周利兵,侯守芳,蔣才云

（廣西科技師范學(xué)院,廣西來(lái)賓 546199）

蕎麥中富含蛋白質(zhì)、黃酮類化合物和酚類物質(zhì),有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景[1]。王瑩[2]對(duì)采用分光光度法測(cè)定蕎麥中總酚含量的不確定度進(jìn)行了分析、計(jì)算和評(píng)定，為分光光度法測(cè)定蕎麥中總酚含量結(jié)果的不確定度評(píng)定提供參考。

周月霞等[3]為了進(jìn)一步發(fā)掘利用高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的燕麥籽?；蚝头N質(zhì)資源,以西北農(nóng)林科技大學(xué)引進(jìn)的60份栽培型燕麥為研究材料,種植于四川成都金堂縣和四川甘孜州康定縣兩個(gè)地點(diǎn),對(duì)收獲籽粒的6個(gè)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)、4個(gè)產(chǎn)量指標(biāo)和7個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行測(cè)定。為在該地區(qū)選育高品質(zhì)及高產(chǎn)燕麥資源提供研究材料,為燕麥生產(chǎn)研究奠定理論基礎(chǔ),對(duì)燕麥品質(zhì)的遺傳改良具有重要的參考意義。

本文選擇蕎麥、燕麥仁、玉米3種粗糧作為研究對(duì)象，利用氧彈量熱計(jì)測(cè)定燃燒熱，熱重分析粗糧的燃燒穩(wěn)定性，脂肪測(cè)定儀測(cè)定脂肪含量，粗糧經(jīng)灼燒后測(cè)定灰分，全自動(dòng)纖維測(cè)定儀測(cè)定粗纖維含量，為開(kāi)發(fā)粗糧資源以及粗糧分類研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

蕎麥、燕麥仁、玉米，市購(gòu)，研缽研細(xì)，過(guò)40目藥典篩。

1.2 粗糧燃燒熱的測(cè)定方法[4]

1.2.1 原理

本實(shí)驗(yàn)利用氧彈量熱計(jì)測(cè)定粗糧的恒容燃燒熱。所利用的數(shù)據(jù)處理公式為：

式中：m、Qv、ΔT、W卡、Q點(diǎn)火絲、Δm分別為待測(cè)樣品的質(zhì)量、恒容燃燒熱、燃燒前后溫度的變化值、熱量計(jì)水當(dāng)量、點(diǎn)火絲的燃燒熱（Q點(diǎn)火絲=1 400.8 J/g），點(diǎn)火絲參加燃燒反應(yīng)的實(shí)際質(zhì)量。

1.2.2 儀器和試劑

BH系列燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，長(zhǎng)沙長(zhǎng)興高教儀器設(shè)備公司；FA2004電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；苯甲酸，AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；藥用膠囊。

1.3 熱重分析方法[5-6]

1.3.1 原理

熱重分析是在程序控溫和一定氣氛下，測(cè)量試樣的質(zhì)量變化與溫度或時(shí)間的關(guān)系[5]，曲線上的溫度數(shù)值常用來(lái)比較試樣的熱穩(wěn)定性，這是評(píng)價(jià)可燃物燃燒性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[6]。

1.3.2 儀器和試劑

STA250熱重分析儀，德國(guó)NETZSCH；坩堝。

1.3.3實(shí)驗(yàn)步驟

將適量的樣品2～7 mg放入氧化鋁坩堝中，升溫速率為10℃·min-1，參比物為α-Al2O3，N2氣氛（流速為100 mL·min-1），溫度范圍為30℃～600℃，同時(shí)進(jìn)行TG、DTG和DTA分析。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)每個(gè)樣品均進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。

1.4 脂肪的測(cè)定方法[7-8]

1.4.1 原理

索氏提取，用重量法測(cè)定脂肪含量，即萃取樣品的溶劑抽提后，被測(cè)物質(zhì)脂肪從樣品中提取出來(lái)，將其烘干、稱量，進(jìn)行計(jì)算。W（脂肪）=m1/m2×100%，m1為脂肪質(zhì)量（g），m2為稱樣質(zhì)量（g）。

1.4.2 儀器和試劑

SE206脂肪測(cè)定儀；分析天平；濾紙；100 mL燒杯；干燥箱；石油醚。

1.5 灰分的測(cè)定方法

1.5.1 原理

粗糧經(jīng)灼燒后所殘留的無(wú)機(jī)物稱為灰分。

1.5.2 儀器

馬弗爐；電爐；坩堝；電子天平。

1.6 粗纖維的測(cè)定[9-10]

1.6.1 原理

熱的稀硫酸可除去糖、淀粉、果膠等物質(zhì)，熱的氫氧化鉀使蛋白質(zhì)溶解，脂肪皂化。用乙醇和乙醚除去單寧、色素及殘余的脂肪，所得殘?jiān)掷w維、無(wú)機(jī)物可經(jīng)灰化后扣除。按照公式:

