張玉榮，賈少英，周顯青

（河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

糙米儲藏品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型的建立

張玉榮，賈少英，周顯青*

（河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

為對糙米儲藏過程中的劣變進行及時調(diào)控，選用2個粳糙米樣品，測定不同儲藏條件下的脂肪酸值、發(fā)芽率、生活力、電導(dǎo)率、降落數(shù)值等生理生化指標，進行各指標間的相關(guān)性分析，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對各項指標進行儲藏品質(zhì)敏感指標的篩選，并以各項敏感指標為自變量，以碾磨后的大米食味值為因變量，采用逐步回歸的方法建立敏感指標與糙米最終食味值間的數(shù)學(xué)模型.結(jié)果表明：脂肪酸值、電導(dǎo)率對粳糙米儲藏品質(zhì)有顯著影響，其中脂肪酸值對儲藏品質(zhì)敏感度最大，電導(dǎo)率次之；遼星糙米儲藏品質(zhì)評價的數(shù)學(xué)模型為 Y=92.57+0.83X脂肪酸值-2.08X電導(dǎo)率，鹽豐糙米儲藏品質(zhì)評價的數(shù)學(xué)模型為Y=-99.42+4.03X脂肪酸值-1.44X電導(dǎo)率.

糙米；儲藏品質(zhì)；模型

0 引言

糙米儲藏過程中會引起一系列生理生化特性的變化，研究糙米儲藏陳化機理并篩選敏感性指標，建立儲藏品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型是當前的研究重點之一.目前，國內(nèi)外研究者對影響糙米儲藏品質(zhì)敏感指標的研究主要集中在酶活性、蒸煮品質(zhì)、流變學(xué)特性、熱力學(xué)特性、質(zhì)構(gòu)特性、加工特性、營養(yǎng)成分的轉(zhuǎn)化、揮發(fā)物以及生物大分子結(jié)構(gòu)等方面[1-9].關(guān)于建立儲藏品質(zhì)評價模型以分析糧食陳化變質(zhì)的研究有：周顯青等[10]研究了稻谷敏感指標的篩選和建立數(shù)學(xué)模型；張玉榮等[11]研究了粳稻新鮮度敏感指標的篩選及其驗證.為了探討糙米儲藏品質(zhì)指標的變化規(guī)律及有效控制糙米倉儲流通過程中的品質(zhì)變化，筆者對糙米樣品各項生理生化指標進行篩選，選出對陳化具有決定性影響的指標，建立儲藏品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型，旨在從中尋找到一個或多個指標以準確地反映和評價粳糙米的儲藏品質(zhì)，以期指導(dǎo)糙米流通各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制以及為糧庫及時推陳出新提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

粳糙米品種：鹽豐、遼星，2009年產(chǎn)于遼寧盤錦，由益海嘉里集團益海嘉里（盤錦）糧油工業(yè)有限公司提供.

1.2 主要儀器與設(shè)備

SPX—150生化培養(yǎng)箱：上海申賢恒溫設(shè)備廠；JXFM110錘式旋風(fēng)磨：上海嘉定糧油食品有限公司；HY—4調(diào)速多用振蕩器：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；PQX多段可編程人工氣候箱：寧波東南儀器有限公司；HHS型恒溫水浴鍋：天津市華北實驗儀器有限公司.

1.3 試驗方法

1.3.1 糙米儲藏

將2種糙米樣品用紗布包裹，每袋400 g，儲于不同條件的氣候培養(yǎng)箱中，儲藏條件分別為15℃、RH 75%（模擬低溫儲藏），20℃、RH 75%（模擬準低溫儲藏），25℃、RH 75%（模擬常溫儲藏），35℃、RH 75%（模擬高溫儲藏）以及室溫儲藏.儲藏期為300 d（從2010年 2月至 2010年 12月），平均 30 d取樣1次.

1.3.2 水分含量

按照GB5497-85中105℃恒重法測定.

1.3.3 還原糖含量

參照GB5513-85中的鐵氰化鉀法測定.

1.3.4 脂肪酸值

參照GB/T15684-1995（稻谷判定規(guī)則 附錄方法）測定.

1.3.5 過氧化物酶活性

參照周顯青等[12]提出的試驗方法.

1.3.6 多酚氧化酶活性

參照周顯青等[12]提出的試驗方法.

1.3.7 降落數(shù)值

參照GB/T 10361-1989谷物降落數(shù)值測定法測定.

1.3.8 發(fā)芽率

參照GB5520-85測定.

1.3.9 生活力

參照文獻[13]并稍作修改.隨機取出糙米試樣4份，每份100粒.用左拇指、食指捏緊米粒，露出胚部，右手拇、食、中指捏緊單面刀片，沿著米粒種胚輕輕斜削，將米粒種胚剖開.倒入配制質(zhì)量分數(shù)為1%的2，3，5-氯化三苯基四氮唑（TTC）溶液，液面以剛好淹沒米粒為佳，避光，45℃的溫度下浸漬8 h.

1.3.10 電導(dǎo)率

參照周顯青等[12]提出的試驗方法.

