不同储藏深度对稻谷品质的影响.pdf

现代食品XIANDAISHIPIN06/粮食流通Grain Distributiondoi:10.16736/41-1434/ts.2023.19.002不同储藏深度对稻谷品质的影响The Effect of Different Storage Depths on the Quality of Paddy 曹兴刚，杨双喜，侯红军，戴瑜鹏，张小东，史雪鹏（中央储备粮中宁直属库有限公司，宁夏 中宁 755100）CAO Xinggang,YANG Shuangxi,HOU Hongjun,DAI Yupeng,ZHANG Xiaodong,SHI Xuepeng(Zhongning Direct Depot Co.Ltd.,of Sinograin Reserves,Zhongning 755100,China)摘 要：贮藏深度是影响稻谷贮藏品质的关键控制因素，为此本文主要研究了低温贮藏下不同贮藏深度对稻谷品质的影响，以期为低温贮藏方式在稻谷中的应用提供理论参考。对不同深度的样品进行比较，探究不同贮藏深度（上层、中层、下层）对稻谷水分、灰分、可溶性蛋白及氨基酸含量的影响，同时结合偏最小判别分析筛选稻谷中的特征游离氨基酸。结果表明，不同深度对稻谷水分无显著性影响（p 0.05），但对稻谷灰分、可溶性蛋白及部分游离氨基酸含量存在显著性影响（p 0.05）。其中，上层样品的稻谷灰分和游离氨基酸总量最高；下层稻谷水分最高，灰分含量最低。进一步利用 PLS-DA 筛选出赖氨酸、丙氨酸、组氨酸、脯氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸为稻谷的特征游离氨基酸。关键词：贮藏深度；稻谷；品质；偏最小二乘判别分析Abstract：Storage depth is a key control factor affecting the storage quality of rice.Therefore,this article mainly studies the impact of different storage depths on rice quality under low-temperature storage,in order to provide theoretical reference for the application of low-temperature storage methods in rice.Compare samples from different depths,the effects of different storage depths(upper,middle,and lower layers)on the moisture,ash content,soluble protein,and amino acid content of rice were explored.At the same time,the characteristic free amino acids of rice were screened using partial minimum discriminant analysis.The results showed that different depths had no significant impact on the moisture content of rice(p 0.05),but there is a significant impact on the ash content,soluble protein,and some free amino acid content of rice(p 0.05).The ash content and free amino acid content of rice in the upper layer samples were the highest.The moisture and essential amino acid content of the lower layer of rice are the highest.The lower layer of rice has the