沿海地区(天津)大豆安全储藏技术及品质控制探讨

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李兴岩,曲珈莹,张高鹏,姜懿珊,彭梦菲,侯健飞,刘 霞*

(1.天津市津南区粮食购销有限公司,天津 300350;
2.天津科技大学省部共建食品营养与安全国家重点实验室,天津 300457)

随着我国全球化市场的提高, 国内市场对大豆以及大豆产品需求量不断增长, 中国已经成为世界上大豆进口第一大国。

天津港作为我国北方第一大港口,每年都有大量的国外大豆经此进入国内,根据天津海关部门出具的统计数据,2020 年前11 个月进口了大豆约七百万吨, 价值约为二百余亿元人民币,相较2019 年同期涨幅约41%[1]。

面对每年数以百万吨的进口大豆, 确保储藏大豆的质量安全和品质控制成为非常重要的问题。

此外一些储备库还收购和储存国产非转基因大豆,主要用于生产豆腐、豆芽等豆制品。

大豆的营养成分丰富, 富含人体所需的营养物质,如蛋白质、脂肪、维生素及微量元素等。由于其内部蛋白质、脂肪含量较高,在长期的储藏过程中极易出现氧化酸败、蛋白质变性、吸湿生霉、生虫等劣变现象。

相对于其它谷物,大豆的储藏保管难度更大。大豆从收获初期到最终后熟品质稳定所需时间相对较长, 在此过程中会产生大量热并伴有着水分的流出,若不及时疏水、散热就会导致局部出现发热或者受潮现象, 故长期储藏的大豆一般要求维持水分不得超过12%[2],这就需要保持干燥环境,并且保证适时通风、低温密闭。

所以大豆储藏过程中,外部环境以及大豆本身品质是两个重要因素, 它们制约着大豆品质储藏的稳定性。

1.1 吸湿性强,易发生霉变

大豆富含脂肪, 不同品种间的脂肪含量会有差异,但一般大豆中的粗脂质含量能达到20%左右。由于脂肪的一大特性是较强的疏水性, 这样会使得豆粒中的水分更多的集中于蛋白质的亲水部位, 导致蛋白质亲水胶体含水量较高, 致使大豆整体相对的水分活度高,这会导致大豆耐藏度低。大豆种皮相对较薄,对于气体或者水分的通透性强,在籽粒结构上有一种特殊的吸水结构叫发芽孔, 它使大豆具有很强的吸湿性,其吸湿能力相较玉米、小麦都更强,更易出现吸湿、返潮、霉变等现象。

若大豆长期处于高湿度环境下,就会出现豆粒发软,皮色变灰暗和产生异味,后期豆粒体积出现膨胀、形变,严重的会产生破碎粒,而破碎粒更是微生物菌落的易发区,会让大豆品质急剧下降,所以在大豆储藏的过程中,一定要做好防潮、控湿工作。

1.2 不耐高温、后熟时间长和易“出汗”

大豆在生长期是一种喜温的农作物, 在较为温暖的环境中生长更好。但在储藏期间,却恰恰相反,大豆表现出不耐高温的特性。

过高的温度会使得大豆内含有的蛋白质、脂肪等物质发生变性或者分解,对大豆的外观质量和内部品质都产生不利影响。

一般情况下,大豆从采收到其生理成熟的时间较长,这段时间被称为后熟。

后熟期间,大豆内部的各种生化反应较为剧烈,尤其是酶的活性较强,当进行呼吸作用以及代谢活动时, 会释放部分水, 若不及时疏散水分,就会造成豆堆局部区域水分含量较高,就是常说的豆堆“出汗”,而一般情况下伴随着后熟期强呼吸作用,还会释放一定的热量,若不能及时散热,会使豆粒堆局部温变如降温或升温, 最终导致整个豆粒堆的温度不匀,加剧大豆发热霉烂等变化。