1.3.11 表面顏色變化

取糙米10粒，然后倒置于掃描儀玻璃板上，以300 dpi分辨率進行掃描得到彩色圖像，并以jpg格式進行保存.

用Photoshop710在RGB色彩模式打開采集的糙米圖像，選擇“圖像”下拉菜單中的“直方圖”程序，分別在糙米顆粒上隨機取三點讀取圖像的L*值、a*值和b*值.

1.3.12 食味值

參考GB/T15682—2008稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價方法，采用其中的綜合評分法.

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

1.4.1 相關(guān)性分析

采用 SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，通過“Analyze→Correlate→Bivariate”指令執(zhí)行.

1.4.2 敏感性指標的篩選

采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件，灰色關(guān)聯(lián)度分析，通過步驟“灰色系統(tǒng)方法—關(guān)聯(lián)度分析”完成[14].

1.4.3 儲藏品質(zhì)評價模型的建立

采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件，多元逐步回歸分析，通過步驟“多元分析—回歸分析—逐步回歸”完成[14].

2 結(jié)果與討論

2.1 生理生化指標隨儲藏時間變化趨勢

儲藏時間是糙米儲藏品質(zhì)變化的決定性影響因素之一，2種糙米樣品的生理生化指標隨儲藏時間的變化趨勢見表1和表2.

由表1、表2可知，2種糙米樣品在儲藏期間各項生理生化指標隨儲藏時間的變化趨勢基本相同，發(fā)芽率、生活力均呈下降趨勢，且儲藏溫度越高，下降趨勢越明顯；脂肪酸值和降落數(shù)值呈現(xiàn)上升的趨勢，而電導(dǎo)率隨儲藏時間先降低后升高，但還原糖、過氧化物酶和多酚氧化酶隨儲藏時間均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢.

2.2 生理生化指標間的相關(guān)性分析

遼星與鹽豐樣品各項生理生化指標相互間及與儲藏條件間的相關(guān)性系數(shù)見表3和表4.

由表3、表4可知，兩糙米樣品指標間及與儲藏條件間的相關(guān)性系數(shù)顯著性程度基本相同.水分、發(fā)芽率、生活力、還原糖、降落數(shù)值、脂肪酸值、POD均與儲藏時間呈顯著性相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)極其顯著，其中脂肪酸值與儲藏時間的相關(guān)性系數(shù)最高，遼星為 0.735，鹽豐為 0.882.發(fā)芽率、生活力、電導(dǎo)率、降落數(shù)值與儲藏溫度極其相關(guān)，其中遼星樣品的發(fā)芽率與儲藏溫度的相關(guān)性系數(shù)最高，為0.609，而鹽豐樣品的降落數(shù)值與儲藏溫度的相關(guān)性系數(shù)最高，為0.607.由此可知，發(fā)芽率、生活力、還原糖和降落數(shù)值在儲藏期的變化是由于時間和溫度的雙重作用，導(dǎo)致其值的變化；電導(dǎo)率、多酚氧化酶受溫度變化的影響大于時間的影響；而脂肪酸值是隨儲藏時間急劇變化的，溫度對其影響不是很明顯.

2.3 敏感性指標篩選

灰色關(guān)聯(lián)度分析關(guān)鍵是參考序列X0的確定，它是關(guān)聯(lián)分析的標準尺度，決定關(guān)聯(lián)分析結(jié)果的可靠性.糙米儲藏過程中，隨儲藏時間的延長，品質(zhì)變化速度越來越快，故選擇時間的變化作為參考序列，通過糙米各項生理生化指標隨儲藏時間的變化差異性及與時間和儲藏溫度的相關(guān)性數(shù)據(jù)篩選比較序列：發(fā)芽率（X1）、生活力（X2）、電導(dǎo)率（X3）、還原糖（X4）、降落數(shù)值（X5）、脂肪酸值（X6）、過氧化物酶 （X7）、L*值 （X8）、a*值 （X9）、b*值（X10）、多酚氧化酶（X11）進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表5.

由表5可知，兩種糙米樣品儲藏期限影響陳化的各項指標的主次性基本相同，最敏感指標為脂肪酸值（X6），其次為 a*值（X9）和 b*值（X10）等，多酚氧化酶（X11）為最不敏感指標，可根據(jù)此篩選出的指標進行糙米儲藏品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型的建立.

2.4 儲藏品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型的建立

影響糙米陳化的因素有很多，而這些因素間可能存在多重共線性，因此，需從各項因素中選擇對陳化品質(zhì)影響最顯著的指標，使之與最終品質(zhì)（在測定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上）建立最優(yōu)回歸方程.逐步回歸是采用數(shù)據(jù)處理軟件自動地從大量可供選擇的變量中選擇對建立回歸方程比較重要的變量.

表1 遼星生理生化指標隨儲藏時間的變化

根據(jù)表 5，選擇指標發(fā)芽率（X1）、生活力（X2）、電導(dǎo)率（X3）、還原糖（X4）、降落數(shù)值（X5）、脂肪酸值（X6）、b*值（X7）、L*值（X8）、a*值（X9）作為自變量，并以米飯最終的食味值作為因變量，采用模糊數(shù)學(xué)分析中的多元逐步線性回歸分析建立數(shù)學(xué)模型，兩糙米樣品的數(shù)據(jù)處理結(jié)果見表6.

