稻谷儲藏過程中主要營養(yǎng)素變化的研究進展

1、2008,No.15收稿日期:2007-09-10;修回日期:2007-11-28作者簡介:伍金娥(1977-,女,博士,講師,農(nóng)產(chǎn)品貯藏與工程專業(yè)。稻谷儲藏過程中主要營養(yǎng)素變化的研究進展伍金娥,常超(武漢工業(yè)學院食品科學與工程學院,湖北武漢430023摘要:稻谷是一種重要的食糧和工業(yè)原料,儲藏期間,在酶和微生物作用下稻谷的生理生化特征發(fā)生改變,使得稻谷的品質劣變,導致稻谷營養(yǎng)價值和食用品質降低。系統(tǒng)介紹了稻谷儲藏過程中主要營養(yǎng)素變化以及與食用品質關系的研究進展。關鍵詞:稻谷;營養(yǎng)素;儲藏中圖分類號:TS210.1文獻標識碼:A 文章編號:1003-6202(200801-0005-03Pro

2、gress of Research on Changes of ma jor Nutr i en ts dur i n g Storage of R i ce ABSTRACT:The rice is one of i m portant f oods and industrial ra w materials .The physi ol ogical and bi oche m ical characteristics of rice under effects of enzy mes and m icr oorganis m swould change,resulting in deter

3、i orati on of rice quality,s o that the nutriti onal value of rice and food quality was reduced during st orage .The research p r ogress on the changes of main nutrients in rice and the relati on bet w een the changes and the quality of rice f ood during st orage was intr oduced syste matically .KE

4、YWO R D S:rice;nutrients;st orage稻谷是我國糧食的主要支柱,在種植上具有適應性廣、單位產(chǎn)量高的特點。在食用和加工利用上,稻米具有營養(yǎng)品質好、開發(fā)利用價值高的優(yōu)點。稻米除了富含淀粉外,還含有蛋白質、脂肪、維生素及11種礦物質,能為人體提供較全面的營養(yǎng)。稻谷是不耐儲藏的糧食品種,在一般儲藏條件下稻谷第二年就開始陳化變質,稻谷的宜儲藏年限為3年左右1。儲藏期間,稻谷生理生化特征的改變,使得稻谷品質劣變,導致稻谷營養(yǎng)價值、食用品質、種用品質降低,使稻谷及其加工副產(chǎn)品的綜合利用價值降低,嚴重影響了其經(jīng)濟效益和社會效益2。對此,國內(nèi)外研究者對稻谷的各種營養(yǎng)素在儲藏過程中發(fā)生

5、的變化以及對食用品質的影響進行了廣泛深入的研究,現(xiàn)綜述如下,旨在為稻谷的儲藏、深加工等提供參考。1淀粉淀粉是稻谷的主要成分,占胚乳重量的80%以上,也是最主要的營養(yǎng)素。因此很多研究集中于大米在陳化過程中淀粉性質的變化以及陳化導致大米直鏈淀粉和支鏈淀粉各自的化學組成的變化。王肇慈等認為淀粉在儲藏期間雖然受酶的作用,水解成糊精、麥芽糖,進而分解成葡萄糖作為代謝活動的能源而含量降低,但由于基數(shù)大,總的變化率并不明顯3。淀粉的成分與蒸煮大米的結構品質密切相關。直鏈淀粉含量低的大米蒸煮后黏性大,口感濕潤。大米在37條件下儲藏1年,蒸煮時最適加水量及米飯硬度均增加,而黏度及黏度與硬度比值下降,反映出大米的

6、蒸煮品質發(fā)生劣變。對這一現(xiàn)象的解釋,王金水等認為導致陳化大米品質劣變的主要原因是由于不溶性直鏈淀粉在大米儲藏過程中增加4。錢海峰等也認為,陳化使大米的支鏈淀粉占總淀粉的比例明顯下降;陳化過程中,支鏈淀粉有脫支的傾向,這是導致陳米飯黏度下降的原因之一5。對于不溶性直鏈淀粉含量增加的原因,邱明發(fā)等認為在儲藏大米中脫支酶仍保持其活性,并作用于1,6-糖苷鍵使支鏈淀粉脫支,所以儲藏后直鏈淀粉含量增加,支鏈淀粉含量減少6。其中有一部分也可能是無色糊精,從而使總支鏈淀粉的含量下降。這是導致米飯黏度下降的原因之一。另外,蛋白質與淀粉的相互作用強化,也阻止了淀粉吸水糊化和多糖游離析出,這也可能是導致陳化大米蒸