1.6.2 儀器和試劑

F1600全自動(dòng)纖維測(cè)定儀；鼓風(fēng)干燥箱；馬弗爐；坩堝；濾袋；耐酸堿筆。

水，三級(jí)水；0.13 mol/L硫酸溶液；0.23 mol/L氫氧化鉀溶液；0.5 mol/L鹽酸溶液；石油醚。

2 結(jié)果與討論

2.1 粗糧燃燒熱的測(cè)定

2.1.1 樣品燃燒熱的計(jì)算

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制樣品蕎麥燃燒熱測(cè)定曲線，重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)圖1。求得W卡=14 466.140 J/℃，Q膠囊=20 265.776 0 J/g，點(diǎn)火絲實(shí)際參加反應(yīng)質(zhì)量0.009 8 g，樣品質(zhì)量為0.455 8 g，空膠囊質(zhì)量為0.100 1 g,根據(jù)Δm粗糧Qv=W卡ΔT-Q點(diǎn)火絲Δm點(diǎn)火絲-Q膠囊m膠囊，QV蕎麥=15 228.479 4 J/g。

圖1 蕎麥雷諾溫度ΔT曲線圖Fig.1 ΔT Curve of Reynolds temperature of buckwheat

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制樣品燕麥仁燃燒熱測(cè)定曲線，重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)圖2。求得W卡=14 466.140 J/℃，Q膠囊=20 265.776 0 J/g，點(diǎn)火絲實(shí)際參加反應(yīng)質(zhì)量0.009 4 g，樣品質(zhì)量為0.169 8 g，空膠囊質(zhì)量為0.100 0 g,根據(jù)Δm粗糧Qv=W卡ΔT-Q點(diǎn)火絲Δm點(diǎn)火絲-Q膠囊m膠囊，QV燕麥仁=25 643.632 3 J/g。

圖2 燕麥仁雷諾溫度ΔT曲線圖Fig.2 ΔT Curve of Reynolds temperature of oat kernel

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制樣品玉米燃燒熱測(cè)定曲線，重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)圖3。求得W卡=14 466.140 J/℃，Q膠囊=20 265.776 0 J/g，點(diǎn)火絲實(shí)際參加反應(yīng)質(zhì)量0.010 2 g，樣品質(zhì)量為0.275 2 g，空膠囊質(zhì)量為0.100 5 g,根據(jù)Δm粗糧Qv=W卡ΔT-Q點(diǎn)火絲Δm點(diǎn)火絲-Q膠囊m膠囊，QV玉米=11 103.011 5 J/g。

圖3 玉米雷諾溫度ΔT曲線圖Fig.3 ΔT Curve of Reynolds temperature of corn

2.1.2 粗糧燃燒熱的結(jié)果分析

由表1知,3種粗糧樣品燃燒熱：燕麥仁＞蕎麥＞玉米。

表1 3種粗糧燃燒熱（n=3）Tab.1 Combustion heat of 3 kinds of coarse grains（n=3）

2.2 熱重分析

（1）蕎麥熱重分析

由圖4、圖5可以看出，39.7℃時(shí)，樣品開(kāi)始分解，這可能是由于試樣中殘余的小分子物質(zhì)發(fā)生熱解吸。升溫至176.6℃，進(jìn)入分解的第二階段，試樣開(kāi)始出現(xiàn)大量的質(zhì)量損失，直至402.3℃，損失率為59.38%；繼續(xù)升溫，試樣繼續(xù)分解，剩余樣品質(zhì)量為20.00%。

圖4 蕎麥熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線Fig.4 Thermogravimetric(TG),derivative thermogravimetric(DTG)curves of buckwheat

圖5 蕎麥的熱差分析(DTA)曲線Fig.5 Differential thermal analysis(DTA)curves of buckwheat

隨著溫度的升高，DTG曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)峰形，峰形的拐點(diǎn)分別為90.2℃、320.3℃。另外，隨著溫度的升高，蕎麥的DTA曲線有兩個(gè)較寬的放熱峰，峰值分別為100.2℃和292.5℃，溫度范圍分別為51.2℃～197.6℃和274.1℃～320.3℃，峰面積分別為1 797.0μVs和70.2μVs（見(jiàn)表2）。

表2 蕎麥TG-DTG數(shù)據(jù)Tab.2 TG-DTG data of buckwheat

（2）燕麥仁熱重分析

由圖6、圖7可以看出，47.5℃時(shí)樣品開(kāi)始分解，這可能是由于試樣中殘余的小分子物質(zhì)發(fā)生熱解吸。升溫至182.2℃，進(jìn)入分解的第二階段，試樣開(kāi)始出現(xiàn)大量的質(zhì)量損失，直至403.0℃，損失率為59.73%；然后，隨著溫度的繼續(xù)升高，繼續(xù)分解，剩余樣品質(zhì)量為19.49%。

圖6 燕麥仁熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線Fig.6 Thermogravimetric(TG),derivative thermogravimetric(DTG)curves of oat kernel

