宋 偉，丁 超，胡寰翀，安蓉蓉，陶婷婷

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210003)

儲(chǔ)藏條件對(duì)小麥游離脂肪酸值上升速度的影響

宋 偉，丁 超，胡寰翀，安蓉蓉，陶婷婷

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210003)

設(shè)計(jì)小麥三因素四水平正交儲(chǔ)藏試驗(yàn)，研究水分、溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)3個(gè)因素對(duì)小麥脂肪酸值上升速度的影響情況。結(jié)果表明：水分、溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)三者對(duì)脂肪酸值變化影響顯著，影響大小為：水分＞溫度＞氧氣體積分?jǐn)?shù)。小麥脂肪酸值上升速度與3因素回歸方程為：y=－10.903+0.08x1+0.681x2+0.05x3，決定系數(shù)R2=0.875。該回歸方程可用于對(duì)儲(chǔ)藏期小麥脂肪酸值上升速度的預(yù)測(cè)。

正交試驗(yàn)；小麥；儲(chǔ)藏；回歸分析

Abstract：The effects of wheat moisture content, temperature and oxygen concentration on free fatty acid value increment per 10 days of wheat stored under modified atmosphere. The storage conditions exhibited significant and different effects on free fatty acid value increase rate in the decreasing order: wheat moisture ＞ temperature ＞ oxygen concentration. Regression analysis gave a mathematical model describing fatty acid value increase rate (y) with respect to the storage conditions, y = －10.903 +0.08x1+ 0.681x2+ 0.05x3, R2= 0.875, where, x1, x2and x3represented temperature, wheat moisture content and oxygen concentration, respectively. The model proved to be reliable in predicting fatty acid value increase rate.

Key words：orthogonal array design；wheat；storage；regression analysis

糧食在消費(fèi)之前需要被安全的儲(chǔ)藏[1]。為了保持糧食的品質(zhì)、減少儲(chǔ)量化學(xué)藥劑的使用，為人們提供綠色糧食[2]，氣調(diào)儲(chǔ)藏(controlled atmosphere storage，CA儲(chǔ)藏)逐漸得到重視。氣調(diào)儲(chǔ)藏主要以倉(cāng)內(nèi)低氧為儲(chǔ)藏條件，包括CO2氣調(diào)儲(chǔ)藏、N2氣調(diào)儲(chǔ)藏等。當(dāng)倉(cāng)內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到或低于1%時(shí)，所有儲(chǔ)藏害蟲都會(huì)被殺死[3-5]。氣調(diào)儲(chǔ)藏對(duì)糧食生理、生物學(xué)、品質(zhì)保持以及控蟲、防霉等方面較之空氣常規(guī)儲(chǔ)藏更具明顯的優(yōu)越性和儲(chǔ)藏效應(yīng)[6]。水分、溫度均為導(dǎo)致谷物品質(zhì)變化的重要影響因素，關(guān)于如何量化溫度、水分和氧氣體積分?jǐn)?shù)對(duì)谷物品質(zhì)的影響大小的研究較少。

脂肪酸值與儲(chǔ)藏谷物品質(zhì)相關(guān)性密切，國(guó)內(nèi)一直以脂肪酸值含量大小作為谷物品質(zhì)劣變的靈敏指標(biāo)，但僅以含量大小反映劣變程度不夠精確?？紤]到儲(chǔ)藏條件和品種對(duì)脂肪酸值的影響較大[7]，將脂肪酸值的變化與儲(chǔ)藏時(shí)間結(jié)合作為谷物品質(zhì)相關(guān)性指標(biāo)則較為合理。

小麥?zhǔn)鞘澜缛蠊任镏籟8-9]，以小麥為研究對(duì)象，通過(guò)正交儲(chǔ)藏試驗(yàn)，利用回歸分析探究水分、溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)對(duì)小麥儲(chǔ)藏期間品質(zhì)變化的影響大小，并以脂肪酸值上升速度作為品質(zhì)劣變指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥：江蘇農(nóng)墾集團(tuán)，收割于2008年6月，實(shí)驗(yàn)前小麥儲(chǔ)藏于人工氣候箱內(nèi)，箱內(nèi)溫度為10℃。

5000mL密封瓶；脂肪酸值測(cè)定儀 北京威鋒先驅(qū)公司；調(diào)速多用振蕩器 國(guó)華電器有限公司；PQX型多段可編程人工氣候箱 寧波東南儀器有限公司；高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司；真空/壓力兩用泵 英國(guó)Millipore公司；U型水銀壓力計(jì)(120kPa)；氮?dú)怃撈?N2純度99.9%)。