7、煮后黏度降低、硬度升高的一個因素7。2脂類大米中脂類約占2%5%。脂肪酸主要由亞油酸、亞麻酸、油酸、花生烯酸、軟脂酸、硬脂酸和十四烷酸組成,其中亞油酸占50%左右?；ㄉ┧帷喡樗?、亞油酸對防止動脈硬化及高血膽固醇癥效果明顯。由此可見,稻谷脂肪是一種營養(yǎng)豐富,具有醫(yī)療保健作用的物質。在大米陳化過程中,這些脂肪酸極易氧化、水解,產(chǎn)生游離脂肪酸、酚類、醛類物質。早期對脂類在大米陳化過程中的變化研究很多,認為脂類的水解、酸敗是陳米產(chǎn)生米臭味的一個重要原因8。脂肪酶是脂肪分解代謝中第一個參與反應的酶,一般認為它對脂肪的轉化速率起著調(diào)控的作用,是稻谷儲藏過程中脂肪酸敗變質的主要原因之一。王若蘭等研究發(fā)現(xiàn)

8、脂肪酶和脂肪氧化酶缺失的樣品,其脂肪酸值、過氧化值的增加速度明顯低于對照樣品,從而證實了脂肪酶和脂肪氧化酶在一定程度上具有加速稻谷陳化的作用9。稻谷中脂類變化的途徑有二:一是氧化作用,脂類中脂肪酸組成多為不飽和脂肪酸,能被氧化產(chǎn)生羰基化合物,主要為醛、酮類物質;二是水解作用,油脂受脂肪酶水解產(chǎn)生甘油和脂肪酸,水解酶在油脂氧化和水解中起決定作用10。脂類也與米飯可口性、光澤、香味有密切關系。稻谷在陳化過程中游離脂肪酸的增多,伴隨著米飯變硬,甚至產(chǎn)生異味,米飯的流變學特性受到損害。R ichard F Fester 等發(fā)現(xiàn)天然淀粉中的直鏈淀粉和脂類形成復合物能產(chǎn)生抑制淀粉膨潤的作用11。米飯硬度增

9、加,膨脹率和吸水率增大,可溶性固形物減少,糊化溫度升高,黏度降低,其部分原因是稻谷中游離脂肪酸與直鏈淀粉構成復合物所致12。Morris on 等6伍金娥等:稻谷儲藏過程中主要營養(yǎng)素變化的研究進展/2008年第1期采用13CCP/MAS-NMP技術(13C交差極化/幻角旋轉核磁共振也證實天然大米淀粉中存在有直鏈淀粉-脂復合體,這種復合物對大米的糊化起阻礙作用13。在陳化過程中,直鏈淀粉2脂有隨直鏈淀粉含量增加而增加的趨勢。這種淀粉在膨脹、糊化時要吸收更多的熱量,限制了淀粉的糊化,從而導致大米蒸煮時不易糊化,硬度上升,黏度下降。3蛋白質與氨基酸大米中蛋白質的含量較低,僅為8%10%,但以我國人群

10、攝入的比例來說,稻谷蛋白質占攝入蛋白質總量的41.39%45.5%,因此稻谷蛋白質在人群的飲食營養(yǎng)素中占據(jù)極其重要的地位。稻谷中蛋白質以蛋白體的形式存在于胚乳中,分為谷蛋白(80%、醇蛋白(3%、球蛋白(10%和清蛋白(5%14。對于蛋白質,許多研究者認為大米在儲藏過程中,總蛋白質含量基本保持不變,蛋白質的變化主要表現(xiàn)為結構和類型等方面的改變。儲藏3年的稻谷,總蛋白質含量變化不大,但儲存14個月時,非蛋白氮突然下降,下降率達10%42%,水溶性蛋白質和鹽溶性蛋白質也有下降趨勢15。鹽溶性的球蛋白隨稻谷儲藏時間的延長而慢慢下降。正常儲藏1年的稻谷,鹽溶性蛋白質下降達28%,這是由于球蛋白中堿性氨

11、基酸含量最高(15.4%所致。從結構上來講,大米儲藏后,蛋白質會出現(xiàn)分子量增長的趨勢。Chrastil和任順成等報道:無論新米還是陳米的谷蛋白電泳圖譜中都有從12.3K D到202K D的13個譜帶,可見陳米和新米的谷蛋白譜帶數(shù)目相同,但是陳米的谷蛋白中,低分子量譜帶含量減少,高分子量譜帶含量增多,米谷蛋白的平均分子量增大16、17。卞科和路茜玉研究發(fā)現(xiàn),大米在陳化過程中巰基(-SH含量下降,二硫鍵(-S-S-含量上升,且-SH含量與黏度和硬度的比值呈正相關18。Chrastil認為,大米蛋白質在貯藏過程中交聯(lián)程度增加,蒸煮米香味中的重要成分H2S減少,谷蛋白由于二硫鍵的交聯(lián)作用在淀粉粒周圍形

