毕业论文-大米平衡含水率对生化特性的影响研究.doc

目 录本科生毕业论文（设计）中文题目 大米平衡含水率对生化特性的影响研究 英文题目 Research on Effect of Equilibrium Moisture Content on Physical and Chemical Properties of Rice 学生姓名 班级 450904 学号 学 院 生物与农业工程学院 专 业 食品科学与工程专业 指导教师 职称 教授 目 录摘 要I第1章 绪 论11.1 选题背景11.1.1 问题的提出11.1.2 研究现状21.2 研究的目的和意义51.3 本课题的研究内容5第2章 不同平衡含水率大米样品制备62.1 试验原理62.2 材料和方法62.2.1试验材料62.2.2试验试剂及仪器72.3结果分析与讨论8本章小结10第3章 不同平衡含水率大米的糖类和游离氨基酸含量测定113.1材料与方法113.1.1 试验材料113.1.2试验试剂及仪器113.1.3 试验方法123.2 分析和讨论133.2.1总糖和还原糖143.2.2游离氨基酸153.2.3果胶酸15本章小结16第4章 不同平衡含水率大米的蛋白质含量的测定174.1 材料与方法174.1.1试验材料174.1.2试验仪器174.2测定原理174.3 测定步骤184.3.1 仪器校准184.3.2准确称样184.3.3测定计算184.4 结果与讨论18本章小结19第5章 不同平衡含水率大米的游离脂肪酸和油酸含量的测定215.1 材料与方法215.1.1试验材料215.1.2试验仪器与试剂215.1.3试验方法225.2 结果与讨论、24本章小结25第6章 结论与展望276.1结论276.2展望28致 谢29参考文献30摘要摘 要21世纪，全球人口不断增长，耕地面积却逐年减少。粮食问题显得尤为突出,作为人类生存的重要物质之一，其品质的好坏关系着国泰民安。随着生活水平的逐步提高，人们对食品品质的要求越来越高，这对粮食部门的储存、运输、销售等环节提出了严峻的考验。水分是大米的重要营养素，关系到大米安全储运流通。全国每年由于霉变、虫害和鼠害造成的粮食损失约为总产的3%，折合150 亿kg。其中，霉烂粮食达75 亿kg，按人均每年250kg口粮计算，相当于6000 万人一年的口粮。因此，目前迫切需要发现大米陈化的本质原因，确保大米的安全储藏并保持其原有的风味、新鲜的品质和良好的口感。本研究选取了有代表性的3种稻米品种，粳米吉林双辽、籼米成都籼米、糯米成都乐优，制备不同平衡含水率的大米，并分析比较不同含水率稻米的总糖、还原糖、游离氨基酸、果胶酸、蛋白质、油酸及游离脂肪酸含量变化，寻求水分与稻米品质变化的规律，以期为大米安全流通提供技术支撑。试验结果表明：大米的品种不同，总糖、还原糖、游离氨基酸、果胶酸随水分含量变化的规律不同，但在安全水分范围内各指标均处于较好水平，能保证大米的食味品质和储藏稳定性。平衡含水率对大米蛋白质含量影响不大，糯米的蛋白质含量最高，其次是籼米，粳米的蛋白质含量最低。大米脂肪酸含量随含水率的增高而增大，品质劣变严重，不同品种的大米油酸含量随含水量的变化规律不同。 关键词： 平衡含水率 大米 生化指标I摘 要ABSTRACTThe 21st century, the global population is growing, but decreasing arable land . Food problem is particularly prominent, as one of the important material of human existence , the quality is good or bad relationship with peace and prosperity . With the gradual improvement of living standards , people are increasingly demanding high quality food , which is the food sector storage, transportation, marketing and other aspects poses a severe test. Water is an essential nutrient for rice , rice safe storage and transportation related to the circulation . Country every year due to mildew, insect and rodent infestation caused by the loss of grain is about 3% of total production , equivalent to 15 billion