大豆储藏受储藏温度的影响较大, 温度越高品质变劣的速度越快,因此想保持较好的质量,应该尽可能保持储藏大豆温度低于15 ℃。尤其针对于后熟期间的豆堆,更要注意防范,严加管控,及时通风、降低水分等,尽可能降低其不良变化的发生,同时可以在储藏初期营造高温、干燥、高通风性等条件来缩短大豆后熟期,比如日晒、烘干等。

1.3 油分易析出,子叶“赤变”

油料作物在储藏过程中经常会出现 “走油”、颜色变化等现象,大豆作为一种常见的油料作物,极易出现类似现象。

由于库存散装大豆堆放体积相对较大、孔隙度小、不易散热,再加上大豆自身脂肪热容较大就更会加剧热量的聚积, 聚集的热量得不到及时的释放就会加剧大豆粒内脂肪氧化分解作用的发生,也就是常说的“走油”现象。由于豆体间间隔较密,局部温度较高, 会使得相邻豆粒接触部位的子叶靠脐部色泽变红,随着时间的推移和温度的影响,红色部分会逐渐扩大并加深,即大豆“赤变”。

以上现象的发生,不仅会减少大豆的出油率和出芽率,还会对大豆后期食品加工产生不利影响, 如果用走油赤变的大豆做出的豆浆颜色赤红, 做豆腐的话则会伴有会有酸味,都会影响产品的质量,也降低了经济价值。因此,大豆储藏管理要注意及时进行通风、降温等处理,抑制走油、变色等不良现象的发生。

1.4 抗虫能力高,不易遭受虫害

大豆外形圆润,表面光滑,且质地较硬,又含有特殊的“豆腥味”,抵抗虫害能力相对较强。只有少数几种害虫会对大豆产生危害,例如印度谷蛾、地中海螟蛾与粉斑螟蛾等,一般不易受到虫害影响。

2.1 天津气候特征

天津港是我国十大港口之一, 位于北方最大的工业沿海城市天津市, 这座海滨城市自古以来就与漕运结缘,直至今日,天津港仍然是连接北京、东北、华东地区以及东北亚与中西亚的远洋航运港口,有“河海要冲”之称,也被称为北京的海上门户。

天津位于我国北温带,东亚季风盛行,同时又因为临近渤海湾,故该地区具有明显的海洋气候特点,一年最高气温一般集中出现在7 月中旬, 该时段气温偏高,雨水密集,温度一般在30~40 ℃,湿度常常高于55%,甚至会达到90%,作为影响仓储条件的主要因素,夏季的气候条件则更需要着重注意防潮、防湿、防粮堆温度过热等问题。

2.2 大豆储藏常用的仓型

随着现代储藏技术的不断进步, 大豆储藏的仓房变得多种多样, 华北地区常用的仓房种类主要是房式仓、立筒仓等。

房式仓是我国储藏大豆过程中使用较为广泛的一类仓型,多有平房仓、拱形仓、楼房仓三种。近年来在天津地区大豆储藏的过程中使用较多的是高大平房仓,该仓型仓容量大,较好的气密性使得仓内的温控效果稳定,大多数仓房都采用了自动测温、通风以及环流熏蒸等现代粮食储藏技术,易于机械化操作,能更加直观、迅速地掌握仓内大豆储藏粮情。但同时对于入仓前大豆质量、防止害虫以及日常保管、保养等方面也有着更高的要求。

近年来较为新颖的粮食储藏仓型是立筒仓,它的粮食出入仓机械化程度更高,常见形式有钢板仓、混凝土仓等结构,其气密性以及防火性能好,在较大型的粮库中也常出现立筒仓群。

缺点是一般立筒仓内的粮堆的垂直高度较大, 会导致粮堆内部由于高度差出现温度、湿度的不均,易导致粮食品质不够稳定,储粮效果不佳。浅圆仓由于建造工期短,储量大、造价低等优点,属于立仓筒中较为常见的一种,并被越来越多粮食储备仓库所采用。

除上述的几种仓型外, 也有一部分的粮库会选择使用地下仓,很像百姓家中常用到的地下库房,它气密性以及隔温性都较好, 有的地下仓无论季节如何变化仍可常年保持温度在20 ℃以下,很好保护粮食免受微生物和虫害侵扰,延长了粮食保质期[3-5]。

