稻谷储藏过程中主要营养素变化的研究进展

1、2008,No.15收稿日期:2007-09-10;修回日期:2007-11-28作者简介:伍金娥(1977-,女,博士,讲师,农产品贮藏与工程专业。稻谷储藏过程中主要营养素变化的研究进展伍金娥,常超(武汉工业学院食品科学与工程学院,湖北武汉430023摘要:稻谷是一种重要的食粮和工业原料,储藏期间,在酶和微生物作用下稻谷的生理生化特征发生改变,使得稻谷的品质劣变,导致稻谷营养价值和食用品质降低。系统介绍了稻谷储藏过程中主要营养素变化以及与食用品质关系的研究进展。关键词:稻谷;营养素;储藏中图分类号:TS210.1文献标识码:A 文章编号: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稻谷是我国粮食的主要支柱,在种植上具有适应性广、单位产量高的特点。在食用和加工利用上,稻米具有营养品质好、开发利用价值高的优点。稻米除了富含淀粉外,还含有蛋白质、脂肪、维生素及11种矿物质,能为人体提供较全面的营养。稻谷是不耐储藏的粮食品种,在一般储藏条件下稻谷第二年就开始陈化变质,稻谷的宜储藏年限为3年左右1。储藏期间,稻谷生理生化特征的改变,使得稻谷品质劣变,导致稻谷营养价值、食用品质、种用品质降低,使稻谷及其加工副产品的综合利用价值降低,严重影响了其经济效益和社会效益2。对此,国内外研究者对稻谷的各种营养素在储藏过程中发生

5、的变化以及对食用品质的影响进行了广泛深入的研究,现综述如下,旨在为稻谷的储藏、深加工等提供参考。1淀粉淀粉是稻谷的主要成分,占胚乳重量的80%以上,也是最主要的营养素。因此很多研究集中于大米在陈化过程中淀粉性质的变化以及陈化导致大米直链淀粉和支链淀粉各自的化学组成的变化。王肇慈等认为淀粉在储藏期间虽然受酶的作用,水解成糊精、麦芽糖,进而分解成葡萄糖作为代谢活动的能源而含量降低,但由于基数大,总的变化率并不明显3。淀粉的成分与蒸煮大米的结构品质密切相关。直链淀粉含量低的大米蒸煮后黏性大,口感湿润。大米在37条件下储藏1年,蒸煮时最适加水量及米饭硬度均增加,而黏度及黏度与硬度比值下降,反映出大米的

6、蒸煮品质发生劣变。对这一现象的解释,王金水等认为导致陈化大米品质劣变的主要原因是由于不溶性直链淀粉在大米储藏过程中增加4。钱海峰等也认为,陈化使大米的支链淀粉占总淀粉的比例明显下降;陈化过程中,支链淀粉有脱支的倾向,这是导致陈米饭黏度下降的原因之一5。对于不溶性直链淀粉含量增加的原因,邱明发等认为在储藏大米中脱支酶仍保持其活性,并作用于1,6-糖苷键使支链淀粉脱支,所以储藏后直链淀粉含量增加,支链淀粉含量减少6。其中有一部分也可能是无色糊精,从而使总支链淀粉的含量下降。这是导致米饭黏度下降的原因之一。另外,蛋白质与淀粉的相互作用强化,也阻止了淀粉吸水糊化和多糖游离析出,这也可能是导致陈化大米蒸

7、煮后黏度降低、硬度升高的一个因素7。2脂类大米中脂类约占2%5%。脂肪酸主要由亚油酸、亚麻酸、油酸、花生烯酸、软脂酸、硬脂酸和十四烷酸组成,其中亚油酸占50%左右。花生烯酸、亚麻酸、亚油酸对防止动脉硬化及高血胆固醇症效果明显。由此可见,稻谷脂肪是一种营养丰富,具有医疗保健作用的物质。在大米陈化过程中,这些脂肪酸极易氧化、水解,产生游离脂肪酸、酚类、醛类物质。早期对脂类在大米陈化过程中的变化研究很多,认为脂类的水解、酸败是陈米产生米臭味的一个重要原因8。脂肪酶是脂肪分解代谢中第一个参与反应的酶,一般认为它对脂肪的转化速率起着调控的作用,是稻谷储藏过程中脂肪酸败变质的主要原因之一。王若兰等研究发现