highest moisture content and the lowest ash content.Further use of PLS-DA to screen lysine,alanine,histidine,proline,glutamic acid,and phenylalanine as characteristic free amino acids for rice.Keywords：storage depth;paddy;quality;partial least squares discriminant analysis中图分类号：F762.1稻谷含有丰富的淀粉、蛋白质、氨基酸、脂质等众多营养物质，是我国南方的主要口粮。然而，稻谷收获后由于其自身呼吸代谢旺盛，微生物活动强烈，含水率较高等原因，易导致贮藏过程中出现发热、发芽及霉变等现象1。同时，稻谷在贮藏过程中的淀粉、蛋白质及脂肪易发生氧化反应，从而影响稻谷的营养品质。此外，稻谷的品质与贮存环境中的水分、温度及气体成分有关2。刘光旭等3研究了二氧化作者简介：曹兴刚（1980），男，大专，研究方向为农产品加工与贮藏。通信作者：杨双喜（1996），男，硕士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：。现代食品XIANDAISHIPIN07/粮食流通GrainDistribution碳处理前后稻谷营养品质的变化，结果表明气调处理的稻谷脂肪酸值增长速度为常规熏蒸仓的 1/4，并且整精米率降幅也显著低于常规仓。龚刘闯等4比较了氮气气调和磷化氢熏蒸仓储粮两种方式对稻谷品质的影响，结果表明氮气储粮可以明显延缓稻谷脂肪酸值的变化。然而，关于稻谷在低温贮藏下的品质研究相对较少，并且对不同贮藏深度下稻谷的品质研究也鲜有报道。为此，本文从减少稻谷贮藏过程中营养成分的损失和提高其食用安全性的角度出发，拟探究不同贮藏深度对稻谷营养品质的影响，从而为进一步延长稻谷贮藏周期提供一定的理论依据和数据 参考。1 材料与方法1.1 材料与试剂样品选择 2022 年宁夏一级稻谷，杂质为 0.9%，出糙率为 80%，整精米率为 57.3%，脂肪酸值为 14.40 mg KOH/100 g。柠檬酸溶液，天津市科密欧化学试剂有限公司；柠檬酸钠溶液，天津市科密欧化学试剂有限公司。1.2 仪器与设备FOSS 凯氏定氮仪 2300；SX-8-10 马弗炉，北京中兴伟业仪器有限公司；德国 SYKAM 氨基酸分析仪S433D；CP225D 电子天平，德国 Sartorius。1.3 实验方法1.3.1取样方法分别在仓内东南西北及中间 5 个位置取样，取样过程中需严格控制取样深度。第 1 层距离粮面约 2 m，第 2 层约 4 m，第 3 层约 6 m。取样结束后将 5 个点的样品分别按照上层、中层和下层进行混合，最后分别取 1 kg 的待测样品在 4 冰箱中贮藏。1.3.2 指标测定水分的测定：利用水分测定仪快速测定。灰分的测定：参照食品安全国家标准 食品中灰分的测定（GB 5009.42016）利用马弗炉进行测定。可溶性蛋白的测定：参照大豆水溶性蛋白含量的测定（NY/T 12052006）方法利用凯氏定氮仪进行测定。游离氨基酸含量的测定：参照饲料中氨基酸的测定（GB/T 182462019）酸提取法，利用氨基酸分析仪进行测定。1.3.3 数据分析利用 SIMAC14.1 和 SPSS 26.0 软件对样品进行PLS-DA分析、单因素方差分析（P0.01，P0.05）；最后通过 Origin 2021b 软件作图。2 结果与分析2.1 贮藏深度对稻谷水分含量的影响在稻谷贮藏过程中，由于掺杂的谷外糙米无稻壳的保护，易导致糙米在变化的温湿环境中发生吸附解吸反应，使其水分发生变化进而影响稻谷的储藏品质5。由图 1 可知，贮藏深度对水分含量的影响无显著性差异（p 0.05）。当贮藏深度在下层时，稻谷水分含量最高，为 15.6%，贮藏深度在中层时稻谷含水量最低，为 14.9%。可见，为进一步延长稻谷贮藏品质需进行通风降水操作，以便防止产生发热和霉变现象。不同小写字母表示差异显著（p0.05），下同。图 1 贮藏深度对稻谷水分含量的影响图2.2 贮藏深度对稻谷灰分含量的影响灰分是指样品经高温灼烧后有机物以水和二氧化碳的形式释放掉，剩余的无机物即为灰分，它是反映稻谷加工精度的重要指标，也是决定稻谷等级的重要指标。