kg. Among them, the rotten food reached 7.5 billion kg, 250kg rations per capita annually , equivalent to 60 million people a year rations . Therefore, there is an urgent need to discover the nature of aging causes the rice to ensure the safe storage of rice and maintain its original flavor , fresh quality and good taste.This study selected a representative of the three kinds of rice varieties , rice Shuangliao , Chengdu indica indica rice , glutinous rice, Chengdu, excellent music , prepare different equilibrium moisture content of the rice, and the analysis and comparison of different rice moisture content of total sugar , reducing sugar , free amino acids, pectin acid , protein, and free fatty acid content in oleic acid , moisture and grain quality seeking changes in the law in order to secure liquidity for the rice to provide technical support .The results showed that: different varieties of rice , total sugar, reducing sugar , amino acid, pectin acid variation of moisture content with different, but within the scope of the safe moisture indicators are in a better level , to ensure the quality and taste of rice storage stability . Equilibrium moisture content has little effect on the protein content of rice , glutinous rice, the protein content of the highest , followed by Indica, Japonica minimum protein content . Fatty acid content of rice increased with increasing moisture content , quality deterioration severe oleic acid content of different varieties of rice with different moisture content variation .Keywords: Equilibrium Moisture Content; Rice; Physical and Chemical PropertiesIII第1章 绪 论第1章 绪 论1.1 选题背景1.1.1 问题的提出我国是农业大国同时也是人口大国，用占世界7%的土地来哺育着22%的人口张涛基于千粒重的谷物干燥水分检测装置的研究D.西北农林科技大学，2010，稻谷作为我国的第一大粮食作物，全国有2/3以上的人以食用大米为主。据统计，我国2009年稻谷播种面积达2962.7万公顷，总产19510.3万吨中国统计年鉴-2010M.北京：中国统计出版社，2010:385425。预计到2020年可以达到20700万t。由于稻谷生产的季节性和消费的连续性，为了满足人们常年的需要，必须对稻谷进行储藏，我国稻谷的生产区和储备区大部分分布在长江以南，气候特点是冬季短，夏季长且酷暑，终年高温，适宜微生物及害虫的生长繁殖，粮食品质极易发生劣变王明洁,邱伟芬,周建新等.江苏储粮气候区划的研究J. 江苏农业科学2005,2:7-10.。大米作为我国的主要粮食，由于在加工时去掉了内、外稃及皮层，使胚乳直接裸露在外，所以在储藏中更易遭受外界不良环境的影响周凤英, 白喜春, 毛秀云等不同水分大米储藏品质变化规律研究J.