1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)將小麥水分、溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)作為試驗(yàn)選擇因素，每個(gè)因素設(shè)有4個(gè)水平。試驗(yàn)因素各水平順序按隨機(jī)原則排列，具體見表1。正交表選用L16(45)[10]，20d取樣一次，測(cè)定小麥水分和脂肪酸值，以脂肪酸值變化速度作為指標(biāo)進(jìn)行品質(zhì)劣變?cè)u(píng)價(jià)，每次共有16個(gè)樣品，包括原始樣品在內(nèi)共測(cè)定8次。試驗(yàn)時(shí)間為2008年9月至2009年2月。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

采用密閉增濕的方法調(diào)整小麥水分。密封瓶放置于不同溫度人工氣候箱內(nèi)，每天觀察一次溫度，保證箱內(nèi)溫度穩(wěn)定，無(wú)異常狀況。根據(jù)不同氧氣體積分?jǐn)?shù)的要求，計(jì)算未充入N2前瓶?jī)?nèi)壓力值并利用真空泵抽氣至所需壓力，再將N2充入瓶?jī)?nèi)至壓力為1.01325×105Pa。每次取樣后將瓶塞與瓶口及管口部分涂蠟密封，密封性能良好。充N2儲(chǔ)藏示意圖見圖1。取樣要求快速，并在取樣完成后立即重新充入N2以保證瓶?jī)?nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)的連續(xù)穩(wěn)定，減小試驗(yàn)誤差。脂肪酸值測(cè)定的樣品前處理方法參考GB/T 15684—95《谷物制品脂肪酸值測(cè)定法》，測(cè)定采用脂肪酸值測(cè)定儀，減少人為誤差。

圖1 密封瓶充N2儲(chǔ)藏示意圖Fig.1 Schematic diagram of modified atmosphere storage of wheat with nitrogen

1.3 脂肪酸值上升速度指標(biāo)的建立

由于儲(chǔ)藏條件和儲(chǔ)糧品種對(duì)脂肪酸值的影響，試驗(yàn)以脂肪酸值平均上升速度作為谷物品質(zhì)劣變指標(biāo)，其計(jì)算式為：

式中：N為游離脂肪酸增加值/(mg KOH/100g干基)；T為儲(chǔ)藏時(shí)間/(10d)。

谷物游離脂肪酸值的增加是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)滯過(guò)程，短時(shí)間內(nèi)變化不明顯，故以10d作為一個(gè)時(shí)間單位衡量脂肪酸值上升速度。

在谷物儲(chǔ)藏過(guò)程中，脂肪酸值一般會(huì)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，主要由于儲(chǔ)藏后期脂肪分解生成的脂肪酸少于脂肪酸自身氧化及霉菌生長(zhǎng)所需消耗脂肪酸。以脂肪酸值上升速度作為指標(biāo)時(shí)，僅考慮脂肪酸值上升階段。谷物脂肪酸值的下降可以被認(rèn)為已失去食用價(jià)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 直觀分析及方差分析

表2 不同儲(chǔ)藏條件正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Arrangement and experimental results of the orthogonal array design

由極差R(表2)得出水分、溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)對(duì)脂肪酸上升速度的影響從大到小為：水分＞溫度＞氧氣體積分?jǐn)?shù)。3因素R值均大于空列R值，說(shuō)明各因素效應(yīng)明顯可靠。正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析得：水分、溫度及氧氣體積分?jǐn)?shù)3個(gè)因素的顯著性水平分別為0.000、0.006和0.044，說(shuō)明3因素對(duì)脂肪酸值上升速度的影響均顯著，水分和溫度影響極顯著，氧氣體積分?jǐn)?shù)影響顯著。

2.2 回歸分析

利用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行回歸分析[11]，得出脂肪酸上升速度與3因素回歸方程為：

式(2)中，變量x1、x2和x3分別表示溫度、水分和氧氣體積分?jǐn)?shù)?；貧w方程相關(guān)系數(shù)R=0.935，決定系數(shù)R2=0.875。

利用SPSS作出回歸方程殘差正態(tài)P-P圖(Probabilityprobability Plot)如圖2所示。

由R2結(jié)合圖2可知，散點(diǎn)基本呈線性趨勢(shì)，回歸方程擬合度好，回歸方程有效。

由式(2)可直觀看出，3個(gè)因素對(duì)脂肪酸值上升速度的影響大小，同時(shí)可作為該小麥品種在不同的溫度、水分及氧氣體積分?jǐn)?shù)條件下其脂肪酸值上升速度的預(yù)測(cè)方程，便于通過(guò)儲(chǔ)藏條件的控制提高儲(chǔ)藏小麥品質(zhì)。

