《食品科学》：浙江万里学院杨华教授等：不同气调包装对‘甬优’稻谷储藏品质及香气物质的品质影响

稻谷是全球的主要粮食作物之一，具有悠久的种植历史。宁波地处我国海岸线中段，丰富的土壤资源和水资源以及良好的气候条件为水稻提供了良好的种植条件。宁波市农业科学研究院、宁波市种子有限公司培育的‘甬优’系列杂交水稻品种具有米质优、产量稳等优点，已在多个省市地区推广种植，其中‘甬优1540’品种稻谷在2018年被认定为超级稻示范推广品种，并自2019年起连续3 年以最高单产1 154.68 kg刷新贵州水稻亩产记录。然而宁波地处长江三角洲南翼，夏季持续的高温高湿环境，严重影响稻谷的储藏品质，导致其发生品质陈化和劣化，造成巨大的经济损失。

气调储藏是一项目前公认的绿色生态储粮技术，通过调控环境中氮气和氧气的浓度，可以有效抑制储粮过程中微生物的繁殖，减弱稻谷呼吸作用及酶活性，从而延缓稻谷品质劣变。

浙江万里学院生物与环境学院的王馨怡、刘悦、杨华*等针对宁波地区气候特点和主导品种特性，通过对比不同气调储藏方式下（充氮低氧储藏、真空储藏、常规储藏）‘甬优’稻谷的储藏品质、生理生化性质以及挥发性风味物质的动态变化，探究最适储藏条件，以期为今后开发适应性储藏技术方案和区域粮食产后管理提供科学依据和技术支撑。

1不同气调包装对‘甬优’稻谷储藏品质的影响

1.1

水分含量的变化

水分是稻谷内部各种生化反应的介质，参与其内部物质的分解、运转和合成，稻谷中水分含量过高会导致其代谢速率增快，营养物质消耗增多，对稻谷储藏品质的变化具有重要影响。如图1所示，4 种稻谷初始水分相对含量均值为14.21%，在不同气调包装条件下，其水分相对含量在0～6 个月过程中下降幅度最大，‘甬优15’的水分含量在0～6 个月下降幅度最大，达到1.74%，推测是由于稻谷在储藏前期呼吸代谢旺盛，内部水分通过籽粒表面向环境扩散，导致水分含量快速下降，其中充氮低氧储藏方式在储藏前期对稻谷水分含量的维持效果最佳，‘甬优538’在充氮低氧储藏下其水分相对含量仅下降0.37%，是因为充氮低氧包装所采用的高阻隔密封材料较好地维持了稻谷储藏环境中的低氧环境并阻止了水分的散失，抑制了稻谷的呼吸作用及新陈代谢，从而较好地维持了稻谷中的水分含量，这与张玉荣等的研究也相符。稻谷储藏至中后期，水分含量略有起伏但整体呈现稳步下降趋势，至储藏18 个月时，稻谷的水分含量均值降至12.32%，其中充氮低氧环境下4 种稻谷的水分含量减少量均为最少，仅分别下降2.33%、1.78%、1.46%、1.87%，随着储藏时间的推移，不同气调包装对稻谷水分含量的影响程度逐渐变小，可能是因为高阻隔材料随储藏时间延长可能出现微渗漏，导致包装内气体环境（如O2/CO2浓度）与外界趋同，削弱其对呼吸作用的抑制效果；另一方面，稻谷内部代谢活动（如酶活性和呼吸速率）随储藏时间延长显著降低，且籽粒水分与环境湿度逐渐达到动态平衡，进一步弱化了包装和品种的调控作用，这与袁道骥等的研究结果一致。因此气调包装技术对水分的影响主要集中于储藏前中期，而长期稳定性则需依赖于环境平衡与材料性能的协同作用。

1.2

电导率的变化

种子于清水中浸出液的电导率能够间接体现种子细胞膜系统的完整性以及种子的陈化水平。如图2所示，随着储藏时间的延长，不同气调包装的‘甬优’系列稻谷的电导率均呈现稳步上升趋势，新鲜稻谷的电导率平均值为19.04%，储藏18 个月后充氮低氧储藏条件下‘甬优15’‘甬优1540’的电导率上升幅度最小，真空条件下的‘甬优538’和‘甬优7860’上升幅度最小，但基本与充氮低氧条件持平。稻谷电导率逐步上升主要是由于随着储藏时间的延长稻谷生理活性不断下降，其细胞膜通透性不断增加，其中充氮低氧和真空条件下稻谷均处在低氧甚至无氧环境中，因此能够有效延缓稻谷膜脂过氧化的速度，从而抑制电导率的升高。