粮油食品科技，2008，16(05):57。据统计，我国每年农作物霉烂损失占作物总产量的3%匡丽红，张福军，刘超谷物干燥过程在线测量与控制技术应用现状J.科技咨询导报，2007(19):26左右，其重要原因是水分含量控制不当。储藏过程中，在环境条件及内部因素的作用下，粮食的食用、营养品质等都会发生不同程度的变化，影响稻谷的经济价值。而粮食在储藏过程中的稳定性，储藏品质变化的速度和方式都与粮食的含水量有密切的关系。为确保粮食储藏安全，我国南方绝大多数粮食仓储企业按照粮油储藏技术规范有关规定，将粮食水分控制在规定的安全水分之下，但我国的粮食安全水分的制定标准缺乏理论依据，多依靠照搬国外数据制定，不一定完全适合我国粮食品种的特征。而且，随着粮食市场竞争日益激烈，粮食贸易利润越来越低，水分含量降低带来的利润损失是粮食企业不愿承受的，但水分含量过高或过低带来的粮食品质裂变很可能带来更大的损失。研究水分含量的变化对粮食品质的影响规律对降低粮食损失、保证粮食贸易利润和为国家粮食的安全储藏提供理论依据都有重要意义。稻米主要有粳米、籼米和糯米三大类型。我国生产的大米中籼米占大部分。稻米的品质与其化学成分含量和糊化等理化特性有很大关系李云波，许金东，涂丽华等不同品种籼米的特性研究J.粮食与饲料工业，2007(11):4 6。模拟粮食储藏条件，研究不同的温湿度条件下的稻米理化特性的变化，从本质上分析大米品质变化的原因，确保大米的安全储藏是迫切需要研究的课题。1.1.2 研究现状1.1.2.1平衡水分研究现状平衡水分是指粮食暴露于特定环境中，经过一段时间的最终含水量李兴军，王双林，王金水谷物平衡水分研究概况J.中国粮油学报，2009，24(11):137145，粮食水分的主要影响因素是温度和空气相对湿度。在低温潮湿的条件下，干燥的稻谷会吸湿回潮，称吸附。在较高温度和较低湿度的条件下，潮湿粮食内部的水分会逐渐向外散失，称解吸。吸湿过程占优势时，粮食水分增高；解吸过程占优势时，粮食水分降低；环境温度和空气相对湿度条件保持不变时，经过一段时间后，粮食水分含量就基本稳定，达到平衡水分。平衡水分与谷物所处环境的相对湿度、温度及本身的品种类型与成熟度等因素有关，在研究谷物干燥特征和设计干燥设备时，谷物的平衡水分决定了在一定的干燥条件下谷物所能达到的最终水分，还直接影响谷物的干燥速度。采用热力学原理分析粮食水分吸着等温线，能够提供干燥脱水过程的能量需求、粮粒表面微结构和物理现象、水分特性及吸着动力学参数等信息。稻谷与小麦相比，更难以储藏，因此就不同种类、结构成分和内在成分对稻谷的平衡水分的影响，报道较多。稻谷的蛋白质含量对平衡水分含量影响不显著，但是淀粉的组成及含量是影响稻谷吸附与解吸等温线的主要因素Juliano BOHygroscopic equilibria of rough riceJCereal Chem，1964，41:191197。糯稻的淀粉几乎全是支链淀粉，粳稻的支链淀粉与直链淀粉的比率大于籼稻，支链淀粉的吸湿性大于直链淀粉的吸湿性。从米的质地结构来看，粳米和籼米的结构致密，米粒横切面呈半透明的角质状态，米质硬而脆，对自由水的束缚能力较强；糯米的淀粉结构疏松，空隙较大，米粒横切面不透明，呈蜡质，米质较疏松，对自由水的束缚能力较弱。稻谷由稻壳和糙米组成，稻壳的主要成分是纤维素和SiO2,壳内壁附着一层内表皮；糙米由果皮、种皮、外胚乳、胚乳和胚组成，其中果皮与种皮、外胚乳、糊粉层称为糠层，糠层的脂类含量达1322，亲水性差。白米的主要成分胚乳含有90以上的淀粉，亲水性最强。稻谷的各组分中稻壳的含水量最低，亲水性最小，糠层的含水量较高。Lu和SiebenmorgenLu R，Siebenmorgen TJMoisture diffusivity of rice componentsJTram ASAE，1989，35:19551961利用有限元分析法，也证实稻谷中稻壳的平衡水分含量最低，糠层的较高，白米的最高。大米含水率的高低关系到产品的货架寿命、保质期及食用品质。在粮油储藏学中，将在一定的温度范围内，可使粮食出于安全储藏状态所对应的水分数值，称作粮食的“安全水分”GB/T 5520-85，粮食油料检验 种子发芽试验S中华人民共和国商业部,1985。国外对粮食安全水分的研究起步较早，早在二十世纪初，日本就开始研究粮食量与储藏时间的关系，我国在粮食储藏温度、湿度与品质关系方面研究起步较晚。GB 1354-2009 大米规定籼米、籼糯米的水分14.5%，粳米、粳糯米的水分15.5%GB 1354-2009大米S 国家粮食局,2009。张元娣张元娣，秦文，李兴军大米安全水分和吸着等热计算J.中国粮油学报，2011，26(10):610等采用我国大米品种最近的平衡水分方程推导了ERH 70%、25条件下，我国东北产区的粳米（方正香米、东北普通米、松花江米）安全水分是14.92%15.45%，来自亚热带产区的泰国香米和江苏米安全水分是13.88%14.43%，与上述规定一致。