12、成了致密的網(wǎng)狀結構,限制了淀粉粒的膨潤,影響了陳米的食用品質;-S H氧化成-S-S-必然導致蛋白質分子結構的變化19。大米蒸煮過程中加入一定量的2巰基乙醇,可提高米飯的黏度,2巰基乙醇能有效切斷二硫鍵。這說明大米陳化過程中品質變化的部分原因可能來源于蛋白質結構上的變化。氨基酸的組成和含量決定了大米的營養(yǎng)價值。稻谷蛋白質約含20種氨基酸,其中包括了8種人體必需氨基酸,從生物價、蛋白價、化學價等方面來評價稻谷蛋白質的營養(yǎng)價值,均表明稻谷蛋白質是最好的植物蛋白質之一。稻谷儲藏過程中限制性氨基酸,如賴氨酸、色氨酸含量減少,降低了它的蛋白質營養(yǎng)品質。在相同溫度下,色氨酸發(fā)生變化的速率明顯大于賴氨酸。根

13、據(jù)蛋白質變性的理論推測,稻谷在陳化過程中,它的蛋白質出現(xiàn)不同程度的變性。變性后的蛋白質,空間構象發(fā)生變化,從而導致色氨酸外露,使色氨酸更容易被氧化變質。松奇昭夫等研究了米飯中氨基酸與食用品質的關系,表明谷氨酸和天冬氨酸與米飯食用品質呈正相關,粳米的食用品質好正是由于游離氨基酸較少而谷氨酸和天冬氨酸相對多的緣故8。4維生素稻谷中維生素主要有VB1(硫胺素、VB2(核黃素、VB3(泛酸、VB5(尼克酸、VB6(毗哆素等B族維生素,還有少量維生素A原胡蘿卜素和VE。維生素在稻谷中含量很少,絕大部分在籽粒的胚和糊粉層中。維生素在稻谷中含量雖少,人體對它的需要量也很少,但是維生素是人體新陳代謝所必需的物

14、質。動物機體代謝的維生素大部分都要從食物中攝取。若缺少某種維生素,則會引起功能代謝紊亂,導致相應疾病。糧谷類食品是人體B族維生素的主要來源20。日本、美國等國家非常重視稻谷中維生素保存量,并開發(fā)研究和食用許多高維生素含量的稻米食品21。葉霞等研究表明稻谷在陳化過程中VB1和VB2的損失是很大的。以45儲藏約5個月,VB1含量損失74%,VB2含量損失67%。若以稻米精加工維生素損失50%計,精米中VB1和VB2含量微乎其微。溫度仍是影響因素之一,同時,VB2的解離速率是VB1的2倍22。除此之外,VB1和VB2在加工和烹調(diào)過程中也有很大程度的損失。因此,需依靠營養(yǎng)強化來解決B族維生素的供給問題

15、,即在精白米中進行VB1、VB2等營養(yǎng)素的強化。5結語稻谷的陳化既是其本身生理變化,又是本身生化變化的自然衰老現(xiàn)象。即使在正常儲藏條件下,沒有蟲、霉的侵害,陳化也會發(fā)生,但是,儲藏條件對促進和延緩稻谷的陳化有密切關系8。影響大米陳化的因素主要是水分和溫度。大米水分越高,陳化越嚴重。必須嚴格控制大米的水分。王若蘭等9研究了在常溫、準低溫、氣調(diào)3種不同儲藏方式下糙米和大米的儲藏穩(wěn)定性以及3種儲藏方法的保鮮效果,結果表明準低溫儲藏最有利于糙米保鮮和延緩品質陳化。陳化的程度與儲藏時間的長短有關,儲藏期越長,陳化越嚴重。控制大米陳化的手段主要有控制水分、低溫儲藏、缺氧儲藏等。目前,大米儲藏方式主要是采用

16、“通風干燥+磷化鋁”的防蟲、防霉保鮮方法,但化學藥劑的殘留和害蟲抗藥性問題日益嚴重。而在此儲藏方式下,化學藥劑的殘留是否對營養(yǎng)素成分變化有影響,稻谷品質劣變評定中的諸因素如何選擇和量化皆有待研究。因此,對稻米的化學成分、食用品質、營養(yǎng)品質、深度加工和合理利用的深入系統(tǒng)的研究,對于稻谷的儲藏、深加工等工作具有重要的意義。參考文獻研究J.中國糧油學報,2003,18(6:2028.2路茜玉.大米陳化機理的研究及其控制對策J.鄭州糧食學院學報,1993(4:17.3王肇慈,孫明.國內(nèi)外糧食儲藏品質評價與技術狀況J.南京經(jīng)濟學院學報,1997(4:113115.的關系J.中國糧油學報,2000,15(