圖2 回歸模型殘差P-P圖Fig.2 Normal P-P plot of regression standardized residuals

試驗(yàn)后期，部分小麥樣品脂肪酸值在40～55mg KOH/100g，已發(fā)霉且有酸敗味，不宜食用。針對(duì)不同糧種，將脂肪酸值含量變化與儲(chǔ)藏時(shí)間結(jié)合，計(jì)算出具體的脂肪酸值上升速度并確立為相應(yīng)糧種的儲(chǔ)藏品質(zhì)劣變指標(biāo)，將為糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)提供更有價(jià)值的參考。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，部分高水分高溫儲(chǔ)藏環(huán)境下小麥樣品脂肪酸值上升速度超過(guò)2mg KOH/(100g·10d)，同時(shí)脂肪酸值出現(xiàn)下降的時(shí)間較早。而脂肪酸產(chǎn)生速度快直接導(dǎo)致品質(zhì)劣變，陳化現(xiàn)象明顯。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)小麥儲(chǔ)藏正交試驗(yàn)的分析，小麥脂肪酸值上升速度與水分、溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)相關(guān)程度高，3因素對(duì)其影響大小為水分＞溫度＞氧氣體積分?jǐn)?shù)。針對(duì)該小麥品種，求出脂肪酸值上升速度與3因素回歸方程為：y=－10.903+0.08x1+0.681x2+0.05x3。該回歸方程可用于對(duì)糧庫(kù)儲(chǔ)藏期小麥脂肪酸值上升速度進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)有效控制儲(chǔ)藏條件，延緩小麥儲(chǔ)藏期品質(zhì)劣變。我國(guó)糧種繁多，若對(duì)不同糧種的脂肪酸值上升速度進(jìn)行大量分析研究并提供合適速度臨界值，將可作為相應(yīng)谷物陳化指標(biāo)靈敏度指標(biāo)，有效解決原有指標(biāo)靈敏度較低的問題。

[1] JAYAS D S, WHITE N D G. Storage and drying of grain in Canada: low cost approaches[J]. Food Countrol, 2003, 14(4): 255-261.

[2] 涂杰, 郭道林, 蘭盛斌, 等. CO2氣調(diào)儲(chǔ)藏和常規(guī)儲(chǔ)藏小麥品質(zhì)比較[J]. 糧食儲(chǔ)藏, 2004(1): 41-43.

[3] MARZKE F O, PRESS A F Jr, PEARMAN G C. Mortality of the rice weevil, the Indian-meal moth, and Trogoderma glabrum exposed to mixtures of atmospheric gases at various temperatures[J]. Journal of Economic Entomology, 1970, 63: 570-574.

[4] JAYAS D S, KHANGURA B, WHITE N D G. Controlled atmosphere storage of grains[J]. Postharvest News and Information, 1991(2): 423-427.

[5] CONYERS S T, BELL C H. A novel use of modified atmospheres:Storage insect population control[J]. Journal of Stored Products Research,2007, 43: 367-374.

[6] 路茜玉. 糧油儲(chǔ)藏學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社, 1998: 234-235.

[7] 張玉榮, 王東華, 周顯青, 等. 稻谷新陳度的研究: 稻谷儲(chǔ)藏品質(zhì)指標(biāo)與儲(chǔ)藏時(shí)間的關(guān)系[J].糧食與飼料工業(yè), 2003(8): 8-10.

[8] SHEWRY P R, UNDERWOOD C, WAN Y F, et al. Storage product synthesis and accumulation in developing grains of wheat[J]. Journal of Cereal Science, 2009, 50: 106-112.

[9] 宋偉, 丁超, 胡寰翀, 等. 儲(chǔ)藏積溫與小麥游離脂肪酸值關(guān)系研究[J].糧食儲(chǔ)藏, 2009(5): 22-24.

[10] 王欽德, 楊堅(jiān). 食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2003: 330-335.

[11] 郝黎仁, 樊元, 郝哲歐, 等. SPSS實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 2002: 110-182.

Modeling of the Effects of Modified Atmosphere Storage Conditions on Free Fatty Acid Value Increase Rate of Wheat

SONG Wei，DING Chao，HU Huan-chong，AN Rong-rong，TAO Ting-ting
(School of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210003, China)

S379

A

1002-6630(2010)10-0301-03

2009-07-28

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAD08B03-3)；南京財(cái)經(jīng)大學(xué)研究生創(chuàng)新研究項(xiàng)目(M0834)

宋偉(1957—)，男，副教授，主要從事糧食儲(chǔ)藏技術(shù)研究。E-mail：songwei@njue.edu.cn