（三）粮油的生理特性
粮食及油料收获后，虽然与母体植株脱离，但其生命活动并未停止，仍为活的有机体，即使在休眠或干燥条件下，仍会发生各种生理生化变化，这些生理活动是粮食及油料新陈代谢的基础，又直接影响粮食及油料的贮藏稳定性。了解粮食和油料的生理特性，对粮油贮藏工作具有指导作用。
1．呼吸作用
（1）呼吸作用的概念 呼吸作用是指在生物体内所进行的有机物氧化并产生能量的一个生理过程。粮食及油料子粒通过呼吸作用维持生命活动，呼吸停止就意味着死亡。对有萌发力的子粒，呼吸作用主要发生在胚部，以有机物质的消耗为基础。呼吸作用强则有机物质的损耗大，造成粮油品质下降，甚至丧失利用价值。加工后的成品粮虽已丧失发芽能力，但也表现为消耗氧气与放出二氧化碳，这主要是由于感染了微生物和害虫，这些生物也进行呼吸，且强度比子粒大，所以粮油子粒的呼吸作用实际上是粮堆生态系统的总体表现。
（2）呼吸作用的类型 粮油子粒的呼吸作用有两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸。
有氧呼吸是活的粮油子粒在游离氧存在的条件下，通过一系列酶的催化作用，有机物质彻底氧化分解成二氧化碳和水，并释放能量的过程。有氧呼吸是粮食呼吸作用的主要形式，其总反应式为：
产生的能量大约70%贮藏在ATP中，其余的能量则以热能散发出来。这就是为什么呼吸作用是粮食发热的重要原因之一。有氧呼吸的特点是有机物的氧化比较彻底，同时释放出较多的能量。从维持生理活动来看是必需的，但对粮油贮藏则是不利的，因此在贮藏期间要采取各种措施将有氧呼吸控制到最低水平。当粮堆通风良好，水分超过临界水分，氧气供应充足，粮食在正常生理条件下，主要以有氧呼吸为主。
无氧呼吸是粮油子粒在无氧或缺氧条件下进行的。子粒的生命活动取得能量不是靠空气中的氧直接氧化营养物质，而是靠内部的氧化与还原作用来取得能量的。无氧呼吸也叫缺氧呼吸，由于无氧呼吸基质的氧化不完全，产生乙醇，因此，与发酵作用相同。无氧呼吸的反应式为：
粮食和油料在贮藏过程中，既存在有氧呼吸，也存在无氧呼吸。通气状况良好的粮堆，以有氧呼吸为主，但粮堆深处可能以无氧呼吸为主，尤其是较大的粮堆更为明显；长期密闭贮藏的粮堆，则以无氧呼吸为主。无氧呼吸产生的乙醇，会影响粮油子粒的品质，水分越高，影响越大。
（3）呼吸强度和呼吸商 呼吸强度是表示呼吸能力的物理量，而呼吸商则表示呼吸作用的性质。呼吸强度定义为单位时间内单位质量的粮粒在呼吸作用过程中所放出的二氧化碳量（以QCO2表示）或吸收的氧气的量（以QO2表示）。粮粒的呼吸强度受许多因素的影响，正常贮藏的干燥粮食处于休眠状态，呼吸作用极弱，呼吸强度很低。以玉米为例，子粒成熟时，其呼吸强度为1.67～2.08毫克CO2/（小时·千克干重），干燥后呼吸强度仅为0.034～0.062毫克CO2/（小时·千克干重）。呼吸强度是衡量呼吸强弱的指标。粮油子粒在贮藏中的呼吸强度可以作为粮食陈化与劣变速度的参考值，呼吸强度增加，也就是营养物质消耗加快，劣变速度加速，贮藏年限缩短。因此粮食在贮藏期间保持最低呼吸强度、维持生理活性是粮食保鲜的基础。
为了了解贮藏条件是否适宜，常需要了解粮食在贮藏期间的呼吸性质。粮食贮藏过程中呼吸性质的判定方法，是测定贮藏粮食的呼吸商，即呼吸时放出的二氧化碳体积与同时吸入的氧气体积两者之间的比值，表示为：
