粮食安全是国之大者，进口大豆作为我国重要的油料和蛋白饲料来源，在保障国内养殖业蛋白需求和食用植物油供应等方面发挥着重要作用。近年来，我国大豆进口量超过10 000万 t，对外依存度超80%，美国、阿根廷、巴西三国的大豆进口量占总进口量的95%。随着国际形势及贸易环境的变化，我国大豆进口来源受到一定程度的影响，特别是在中美贸易战的大背景下，美国对中国不断增加关税，这会导致我国进口美国大豆经济成本增加，在此情况下巴西逐渐取代美国成为我国最大的大豆供应国，进口量仍逐年攀升，为保证政府对大豆储备的调控能力，将巴西大豆纳入国家储备具有必要性与紧迫性。大豆自身富含脂肪和蛋白质，安全储藏水分要求低，加之其特殊的发芽孔结构和种皮高渗透性，导致其吸湿与解吸能力强，储藏稳定性不足。此外，巴西大豆需经历长时间远洋运输，跨越赤道等高温高湿区域，受昼夜温差、海洋气候等多重因素影响，到港时船舱上层部分大豆已经发热霉变，甚至出现表层“走油”“赤变”等严重品质劣变现象。因此，对进口巴西大豆的储存特性和储藏品质变化预测进行系统研究是保证巴西大豆储藏安全的前提和必要条件。
由于进口大豆在我国大豆消费中占主导地位，国内粮油储藏行业对进口大豆储存品质变化已进行了较多研究且取得了一定成果。古争艳等对巴西大豆和美国大豆储藏品质变化进行对比分析，发现在相同储藏条件下，巴西大豆的损耗相较于美国大豆更明显，且巴西大豆的过氧化值会高于美国大豆。张艺林等将不同破碎率的美国大豆分别于室温和35 ℃进行储藏，结果发现高温和高破碎率更容易导致粗脂肪酸值升高。卢方圆等对美国大豆进行的研究发现，当储存温度超过45 ℃且含水率高于13.5%时，美国大豆在10 d内即会出现轻度浸油现象，持续至50 d将发展为重度浸油，显著降低大豆的储存品质与产品价值。张玉荣等将国产大豆和阿根廷大豆置于不同温度和水分下储藏，随着储藏时间的延长，高油阿根廷大豆比国产大豆营养品质及相关生化指标变化更加迅速和显著，高油大豆的储存需比普通大豆保持更低的籽粒水分和储藏温度。目前关于进口大豆的研究中，以美国大豆和阿根廷大豆居多，对巴西大豆的研究尚少。
基于以上背景，河南工业大学粮食和物资储备学院的张玉荣、周星、吴琼*等人选取巴西大豆作为研究对象，通过设置不同的温度条件进行储存，检测其在储存中的指标变化，包括电导率、丙二醛含量、酶活性等生理指标，粗脂肪酸值等储存品质指标，探究巴西大豆在储存中的品质变化规律并筛选敏感变化指标，以此建立动力学预测模型，旨在为巴西大豆储藏品质变化预测及科学储藏方案的制定提供理论参考。
1 巴西大豆品质指标变化
1.1 电导率和丙二醛含量
种子在浸泡液中可通过自身修复功能保持膜的完整性，其膜重组过程电解质（如糖、氨基酸、脂肪酸等物质）会浸出到溶液中导致电导率升高。因此，电导率可以用来反映种子的生理活性。如图1A所示，随着储存时间的延长，巴西大豆电导率持续上升，储存10 d后，不同温度条件下大豆电导率开始出现显著差异，且在之后的储存时间内保持一致。40 ℃高温条件下上升速率最快，储存60 d后，电导率从70.24 μS/（cm·g）升至240.26 μS/（cm·g），增幅达242.05%，分别是25、30 ℃和35 ℃条件下增幅的1.69、1.39 倍和1.24 倍，这与王䶮对美国大豆在25、40、55 ℃储存测得的电导率变化趋势一致，表明在相同条件下，温度越高，电导率变化越快，大豆籽粒的生理活性随之降低。
当植物遭遇外界不良环境胁迫时，体内会累积大量活性氧，诱发细胞膜脂过氧化反应，产生丙二醛。丙二醛含量是衡量粮油籽粒膜脂过氧化程度的直接指标，常用来表征其生理活性及细胞透过性水平。由图1B可以看出，随着储存时间延长，不同储藏条件下的大豆丙二醛含量整体上均呈上升趋势，表明细胞膜发生了膜脂过氧化，生成丙二醛，细胞膜受损程度加剧。在储存10 d后，40 ℃丙二醛的含量与其他温度条件相比出现了显著差异，但此时30 ℃和35 ℃处理组间差异不明显。储存超过30 d后，4 组温度条件下样品的丙二醛含量之间均呈现显著差异。储存60 d后，25 ℃的储存条件下，丙二醛含量上升幅度较小，由初始7.88 μmol/g上升至8.50 μmol/g。在30、35、40 ℃条件下，其含量由初始的7.88 μmol/g分别上升至8.95、9.20 μmol/g和10.96 μmol/g，40 ℃丙二醛含量变化最为明显，表明温度对大豆储藏期间丙二醛含量影响显著，因此在储存中应注意储存温度以保障大豆品质，避免造成经济损失。