1.1.2.2稻米储藏过程中理化性质变化研究现状一般稻米中的化学成分有淀粉、蛋白质、脂类、维生素、矿物质以及一些挥发性物质，水稻精米组分中，淀粉占85%90%，蛋白质占7%12%，脂类化合物占0.3%0.6% Choudhury N.H., Juliano B. O. Lipids in developing and mature rice grain J. Phytochemistry, 1980, 19: 1063 1069,MorrisonW.R. Lipids in cereal starchesJ. Journal of Cereal Science, 1988, 8: 115。在受到外界环境条件影响时，粮食的化学成分等发生改变，从而导致品质的变化，其中对粮食品质起决定性作用的因素是淀粉、蛋白质和脂肪赵黎明稻米成分与品质的关系J.北方水稻，2009，39(5):6669。1.1.2.2.1糖类的变化稻米中的糖类主要有多糖、低聚糖和单糖。多糖主要包括淀粉和纤维素，其中淀粉是稻米最主要的化学成分。我国稻米中淀粉含量平均为62.7%，而精白米中淀粉占90%左右。它的种类和性质与食味的关系密切。籼、粳、糯型水稻品种直链淀粉含量差异很大，大部分粳稻品种的直链淀粉含量较低，少数直链淀粉含量为中等；籼稻的直链淀粉含量有高有低；糯稻的直链淀粉含量近于零尹阳阳储藏温度和水分对稻谷品质的影响D.河南工业大学，2010。淀粉中的直链淀粉含量是国内外评价稻米品质的一项最重要指标。现有的研究认为，稻米在储藏过程中品质的变化是与直链淀粉的改变密切相关 Aiko Nishi，Yasunori Nakamura，Naoki Tanaka，et alBiochemieal and genetic analysis of the effects of amylose2extender mutationJ. Journal of Cereal Science,2001，47(03):217223。 稻米中的糖类按溶解性分为水溶性糖和水不溶性糖，水溶性糖主要包括葡萄糖、果糖、半乳糖为主的单糖，蔗糖、麦芽糖和乳糖为主的双糖极少量可溶性的阿拉伯木聚糖酶等。根据其还原性可溶性糖可分为还原糖和非还原糖两类。还原糖和非还原糖含量变化是反映稻米储藏期间碳水化合物变化的重要指标。品质正常的稻谷在储藏过程中，还原糖和非还原糖的变化不大。张玉荣张玉荣，王东华，周显青等稻谷新陈度研究稻谷储藏品种与储藏时间的关系J.粮食与饲料工业，2003，(08):810等探讨了我国不同储藏区域、储藏时间的74个稻谷样品品质变化及指标间的关系，得出还原糖含量在储藏过程中先增加后缓慢下降的规律。一般来说，粮食在储藏过程中，还原糖的含量增加，说明粮食储藏的稳定性降低。1.1.3.2蛋白质的变化蛋白质是大米的主要营养成分之一，其含量约占大米干重 8%左右。稻米蛋白质含量及其组成随品种、产地、加工精度等变化而变化 Hamaker B. R., Griffin V. K. Changing the viscoelastic properties of cooked rice through protein disruption J.CerealChemistry, 1990, 67(03): 261264。一般而言,籼稻的蛋白质含量比粳稻高。有研究表明白米在储藏过程中，游离氨基酸含量增加，而总蛋白含量不发生变化 Dhaliwal, Y.S., Sekhon, K.S. and Nagi, H.P.S. Enzymatic activities and rheological properties of stored riceJ.Cereal Chemistry ,1991:1821，可溶性蛋白含量会伴随水溶性蛋白的溶解度的增加而减少。Primo 等发现蛋白质含量，尤其是大米籽粒外部的蛋白质含量和米饭的风味有关，蛋白质含量高的大米其米饭较硬，具有较高的咀嚼性。而蛋白质含量低的大米其米饭更香、柔软，粘性更大。BollingBolling, H,Hampel, G. and Elbaya, A.W. Changes in physical and chemicalcharacteristics of rice during prolonged storage ,Riso,1977:6569.等人也发现了一种溶于乙酸的蛋白质含量在白米储藏的7年间一直减少。稻米蛋白质含量不仅是评价其营养品质的重要指标，而且对其外观、加工和食用品质有较大的影响刘奕，程方民稻米中蛋白质和脂类与稻米品质的关系综述J.中国粮油学报，2006,21(4): 69。韦朝领等研究发现早籼稻的蛋白质含量与食用品质显著相关,粳稻的蛋白质含量与外观、加工和食用品质达极显著相关,而中籼稻的蛋白质含量和其它3种品质性状的典型相关程度都没有达到显著水平韦朝领,刘敏华,陈多璞等.