一般认为稻谷灰分越低，其加工精度和等级越高，反之加工精度和等级越低，品质越差，商品价值越低6。由图 2 可知，不同贮藏深度对稻谷灰分含量具有显著影响（p 0.05）,当贮藏深度为上层时稻谷灰分含量最高，为 1.27 g/100 g，当贮藏深度为中层和下层时，稻谷灰分含量分别约为 1.18 g/100 g 和 1.14 g/100 g。2.3 贮藏深度对稻谷可溶性蛋白含量的影响可溶性蛋白与稻谷食用品质息息相关，其含量越高越有利于大米吸水膨胀、糊化，从而提高大米黏性和保水性能，改善大米口感7。由图 3 可知，不同贮藏现代食品XIANDAISHIPIN08/粮食流通Grain Distribution深度对稻谷可溶性蛋白含量具有显著性影响（p0.05），当贮藏深度在中层时稻谷可溶性蛋白含量最高，为1.26%，当贮藏深度为上层时稻谷可溶性蛋白含量最低，为 1.03%，随着贮藏深度的增加，稻谷可溶性蛋白含量呈现先增加后下降的趋势，这可能是由于贮藏温度升高而导致稻谷中可溶性蛋白质氧化较为严重。图 2 贮藏深度对稻谷灰分含量的影响图2.4 贮藏深度对稻谷游离氨基酸含量的影响氨基酸是构成蛋白质的基本单位,是维系人体生命活动的重要物质，还是一种重要的呈味物质8。目前可将氨基酸分为甜味、鲜味、苦味及无味 4 种，其中天门冬氨酸、谷氨酸具有较强的鲜味，苏氨酸、甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸及丙氨酸具有浓厚的甜味。不同贮藏深度下稻谷的呈味物质氨基酸组成如表 1 所示。图 3 贮藏深度对稻谷可溶性蛋白含量的影响图由表 1 可知，稻谷甜味和鲜味氨基酸含量最高，以及有少量的苦味和无味氨基酸，这些氨基酸共同组成稻谷特殊的风味。其中，丙氨酸和天门冬氨酸含量最为突出，分别为 0.018 82 mgg-1和 0.010 63 mgg-1。同时，不同贮藏深度对稻谷中部分呈味氨基酸含量存在显著性差异，上中下层 17 种氨基酸总含量大小为上层（0.073 160.002 30）mgg-1 下层（0.015 750.005 29）mgg-1 中层（0.014 44 0.001 16）mgg-1，贮藏深度为中层和下层时的氨基酸含量损耗较大，而上层对氨基酸风味保留较好。表 1 不同贮藏深度下稻谷氨基酸含量及组成标表 单位：mgg-1氨基酸上层中层下层天门冬氨酸0.010 630.000 27a0.002 960.000 08b0.002 740.000 03b苏氨酸0.002 240.000 44a0.000 670.000 06b0.000 660.000 08b丝氨酸0.004 550.000 23a0.001 090.000 09b0.001 180.000 16b谷氨酸0.014 340.000 38a0.004 140.000 08b0.003 910.000 01b甘氨酸0.001 250.000 20a0.000 200.000 01b0.000 250.000 07b丙氨酸0.018 820.000 88a0.001 830.001 25b0.000 640.000 22b缬氨酸0.000 590.000 06a0.000 110.000 06b0.000 240.000 21ab异亮氨酸0.000 340.000 13a0.000 130.000 14a0.000 030.000 01a亮氨酸0.000 810.000 51a0.000 060.000 04a0.000 200.000 26a酪氨酸0.001 320.000 01a0.000 080.000 01b0.000 100.000 04b苯丙氨酸0.000 270.000 03a0.000 090.000 01a0.001 250.001 69a赖氨酸0.003 210.000 64a0.000 690.000 02a0.003 290.003 95a组氨酸0.009 440.001 65a0.001 670.000 26b0.000 800.000 37b精氨酸0.001 150.000 18a0.000 250.000 07b0.000 180.000 18b脯氨酸0.001 360.000 01a0.000 340.000 32b0.000 050.000 02b蛋氨酸0.002 140.000 02a0.000 080.000 03b0.000 200.000 23b胱氨酸0.000 700.000 06a0.000 050.000 01b0.000 030.000 02b注：同行不同小写字母表示差异显著（p 0.05），下同。