1.2 粗脂肪含量、粗脂肪酸值和过氧化值
粗脂肪含量是评估大豆品质的关键指标之一，其结果可直接反映大豆样品的含油状况，为评价其作为油料作物的营养价值和加工利用潜力提供重要依据。由图2A可以看出，巴西大豆在储藏过程中粗脂肪含量均有不同程度的下降。储存20 d后，40 ℃储存的巴西大豆与其他温度组出现显著差异；储存50 d后，35 ℃储存的大豆与其他温度组也出现显著差异，25 ℃和30 ℃两个温度条件下粗脂肪含量在整个储存周期内无显著变化，表明较低储藏温度对其粗脂肪含量无明显影响。在25、30、35、40 ℃条件下储存60 d后，粗脂肪含量分别下降了0.4%、0.68%、1.18%和1.94%，表明巴西大豆在较高温度条件下储存会发生酸败，粗脂肪会发生氧化水解反应导致含油量下降。
粗脂肪酸值用于衡量籽粒中游离脂肪酸的含量，是评价大豆在储存过程中品质稳定性的关键参数，该值升高通常表明大豆品质发生劣变，同时也能够反映其内部脂肪发生氧化和分解的程度。郑有涛等研究发现高温条件下油料中脂肪酶活性增强，会加速脂肪的氧化分解，从而使其粗脂肪酸值上升。尤其对于热损伤程度较深的巴西大豆，在内部水分含量偏高与储存环境高温的共同影响下，粗脂肪酸值进一步升高。由图2B可知，各储存条件下粗脂肪酸值均呈上升趋势，在第10天后，40 ℃储存的巴西大豆粗脂肪酸值显著高于其他各温度条件。整个储存周期内，25 ℃储存时粗脂肪酸值上升幅度较小；30 ℃和35 ℃的储存条件下，其值从初始的1.25 mg/g分别升高至2.25 mg/g和2.55 mg/g；在40 ℃高温条件下，粗脂肪酸值升至3.63 mg/g，增幅达190.4%，超过GB/T 31785—2015《大豆储存品质判定规则》中规定的宜存限值（3.5 mg/g），达到轻度不宜存状态。在相同条件下，储存温度越高，达到不宜存状态所需 时间越短。
大豆储存期间，籽粒内部的生理生化反应与外界环境因素共同作用，会引发脂肪氧化现象，生成过氧化物质，导致过氧化值上升，过氧化值可用来评判大豆的品质。如图2C所示，4 个温度条件下储存至第10天， 巴西大豆的过氧化值也出现显著差异，35 ℃和40 ℃与其他各温度组差异显著。在整个储存期间，35 ℃和40 ℃条件下过氧化值无显著差异，表明在促进脂肪初级氧化方面，35 ℃的效果已经与40 ℃相当。储存60 d后，40 ℃条件下储存的大豆，过氧化值从初始的0.36 mmol/kg上升至0.83 mmol/kg，增幅130.56%，分别是25、30、35 ℃条件下增幅的1.38、1.20、1.09 倍。在高温条件下，大豆的氧化进程显著加快，这与张艺林等对美国大豆在25、40 ℃及相同热损量条件下储存测得的过氧化值变化趋势一致。以上结果表明，相同条件下储存，较高的温度条件会加快过氧化值的上升。
1.3 CAT、POD和PPO活性
CAT是一类广泛存在于动植物体内的抗氧化酶，能够有效清除机体内的活性氧，进而延缓细胞衰老进程。在大豆储藏过程中，随着CAT活性逐渐下降，其清除活性氧的能力减弱，进而加速大豆的老化与品质劣变。如图3A所示，在不同储存条件下，巴西大豆的CAT活性整体呈下降趋势，储存温度越高其下降幅度越明显，可能是较高的温度破坏了蛋白的活性而使酶活性下降，这也与曹静怡等对稻谷的研究结果一致。储存至10 d各温度组CAT活性出现显著差异，25 ℃储存条件下巴西大豆CAT活性显著高于其他温度组，30 ℃和40 ℃处理组显著低于25 ℃处理组，但两组间无显著差异。在25、30、35、40 ℃的条件下储存60 d后，CAT活性由初始的2 160.16 U/g分别降至1 503.28、1 168.36、940.70、980.92 U/g，表明大豆对外界不良环境的抵抗能力减弱，更容易发生品质劣变。