江淮地区稻米品质性状典型相关分析及其与气象因子关系的研究J.安徽农业大学学报, 2001,28(04):345349。包清彬包清彬，猪谷富雄.日本大米食味理化学测定J.食品科技, 2006(02):8386等研究了日本大米食味理化学指标，得出大米蛋白质含量与人感官性检查中米饭外观、口感呈负相关，即蛋白质含量越高米饭的外观、口感越差。稻米蛋白质、氨基酸含量以及必需氨基酸的组成与平衡是评价稻米营养品质的重要指标谢桂先，刘强，荣湘民等.稻米氨基酸含量的影响因素及其研究进展J.湖南农业科学, 2008,(01):3234。测定粮食中的游离氨基酸含量对分析粮食收购、储运及加工过程的氮代谢变化、营养状况等均有重要意义李兴军，姜平，陆晖.小麦及加工品中游离氨基酸总量测定J.粮食科技与经济, 2013,38(1):3536。稻米中的游离氨基酸是提高食味的成分，但其前驱物酰胺以及含量过多时的铵离子则是降低食味的因素李贤勇,王元凯,王楚桃.稻米蒸煮品质与营养品质的相关性分析J.西南农业学报 ，2001,14(03): 2124。有研究表明，大米储藏过程中虽粗蛋白含量无太大变化，但是盐溶性球蛋白含量随稻谷储藏时间的延长而缓慢降低，氨基酸含量也随之下降。1.1.3.3脂类的变化大米脂类的变化被认为是引起陈化的最主要的因素。虽然稻米脂肪含量较少，糙米约3%，精米约0.8%，米糠约为20%于永红，朱智伟，程方民稻米的脂肪J.中国稻米，2006(03): 1213，但最容易发生变化，被认为是导致谷物陈化的最主要因素。粮食的储藏过程中，脂类经酯酶的催化分解成甘油和游离脂肪酸潘巨忠大米储藏保鲜技术的研究D.西北农林科技大学，2004，从而使游离脂肪酸增加。脂类的代谢至少有两个途径，一是水解作用，油脂受脂肪酶水解产生甘油和脂肪酸，进而生成游离氨基酸；二是氧化作用，不饱和脂肪酸分解产生游离脂肪酸，进一步氧化产生己醛和己酮等挥发性羰基化合物，出现陈米的臭味。游离脂肪酸包藏在淀粉直链成分的螺旋结构中，导致糊化所需的水难以通过，淀粉粒的强度增加，引起米饭硬度增加。脂肪的水解导致了大米酸度的增加，影响米饭的食用品质，同时容易促使蛋白质的氧化。因为蛋白质通过二硫键交联，这些交联蛋白质限制了淀粉的膨润，影响米饭的质地中国现代设计法研究会等食品保鲜新知新法M.中国食品出版社，1988。游离油酸含量增加的同时伴随着亚油酸含量的减少。然而中性脂中油酸和亚油酸含量却都在减少，这是许多研究都证实了的结论，比较有说服力的解释是亚油酸是在脂酶的作用下释放出来的包金阳不同水分的糙米储藏品质的变化及机理研究D.河北工业大学，2011。在实践生产中采用过氧化物值、羰基化合物和游离脂肪酸含量作为稻谷储藏期间的判定指标李兴军稻谷陈化的生理生化机制J.粮食科技与经济，2010,35(3):3842。储藏过程中稻谷脂肪酸值的变化研究主要集中在脂肪酸值与储藏温湿度、稻谷霉菌的相关性。杨基汉杨基汉，张瑞，王璐等高湿条件下温度对储藏稻谷水分和脂肪酸值的影响研究J.粮食储藏，2010,40(01):4547，周建新周建新，张瑞，王璐等储藏温度对储藏稻谷水分和脂肪酸值的影响研究J.中国粮油学报，2011,26(01):9295等通过模拟夏季高温高湿的储藏环境，研究温度对储藏稻谷脂肪酸值的影响，稻谷脂肪酸含量随霉菌量的增加和储藏温度的升高逐渐升高，呈极显著的二元线性关系。1.2 研究的目的和意义21世纪，全球人口不断增长，耕地面积却逐年减少。粮食问题显得尤为突出,作为人类生存的重要物质之一，其品质的好坏关系着国泰民安。随着生活水平的逐步提高，人们对食品品质的要求越来越高，这对粮食部门的储存、运输、销售等环节提出了严峻的考验。水分是大米的重要营养素，关系到大米安全储运流通。全国每年由于霉变、虫害和鼠害造成的粮食损失约为总产的3%，折合150 亿kg。其中，霉烂粮食达75 亿kg，按人均每年250kg口粮计算，相当于6000 万人一年的口粮。因此，目前迫切需要发现大米陈化的本质原因，确保大米的安全储藏并保持其原有的风味、新鲜的品质和良好的口感。1.3 本课题的研究内容(1) 选取有代表性的3种稻米，粳米、籼米、糯米测定平衡水分，研究它们在相同温度、不同湿度条件下水分含量随时间的变化规律，同时为后续试验做样品准备。(2) 分析比较不同含水率稻米的总糖、还原糖、果胶酸、蛋白质、游离氨基酸及游离脂肪酸含量变化，寻求水分与稻米品质变化的规律，以期为大米安全流通提供技术支撑。33第2章 不同平衡含水率大米制备第2章 不同平衡含水率大米样品制备传统测定谷物和油料种子平衡水分的方法以间接法为主，被美国农业工程学会推荐为标准方法Ajisegiri ESMoisture sorption isotherm of Nigerian millet at varying temperaturesJJ Food Eng,1990,12:283-292。