大豆常用的储藏技术有除杂、干燥、避光、通风、电子测温及除虫等。近年来随着技术的不断进步,出现了气调储藏和低温储藏等, 实际生产中会采用多种技术和管理措施配合使用, 在控制成本的同时取得最好的储存效果。

3.1 气调储藏技术

气调是指改变储粮环境的气体组成成分或者成分之间的比例, 主要表现为提高储粮环境中氮气或者二氧化碳气体的浓度, 通过降低其中氧气浓度来限制储粮害虫的生命活动, 同时也会使环境中其它的微生物受到抑制,达到抑菌杀虫的目的。目前使用较多的是人工气调, 用配套的机械设备向密闭的储藏环境中充入二氧化碳、氮气,或将储藏环境中的氧气消耗后充入二氧化碳、氮气。另一种气调技术为生物降氧,其使用频率相对较低,利用储藏环境内部的微生物以及储藏物本身的新陈代谢消耗内部原有的氧气, 氧气的减少使得大豆粒内部以及环境微生物的生命活动减缓或暂停,达到安全储藏的目的[6]。

二氧化碳人工气调技术在大豆储藏方面已得到一定的应用,韩枫等[6]对二氧化碳气调储藏技术的应用情况研究, 结果表明高浓度二氧化碳气调可有效代替了传统熏蒸剂,可以抑制储粮霉虫生长,很大程度上提升了储藏粮食的品质。

氮气气调近年来在大豆储藏的过程中应用率也越来越高。

董晓欢等[7]的大豆控温气调试验得出, 氮气气调可以延长大豆储存周期,确保大豆长期储藏过程中的安全性。

气调储藏技术的优势在于可以大幅延缓大豆品质变化, 有效地减少储藏过程中化学熏蒸药剂的使用量,降低害虫对于磷化氢产生的耐药性。气调技术的出现使天津高温高湿夏季对大豆的安全储藏有了新的技术途径。

3.2 准低温密闭储藏技术

一般情况下,粮库内的大豆、微生物、害虫等的生命活动的出现都离不开适宜的温度、湿度、气体环境等,而适宜的环境条件会导致大豆品质劣变加快、储存期缩短。随着低温密闭储藏技术的出现,以上描述的不利储粮环境都得到了有效地控制, 通过一定的控温降温方法, 让仓内的温度全年平均温度小于等于25 ℃, 不仅能够减缓粮粒品质的劣变及损耗,与其它控制方式相比也会减少人力物力财力的消耗。

低温密闭储藏技术能够保证大豆在储藏期间仍保持良好的质量、新鲜度、食用价值和经济价值,是一种重要的仓储新技术。

李洪波等[8]对准低温储藏技术在高大平房仓内的作用进行研究, 结果表明,在准低温条件下大豆内部干物质消耗量明显减少,同时降低病虫害发生率,可有效保障大豆的储藏品质。朱京立等[9]对大豆在准低温条件下的安全储藏模式进行探讨,结果表明,在准低温条件下,可以较大程度地减少粮堆出现表面温度过高, 并控制粮堆内部温度,有效地抑制大豆在储藏期间出现“走油”、“赤变”等问题。

3.3 干燥储藏技术

新收获的大豆,含水量高,呼吸代谢旺盛,必须进行干燥才能入库储存。

干燥储藏技术就是通过一些设备和手段,比如晾晒、通风、机械烘干等,使得大豆水分达到或接近安全水分。

入库后仍需进行机械通风;

粮库内部以及粮堆内部的水分减少或者保持在临界水分, 可以有效抑制一些真菌的生理活动并释放热量,抑制粮堆内部温度升高,同时也可以减少大豆本身的呼吸作用, 减少大豆内部干物质的消耗,保证大豆的品质。