8、脂肪酶和脂肪氧化酶缺失的样品,其脂肪酸值、过氧化值的增加速度明显低于对照样品,从而证实了脂肪酶和脂肪氧化酶在一定程度上具有加速稻谷陈化的作用9。稻谷中脂类变化的途径有二:一是氧化作用,脂类中脂肪酸组成多为不饱和脂肪酸,能被氧化产生羰基化合物,主要为醛、酮类物质;二是水解作用,油脂受脂肪酶水解产生甘油和脂肪酸,水解酶在油脂氧化和水解中起决定作用10。脂类也与米饭可口性、光泽、香味有密切关系。稻谷在陈化过程中游离脂肪酸的增多,伴随着米饭变硬,甚至产生异味,米饭的流变学特性受到损害。R ichard F Fester 等发现天然淀粉中的直链淀粉和脂类形成复合物能产生抑制淀粉膨润的作用11。米饭硬度增

9、加,膨胀率和吸水率增大,可溶性固形物减少,糊化温度升高,黏度降低,其部分原因是稻谷中游离脂肪酸与直链淀粉构成复合物所致12。Morris on 等6伍金娥等:稻谷储藏过程中主要营养素变化的研究进展/2008年第1期采用13CCP/MAS-NMP技术(13C交差极化/幻角旋转核磁共振也证实天然大米淀粉中存在有直链淀粉-脂复合体,这种复合物对大米的糊化起阻碍作用13。在陈化过程中,直链淀粉2脂有随直链淀粉含量增加而增加的趋势。这种淀粉在膨胀、糊化时要吸收更多的热量,限制了淀粉的糊化,从而导致大米蒸煮时不易糊化,硬度上升,黏度下降。3蛋白质与氨基酸大米中蛋白质的含量较低,仅为8%10%,但以我国人群

10、摄入的比例来说,稻谷蛋白质占摄入蛋白质总量的41.39%45.5%,因此稻谷蛋白质在人群的饮食营养素中占据极其重要的地位。稻谷中蛋白质以蛋白体的形式存在于胚乳中,分为谷蛋白(80%、醇蛋白(3%、球蛋白(10%和清蛋白(5%14。对于蛋白质,许多研究者认为大米在储藏过程中,总蛋白质含量基本保持不变,蛋白质的变化主要表现为结构和类型等方面的改变。储藏3年的稻谷,总蛋白质含量变化不大,但储存14个月时,非蛋白氮突然下降,下降率达10%42%,水溶性蛋白质和盐溶性蛋白质也有下降趋势15。盐溶性的球蛋白随稻谷储藏时间的延长而慢慢下降。正常储藏1年的稻谷,盐溶性蛋白质下降达28%,这是由于球蛋白中碱性氨

11、基酸含量最高(15.4%所致。从结构上来讲,大米储藏后,蛋白质会出现分子量增长的趋势。Chrastil和任顺成等报道:无论新米还是陈米的谷蛋白电泳图谱中都有从12.3K D到202K D的13个谱带,可见陈米和新米的谷蛋白谱带数目相同,但是陈米的谷蛋白中,低分子量谱带含量减少,高分子量谱带含量增多,米谷蛋白的平均分子量增大16、17。卞科和路茜玉研究发现,大米在陈化过程中巯基(-SH含量下降,二硫键(-S-S-含量上升,且-SH含量与黏度和硬度的比值呈正相关18。Chrastil认为,大米蛋白质在贮藏过程中交联程度增加,蒸煮米香味中的重要成分H2S减少,谷蛋白由于二硫键的交联作用在淀粉粒周围形