其中称重法是最常用的试验方法。利用密闭容器系统内的饱和盐溶液或者不同浓度的酸溶液，产生一定的平衡相对湿度(或水分活度)，或辅助一定流速循环系统内空气，然后连续地、周期性地检测样品的水分含量变化。连续记录重量变化的动态系统比静态系统在技术上更复杂，但是样品周围的空气流动使吸湿和干燥过程更加迅速。我们测定谷物平衡水分采用静态法，即利用饱和盐溶液在恒定密闭系统空间内，产生标准的相对湿度环境。本研究获得了不同平衡含水率的大米样品。2.1 试验原理采用称重法间接测定平衡水分，利用密闭容器系统内的饱和盐溶液产生一定的平衡相对湿度(如表2.1)，周期性地测定样品的质量变化。根据干物质守恒原理，计算粮粒含水量，得出粮粒含水量随时间的变化规律。表2.1 30下3种饱和盐溶液产生的平衡相对湿度饱和盐溶液名称平衡相对湿度MgCl232.44Mg(NO3)251.4NaCl75.092.2 材料和方法2.2.1试验材料表2.2 材料品种稻米名称产地收获时间吉林双辽吉林2011.9乐优成都成都2011.9成都籼米 成都2011.92.2.2试验试剂及仪器本章所用试验试剂见表2.3，试验仪器见表2.4。表2.3 试验试剂试剂名称级别生产厂家MgCl2优级纯天津光复精细化工NaCl分析纯国药集团化学试剂有限公司Mg(NO3)2优级纯天津光复精细化工蒸馏水分析纯娃哈哈纯净水试验用品：干燥器，内径240mm，4个；铝盒，直径5cm、厚度2cm、90个；平衡水分测定所用密闭系统组成包括250mL玻璃广口瓶、9号橡皮塞、由60目铜网做成的小铜（直径2.8cm、高度4cm）。表2.4试验仪器试验设备生产厂家/型号PRX-350A型智能人工气候箱宁波海署赛福实验仪器厂101-1A型电热鼓风干燥箱中国龙口市先科仪器公司AL204-IC型万分之一天平METTLER TOLEDO仪器上海有限公司JLGJ4.5检验砻谷机浙江台州市粮仪厂JFSD-100-粉碎机上海嘉定粮油仪器有限公司LDS-1H电脑水分测定仪上海绿洲公司2.2.3试验方法采用恒温(40)下五氧化二磷固体脱水法降低谷物籽粒内单分子层水，使种子初始含水量降到5.0%（湿基)以下。对于解吸样品，加水并低温均匀2周。进样前所有样品分别测定原始水分含量。所用材料见表2.2。本试验采用静态法测定稻米的平衡水分，利用饱和盐溶液在恒定的密闭空间内产生标准的湿度环境，即在装有饱和盐溶液的加塞250mL广口瓶中悬挂铜网制成的小桶，将米粒装在桶中，置于30的人工气候箱（温度精度为0.9），保持11%-76%的相对湿度。每隔一天快速测定铜网和粮粒质量，当前后两次称重差在2mg以内达到平衡。烘箱法测水分时，低水分粮食按GB/T 5497-85 粮油、油料检验水分测定法中105恒重法测量。高水分粮食按两次烘干法测量。2.3结果分析与讨论试验结果见图2.12.3。图2.1高水分样品在Mg(NO3)2饱和溶液环境中水分含量随时间的变化图2.2正常水分样品在MgCl2饱和溶液环境中水分含量随时间的变化图2.3正常水分样品在NaCl饱和溶液环境中水分含量随时间的变化如图2.12.3可知，吉林双辽、成都籼米、成都乐优3个品种的调高水分米，初始含水量分别为23.73%，22.66%，21.53%，在Mg(NO3)2饱和溶液环境中，平衡相对湿度为和51.4时，经过解吸过程达到平衡，最终烘箱测得平衡水分含量分别是12.45%，12.16%和11.26%；在MgCl2饱和溶液环境中，平衡相对湿度为和32.44时，3个品种正常水分米，初始含水量为15.82%，14.36%，12.90%，同样经过解吸过程达到平衡，最终烘箱测得平衡水分含量分别是10.25%，9.82%和8.71%；在NaCl饱和溶液环境中，平衡相对湿度为和75.09时，3个品种正常水分米同样经过解吸过程达到平衡，最终烘箱测得平衡水分含量分别是15.86%，15.6%和14.89%。初始含水率对3种大米的平衡含水率影响较大，吉林双辽的初始含水率最高，最终平衡含水率也最高；成都籼米初始含水率低于吉林双辽，平衡含水率也低于吉林双辽；乐优成都的初始含水率最低，同时最终平衡含水率也最低。吉林双辽正常水含水率为15.82%，与成都籼米的14.36%相差1.46%，成都籼米与成都乐优的12.9%相差也是1.46%，在平衡相对湿度条件分别为32.44和75.09时，吉林双辽与成都籼米的平衡含水率变化量差值分别为0.43%和0.26%，同时，成都籼米和成都乐优分别为1.11%和0.71%。调高水分吉林双辽与成都籼米含水率相差1.07%，成都籼米与成都乐优相差1.13%，在平衡相对湿度条件为51.4时，吉林双辽与成都籼米的平衡含水率变化量差值为0.29%，成都籼米和成都乐优相差0.9%。可见，吉林双辽和成都籼米的平衡含水率变化量随湿度的变化基本一致，成都乐优在同等湿度的变化量条件下，平衡含水率的变化量最大。