圖7 燕麥仁熱差分析(DTA)曲線Fig.7 Differential thermal analysis(DTA)curves of oat kernel

隨著溫度的升高，DTG曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)峰形，峰形的拐點(diǎn)分別為94.7℃、312.7℃。另外，隨著溫度的升高，燕麥仁的DTA曲線有兩個(gè)較寬的放熱峰，峰值分別為107.9℃和295.1℃，溫度范圍分別為64.5℃～189.4℃和256.8℃～316.0℃，峰面積分別為1 193.0μVs和182.1μVs（見(jiàn)表3）。

表3 燕麥仁的TG-DTG數(shù)據(jù)Tab.3 TG-DTG data of oat kernel

（3）玉米熱重分析

由圖8、圖9可以看出，52.0℃時(shí)樣品開(kāi)始分解，這可能是由于試樣中殘余的小分子物質(zhì)發(fā)生熱解吸，使試樣有少量的質(zhì)量損失。升溫至190.2℃，進(jìn)入分解的第二階段，試樣開(kāi)始出現(xiàn)大量的質(zhì)量損失，直至398.7℃，損失率為67.75%；然后，隨著溫度的升高，繼續(xù)分解，樣品剩余質(zhì)量15.55%。

圖8 玉米熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線Fig.8 Thermogravimetric(TG),derivative thermogravimet?ric(DTG)curves of corn

圖9 玉米熱差分析(DTA)曲線Fig.9 Differential thermal analysis(DTA)curves of corn

隨著溫度的升高，DTG曲線呈現(xiàn)出兩個(gè)峰形，峰形的拐點(diǎn)分別為92.8℃、315.4℃，見(jiàn)表4。另外，隨著溫度的升高，玉米的DTA曲線有兩個(gè)較寬的放熱峰，峰值分別為103.5℃和286.3℃，溫度范圍分別為74.3℃～180.9℃和246.4℃～306.6℃，峰面積分別為535.4μVs和121.7μVs。

表4 玉米TG-DTG數(shù)據(jù)Tab.4 TG-DTG data of corn

2.3 脂肪的測(cè)定結(jié)果

2.3.1 脂肪的測(cè)定結(jié)果

3種粗糧樣品脂肪含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。2.3.2分析

表5 3種粗糧脂肪含量測(cè)定結(jié)果（n=3，CV%＜3%）Tab.5 Determination results of fat content of 3 kinds of coarse grains（n=3，CV%＜3%）

由表5可知，3種粗糧樣品脂肪含量：燕麥仁＞玉米＞蕎麥。脂肪含量作為衡量粗糧營(yíng)養(yǎng)的一個(gè)重要物理數(shù)據(jù),反映粗糧的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

2.4 灰分的測(cè)定

2.4.1 灰分的測(cè)定結(jié)果

3種粗糧樣品灰分含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 3種粗糧灰分含量測(cè)定結(jié)果（n=3,CV%＜0.20%）Tab.6 Determination results of ash content of 3 kinds of coarse grains（n=3,CV%＜0.20%）

2.4.2 灰分的分析

由表6知,3種粗糧樣品灰分含量大小順序?yàn)椋菏w麥＞燕麥仁＞玉米。

2.5 粗纖維的測(cè)定

2.5.1 粗纖維的測(cè)定結(jié)果

3種粗糧樣品粗纖維含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 粗纖維含量測(cè)定結(jié)果（n=3,CV%＜5%）Tab.7 Determination results of crude fiber content（n=3，CV%＜5%）

2.5.2 粗纖維的分析

由表7知,3種粗糧樣品粗纖維含量：蕎麥＞玉米＞燕麥仁。纖維廣泛存在于植物體內(nèi)，是植物粗糧中的重要成分之一[11]。

2.6 熵值法構(gòu)建粗糧營(yíng)養(yǎng)多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系

根據(jù)3種粗糧樣品燃燒熱、脂肪含量、灰分、粗纖維含量、燃燒性參數(shù)數(shù)據(jù)構(gòu)建多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。本課題根據(jù)熵的特性,通過(guò)計(jì)算熵值來(lái)判斷一個(gè)事件的隨機(jī)性及無(wú)序程度,用熵值來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度。指標(biāo)的離散程度越大,該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響（權(quán)重）越大,其熵值越小。運(yùn)用熵值法對(duì)3種粗糧進(jìn)行賦權(quán)，計(jì)算綜合得分F。

綜合得分F越大,樣本效果越好。最終比較所有的F值,即得出評(píng)價(jià)結(jié)論。采用Excel計(jì)算,蕎麥、燕麥仁、玉米3種粗糧樣品F值為0.394 9、0.707 9、0.347 8,從綜合評(píng)價(jià)分析結(jié)果得到，3種樣品多指標(biāo)排序?yàn)椋貉帑溔剩臼w麥＞玉米。

3 結(jié)論

由多指標(biāo)分析綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可知,3種粗糧樣品多指標(biāo)燃燒熱、熱重參數(shù)、脂肪含量、灰分、粗纖維含量的熵值法分析綜合評(píng)價(jià)排序如下：燕麥仁＞蕎麥＞玉米。不同產(chǎn)地營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,為不同人群選擇提供依據(jù)。