POD是一类广泛存在于动植物和微生物中的氧化还原酶，其能够清除生物体内过多的自由基，从而减轻氧化损伤；同时POD在植物生长发育、抗病虫害和抗逆性调节中也具有重要作用。具体而言，POD通过参与酶促褐变、色素合成以及增强逆境耐受性等多种生理过程，在植物体内发挥核心功能。如图3B所示，随着储存时间延长，巴西大豆POD活性均表现出下降趋势。储存至第10天时不同温度组出现显著差异，30 ℃的巴西大豆POD活性最高，显著高于其他温度组。40 ℃储存60 d，POD活性由初始的8 766.5 U/g下降至6 234.18 U/g，在此温度条件下，其下降速率尤为显著，远超其他各组，这与刘雨等在小麦储藏中的研究结果相似。表明相同条件下，温度越高，POD活性下降的幅度越大，其自身抵抗外界环境的能力也越弱。因此，储存时应控制在较低温度条件。
PPO是导致水果和蔬菜在采后处理或衰老过程中发生褐变的主要原因。如图3C所示，巴西大豆PPO活性在4 种温度条件下均呈下降趋势。储存至第10天，25 ℃和35 ℃条件下储存PPO活性显著高于其他温度组。储存60 d后，25、30、35、40 ℃的PPO活性由初始的123.47 U/g分别下降至73.16、76.24、67.33、60.64 U/g。长期来看，相同条件下，温度越高，PPO活性越低，温度升高会加快酶的催化反应以及其他生化反应速率，可能导致酶的结构被破坏或底物消耗加快，从而使PPO活性更快降低。
1.4 相关性分析
为探究各因素对巴西大豆储存期间各指标变化的影响，对储藏温度、储存时间与储存期间生化指标、储存品质指标进行相关性分析。如图4所示，储存时间与巴西大豆的电导率（r＝0.88）、过氧化值（r＝0.94）呈极显著正相关，与丙二醛（r＝0.68）和粗脂肪酸值（r＝0.70）呈极显著正相关。储存时间与粗脂肪含量（r＝－0.63）及3 种酶活性均呈极显著负相关。储存温度与电导率（r＝0.35）、丙二醛（r＝0.55）、粗脂肪酸值（r＝0.56）、过氧化值（r＝0.31）呈正相关，与粗脂肪含量（r＝－0.62）、CAT（r＝－0.38）、POD （r＝－0.46）呈显著负相关。储存温度与巴西大豆PPO相关性不显著。综合储存时间与温度对各指标相关性分析结果，两者都会对巴西大豆的生理及品质指标产生影响，储存时间与品质变化的相关性较大。
1.5 变异系数分析
通过对储存过程中各指标变化的比较，可以分析其在不同的储存环境下所受影响的程度。由表1可知，粗脂肪含量的变异系数为0.02，低于其他指标，表明其在储存期间稳定性较好。丙二醛含量的变异系数为0.09，POD的变异系数为0.08，说明二者在储存过程中的稳定性一般。而电导率与粗脂肪酸值的变异系数分别高达0.33和0.30，表明这两个指标在储藏过程中容易受外界环境的影响，稳定性较差。
2 巴西大豆品质指标动力学分析
为预测食品在储藏期间的品质变化，可采用反应动力学方法表征其生化指标的变化规律，在此基础上建立动力学模型，进而实现对食品品质变化的有效预测，零级和一级动力学方程、以微生物为指标的生长模型、统计学预测模型等已被广泛应用。综合相关性分析及变异系数分析结果，电导率和粗脂肪酸值与储存温度和时间均呈显著相关且对外界环境更敏感，在储存10 d后不同温度组出现显著差异。为了进一步探究巴西大豆电导率和粗脂肪酸值在储存过程中的变化规律，用Origin软件对巴西大豆储存过程中电导率和粗脂肪酸值进行零级和一级拟合，拟合后决定系数越接近1，说明拟合效果越好。
2.1 动力学方程级数确定
如表2所示，两指标在零级动力学方程中拟合的动力学决定系数均优于一级拟合方程，说明零级动力学模型的拟合程度更高。因此，巴西大豆电导率和粗脂肪酸值可以通过零级动力学方程进行分析。此研究结果与张玉荣等的研究一致，两者均遵循零级动力学模型。
2.2 动力学分析
如表3所示，巴西大豆在储存过程中，其电导率和粗脂肪酸值的动力学常数随着温度的升高而不断增加，说明巴西大豆的稳定性随着温度的升高而变差。活化能是零级反应动力学模型中的关键参数，其反映了品质指标对储藏温度的敏感性。活化能越低，表明品质劣变 速率受温度变化的影响越小，即样品的储藏稳定性相对越好。粗脂肪酸值的活化能大于电导率的活化能，表明粗脂肪酸值的变化速率受温度变化的影响较大。活化能还可以反映化学反应发生的难易程度。由表3可以看出，电导率与粗脂肪酸值活化能分别为49.24 kJ/mol与67.14 kJ/mol，电导率较粗脂肪酸值所需活化能更低，表明电导率发生变化所需的能量比粗脂肪酸值更少，在同样的条件下储藏时发生变化出现的时间更早，可以此反映巴西大豆在储存中的品质变化。