糖被完全氧化，其呼吸商为1.0，脂类比糖还原程度高，即在脂类分子中氢对氧的比例大，所以脂类在氧化时需要更多的氧，因而脂类的呼吸商小于1，为0.7～0.8（如油料子粒），视分子种类而定。植物蛋白质完全氧化到CO2、NH3和H2O，其呼吸商接近1。但在植物细胞中更普遍的是不完全氧化，氧被保留在酰胺中，这样则其呼吸商为0.75～0.8（如大豆）。有机酸由于相对含氧量多，所以其呼吸商大于1。无氧呼吸时RQ＞＞1。
（4）影响呼吸作用的因素 影响粮、油子粒在贮藏过程中呼吸作用的因素很多，主要包括两方面，即内部因素和外部因素。
就内部因素而言，粮油子粒本身对贮藏过程中呼吸作用有十分显著的影响。一般来讲，胚部较大的粮种呼吸作用强，如在相同的外部条件下玉米比小麦的呼吸强度要高；未熟粮粒较完熟粮粒的呼吸作用强；当年新粮比隔年陈粮呼吸作用旺盛；破碎子粒较完整的子粒呼吸强度高；带菌量大的粮食较带菌量小的粮食呼吸能力强。
就外部因素而言，水分、温度、气体成分对粮食的呼吸作用都有影响。一般情况下，随着水分含量的增加，粮油子粒呼吸强度升高，当粮食水分增高到一定数值时，呼吸强度就急剧加强，形成一个明显的转折点，这个转折点的粮食含水量称为粮食的临界水分。不同粮食的临界水分大小不同。一般禾谷类粮食的临界水分为14%左右，油料的临界水分为8%～10%，但大豆的临界水分在14%左右。温度对粮食呼吸作用的影响可分为三基点，即最低、最适合最高点温度。在最低点与最适点之间，粮食和油料的呼吸强度随温度的升高而加强。若温度再升高，呼吸强度则会下降，这可能是由于原生质及酶都不耐高温的缘故。水分与温度是影响粮食和油料呼吸作用的主要因素，但二者并不是孤立的，而是相互制约的。水分对粮食和油料呼吸作用的影响受温度条件的限制，温度对粮食和油料呼吸作用的影响受含水量制约。在冬季低温时水分较高的粮食也能安全贮藏，但在夏季气温回升时，必须采取措施降低水分才能安全贮藏。贮藏环境的气体成分对粮油子粒的影响主要表现在呼吸类型的转换。通常随着氧分压的降低，有氧呼吸减弱，无氧呼吸加强。控制贮藏环境中的气体成分，是保证粮油贮藏后仍然保持新鲜品质的重要技术措施，是气调贮藏的基础。
（5）呼吸作用与贮藏的关系 呼吸作用是粮食和油料在贮藏过程中一种正常的生理现象，是维持其生理活动的基础，同时也是使粮食和油料保鲜的前提，但强烈的呼吸作用对贮藏是不利的。
呼吸作用消耗了粮食和油料子粒内部的贮藏物质，如淀粉、脂肪等物质作为呼吸基质被消耗掉，因此使粮食和油料在贮藏过程中干物质减少。呼吸作用愈强烈，干物质损失愈大。呼吸作用产生的水分，增加了粮食和油料的含水量，造成粮食和油料的贮藏稳定性下降。如果粮堆不翻动，不进行通风，将会增加粮堆空气中的湿度，甚至造成“出汗”现象。呼吸作用中产生的CO2积累，将导致粮堆无氧呼吸进行，结果产生的酒精等中间代谢产物，将导致粮食和油料生活力下降，甚至丧失生活力，最终使粮食品质下降，这种情况在高水分粮中更常见。呼吸作用产生的能量，一部分是以热量的形式散发到粮堆中，由于粮堆的导热性差，所以热量集中，很容易使粮温上升，严重时会导致粮堆发热。
利用粮食和油料自身的呼吸作用进行自然缺氧贮藏，是保护粮食和油料品质的重要技术措施之一。呼吸作用是粮食和油料保鲜必不可少是生理活动，可使粮食和油料提高抗病、虫、霉的能力，减少劣变的发生。呼吸作用还能促进小麦等粮食品种后熟作用的进行，改善其加工和工艺品质。
2．后熟作用
（1）后熟作用的概念 粮食和油料在田间达到完熟即收获入仓，这时的粮食和油料称为“收获成熟”，但生理上并未完全成熟，表现为种子发芽率较低，加工成品率（如出粉率、出米率、出油率）低、食用品质较差、呼吸作用强，经过贮藏一段时间后，粮食和油料子粒继续完成内部的生理生化变化，逐步达到生理上的完全成熟，使得上述现象得以改善。粮食从收获成熟到生理成熟的变化过程，称为“后熟作用”。完成后熟作用所经历的时间，称为“后熟期”。通常以粮食和油料种子的发芽率达到80%以上作为完成后熟作用的标志。