本章小结选取粳米吉林双辽、籼米成都籼米、糯米成都乐优3种有代表性的大米品种，采用静态法，利用饱和盐溶液在恒定密闭空间内产生的标准相对湿度环境，测得大米含水率在不同湿度条件下随时间的变化规律，同时获得高水分20%左右、低水分4%左右和正常水分范围内9%15%的大米样品。通过比较不同品种大米的平衡水分随时间的变化规律，得出初始含水率对平衡含水率的影响较大，初始含水率大的大米平衡含水率大。不同品种的平衡含水率随湿度变化的变化程度不同，粳米和籼米的变化规律相似，糯米的平衡含水率随湿度的变化程度最大。稻米的水分含量对其品质影响很大，水分含量高会引起稻米自身代谢速度加快，同时增加微生物的繁殖速度，并且水分含量过高或过低也会导致营养成分的变化胡欣稻谷水分对稻谷收储加工过程的影响及应对措施J.粮食与饲料工业，2008,(03):3，本章模拟了大米解吸状态水分的变化情况，制备了不同含水率的大米样品为进一步研究大米品质生化指标随水分的变化做准备。第3章 不同平衡含水率大米的糖类和游离氨基酸含量测定第3章 不同平衡含水率大米的糖类和游离氨基酸含量测定直链淀粉含量与蒸煮米粒的吸水性、体积膨大、松散性、彼此不黏合性直接相关，与黏度、嫩性及光泽负相关。尤其在脂肪存在下，直链淀粉充当米粒膨胀的稀释剂和抑制剂。分析可溶性直链淀粉的方法，在统计上更准确、有效地指示了大米蒸煮品质的差异。蒸煮损失和稻米蒸煮水中可溶性直链淀粉的含量，被用来评价米饭品质。从米粒释放的直链淀粉数量，占大米总直链淀粉含量的 18.4%-29.5，与蒸煮米饭的质地正相关。所以说可溶性直链淀粉的测量，在统计上能更准确、有效地指示出大米蒸煮品质的差异。从米粒释放的淀粉含量，可能表示淀粉老化值（以淀粉糊黏度仪测定）与蒸煮米饭质地之间的相关性，但是从 DSC 测出的凝胶化温度，与蒸煮大米的质地不相关。这些结果表明，米粒中长链支链淀粉与其他成分相互作用，形成的复合物保持在蒸煮米粒中，抑制米粒软化。陈化稻谷中可提取的固形物数量降低。在大米储藏期间，溶解于热水的精细稻米粉中直链淀粉数量减少。这可能说明陈化期间稻米水不溶淀粉及蛋白质成分增加；导致蒸煮速率较慢。储藏期间米粒总活性成分变化很小，可能发生一些水解或降解，导致还原糖比例显著增加，非还原糖和淀粉则减少。陈化诱导的直链、支链淀粉的分子结构变化还缺乏报道，这是由于米粒中淀粉浓度过高、淀粉分子的巨大性，导致采用的分析方法不够灵敏。3.1材料与方法3.1.1 试验材料所用材料为第二章制备的不同平衡水分的3种大米磨粉样品，测定各生化指标前需测量原始水分，由于磨粉过程中机器生热会造成水分的蒸发，导致磨粉样品的水分与第二章制备出的整粒样品水分有差异，具体结果见数据分析表3.33.5。3.1.2试验试剂及仪器本章所用试验试剂见表3.1，试验仪器见表3.2。表3.1 试验试剂试剂名称级别生产厂家水合茚三酮分析纯北京化学试剂有限公司NaBH4分析纯北京化工95%乙醇分析纯北京化工无水乙酸钠分析纯北京化工冰乙酸色谱纯天津市光复精细化工研究所亮氨酸分析纯美国SIGMA公司苯酚分析纯天津市光复精细化工研究所浓硫酸分析纯国药集团化学试剂有限公司NaB4O7分析纯北京益利精细化工m-hydroxydiphenyl分析纯美国SIGMA公司半乳糖醛酸分析纯Scientific氢氧化钠优级纯天津市光复科技有限公司葡萄糖分析纯北京化工水杨酸分析纯天津光复精细化工研究所正己烷分析纯北京化工表3.2试验仪器试验设备生产厂家/型号SG3-30k冷冻离心机德国SIGMA公司WH-866混合仪AL204-IC型万分之一天平TU-1810紫外可见分光光度计太仓华利达实验室设备公司METTLER TOLEDO仪器上海有限公司太仓华利达实验室设备公司移液枪（010L、520L、10100L、1001000L、5005000L）METTLER TOLEDO仪器上海有限公司3.1.3 试验方法磨粉样品在测定总糖、还原糖、游离氨基酸及果胶酸时前处理均为脱脂过程，步骤相同，取1g米粉，加10ml正己烷，脱脂3h，4，6000r/min离心5min，回收清液，然后于通风橱中吹干，倒于研钵中，加娃哈哈水研磨（加冲洗，共10mL），收集于离心管中，4，6000r/min离心5min，取上清液，并记录上清体积，制备过程重复3次。3.1.3.1总糖测定采用按照苯酚-硫酸法测定。首先以葡萄糖为标准物质作标准曲线，样品测定具体过程为：取样液0.5mL，加入0.5mL5%苯酚溶液，混匀，然后加入3mL浓硫酸，冷却后，在490nm下测吸光度，查标准曲线计算总糖量。每个样品测定步骤重复3次，试验测得的值为可溶性总糖的值。3.1.3.2 还原糖测定采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定。首先以葡萄糖为标准物质作标准曲线，样品测定具体过程为：取样液800L，加入600L3,5-二硝基水杨酸，混匀，在沸水浴中加热5min后，在冰浴中冷却，定容至10 mL,混匀，在540nm下测吸光度值，查标准曲线计算还原糖量。