12、成了致密的网状结构,限制了淀粉粒的膨润,影响了陈米的食用品质;-S H氧化成-S-S-必然导致蛋白质分子结构的变化19。大米蒸煮过程中加入一定量的2巯基乙醇,可提高米饭的黏度,2巯基乙醇能有效切断二硫键。这说明大米陈化过程中品质变化的部分原因可能来源于蛋白质结构上的变化。氨基酸的组成和含量决定了大米的营养价值。稻谷蛋白质约含20种氨基酸,其中包括了8种人体必需氨基酸,从生物价、蛋白价、化学价等方面来评价稻谷蛋白质的营养价值,均表明稻谷蛋白质是最好的植物蛋白质之一。稻谷储藏过程中限制性氨基酸,如赖氨酸、色氨酸含量减少,降低了它的蛋白质营养品质。在相同温度下,色氨酸发生变化的速率明显大于赖氨酸。根

13、据蛋白质变性的理论推测,稻谷在陈化过程中,它的蛋白质出现不同程度的变性。变性后的蛋白质,空间构象发生变化,从而导致色氨酸外露,使色氨酸更容易被氧化变质。松奇昭夫等研究了米饭中氨基酸与食用品质的关系,表明谷氨酸和天冬氨酸与米饭食用品质呈正相关,粳米的食用品质好正是由于游离氨基酸较少而谷氨酸和天冬氨酸相对多的缘故8。4维生素稻谷中维生素主要有VB1(硫胺素、VB2(核黄素、VB3(泛酸、VB5(尼克酸、VB6(毗哆素等B族维生素,还有少量维生素A原胡萝卜素和VE。维生素在稻谷中含量很少,绝大部分在籽粒的胚和糊粉层中。维生素在稻谷中含量虽少,人体对它的需要量也很少,但是维生素是人体新陈代谢所必需的物

14、质。动物机体代谢的维生素大部分都要从食物中摄取。若缺少某种维生素,则会引起功能代谢紊乱,导致相应疾病。粮谷类食品是人体B族维生素的主要来源20。日本、美国等国家非常重视稻谷中维生素保存量,并开发研究和食用许多高维生素含量的稻米食品21。叶霞等研究表明稻谷在陈化过程中VB1和VB2的损失是很大的。以45储藏约5个月,VB1含量损失74%,VB2含量损失67%。若以稻米精加工维生素损失50%计,精米中VB1和VB2含量微乎其微。温度仍是影响因素之一,同时,VB2的解离速率是VB1的2倍22。除此之外,VB1和VB2在加工和烹调过程中也有很大程度的损失。因此,需依靠营养强化来解决B族维生素的供给问题

15、,即在精白米中进行VB1、VB2等营养素的强化。5结语稻谷的陈化既是其本身生理变化,又是本身生化变化的自然衰老现象。即使在正常储藏条件下,没有虫、霉的侵害,陈化也会发生,但是,储藏条件对促进和延缓稻谷的陈化有密切关系8。影响大米陈化的因素主要是水分和温度。大米水分越高,陈化越严重。必须严格控制大米的水分。王若兰等9研究了在常温、准低温、气调3种不同储藏方式下糙米和大米的储藏稳定性以及3种储藏方法的保鲜效果,结果表明准低温储藏最有利于糙米保鲜和延缓品质陈化。陈化的程度与储藏时间的长短有关,储藏期越长,陈化越严重。控制大米陈化的手段主要有控制水分、低温储藏、缺氧储藏等。目前,大米储藏方式主要是采用

16、“通风干燥+磷化铝”的防虫、防霉保鲜方法,但化学药剂的残留和害虫抗药性问题日益严重。而在此储藏方式下,化学药剂的残留是否对营养素成分变化有影响,稻谷品质劣变评定中的诸因素如何选择和量化皆有待研究。因此,对稻米的化学成分、食用品质、营养品质、深度加工和合理利用的深入系统的研究,对于稻谷的储藏、深加工等工作具有重要的意义。参考文献研究J.中国粮油学报,2003,18(6:2028.2路茜玉.大米陈化机理的研究及其控制对策J.郑州粮食学院学报,1993(4:17.3王肇慈,孙明.国内外粮食储藏品质评价与技术状况J.南京经济学院学报,1997(4:113115.的关系J.中国粮油学报,2000,15(

