稻谷儲藏過程中主要營養(yǎng)素變化的研究進(jìn)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(jìn)展伍金娥,常超(武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)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(zhì)劣變,導(dǎo)致稻谷營養(yǎng)價(jià)值和食用品質(zhì)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(zhì)關(guān)系的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞:稻谷;營養(yǎng)素;儲藏中圖分類號:TS210.1文獻(xiàn)標(biāo)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(yīng)性廣、單位產(chǎn)量高的特點(diǎn)。在食用和加工利用上,稻米具有營養(yǎng)品質(zhì)好、開發(fā)利用價(jià)值高的優(yōu)點(diǎn)。稻米除了富含淀粉外,還含有蛋白質(zhì)、脂肪、維生素及11種礦物質(zhì),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(zhì),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(zhì)劣變,導(dǎo)致稻谷營養(yǎng)價(jià)值、食用品質(zhì)、種用品質(zhì)降低,使稻谷及其加工副產(chǎn)品的綜合利用價(jià)值降低,嚴(yán)重影響了其經(jīng)濟(jì)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(zhì)的影響進(jìn)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(zhì)的變化以及陳化導(dǎo)致大米直鏈淀粉和支鏈淀粉各自的化學(xué)組成的變化。王肇慈等認(rèn)為淀粉在儲藏期間雖然受酶的作用,水解成糊精、麥芽糖,進(jìn)而分解成葡萄糖作為代謝活動(dòng)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(jié)構(gòu)品質(zhì)密切相關(guān)。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(shí)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(zhì)發(fā)生劣變。對這一現(xiàn)象的解釋,王金水等認(rèn)為導(dǎo)致陳化大米品質(zhì)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(rèn)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(dǎo)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(rèn)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(dǎo)致米飯黏度下降的原因之一。另外,蛋白質(zhì)與淀粉的相互作用強(qiáng)化,也阻止了淀粉吸水糊化和多糖游離析出,這也可能是導(dǎo)致陳化大米蒸

7、煮后黏度降低、硬度升高的一個(gè)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。花生烯酸、亞麻酸、亞油酸對防止動(dòng)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(zhì)。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(zhì)。早期對脂類在大米陳化過程中的變化研究很多,認(rèn)為脂類的水解、酸敗是陳米產(chǎn)生米臭味的一個(gè)重要原因8。脂肪酶是脂肪分解代謝中第一個(gè)參與反應(yīng)的酶,一般認(rèn)為它對脂肪的轉(zhuǎn)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(zhì)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(shí)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(zhì);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(guān)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(xué)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(fù)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(gòu)成復(fù)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(jìn)展/2008年第1期采用13CCP/MAS-NMP技術(shù)(13C交差極化/幻角旋轉(zhuǎn)核磁共振也證實(shí)天然大米淀粉中存在有直鏈淀粉-脂復(fù)合體,這種復(fù)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(shí)要吸收更多的熱量,限制了淀粉的糊化,從而導(dǎo)致大米蒸煮時(shí)不易糊化,硬度上升,黏度下降。3蛋白質(zhì)與氨基酸大米中蛋白質(zhì)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(zhì)占攝入蛋白質(zhì)總量的41.39%45.5%,因此稻谷蛋白質(zhì)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(zhì)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(zhì),許多研究者認(rèn)為大米在儲藏過程中,總蛋白質(zhì)含量基本保持不變,蛋白質(zhì)的變化主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)和類型等方面的改變。儲藏3年的稻谷,總蛋白質(zhì)含量變化不大,但儲存14個(gè)月時(shí),非蛋白氮突然下降,下降率達(dá)10%42%,水溶性蛋白質(zhì)和鹽溶性蛋白質(zhì)也有下降趨勢15。鹽溶性的球蛋白隨稻谷儲藏時(shí)間的延長而慢慢下降。正常儲藏1年的稻谷,鹽溶性蛋白質(zhì)下降達(dá)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(jié)構(gòu)上來講,大米儲藏后,蛋白質(zhì)會出現(xiàn)分子量增長的趨勢。Chrastil和任順成等報(bào)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(gè)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(guān)18。Chrastil認(rèn)為,大米蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu),限制了淀粉粒的膨潤,影響了陳米的食用品質(zhì);-S H氧化成-S-S-必然導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)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(zhì)變化的部分原因可能來源于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的變化。氨基酸的組成和含量決定了大米的營養(yǎng)價(jià)值。稻谷蛋白質(zhì)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(jià)、蛋白價(jià)、化學(xué)價(jià)等方面來評價(jià)稻谷蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值,均表明稻谷蛋白質(zhì)是最好的植物蛋白質(zhì)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(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)。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(zhì)變性的理論推測,稻谷在陳化過程中,它的蛋白質(zhì)出現(xiàn)不同程度的變性。變性后的蛋白質(zhì),空間構(gòu)象發(fā)生變化,從而導(dǎo)致色氨酸外露,使色氨酸更容易被氧化變質(zhì)。松奇昭夫等研究了米飯中氨基酸與食用品質(zhì)的關(guān)系,表明谷氨酸和天冬氨酸與米飯食用品質(zhì)呈正相關(guān),粳米的食用品質(zhì)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(zhì)。動(dòng)物機(jī)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(dǎo)致相應(yīng)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(gè)月,VB1含量損失74%,VB2含量損失67%。若以稻米精加工維生素?fù)p失50%計(jì),精米中VB1和VB2含量微乎其微。溫度仍是影響因素之一,同時(shí),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(qiáng)化來解決B族維生素的供給問題