每个样品测定步骤重复3次。3.1.3.3果胶酸测定首先以半乳糖醛酸为标准物质作标准曲线，样品测定具体过程为：取样液0.5mL，加入3mL 12.5mmol/L NaB4O7/浓硫酸，在冰浴中冷却5min，混匀，100水浴中加热5min，冰浴冷却后加入0.05mL0.15% m-hydroxydiphenyl/0.5%NaOH溶液，混匀后在520nm下测定吸光度，并查标准曲线计算。每个样品测定值重复3次。3.1.3.4游离氨基酸的测定采用茚三酮比色法测定游离氨基酸的含量，首先以亮氨酸为标准物质作标准曲线，样品测定具体过程为：取样液0.25mL，分别加入0.25mL纯净水，0.5mL醋酸缓冲液和0.5ml3%茚三酮，混匀，100水浴加热12min，冰浴冷却，然后加入5mL95%乙醇，摇匀，于570nm测吸光度，查标准曲线计算。每个样品测定值重复3次。3.2 分析和讨论试验结果见表3.33.5。3.3吉林双辽品种游离氨基酸、总糖、还原糖及果胶酸随含水率的变化（干基）含水率20.75%15.86%15.29%12.45%10.25%4.75%游离氨基酸g/g 49.643.7953.782.1476.613.1164.211.7243.691.4332.821.63总糖mg/g 22.941.8023.411.6825.460.8710.180.9110.180.2512.430.86还原糖mg/g 13.810.213.510.203.850.234.680.144.040.432.940.12果胶酸mg/g1.370.120.690.010.480.070.490.050.560.020.270.033.4成都籼米品种游离氨基酸、总糖、还原糖及果胶酸随含水率的变化（干基）含水率20.16%15.60%14.28%12.16%9.82%游离氨基酸g/g28.782.8760.431.8293.930.5445.031.7233.882.22总糖mg/g 22.491.3816.410.9618.411.1013.050.4711.282.38还原糖mg/g 10.000.574.390.232.610.263.050.073.450.32果胶酸mg/g1.190.040.450.040.740.110.210.110.360.013.5成都乐优品种游离氨基酸、总糖、还原糖及果胶酸随含水率的变化（干基）含水率19.93%14.89%12.77%11.26%8.71%4.85%游离氨基酸g/g78.712.4262.440.67120.603.0192.902.8994.792.7993.471.67总糖mg/g21.833.3740.341.8242.861.4622.412.1337.572.7836.272.79还原糖mg/g22.610.9422.460.5618.340.9314.390.1117.531.8717.470.22果胶酸mg/g2.260.211.250.110.970.091.340.111.180.081.050.053.2.1总糖和还原糖如表3.33.5，吉林双辽和成都籼米的总糖含量随水分的降低而减少，成都乐优的总糖含量在水分含量为13%14.5%的范围内有较高值，其他水分含量的总糖基本保持稳定。3种大米在安全水分范围内总糖含量处于较好水平。通过比较3种大米总糖含量随水分含量变化的变化率可得吉林双辽从水分含量降到15%以下时，总糖含量迅速降低，成都籼米的水分含量下降到14%以下时，总糖含量下降最快。成都乐优水分含量降到12.5%以下时，总糖含量迅速降低。3种大米随水分的变化率基本一致。含糖量升高会提高大米的食味品质，然而，大米中的糖不仅是其本身各类代谢物质、能量的来源，而且可以作为病原菌的营养来源，大米含糖量越高，新陈代谢也越旺盛，故含水率过高可能会引起大米品质劣变速度加快。如表3.33.5，吉林双辽、成都籼米和成都乐优3种大米的还原糖含量均随着水分含量的降低而减少。通过比较3种大米还原糖含量随水分含量变化的变化率得出调高水分对吉林双辽和成都籼米的还原糖含量变化率影响较大，调水后还原糖含量明显升高。还原糖分子中含有游离的还原基，因此具有还原性，在适当的条件下易被氧化，严重影响大米的品质，含水量越高，大米中各种酶的活性越大，分解产生的小分子还原糖的量就增多，这与潘巨忠潘巨忠，曹 鹏，薛旭初等不同含水量大米储藏效果研究J.烟台大学学报（自然科学与工程版），2006,19(01):3639研究不同含水量的大米储藏效果所得的结论一致，同时，潘巨忠对不同含水量大米的还原糖含量随储藏时间的变化规律，得出还原糖的含量随储藏时间的延长而增加，水分含量越高，这种规律越明显，说明了含水量高的大米储藏稳定性差。3.2.2游离氨基酸如表3.33.5，吉林双辽、成都籼米和成都乐优3种大米的游离氨基酸含量均随着水分含量的降低呈先升高后降低的趋势，吉林双辽和成都籼米在水分含