现代食品XIANDAISHIPIN09/粮食流通GrainDistribution2.5 稻谷特征游离氨基酸筛选采用偏最小二乘判别分析（Partial Least Squares Discriminant Analysis，PLS-DA）对游离氨基酸含量数据进行处理。由 PLS-DA 模型可知，RX2=0.996、Ry2=0.844，Q2=0.436，其中RX2代表在x轴方向的解释率，Ry2表示在y轴方向的解释率，Q2表示模型的预测能力，当 RX2-Ry2 0.3，表示该模型具有较好的预测能力。同时利用 200 次响应进行模型置换检验，由图 4 可知，R2=0.485，Q2=-0.025 4，且 Q2与 y 轴截距小于零，表明该模型未拟合过度，进一步证明其具有良好的稳定性和预测能力，能够完成后续特征游离氨基酸种类的筛选。1.0 0.8R2R2Q2Q2 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.200.20.40.60.8200 次置换检验图 4 PLS-DA 模型置换检验图根据 PLS-DA 模型中变量重要性投影值（Variable Importance in Project，VIP）可知，当 VIP 1 时表明该游离氨基酸化合物为样品特征风味化合物，并且VIP值越大对样品风味贡献程度越大9。由表 2 和图 5 可知，有 6 种化合物的 VIP 值大于 1 的氨基酸分别为赖氨酸、丙氨酸、组氨酸、脯氨酸、谷氨酸和苯丙氨 酸等。2.6 稻谷蛋白质营养价值评价食物中蛋白质的营养价值主要取决于氨基酸的种类、数量以及构成比例，当构成比例越接近人体所需氨基酸比例，则蛋白质的营养品质越丰富10。为此，本文通过研究不同贮藏深度对稻谷游离氨基酸组成和含量的影响，同时利用 WHO/FAO 标准模式普进行比对，结果如表 3所示，从而筛选出稻谷中最具营养价值的氨基酸化合物。表 2 稻谷中游离氨基酸 VIP 值表序号氨基酸VIP1氨基酸总含量2.332赖氨酸1.513丙氨酸1.324组氨酸1.085脯氨酸1.036谷氨酸1.027苯丙氨酸1.018丝氨酸0.959异亮氨酸0.8810天门冬氨酸0.8611甘氨酸0.7412精氨酸0.5713酪氨酸0.5014蛋氨酸0.4615苏氨酸0.4516亮氨酸0.3917缬氨酸0.2918胱氨酸0.25现代食品XIANDAISHIPIN10/粮食流通Grain Distribution由表 3 可知，在 3 种贮藏深度下氨基酸质量分数占比最高的为组氨酸和赖氨酸，其中上层组氨酸含量为 12.9 mgg-1 pro，中层组氨酸含量为 11.6 mgg-1 pro，下层赖氨酸含量为 20.9 mgg-1 pro。同时，在 3 种贮藏深度下组氨酸含量占比明显高于 WHO/FAO 标准所要求的1.5 mgg-1 pro。可见，稻谷中组氨酸含量较为丰富，进一步表明稻谷制品适合于婴幼儿和特殊人群食用。在 3 种贮藏深度中的必需氨基酸模式表现较为平衡，并且下层总的必需氨基酸模式普值（43.3 mgg-1 pro）显著高于标准的要求（36.5 mgg-1 pro），表明下层样品营养价值更为丰富。3 结论本文通过研究不同贮藏深度（上层、中层和下层）对稻谷水分含量、灰分、可溶性蛋白及游离氨基酸含量的影响。结果表明，在低温贮藏条件下不同贮藏深度对稻谷水分含量无显著性影响，但对稻谷灰分含量、可溶性蛋白及部分游离氨基酸存在显著性影响。当贮藏深度为上层时稻谷灰分和游离氨基酸含量最高，可溶性蛋白含量最低；当贮藏深度为中层时稻谷水分含量和游离氨基酸含量最低，可溶性蛋白含量最高；当贮藏深度为下层时水分含量最高，灰分含量最低。此外，利用 PLS-DA 对游离氨基酸含量进一步分析筛选出赖氨酸、丙氨酸、组氨酸、脯氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸等为稻谷特征游离氨基酸风味。