韩枫[6]等对于大豆安全储藏技术的研究, 结果显示通风干燥不仅能够较好地保持粮食品质,降低处理费用,还可以有效平衡粮食水分,解决水分梯度问题。

通风干燥技术已成为现代储粮必不可少的技术之一。

3.4 其它现代储藏技术

肖明亮[10]在夏季对浅圆仓储存大豆进行环流均温通风试验后发现, 环流均温通风后粮堆内部温度梯度值减小,可有效解决浅圆仓储存大豆入夏后“冷心热皮”现象。刘俊明等[11]对于北方沿海地区大豆储藏技术探讨得出, 要根据季节变化调节粮仓内的湿度、温度,可消除因温差结露带来的不良影响,同时可使用轴流缓释通风降温代替强力通风减少粮食水分损耗。

对于仓房进行现代储粮技术改造并采用综合管理措施就能保证大豆的安全储存。

对于大豆储藏,除了上述提到的气候条件、仓储设施以及相应的储藏技术外, 更值得关注的是在储藏期间大豆品质的变化, 只有对大豆品质进行控制使之保持在一个较好的水平, 才能保证大豆的经济价值。

大豆的品质主要受自身质量、储藏环境、储藏方式、保鲜剂等影响,前两者在储藏期间对于大豆品质的变化有着较大的影响,若要保证大豆的品质,就要在储藏期间对上述的影响因素进行控制, 最大程度减少大豆品质的劣变。

4.1 通过筛选保证大豆的品质

大豆籽粒收获后,如果清杂不彻底,往往会夹杂着一些杂草、树叶、灰尘、小石粒等杂质,入库时容易分级和聚集,造成局部通风不畅、引起该部位温度、湿度上升并无法通过通风及时解决, 导致大豆籽粒出现增水、赤变等现象。通过李建雅[12]关于山东地区实仓储藏大豆的品质变化研究可以得出:
大豆入仓前的水分、杂质含量越高,储存期间的蛋白质溶解比率和酸值变化越大。

故对收获大豆籽粒要进行简单初筛,筛选过大豆籽粒更要经过干燥脱水,一般要经过带荚晒、脱离晒、烘干等干燥步骤,干燥后进行二次筛选,剔除残豆、虫害豆等不完善粒后方可入库。

4.2 严控储藏环境

陈先明等[13]关于进口大豆长期储藏技术探究得出,大豆自身的水分含量、外部环境因素以及储藏期的长短都对大豆能否安全存储有着直接的影响。

当温度都为20 ℃时, 若大豆的水分含量为10%~12.5%,其有效存放期为1~3 年,水分含量为13%~14%的大豆存放期为0.5~1 年, 当水分含量超过14%时,存放时间仅能维持0.5 年左右[14]。

所以粮仓内的储藏环境温度、湿度要严格控制在相应的范围。

王晓东[14]研究储藏方式对东北地区大豆储藏品质的影响显示, 内环流控温储藏方式对大豆有更好的储藏效果。

杨文生等[15]得出在密封情况良好的条件下空调降温可以较好地控制仓温和平均粮温,并且可以很大程度上抑制病虫害的发生, 更加有利于实现绿色、安全的储粮。采用符合当地季节特点的储藏方式,可以有效的延缓大豆水分的降低速度,抑制蛋白质变性,最大程度地降低总酸度的增加,这样可以明显的控制大豆在储藏期内发芽率降低的现象,提升了大豆的加工价值, 从而保证了其食用品质和经济价值。

大豆的安全储藏本质就是通过一系列有效仓储措施为其创造良好的储藏环境, 尽可能地在较长的储藏期内维持大豆品质, 保证其作为粮食和油料物的经济价值。

大豆的安全储藏要根据沿海地区(天津)的气候、地理条件因地制宜,并将干燥、通风、气调等现代储藏技术综合利用,将大豆的水分、温度、湿度等控制在安全的范围内。

在整个储藏期内,通过各种现代化仪器检测储藏期内大豆水分、 总酸度、蛋白质等指标的变化,将储藏技术与品控相结合,最终才能更好地保证大豆的储藏安全。

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