为了解巴西大豆电导率在不同的温度及时间内的变化情况，通过Arrhenius方程得到k-T关系模型，如式（10）所示：
鉴于不同温度条件下的初始电导率略有差异，取其平均值（92.62 µS/（cm·g））作为模型的初始条件。模型可实现对任意储存温度与时间条件下电导率值的预测。其动力学模型如式（11）所示：
式中：y（T, t）为储存温度条件下t d后电导率的预测值；T为储存的绝对温度/K；t为储存时间/d。
Pohndorf等采用伪零阶与伪一阶动力学模型，结合Arrhenius方程，对水分相对含量为16%的大豆在低温储藏期间的颜色变化、脂质氧化进程及脂肪酸谱演变进行动力学分析。结果表明，在13 ℃条件下储藏的大豆，其色泽稳定性、脂质抗氧化能力以及脂肪酸组成均能得到良好保持，各项品质指标在至少6 个月的储存期内未发生显著劣变。基于本实验所得的电导率变化模型，可以估算不同温度条件下的安全储存期。若将大豆在40 ℃储存60 d后电导率达到的临界值作为“轻度不宜存”的判定依据，根据本结果得到的动力学模型可预测在同样条件下（水分相对含量为16%，温度为13 ℃）其可储存200 d不发生显著劣变，与其预测结果相近，稍高于其结果可能是因为其大豆初始含水率较高。依据预测模型方程推算，样品在20 ℃条件下，相同劣变程度所需时间约为123 d。这表明低温条件下，大豆的生理品质劣变与膜透性增加速度显著减缓，从而延长安全储存期。该结果可为大豆储存温度控制提供理论依据，在20 ℃左右储存时，可将安全储存期设定为约4 个月，后续就需更及时的对粮情进行检测，避免出现大豆品质劣变。
结 论
通过对巴西大豆储存后的生理及品质指标进行探究，结果表明：1）巴西大豆在不同的温度条件下储存，其电导率、丙二醛含量、粗脂肪酸值和过氧化值均呈上升趋势，而粗脂肪含量和酶活性则呈下降趋势。温度越高，变化幅度越大。2）各指标在储存中与储存温度和储存时间呈显著和极显著相关性，过氧化值与储存时间呈极显著正相关，PPO与储存时间呈极显著负相关。3）电导率和粗脂肪酸值更适合零级动力学方程进行分析，随着温度的升高，巴西大豆稳定性下降，其电导率、酶活性等生化指标及粗脂肪酸值等储存品质指标均会受到影响，因此储存过程应注意对温度的控制。温度变化对粗脂肪酸值的变化影响较大，电导率较粗脂肪酸值需更少的活化能，可以用电导率预测巴西大豆在储存中的品质变化，最终得到电导率随温度和时间变化的动力学模型方程。在实际储存中可以通过该预测模型，预测一定储藏条件下大豆可以安全储存的期限或根据目标储藏时长推测需要储存的温度，为后续巴西大豆的储藏方案制定提供参考。
作者简介
通信作者：
吴琼，女，博士，副教授，硕士生导师，2019年毕业于浙江大学。入选河南省高层次人才特殊支持计划“中原英才计划（育才系列）—中原科技创新青年拔尖人才”、中国科协青年人才托举工程、河南省青年人才托举工程。现为河南工业大学粮油储藏系副主任。
近年来，主持国家自然科学基金项目、河南省中原科技创新青年拔尖人才项目、中国科协青年人才托举工程项目、河南省科协科创中原行动-青年人才托举工程项目、河南省高校重点科研项目、河南省自然科学基金面上项目、河南省博士后科研资助项目等10余项；主持横向科研项目（与粮食仓储企业合作）8 项。以主要完成人参与国家重点研发计划项目及国家自然科学基金5 项，国家粮食和物资储备局科研项目2 项，省部级科研项目5 项，支持/参与修制订国家/行业标准4 项。发表学术论文60余篇，其中以第一/通信作者发表SCI/EI论文20余篇，以第一发明人申请中国发明专利5 件，授权实用新型专利20多件；副主编河南省十四五规划教材1 部。指导学生获得第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛主体赛一等奖、第十六届河南省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、河南省“互联网+”大学生创新创业大赛省级一等奖等。先后受聘为中国质量检验协会农产品食品检验员培训专家、中储粮职业技能等级认定考评员、中国信息协会粮农信息分会粮食行业技能等级认定考评员、“1+X”粮农食品安全评价职业技能等级认定培训专家及考评员。