由表6可知，兩粳糙米的敏感性指標基本相同，均為脂肪酸值和電導(dǎo)率.進行數(shù)學(xué)模型擬合，可知，遼星樣品引入因子越多，R值越大，但模型1～3的R值變化幅度很小，考慮到實際應(yīng)用，選擇模型1為遼星糙米的最優(yōu)品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型.鹽豐樣品根據(jù)所測定的指標宜少不易多及測定方法簡單、結(jié)果精準的原則，采用模型1最為合適，R已基本達到最高，繼續(xù)引入因子對R的影響不是很大.且兩樣品的數(shù)學(xué)模型均在置信水平0.01下顯著.

表2 鹽豐生理生化指標隨儲藏時間的變化

遼星糙米儲藏的品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型為Y=92.57+0.83X脂肪酸值-2.08X電導(dǎo)率，鹽豐糙米儲藏的品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型為Y=-99.42+4.03X脂肪酸值-1.44X電導(dǎo)率.分析糙米的劣變可通過限定脂肪酸值的限值以控制糙米的安全儲藏，并且糙米儲藏過程中脂類物質(zhì)主要存在于外胚乳及胚部，是與外界環(huán)境直接接觸的部位，是對陳化作出直接反應(yīng)的部位，而電導(dǎo)率反映糙米膜的通透性，脂類劣變越劇烈膜的通透性越大，可以通過測定糙米電導(dǎo)率的變化分析糙米的劣變情況.

表3 遼星生理生化指標與儲藏條件及各指標間相關(guān)性分析

表4 鹽豐生理生化指標與儲藏條件及各指標間相關(guān)性分析

表5 糙米陳化敏感指標篩選

表6 糙米儲藏品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型建立

2.5 儲藏品質(zhì)評價模型的驗證

根據(jù)2種糙米不同儲藏條件下的指標測定結(jié)果，結(jié)合相應(yīng)的儲藏品質(zhì)評價模型，計算食味值與實測食味值進行比較，結(jié)果見表7.

表7 糙米儲藏品質(zhì)評價模型的驗證

3 結(jié)論

兩糙米樣品指標間及與儲藏條件間的相關(guān)性系數(shù)顯著性程度基本相同.水分、發(fā)芽率、生活力、還原糖、降落數(shù)值、脂肪酸值、POD均與儲藏時間呈顯著性相關(guān)，其中脂肪酸值與儲藏時間的相關(guān)性系數(shù)最高，遼星為0.735，鹽豐為0.882.發(fā)芽率、生活力、電導(dǎo)率、降落數(shù)值與儲藏溫度極其相關(guān)，其中遼星樣品的發(fā)芽率與儲藏溫度的相關(guān)性系數(shù)最高，為0.609，而鹽豐樣品的降落數(shù)值與儲藏溫度的相關(guān)性系數(shù)最高，為0.607.發(fā)芽率、生活力、降落數(shù)值和脂肪酸值與水分的變化顯著性相關(guān).降落數(shù)值與發(fā)芽率、生活力呈顯著性相關(guān)，脂肪酸值與過氧化物酶呈顯著性相關(guān).

2種粳型糙米儲藏過程中影響陳化的敏感性指標均為脂肪酸值，遼星糙米儲藏的品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型為 Y=92.57+0.83X脂肪酸值-2.08X電導(dǎo)率，鹽豐糙米儲藏的品質(zhì)評價數(shù)學(xué)模型為Y=-99.42+4.03X脂肪酸值-1.44X電導(dǎo)率.

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ESTABLISHMENT OFMATHEMATICAL MODEL FOR EVALUATING BROWN RICE STORAGE QUALITY

ZHANG Yu-rong，JIA Shao-ying， ZHOU Xian-qing
（School of Food Science and Technology， Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China）

In order to control the deterioration during brown rice storage,the paper selected two Japonica brown rice samples （liaoxing and yanfeng） to measure the physiological and biochemical indexes under different storage conditions,such as fatty acid value,germ ination rate,viability,electrical conductivity and falling number,and analyzed the correlation among the indexes.The storage quality sensitive indexes were screened by using grey correlative degree analysis method,and a mathematical mode was established by a gradual regression method selecting the sensitive indexes as the independent variables and the taste value of the m illed rice as dependent variables.The results showed that the fatty acid value and the electrical conductivity had significant influences on the storage quality of brown rice,wherein the storage quality evaluationmodelof liaoxing was Y=92.57+0.83X(fattyacidvalue)-2.08X(electricalconductivity);and the storage quality evaluation model of yanfeng was Y=-99.42+4.03X(fattyacidvalue)-1.44X(electrical conductivity).

brown rice； storage quality； m odel

TS210.1

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.001

1673-2383(2011)06-0001-07

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.001.html

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2011-12-20 03:01:44PM

2011-05-21

“十一五”國家科技支撐滾動項目（2009BADA0B02-1）

張玉榮（1967-），女，新疆阜康人，教授，主要從事農(nóng)產(chǎn)品儲藏與品質(zhì)分析.

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