（2）后熟期 粮食和油料后熟期的长短，随粮种、品种以及贮藏条件的不同而有很大的差异。有的后熟期较长，可达2～3个月，如大麦、小麦，花生；有的后熟期较短，只有10～20天，如玉米；有的则基本无后熟期，如籼稻。值得注意的是，谷物中的小麦不仅有明显的后熟期，而且有生理后熟和工艺后熟之分。一般情况下，新收获的小麦品质较差，但经过一定时间的贮藏，烘焙品质及其他品质都逐步提高，而且食用品质也得以改善。通常把小麦在贮藏过程中加工工艺品质逐步提高的过程称为“工艺后熟”。收获后小麦品质逐步改善的原因，大量研究认为是由于组成面筋是麦谷蛋白和醇溶蛋白结构和功能发生变化所造成的。
（3）影响后熟作用的因素 就内因而言，收获后粮食的成熟度与后熟期的长短有关。成熟度越高，后熟期越短，成熟度越低，后熟期越长。
就外因而言，温度、湿度、通气状况对粮食的后熟作用都有影响。各种粮食和油料子粒完成后熟作用所需的温度并不一致。一般禾谷类粮食以25～30℃的范围最有利于后熟的完成。在完成后熟必需的温度基础上，如果给予适当高温（不超过45℃），则能促进后熟作用的完成。低温（尤其是0℃以下）能延缓粮食的后熟。生产上采用日光暴晒、热风干燥、趁热入仓等方法，均可促进粮食后熟作用的完成。湿度高，粮食水分向外扩散缓慢，不利于后熟作用的完成；湿度低，有利于粮食中水分向外扩散，促进后熟。粮堆中气体成分对后熟作用具有一定的影响。较高浓度氧气能促进后熟，而高浓度的二氧化碳及缺氧条件，都能延缓后熟过程。特别是高浓度的二氧化碳，对后熟作用的阻碍最大。
（4）后熟作用与贮藏的关系 新收获的粮食和油料在入仓后所进行的后熟作用，会使粮食表面潮湿“出汗”，并出现“乱温”现象。“出汗”及“乱温”现象造成了粮食贮藏稳定性差，所以对处于后熟期的粮堆，要勤检查，严管理，注意散热散湿，防虫防霉，发现问题要及时处理。
3．生活力和休眠
（1）生活力 粮油子粒生活力是指种子的发芽潜在能力和种胚所具有的生命力，通常是指一批种子中具有生命力（即活的）种子数占种子总数的百分率。种子生活力可用生物法和生化法测定，生物法主要用发芽力说明生活力，而生化法则常用染色法测定，应用较普遍的是红四唑染色法。所以从某种意义上说，广义的种子生活力应包括种子发芽力，但狭义的种子生活力是指应用生化法快速测定的结果。
（2）休眠 一般只要满足萌发所需的外界条件（温度、水分和氧气），活的粮油子粒就能正常地萌发。但是有些具有生活力的粮油种子即使在合适的萌发条件下仍不能萌发，此种状态称之为休眠。粮食和油料子粒的休眠期一般是在贮藏过程中度过。休眠是粮食和油料种子经过长期演化而获得的一种对环境条件的生物学适应性。具有短暂的休眠期，可以避免子粒在穗上萌发，即避免胚萌现象的出现。不仅保证了种的延存，而且对人类生产也有益处。粮油子粒的休眠，可以分为自然休眠、诱导休眠、强迫休眠和相对休眠四种类型。
引起粮食和油料子粒休眠的原因很多。有的是属于解剖学上的特性，即由于被覆盖物对胚作用的结果；有的是属于代谢方面的特性，如因发芽抑制物的存在，造成延阻子粒萌发的条件；或是由于胚本身的特性所引起的；有的是由多种原因综合影响而造成的。粮油子粒在休眠期间活力很低，子粒内部的生理代谢及各种生化反应处于不活跃状态，因此干物质损耗较低。另外休眠是一种生命“隐蔽”现象，有助于度过不良环境。因此休眠对保持粮食品质及安全贮藏是有利的。