1.3

直链淀粉含量的变化

直链淀粉含量是影响稻谷蒸煮食用品质的关键因素之一，其影响稻谷多项蒸煮特性指标和食味品质，稻谷中直链淀粉含量越高，弹性越低，其口感则越差。如图3所示，‘甬优’系列稻谷的初始直链淀粉相对含量平均值为10.86%，随着储藏时间的延长，其含量呈现上升趋势，且‘甬优’系列稻谷均是在充氮低氧条件下直链淀粉含量上升最少，尤其是‘甬优7860’稻谷在充氮低氧条件下仅上升了3.87%。稻谷直链淀粉含量逐步上升可能是由于稻谷中脱支酶在储藏过程中不断作用于支链淀粉，使其

1.4

脂肪酸值的变化

脂肪酸值是评价稻谷储存品质变化的重要指标之一，其变化程度受所处环境的温度、空气组成以及稻谷的水分含量和生理状态等条件的影响。如图4所示，随着储藏时间的延长，稻谷的脂肪酸值均呈上升趋势。‘甬优’系列稻谷初始脂肪酸值平均值为7.56 mg/100 g，储藏18 个月后，稻谷的脂肪酸值均在充氮低氧条件下变化最小，其中‘甬优1540’在充氮低氧环境储藏18 个月后其脂肪酸值上升9.14 mg/100 g，远小于常规储藏下的‘甬优15’，其脂肪酸值上升了31.25 mg/100 g。说明在相同储藏环境下充氮低氧更能延缓脂肪酸值的上升，造成这种现象的原因可能是因为充氮低氧的环境下降低了稻谷中酶的活性，从而抑制了稻谷的生理活性和新陈代谢速率。而不同储藏方式对‘甬优7860’稻谷脂肪酸值的影响程度差异较小，且储藏18 个月后‘甬优7860’的脂肪酸值除‘甬优1540’外均远低于其余2 种稻谷，由此说明稻谷储藏过程中脂肪酸值的变化不仅受气调包装方式调控，更与品种本身的生理特性密切相关。

1.5

丙二醛含量的变化

醛类是不饱和脂肪酸氧化的关键产物，常以丙二醛生成量反映不饱和脂肪酸在储藏过程中的变化。如图5所示，随着储藏时间的延长，稻谷中的丙二醛含量呈现先上升后下降的趋势。‘甬优’系列稻谷初始丙二醛含量平均值为0.04 mg/kg，在储藏第12个月时达到平均值为0.12 mg/kg的顶峰后快速下降，到储藏第18个月时基本与初始数值持平或略低于初始数值。可能是因为储藏前期稻谷中的脂肪不断水解成游离脂肪酸，游离脂肪酸更易被氧化生成丙二醛，导致丙二醛含量上升，稻谷膜脂过氧化程度加重，稻谷品质下降，这与‘甬优’稻谷储藏0～12 个月脂肪酸值变化趋势相符。此后随着储藏时间的继续延长，稻谷内部细胞开始死亡，酶活性下降，游离脂肪酸氧化大幅减少，导致丙二醛含量开始下降。3 种气调包装条件下‘甬优’系列稻谷的数值变化趋势相近且基本持平，可见不同气调包装对‘甬优’稻谷丙二醛含量的影响较小。

1.6

蛋白质含量的变化

如图6所示，‘甬优15’‘甬优1540’稻谷的初始蛋白质相对含量平均值为11.00%，‘甬优538’‘甬优7860’稻谷的初始蛋白质相对含量平均值均为9.36%，随着储藏时间的延长，稻谷中的蛋白质含量逐渐下降，储藏0～6 个月稻谷蛋白质含量下降速率最快，随后下降速率减缓，其中在真空储藏条件下‘甬优’系列稻谷的蛋白质含量下降幅度最小，尤其是‘甬优7860’稻谷蛋白质含量仅下降2.40%。可能是因为稻谷在储藏过程中蛋白质发生可逆氧化生成二硫键和次磺酸，其结构发生变化从而导致含量下降。同时稻谷在储藏过程中脂质水解产生的游离脂肪酸稳定性较差，易被氧化形成活性蛋白产物使得稻谷蛋白氧化，其中脂质过氧化产生的丙二醛对稻谷中蛋白质的氧化有促进作用，且其浓度越高促进稻谷氧化的能力就越强，这与‘甬优’稻谷脂肪酸值与丙二醛含量变化相呼应，后期‘甬优’稻谷中蛋白质含量下降速率变缓也与其中丙二醛含量下降有一定程度的关联。‘甬优15’蛋白质相对含量在真空环境下降低4.17%，在充氮低氧环境下降低5.25%，在常规储藏环境下降低6.30%，其余3 种‘甬优’系列稻谷的蛋白质含量变化趋势相近，其中除‘甬优1540’外真空与充氮低氧环境下蛋白质含量仍略高于常规储藏。说明真空及氮气气调环境下所创造的无氧及低氧环境能够降低游离巯基的活泼程度，避免其向二硫键的转化并维持稻谷蛋白质原有的特性。