17、4:58.5錢海峰,陳玉銘.陳化過程中淀粉性質變化研究J.糧食與飼料工業(yè),2001(11:4145.化J.中國糧油,1998,13(1:1215.響J.中國農(nóng)學通報,2005,25(6:113115.8唐為民,呼玉山.稻米陳化機理研究的新進展J.西部糧油科技,2002(6:3033.J.河南工業(yè)大學學報(自然科學版,2006,27(4:2327.(下轉第9頁吳存榮等:小麥硬度指數(shù)測定技術研究進展/2008年第1期9增高的趨勢。小麥硬度指數(shù)測定儀是小麥硬度測定硬度指數(shù)法國家標準中規(guī)定使用的關鍵儀器,其正確性、可檢定性和測定數(shù)據(jù)的可比性如何,直接影響新的小麥和小麥硬度測定硬度指數(shù)法國家標準的實施,

18、為了完善小麥硬度指數(shù)測定標準體系,必須使硬度指數(shù)測定儀標準化。課題組在保證儀器測試性能參數(shù)的基礎上,針對儀器的準確性、穩(wěn)定性進行了大量試驗,確定了儀器的基本性能要求,制定了LS/T3704-2007小麥硬度指數(shù)測定儀技術條件和試驗方法行業(yè)標準。4小麥硬度指數(shù)測定技術應用前景新修訂已報批的小麥國家標準(G B1351200717采用了硬度指數(shù)作為小麥軟硬分類的依據(jù)。此標準積極吸納了科學技術發(fā)展的成果,加快了我國小麥分類同國際接軌的步伐,對保護農(nóng)民利益、引導小麥市場的發(fā)展與小麥及其產(chǎn)品質量的提高、有效利用小麥資源將發(fā)揮重要作用。小麥硬度本身對高精度、低灰分小麥粉出率的重要影響已引起制粉業(yè)廣泛的關注

19、和高度重視。絕大多數(shù)制粉廠的生產(chǎn)工藝要求只加工硬麥或者只加工軟麥,很少數(shù)廠會輪流交替加工硬、軟兩種小麥。指定用于既研磨極軟又研磨極硬兩種小麥的粉廠,在設計中總含有折中成分,不但影響粉質而且影響產(chǎn)量。市場已經(jīng)證明,用同一制粉機組研磨硬度范圍很廣的小麥,在世界上許多地區(qū)都認為不經(jīng)濟18。小麥硬度指數(shù)測定技術的應用,將為制粉廠準確、快速測定所需小麥的硬度并指導經(jīng)濟、合理潤麥帶來便利條件,同時也將為小麥分類收儲及貿(mào)易的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。小麥籽粒硬度對加工品質的影響也已經(jīng)越來越受到育種者的重視。結合中國小麥品質區(qū)劃的完善,小麥硬度指數(shù)測定技術也將成為中國小麥硬度基因工程改良研究的一種技術手段,為人們測

20、定、控制籽粒硬度大小,使小麥作物的硬度值朝著預定的目標發(fā)展成為可能,必將推進優(yōu)質專用小麥產(chǎn)業(yè)帶的建設。促進小麥品質基礎性或應用基礎性研究的作用將越加明顯。隨著市場發(fā)展的需要,小麥硬度指數(shù)測定技術將會成為研究小麥籽粒硬度與蛋白質及淀粉的關系,淀粉和蛋白質的積累與小麥籽粒硬度的關系等有關問題的有效工具。參考文獻1張玉良,王文真,王光瑞.小麥籽粒硬度測定方法的研究J.作物雜志,1992(3:4041.2FaqirM,Hoseney R C.W heat hardnessJ.Cereal Foods World,1991,32:320322.3AACC Method55-30,Particle Siz

21、e I ndex f or W heat HardnessS.4AACC Method39-70A,Near2I nfrared Reflectance Method f orHardness Deter m inati on in W heatS.5AACC Method55-31,Single2Kernel Characterizati on System f orW heat Kernel TextureS.6.J.糧食與飼料工業(yè).(1,.I:小麥硬度-抗粉碎硬度指J.,1992,7(4:16.8趙仁勇.小麥硬度測定方法的研究與應用J.面粉通訊,2003(4:2630.9何中虎,林作楫,

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