不显著（P＞0.05），保持在22.70至26.03 的范围内。储藏温度为30 ℃时，玉米的b*值在储藏1 个月内出现小幅上升，在储藏1～5 月内迅速下降，由26.89 降至20.79；在30 ℃下储藏4～6 月，玉米的b*值均显著地小于15、20、25 ℃3 个处理组（P＜0.05）。

图4 不同储藏温度下玉米b*值的变化Fig.4 b*value changes of maize stored at different temperatures

综上所述，高温储藏下（30 ℃）玉米的颜色变化显著，有明显地变暗、变绿、变蓝趋势，而15、20 ℃可以有效地保持玉米色泽鲜亮。

2.2 不同储藏温度对玉米失重率的影响

失重率是反应玉米质量变化的重要指标，它可以反映玉米在储藏期间的品质劣变程度[15-16]。不同储藏温度下偏高水分玉米失重率的变化趋势如图5 所示。

图5 不同储藏温度下玉米失重率的变化Fig.5 Mass loss percentage changes of maize stored at different temperatures

在玉米的采后储藏过程中，由于自身呼吸以及微生物活动导致玉米干物质损耗，导致失重率增加[17]。由图5 可知，在15 ℃和20 ℃下分别储藏6 个月，玉米的失重率均未上升。而当储藏温度为25、30 ℃时，玉米失重率上升，且温度越高，上升趋势越明显。在25、30 ℃下储藏6 个月的玉米的失重率分别为1.15%、3.86%，30 ℃下的失重率显著高于其他3 个处理组（P＜0.05）。由此可知，玉米的失重率受储藏温度影响较大，30 ℃储藏下的玉米干物质损失尤为显著，而在15 ℃和20 ℃储藏下的玉米几乎没有丧失干物质。

2.3 不同储藏温度对玉米生活力的影响

生活力代表着玉米种子胚的活力，与玉米芽的整齐程度息息相关，高生活力的种子发芽整齐快速，植株健壮[18]。不同储藏温度下偏高水分玉米生活力的变化趋势如图6 所示。

图6 不同储藏温度下玉米生活力的变化Fig.6 Viability changes of maize stored at different temperatures

由图6 可知，在15 ℃和20 ℃下分别储藏6 个月，玉米的生活力均未下降。在25 ℃下储藏5～6 个月时，玉米的生活力由100% 下降至91.67%。在30 ℃下储藏时，玉米的生活力在储藏第4 个月时显著下降，至第6 个月时玉米生活力下降至35%，显著低于其他3 个处理组（P＜0.05）。由此可知，玉米的生活力受储藏温度影响较大，30 ℃储藏下的玉米生活力下降尤为显著，而在15 ℃和20 ℃储藏下的玉米的生活力几乎没有下降。

2.4 不同储藏温度对玉米发芽能力的影响

不同储藏温度下偏高水分玉米发芽能力的变化趋势如图7～图8 所示。

图7 不同储藏温度下玉米发芽势的变化Fig.7 Germination potential changes of maize stored at different temperatures

图8 不同储藏温度下玉米发芽率的变化Fig.8 Germination rate changes of maize stored at different temperatures

图7 表示发芽势的变化。由图7 可知，在15 ℃和20 ℃储藏6 个月，玉米的发芽势均保持在75.00% 至98.33%。当储藏温度为25 ℃时，玉米的发芽势随着储藏期的延长而逐渐下降，由96.25% 下降至45.00%。而当储藏温度为30 ℃时，玉米的发芽势在储藏2～3 个月时快速下降，之后其发芽势下降速度变缓，在储藏5 个月时发芽率下降为0。

图8 表示发芽率的变化。由图8 可知，在15 ℃和20 ℃储藏6 个月，玉米的发芽率均保持在76.67% 至98.33%。储藏温度为25 ℃时，玉米的发芽率在储藏6 个月内缓慢下降，由96.25% 下降到48.33%。而当储藏温度为30 ℃时，玉米的发芽率在储藏2～3 月时快速下降，之后下降速度变缓，并在第5 个月时发芽率下降为0。

综上所述，在30 ℃下储藏，玉米的发芽能力下降明显，储藏6 个月时甚至完全丧失了发芽能力；而15 ℃和20 ℃下储藏可以有效地保持玉米较高的种用品质。

2.5 不同储藏温度对玉米电导率的影响

电导率能反映种子细胞膜损伤程度，通常浸出液电导率高的种子细胞膜受损伤程度高，而浸出液电导率小的种子细胞膜受损伤程度较小[19]。不同储藏温度下偏高水分玉米电导率变化趋势如图9 所示。

图9 不同储藏温度下玉米电导率的变化Fig.9 Electrical conductivity changes of maize stored at different temperatures

由图9 可知，在储藏温度为15、20、25 ℃时，玉米的浸出液电导率在整个储藏期间，始终维持在10.96µs/（cm·g）至16.61µs/（cm·g）。而当储藏温度为30 ℃时，玉米的浸出液电导率从储藏第2 个月开始迅速上升，储藏至6 个月时，其电导率由初始值12.6µs/（cm·g）上升至36.33µs/（cm·g），显著地高于其他3 个处理组（P＜0.05）。