第一作者：
张玉荣，女，硕士，教授，硕士生导师。粮食储藏与安全教育部工程研究中心主任，国家现代农业产业技术体系小麦储藏技术岗位科学家，全国粮食职业教育教学指导委员会粮油储检专业委员会委员，中国农业工程学会农产品加工与储藏分会理事；中国食品专业委员会的理事；职业技能竞赛国家裁判员，全国粮食行业职业技能鉴定专家评审委员会委员，“河南省文明教师”。近年来主持、参加完成国家、省部级课题共31 项，其中主持完成国家自然基金面上项目1 项，参与完成“九五”国家科技攻关课题目1 项、主持或参与完成“十五”国家科技攻关课题3 项、“十一五”国家科技支撑课题5 项、国家软课题1 项，“十二五”期间做为第二负责人参加国家863课题1 项，参加公益性行业（农业）科研专项1 项；“十三五”期间做为第二负责人参加国家重点研发计划项目子课题2 项，主持或参与制定行业标准8 项；获河南省首届教材二等奖，河南省教育厅科技进步一等、二等奖各1 项。获其他省级奖4 项、发表专业科研论260余篇；其中SCI-EI收录32 篇，出版专著18 本；申报国家发明专利7 项，授权发明专利3 项，实用新型专利6 项，获软件著作权1 项。
引文格式：
张玉荣, 周星, 杨文生, 等. 基于动力学模型的巴西大豆储存期间品质变化预测[J]. 食品科学, 2026, 47(8): 376-383. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251110-068.
ZHANG Yurong, ZHOU Xing, YANG Wensheng, et al. Kinetic modeling for predicting quality changes in Brazilian soybeans during storage[J]. Food Science, 2026, 47(8): 376-383. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251110-068.
实习编辑：王雨婷；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
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为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“第六届食品科学与人类健康国际研讨会”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到）在中国 安徽 合肥召开。
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为对标农业农村部2035年科技规划及“十四五”“十五五”发展方向，推动农产品加工与储运的工程化、智能化、绿色化升级，由湖南省农业科学院、湖南农业大学、北京食品科学研究院、国际食品科技联盟（IUFoST）、中国农业大学、岳麓山工业创新中心主办，湖南大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湖南中医药大学、湘潭大学、岳麓山实验室协办，中国食品杂志社、洞庭实验室、湖南省食品科学技术学会、湖南省农产品加工与质量安全研究所、湖南农业大学食品科学技术学院、Springer Nature-《Agricultural Products Processing and Storage》杂志承办的“第二届农产品加工与食品制造国际学术研讨会—创新引领绿色智造，AI赋能科技进步”，将于2026年9月19-20日（9月18日会议报到）在中国 湖南 长沙召开。
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