15、,即在精白米中進(jìn)行VB1、VB2等營養(yǎng)素的強(qiáng)化。5結(jié)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(jìn)和延緩稻谷的陳化有密切關(guān)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(yán)重。必須嚴(yán)格控制大米的水分。王若蘭等9研究了在常溫、準(zhǔn)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(jié)果表明準(zhǔn)低溫儲藏最有利于糙米保鮮和延緩品質(zhì)陳化。陳化的程度與儲藏時(shí)間的長短有關(guān),儲藏期越長,陳化越嚴(yán)重?？刂拼竺钻惢氖侄沃饕锌刂扑?、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(fēng)干燥+磷化鋁”的防蟲、防霉保鮮方法,但化學(xué)藥劑的殘留和害蟲抗藥性問題日益嚴(yán)重。而在此儲藏方式下,化學(xué)藥劑的殘留是否對營養(yǎng)素成分變化有影響,稻谷品質(zhì)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(xué)成分、食用品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、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(xiàn)研究J.中國糧油學(xué)報(bào),2003,18(6:2028.2路茜玉.大米陳化機(jī)理的研究及其控制對策J.鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào),1993(4:17.3王肇慈,孫明.國內(nèi)外糧食儲藏品質(zhì)評價(jià)與技術(shù)狀況J.南京經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào),1997(4:113115.的關(guān)系J.中國糧油學(xué)報(bào),2000,15(

17、4:58.5錢海峰,陳玉銘.陳化過程中淀粉性質(zhì)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(xué)通報(bào),2005,25(6:113115.8唐為民,呼玉山.稻米陳化機(jī)理研究的新進(jìn)展J.西部糧油科技,2002(6:3033.J.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版,2006,27(4:2327.(下轉(zhuǎn)第9頁吳存榮等:小麥硬度指數(shù)測定技術(shù)研究進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定使用的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,

18、為了完善小麥硬度指數(shù)測定標(biāo)準(zhǔn)體系,必須使硬度指數(shù)測定儀標(biāo)準(zhǔn)化。課題組在保證儀器測試性能參數(shù)的基礎(chǔ)上,針對儀器的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性進(jìn)行了大量試驗(yàn),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(shù)條件和試驗(yàn)方法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4小麥硬度指數(shù)測定技術(shù)應(yīng)用前景新修訂已報(bào)批的小麥國家標(biāo)準(zhǔn)(G B1351200717采用了硬度指數(shù)作為小麥軟硬分類的依據(jù)。此標(biāo)準(zhǔn)積極吸納了科學(xué)技術(shù)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(hù)農(nóng)民利益、引導(dǎo)小麥?zhǔn)袌龅陌l(fā)展與小麥及其產(chǎn)品質(zhì)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(guān)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(shè)計(jì)中總含有折中成分,不但影響粉質(zhì)而且影響產(chǎn)量。市場已經(jīng)證明,用同一制粉機(jī)組研磨硬度范圍很廣的小麥,在世界上許多地區(qū)都認(rèn)為不經(jīng)濟(jì)18。小麥硬度指數(shù)測定技術(shù)的應(yīng)用,將為制粉廠準(zhǔn)確、快速測定所需小麥的硬度并指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)、合理潤麥帶來便利條件,同時(shí)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(zhì)的影響也已經(jīng)越來越受到育種者的重視。結(jié)合中國小麥品質(zhì)區(qū)劃的完善,小麥硬度指數(shù)測定技術(shù)也將成為中國小麥硬度基因工程改良研究的一種技術(shù)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(yù)定的目標(biāo)發(fā)展成為可能,必將推進(jìn)優(yōu)質(zhì)專用小麥產(chǎn)業(yè)帶的建設(shè)。促進(jìn)小麥品質(zhì)基礎(chǔ)性或應(yīng)用基礎(chǔ)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(shù)將會成為研究小麥籽粒硬度與蛋白質(zhì)及淀粉的關(guān)系,淀粉和蛋白質(zhì)的積累與小麥籽粒硬度的關(guān)系等有關(guān)問題的有效工具。參考文獻(xiàn)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(yīng)用J.面粉通訊,2003(4:2630.9何中虎,林作楫,

22、王龍俊,等.中國小麥品質(zhì)區(qū)劃的研究J.中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,35(4:359364.10林作楫,雷振生,王樂凱.我國小麥品質(zhì)分類的探討J.糧油食品科技,2006,14(1:68.11郭剛,周革.小麥硬度及其測定方法J.中國糧油學(xué)報(bào),1996,11(4:711.J.中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,35(10:11771185.究J.麥類作物學(xué)報(bào),2004,24(2:106109.14虞泓.JY DB100型小麥硬度測定儀的應(yīng)用J.面粉通訊,2005(5:2628.15關(guān)于征求小麥、小麥硬度測定國家標(biāo)準(zhǔn)的函之附件216小麥硬度及測定方法抗粉碎指數(shù)法國家標(biāo)準(zhǔn)編制說明EB/OL.htt p://office/050630009.doc,2005207201.17關(guān)于征求小麥、小麥硬度測定國家標(biāo)準(zhǔn)的函之附件118張誠彬.小麥硬度影響制粉J.糧油食品科技,2002,5(10:4647.(責(zé)任編輯:黃文雄(上接第6頁10王肇慈.糧油食品品質(zhì)分析M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2000.11R ichard F T,W illia m R M.Suelling and Gelatinizati on of CerealStarches.I.Effects of Am