综上所述，30 ℃储藏下，玉米的电导率上升明显，储藏6 个月时，细胞膜通透性明显增加，细胞膜受破坏程度明显，而15 ℃和20 ℃储藏可以保持玉米细胞膜不被破坏。

2.6 不同储藏温度对玉米脂肪酸值的影响

脂肪酸值通常表示谷物中脂质的水解程度，是判断粮食品质的重要标准指标[20]。当玉米脂肪酸值≤65 mg/100 g 为宜存状态，≤78 mg/100 g 为轻度不宜存状态，＞78 mg/100 g 为重度不宜存状态。不同储藏温度下偏高水分玉米脂肪酸值的变化趋势如图10 所示。

图10 不同储藏温度下玉米脂肪酸值的变化Fig.10 Fatty acid value changes of maize stored at different temperatures

由图10 可知，在15 ℃储藏6 个月，玉米的脂肪酸值未发生明显变化。而当储藏温度为20、25、30 ℃时，偏高水分玉米的脂肪酸值在储藏期内均发生了不同程度的上升，且温度越高，上升趋势越明显。在20、25 ℃下储藏6 个月的玉米脂肪酸值分别为35.23、51.88 mg/100 g，呈宜存状态；30 ℃下储藏5 个月的玉米的脂肪酸值为72.56 mg/100 g，呈轻度不宜存状态，储藏6 个月时脂肪酸值为84.05 mg/100 g，呈重度不宜存状态。

综上所述，30 ℃储藏6 个月之后，玉米细胞中脂质明显水解，游离脂肪酸含量明显增加，脂肪酸值上升显著；而在15 ℃和20 ℃储藏下，玉米脂质水解缓慢，因而能够延缓玉米脂肪酸值的增加。

2.7 不同储藏温度对玉米粉糊化特性的影响

峰值黏度是淀粉糊化过程中所出现的最高黏度值，代表着玉米粉的膨胀能力，峰值黏度越大，膨胀能力越强[21]。不同储藏温度下偏高水分玉米糊化特性变化趋势如表1 所示。

表1 不同储藏温度下玉米粉糊化特性的变化Table 1 Gelatinization properties of maize stored at different temperatures

由表1 可知，储藏温度为15、20、25 ℃时，在整个储藏期间玉米的峰值黏度变化不明显。而当储藏温度为30 ℃时，玉米的峰值黏度在储藏3～4 个月时迅速下降，并在储藏4～6 个月时持续下降，显著低于其他3 个处理组（P＜0.05）。

最终黏度是因降温过程中直链淀粉和支链淀粉将水分子围住使其运动变弱并使溶液黏度再次增加所致，它所反映的是淀粉胶体的硬度[22]。由表1 可知，同一储藏温度下，玉米的最终黏度值在整个储藏期间均整体呈先上升后下降的趋势。但在储藏期的2～3 个月，随着储藏温度的升高，玉米的最终黏度值差异显著，30 ℃下储藏的玉米其最终黏度值显著的高于其他3 个处理组（P＜0.05），而25 ℃和20 ℃下储藏的玉米其最终黏度值又显著的高于15 ℃处理组（P＜0.05）。此外，在30、25、20 ℃下储藏6 个月的玉米的最终黏度值均显著高于15 ℃储藏组（P＜0.05）。

悬浮液在凝结过程中，淀粉溶解性逐渐降低，开始重新析出，并发生老化后回升，胶状的最终黏度和黏度回升值说明了分子重结晶的程度，回升值越大说明谷物越易老化，粮食的可储藏时期也越短[23-24]。由表1可知，15 ℃下储藏6 个月的玉米黏度回升值与原始玉米样品相比无明显差异。而当储藏温度为20、25、30 ℃时，随着温度的升高，玉米的淀粉回升值上升趋势加强，表现为30 ℃下储藏1～3 月和5 月的玉米淀粉黏度回升值显著的高于其他3 个处理组（P＜0.05），而25 ℃和20 ℃下储藏的玉米其淀粉回升值又显著的高于15 ℃处理组（P＜0.05）。

综上所述，高温储藏下（30 ℃）玉米的峰值黏度下降明显，最终黏度和黏度回升值上升明显，储藏6 个月后，玉米淀粉的膨胀能力下降，硬度升高，发生明显老化；而在15 ℃和20 ℃储藏条件下玉米糊化特性变化不明显，有助于保持玉米品质。

3 结论

本文研究了偏高水分玉米（14.5%）在低温（15 ℃）、准低温（20 ℃）、常温（25 ℃）和高温（30 ℃）条件下储藏6 个月品质指标的变化规律。结果表明，当储藏期结束时，低温和准低温条件下储藏的偏高水分玉米品质良好；常温条件下储藏的偏高水分玉米生活力、发芽能力、糊化特性下降、脂肪酸值含量上升，玉米品质发生了一定程度的劣变，但处于可接受范围内，储藏期结束时偏高水分玉米依然宜存；高温条件下储藏的偏高水分玉米色泽、生活力、发芽能力、糊化特性下降严重、电导率及脂肪酸值显著升高，玉米品质发生了明显劣变，储藏5 个月时即呈轻度不宜存状态，储藏期结束时呈重度不宜存状态。综上所述，本研究可为玉米的安全储藏提供理论方法及数据支撑。对于偏高水分玉米（14.5%），建议粮库不要过分追求低温，可以选择20 ℃进行储藏，在保证玉米品质的同时有效地节约电力、提高经济效益。