17、4:58.5钱海峰,陈玉铭.陈化过程中淀粉性质变化研究J.粮食与饲料工业,2001(11:4145.化J.中国粮油,1998,13(1:1215.响J.中国农学通报,2005,25(6:113115.8唐为民,呼玉山.稻米陈化机理研究的新进展J.西部粮油科技,2002(6:3033.J.河南工业大学学报(自然科学版,2006,27(4:2327.(下转第9页吴存荣等:小麦硬度指数测定技术研究进展/2008年第1期9增高的趋势。小麦硬度指数测定仪是小麦硬度测定硬度指数法国家标准中规定使用的关键仪器,其正确性、可检定性和测定数据的可比性如何,直接影响新的小麦和小麦硬度测定硬度指数法国家标准的实施,

18、为了完善小麦硬度指数测定标准体系,必须使硬度指数测定仪标准化。课题组在保证仪器测试性能参数的基础上,针对仪器的准确性、稳定性进行了大量试验,确定了仪器的基本性能要求,制定了LS/T3704-2007小麦硬度指数测定仪技术条件和试验方法行业标准。4小麦硬度指数测定技术应用前景新修订已报批的小麦国家标准(G B1351200717采用了硬度指数作为小麦软硬分类的依据。此标准积极吸纳了科学技术发展的成果,加快了我国小麦分类同国际接轨的步伐,对保护农民利益、引导小麦市场的发展与小麦及其产品质量的提高、有效利用小麦资源将发挥重要作用。小麦硬度本身对高精度、低灰分小麦粉出率的重要影响已引起制粉业广泛的关注

19、和高度重视。绝大多数制粉厂的生产工艺要求只加工硬麦或者只加工软麦,很少数厂会轮流交替加工硬、软两种小麦。指定用于既研磨极软又研磨极硬两种小麦的粉厂,在设计中总含有折中成分,不但影响粉质而且影响产量。市场已经证明,用同一制粉机组研磨硬度范围很广的小麦,在世界上许多地区都认为不经济18。小麦硬度指数测定技术的应用,将为制粉厂准确、快速测定所需小麦的硬度并指导经济、合理润麦带来便利条件,同时也将为小麦分类收储及贸易的发展产生积极的影响。小麦籽粒硬度对加工品质的影响也已经越来越受到育种者的重视。结合中国小麦品质区划的完善,小麦硬度指数测定技术也将成为中国小麦硬度基因工程改良研究的一种技术手段,为人们测

20、定、控制籽粒硬度大小,使小麦作物的硬度值朝着预定的目标发展成为可能,必将推进优质专用小麦产业带的建设。促进小麦品质基础性或应用基础性研究的作用将越加明显。随着市场发展的需要,小麦硬度指数测定技术将会成为研究小麦籽粒硬度与蛋白质及淀粉的关系,淀粉和蛋白质的积累与小麦籽粒硬度的关系等有关问题的有效工具。参考文献1张玉良,王文真,王光瑞.小麦籽粒硬度测定方法的研究J.作物杂志,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.粮食与饲料工业.(1,.I:小麦硬度-抗粉碎硬度指J.,1992,7(4:16.8赵仁勇.小麦硬度测定方法的研究与应用J.面粉通讯,2003(4:2630.9何中虎,林作楫,

22、王龙俊,等.中国小麦品质区划的研究J.中国农业科学,2002,35(4:359364.10林作楫,雷振生,王乐凯.我国小麦品质分类的探讨J.粮油食品科技,2006,14(1:68.11郭刚,周革.小麦硬度及其测定方法J.中国粮油学报,1996,11(4:711.J.中国农业科学,2002,35(10:11771185.究J.麦类作物学报,2004,24(2:106109.14虞泓.JY DB100型小麦硬度测定仪的应用J.面粉通讯,2005(5:2628.15关于征求小麦、小麦硬度测定国家标准的函之附件216小麦硬度及测定方法抗粉碎指数法国家标准编制说明EB/OL.htt p://office/050630009.doc,2005207201.17关于征求小麦、小麦硬度测定国家标准的函之附件118张诚彬.小麦硬度影响制粉J.粮油食品科技,2002,5(10:4647.(责任编辑:黄文雄(上接第6页10王肇慈.粮油食品品质分析M.北京:中国轻工业出版社,2000.11R ichard F T,W illia m R M.Suelling and Gelatinizati on of CerealStarches.I.Effects of Am