4．发芽率和寿命
（1）发芽率 种子发芽率是指种子在适宜条件下（实验室控制的条件下）、在规定的时间内发芽并长成正常植株的能力，通常用发芽种子占受试种子的百分率表示。发芽的条件是指温度、水分、氧气，每种粮食发芽的适宜条件和发芽时间都是不同的，另外在计算发芽粒数时应严格按照发芽标准来判断种子是否发芽。
（2）寿命 种子寿命是指种子活力在一定环境条件下能够保持的期限。实际上每颗粮食子粒都有它一定的生存期限，但目前尚无法逐一判定，只能通过取样加以测定。当一批种子的发芽率从收获后降低到半数种子存活所经历的时间，即为该批种子的平均寿命，也称半活期。因为一批种子死亡点的分布呈正态曲线，因此半活期正是一批种子死亡的高峰期。
种子寿命的长短，受多方面因素的影响，且在不同地区和不同条件下的观察结果差异很大，因而对种子寿命长短的划分也难有一个统一标准。到目前为止，有代表性的种子寿命划分方法有如下两种：一种是把种子分为短命、中命、长命三大类。短命种子寿命一般在3年以内，例如花生种子。中命种子或称常命种子，寿命在3～15年，大多数种类的粮油种子属于中命种子。长命种子寿命在15～100年，甚至更长，绿豆、豇豆、芝麻等属于长命种子。第二种方法是把种子分为不耐藏、中等、耐藏三类。不耐藏的种子有稻谷，难藏的有大豆、花生，其他为中等。
5．粮油子粒陈化
粮食子粒随着贮藏时间的延长，虽未发热霉变，但由于酶活力降低，呼吸减弱，原生质胶体松弛，物理化学性状改变，生活力减弱，导致种用品质和食用品质劣变。这种由新到陈，由旺盛到衰老的现象，称为粮油的陈化。粮油在贮藏过程中发生陈化是不可避免的，是必然的规律。
（1）生理变化 粮食陈化的生理变化主要表现为酶活性的降低和代谢水平的下降。粮食中酶活性的减弱或丧失，其生理作用也随之减弱或停止。根据测定发现，稻谷贮藏3年后，过氧化氢酶活力降至原来的20%，淀粉酶活性则完全丧失。因此，检验粮食的代谢水平中，过氧化氢酶活性的高低可作为粮食陈化的指标之一。
（2）化学成分变化 陈化使粮食的化学组成发生了变化。脂肪易被水解为游离的脂肪酸，由于微生物的活动又可使粮食陈化加快，增加游离脂肪酸的含量，进一步的氧化可生成小分子的醛、酮类等挥发性羰基化合物而散发出异味。对于碳水化合物而言，在新鲜的粮食中，淀粉酶活跃，将淀粉分解为麦芽糖和糊精，黏度升高，口味好。随着贮藏时间的延长，糊精和麦芽糖继续水解，导致还原糖含量增加，糊精相对减少，黏度下降，粮食开始出现陈化；随着贮藏时间的继续延长，还原糖可继续氧化，形成二氧化碳和水，氧气不足时产生乙醇或乙酸，粮食带有酸味，品质劣变。粮食陈化中蛋白质的变化主要表现为蛋白质的水解和变性。蛋白质水解后，游离氨基酸含量增大，酸度增加。蛋白质变性后，空间结构松散，其非极性基团外露，亲水基团内藏，蛋白质由溶胶变为凝胶，导致蛋白质的溶解性下降。
（3）物理性质变化 陈化对粮食的物理性质有明显的影响，主要有：粮粒组织硬化，米质变脆，米粒起筋，糊化度、吸水率、持水率下降和黏度下降等。小麦粉发酵能力减弱，制得的面包和馒头品质差。
粮油陈化虽然是其内部生理生化变化的结果，但贮藏环境条件及贮藏技术对促进或延缓陈化有密切关系。高温高湿环境会加快粮油的陈化速度，相反低温干燥环境可延缓陈化的发生。杂质多、虫霉危害严重的粮食，也会加速陈化。根据常规贮藏实践，粮油每经过一次高温高湿季节，陈化就会加深一次。因此在保管中要创造有利的仓储条件，减少杂质，防止害虫和霉菌的危害，同时保持仓房低温干燥，以延缓陈化的发生和发展，确保粮油质量。