2 不同气调包装对‘甬优’稻谷生理生化品质的影响

2.1

过氧化物酶活性的变化

过氧化物酶是卟啉环中含有铁的金属蛋白质，为氧化还原酶的一种，在粮食籽粒中广泛存在。过氧化物酶能催化各种酚类和芳香族胺类的氧化，进而产生异味并导致粮食品质劣化。如图7所示，‘甬优’系列稻谷的过氧化物酶活性随着储藏时间的延长而不断下降（下降127.44～295.68 U/（g·min））。其中真空和充氮低氧环境下的稻谷过氧化物酶活性下降速率较缓，其活性均高于常规储藏环境。推测是因为真空及充氮低氧储藏条件下所形成的无氧及低氧环境，大幅降低了稻谷的呼吸速率，较好地维持稻谷中的水分含量，从而渐缓了稻谷中过氧化物酶活性的下降速率。

2.2

过氧化氢酶活性的变化

过氧化氢酶是生物体内活性氧防御系统的重要保护酶，可有效催化H2O2分解成H2O，从而阻止O2和H2O2的累积。稻谷中过氧化氢酶活性降低会导致H2O2在稻谷中大量累积，从而影响稻谷的呼吸速率，使得稻谷活性下降，品质受损。如图8所示，过氧化氢酶活性随着储藏时间延长而逐渐下降（下降4.16～5.58 mg/g），其中‘甬优538’和‘甬优7860’稻谷在储藏12～18 个月后下降速率较缓，而‘甬优15’和‘甬优1540’稻谷下降速率较快，可能是因为过氧化氢酶活性下降，脂质过氧化程度加深，产生的游离脂肪酸以及丙二醛含量升高，破坏了细胞膜结构功能，进一步影响稻谷储藏品质，这与脂肪酸值及丙二醛含量分析结果相印证。此外，充氮低氧及真空储藏条件下稻谷的过氧化氢酶活性下降速率均比常规储藏稻谷缓慢，且充氮低氧条件下‘甬优’稻谷过氧化氢酶活性维持程度更优于真空储藏，说明两者均可在一定程度上延缓稻谷品质劣变，其中充氮低氧储藏更优于真空储藏。

3 不同气调包装对‘甬优’稻谷香气物质的影响

3.1

不同气调包装下‘甬优’稻谷香气成分特征分析

为研究不同储藏条件下对‘甬优’稻谷的香气特征，利用GC-MS方法对4 个品种的‘甬优’稻谷香气化合物成分及相对含量进行分析鉴定，其结果如表1～4所示。共鉴定出挥发性风味物质127 种，包括烃类、醛类、酮类、酸类、醇类、杂环类和酯类化合物共7 类。检出化合物中烃类物质相对含量最丰富，共检出45 种；其次是醛类物质，共检出23 种；酮类和醇类物质为第3大类挥发性物质，均共检出22 种；酸类物质共检出20 种；杂环类和酯类物质检出种类相对较少，分别检出12 种和5 种。

对不同气调包装下‘甬优’稻谷各类挥发性风味物质的相对含量进行分析，除‘甬优538’外，其余不同品种的‘甬优’稻谷在新鲜收获时，烃类物质相对含量较高，是‘甬优’稻谷中的主要挥发性风味物质，其相对含量主要在28.71%～30.14%之间；其次是醛类物质，其相对含量在22.47%～24.10%之间；酮类也是‘甬优’稻谷风味的重要来源，其在不同品种的新鲜‘甬优’稻谷中相对含量在10.86%～23.78%之间，酸类、醇类、杂环类和酯类物质在不同品种的新鲜‘甬优’稻谷相对含量均低于15%。新鲜收获的‘甬优538’较为特殊，其主要挥发性风味物质为烃类物质和杂环类物质，其相对含量分别为41.34%和40.34%，醛类物质相对含量为5.63%，酸类、醇类、酯类3 种风味物质含量均低于5%。