综上可知，贮藏温度是影响稻谷贮藏的重要指标，若采用低温贮藏可在实际生产过程中延长稻谷货架期，保证稻谷的营养品质，进一步为低温贮藏在稻谷中的应用提供理论依据和数据参考。参考文献1 袁攀强，杨思成，赵会义，等.三种干燥方式处理对稻谷品质的影响研究 J.中国粮油学报，2020，35（7）：109-116.2 宋永令，杨绍铭，王若兰.储藏温度对稻谷品质和微生物含量的影响 J.食品科技，2018，43（9）：204-208.3 刘旭光，朱华锦，曹田军，等.二氧化碳气调前后稻谷品质变化分析 J.粮油仓储科技通讯，2022，38（4）：56-57.图 5 稻谷中游离氨基酸含量的 VIP 排序图表 3 不同贮藏深度下稻谷必需氨基酸含量及组成表必需氨基酸上层/（mgg-1 pro）中层/（mgg-1 pro）下层/（mgg-1 pro）WHO/FAO 模式/（mgg-1 pro）异亮氨酸4.60.90.24.0亮氨酸1.10.41.37.0赖氨酸4.44.820.95.5蛋氨酸+胱氨酸3.90.91.53.5酪氨酸+苯丙氨酸3.01.28.66.0苏氨酸3.04.64.24.0缬氨酸0.87.61.55.0组氨酸*12.911.65.11.5合计33.732.043.336.5注：组氨酸*为婴儿或者特殊人群的必需氨基酸。（下转第 16 页）现代食品XIANDAISHIPIN16/粮食机械Food Processing Machinery可适当增加构造配筋；下环梁可采用预应力技术，以减小结构在环向拉力作用下的混凝土环向拉应力。3 结论本文基于数值分析，对大直径筒仓双层顶盖在施工和正常使用阶段两种工况的受力性能进行分析。研究表明，在施工阶段，处于传统计算的单锥壳状态，设计荷载与施工两种工况的混凝土应力均未超过其强度指标的标准值，考虑施工分步加载较大，但在受力较大部位（锥板与上、下环梁交接处）混凝土拉应力接近其抗拉强度标准值，需要加强局部位置的抗拉能力；在使用阶段，两种工况下混凝土拉应力在相应位置均已超过其抗拉强度标准值，即在该位置会产生裂缝两种工况范围不同，应采用包络设计。对于大直径双层顶结构，设计应采用有限元辅助设计的方法，整体分析，针对相应位置采取配筋加强、控制裂缝的措施，弥补常规计算的不足。参考文献1 揣君，项鹏飞，许启铿，等.粮食库存数量动态监测技术研究现状与进展 J.粮油食品科技，2023，31（2）：33-40.2 郭呈周，段锦茹，庞瑞，等.装配式 RC 浅圆仓仓顶结构设计关键技术研究 J.混凝土，2020（12）：111-117.3 郭建行.大直径筒仓仓顶施工支撑体系设计与施工关键技术研究 D.邯郸：河北工程大学，2022.4 张晓丽.钢筋混凝土筒仓仓顶稳定性分析 J.低温建筑技术，2019，41（10）：93-96.5 孙智.40 m 大直径筒仓仓顶薄壳结构稳定性研究J.矿业工程，2019，17（3）：61-63.6 祁正亚，冯硕，范渭东，等.大直径筒仓储粮性能探讨 J.粮油仓储科技通讯，2022，38（2）：10-13.7 卢鼎鑫.大直径钢筋混凝土筒仓仓顶结构设计探讨 J.煤炭工程，2012（6）：28-30.8 庞瑞，闫勇勇，王振清，等.钢筋混凝土圆形浅仓仓顶结构优化设计研究 J.河南工业大学学报（自然科学版），2018，39（1）：98-103.4 龚刘闯，裘骏凯，徐鹏程，等.氮气气调储粮对稻谷品质的影响研究 J.粮食与食品工业，2021，28（4）：22-24.5 李素梅.谷外糙米对整精米品质的影响 J.西部粮油科技，2001，26（3）：27-296 张景渠.浅谈小麦粉指标中灰分的应用 J.现代面粉工业，2016，30（1）：3-4.7 刘慧，周建新，方勇，等.稻谷储藏过程中微生物及品质变化规律研究 J.中国粮油学报，2020，35（1）：126-131.8 杨苞梅，姚丽贤，国彬，等.不同品种荔枝果实游离氨基酸分析 J.食品科学，2011，32（16）：249-252.9 王永瑞，柏霜，罗瑞明，等.基于电子鼻、GC-MS结合化学计量学方法鉴别烤羊肉掺假 J.食品科学，2022，43（4）：291-298.10 石芳，李瑶，杨雅轩，等.不同干燥方式对松茸品质的影响 J.食品科学，2018，39（5）：141-147.（上接第 10 页）一粥一饭，当思来之不易；半丝半缕，恒念物力维艰。