稻谷在储藏过程中，挥发性物质的组成因呼吸作用和酶促反应而发生显著变化。本研究的结果显示，储藏时间与气调包装方式均对‘甬优’稻谷的挥发性物质含量具有显著影响：烃类物质呈下降趋势，醛类物质呈上升趋势，酮类物质先增高后减少，醇类物质变化相对稳定，而酸类、杂环类和酯类物质则呈现波动变化，且各品种间存在差异。充氮低氧的储藏条件在多数情况下能够有效延缓挥发性风味物质的衰减。以‘甬优1540’为例，其酮类物质在新鲜稻谷中相对含量为12.37%，经过18 个月充氮低氧储藏后仅上升3.41%，表明该储藏方式能较好地保持稻谷风味。相比之下，真空储藏条件对维持烃类物质的稳定更加有效，如‘甬优15’稻谷的烃类相对含量在6～18 个月储藏期间仅上升1.92%，远小于常规储藏条件下‘甬优1540’在同一时期所下降的19.13%。然而常规储藏条件下‘甬优’稻谷挥发性风味物质含量波动较大，尤其在12～18 个月储藏期间稻谷挥发性风味含量总体逐渐下降，对其风味品质影响较为显著。

3.2

不同气调包装下‘甬优’稻谷主要挥发性风味物质分析

为进一步研究不同储藏条件下‘甬优’稻谷的香气特征，对‘甬优’稻谷中20 种主要香气物质（烃类4 种、醛类4 种、酮类5 种、酸类5 种、酯类1 种以及杂环类1 种）进行分析，其结果如图9所示。

‘甬优’稻谷的主要香气物质组成随储藏时间延长及气调条件的不同呈现显著变化。烃类物质含量虽整体呈上升趋势，但由于其香气阈值较高，对稻谷香气的影响较小。同时，醛酮类物质含量也随储藏时间的延长而增加，其生成主要源于脂肪酸的降解、热氧化以及蛋白质的降解[。其中，不饱和脂肪酸的氧化是稻谷中醛类物质生成的主要途径，在储藏过程中，稻谷中的脂质在脂肪酶的作用下水解生成甘油和游离脂肪酸，后者进一步氧化分解为醛类、酮类等小分子挥发性物质。这些物质的积累不仅反映了稻谷脂质氧化的程度，同时也是陈化稻谷特征气味的主要来源，这些结果也与脂肪酸值的变化趋势相印证。此外，壬醛、癸醛、正辛醛和十一醛等醛类物质均在0～12 个月储藏期逐渐上升，其中壬醛占比最高，其含量随储藏时间的延长持续增加。尽管壬醛具有花香、油脂香和柑橘味，但通常被认为是大米清新味被臭味所取代的标志之一，癸醛是油酸氧化产物，具有糖果香、柑橘香和腊味，能在一定程度上反映稻谷的陈化程度。充氮低氧和真空储藏条件下醛类物质的上升速率均显著低于常规储藏条件，表明这两种气调方式能有效延缓稻谷的陈化进程。酮类物质主要由蛋白质降解为不饱和脂肪酸后氧化产生，具有一些令人愉快的味道，如香叶基丙酮具有木兰香。尽管各品种‘甬优’稻谷的酮类物质含量在储藏过程中均呈上升趋势，但在充氮低氧和真空储藏条件下，其上升速率明显减缓，进一步证实了气调储藏对保持稻谷品质的积极作用。

酸类物质在稻谷香气风味体系中扮演着双重角色：一方面，它们常带有腐臭、汗臭、药味等不良气味；另一方面，作为酯类合成的重要前体物质，与酯类共同构成稻谷风味形成的关键因素。稻谷中的酸类物质（如游离脂肪酸）在酶促反应或非酶促氧化过程中与醇类物质发生酯化反应，生成具有特定香气的酯类化合物。这一过程不仅丰富了稻谷的风味特征，同时也与酸类物质共同构成了稻谷储藏过程中香气物质的动态平衡体系。王建辉等研究表明储藏期间己酸、庚酸、辛酸等酸类均主要由脂质氧化产生，其含量也均随着储藏时间的延长而不断上升，其中正戊酸在储藏后期呈加速上升趋势，这可能是由于甘油三酯随储藏时间的延长导致脂肪氧化加剧所致。除‘甬优15’外，其余3 个品种的正戊酸含量上升速率表现为充氮低氧储藏＜真空储藏＜常规储藏，其中‘甬优15’真空储藏对正戊酸的维持效果略优于充氮低氧储藏，但两者均优于常规储藏条件。此外，2-正戊基呋喃作为亚油酸氧化分解的主要呋喃类物质，其含量虽少但呈现平缓上升趋势。其在低浓度下呈现特有的坚果味，而高浓度时则具有氧化大豆油味，对稻谷风味有不利影响，可作为判断稻谷中亚油酸氧化程度指标。对比不同储藏条件，充氮低氧和真空储藏在抑制2-正戊基呋喃生成方面均优于常规储藏，展现出更好的保鲜效果。储藏18 个月时除醛类物质和酸类物质之外，其余挥发性组分含量均下降，推测是由于储藏期过长，稻谷中香气物质散失，而醛类及酸类物质因为稻谷陈化及氧化而产生较多组分，因此占据较大比例。

3.3

‘甬优’稻谷特征香气成分的品种差异与气调包装效应

本研究发现，‘甬优’稻谷的特征香气组成与其他粳稻品种存在显著差异。与宋伟等[43]所研究湖南省‘早籼稻’挥发性物质特征对比发现，湖南省早籼稻以烷烃类（26.91%）、酮类（18.63%）及醛类（9.63%）为主，而‘甬优’稻谷（除538外）表现出烃类（28.71%～30.14%）与醛类（22.47%～24.10%）的协同作用，其壬醛和癸醛含量显著高于湖南省各品种的早籼稻，且香叶基丙酮的检出量较普通粳稻高1.5～2.3 倍。值得注意的是，‘甬优538’中的杂环类物质相对含量达40.34%，其中2-乙酰基-1-吡咯啉含量远超湖南省早籼稻中杂环类物质的最高值（如‘早优’中杂环类物质相对含量为12.18%，但无2-乙酰基-1-吡咯啉检出），这可能与Badh2基因突变导致的芳香代谢通路激活直接相关。相较于湖南省早籼稻在常规储藏中醛类和酮类的显著波动，‘甬优’稻谷通过充氮低氧储藏方式调整储藏环境中的气体比例，实现了更优的风味稳定性。在充氮低氧储藏环境下，‘甬优’稻谷中的醛类、杂环类以及酮类物质的保留率大大升高，显著高于真空储藏与常规储藏，这也与‘甬优’稻谷的丙二醛含量与脂肪酸值变化趋势相印证，进一步表明充氮低氧储藏环境能够更好地稳定‘甬优’稻谷香气成分，提升其商品价值和风味品质。

结论

不同气调包装对‘甬优’稻谷的储藏品质及生理生化品质具有显著影响。充氮低氧包装对水分含量的保持效果最佳，‘甬优538’的水分相对含量在储藏18 个月后仅下降1.46%，远低于其他包装方式，同时充氮低氧和真空环境这两种包装方式能有效延缓稻谷膜脂过氧化，减缓稻谷电导率和脂肪酸值的上升，以及蛋白质含量的下降，尤其是‘甬优1540’储藏期后其脂肪酸值仅上升9.14 mg/100 g，‘甬优7860’的蛋白质含量仅下降2.40%。充氮低氧环境对稻谷直链淀粉含量维持效果最佳。充氮低氧和真空储藏更能有效缓解稻谷中过氧化物酶和过氧化氢酶活性的丧失，说明气调储藏包装有助于减缓稻谷的储藏品质及生理生化性质的劣化。不同气调包装对‘甬优’稻谷挥发性风味物质的影响也较为显著。4 种‘甬优’稻谷中共识别出127 种挥发性风味物质，主要为烃类、醛类、酮类、酸类、醇类、杂环类和酯类。储藏期间，充氮低氧和真空包装能有效抑制醛酮类和酸类物质的累积。储藏18 个月后，除醛类和酸类物质外，其他挥发性组分含量总体下降，说明长期储藏会导致稻谷中的风味物质流失。充氮包装在保留‘甬优’稻谷特征香气成分方面具有显著优势，而真空包装更适用于烃类物质的短期稳定。未来研究应进一步聚焦于智能调控、材料创新及品种改良方面，推动气调技术向精准化、绿色化与全球化方向发展，为优质稻谷产业链升级提供核心支撑。

综上所述，充氮低氧与真空包装储藏方式通过改变稻谷储藏环境中气体成分及比例，能有效调控稻谷的新陈代谢并抑制稻谷中的脂质氧化速率，较好地维持稻谷的储藏品质及风味物质，研究结果可为今后稻谷最佳储藏方式的选择提供重要的理论依据。

本文《不同气调包装对‘甬优’稻谷储藏品质及香气物质的品质影响》来源于《食品科学》2025年46卷第18期306-316页，作者：王馨怡，刘 悦，沈存宽，徐文华，金怡君，张慧恩，杜童申，杨 华*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250224-123。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：北京化工大学王小云；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网