儲藏條件對小麥游離脂肪酸值上升速度的影響

宋 偉，丁 超，胡寰翀，安蓉蓉，陶婷婷

(南京財經大學食品科學與工程學院，江蘇 南京 210003)

儲藏條件對小麥游離脂肪酸值上升速度的影響

宋 偉，丁 超，胡寰翀，安蓉蓉，陶婷婷

(南京財經大學食品科學與工程學院，江蘇 南京 210003)

設計小麥三因素四水平正交儲藏試驗，研究水分、溫度和氧氣體積分數3個因素對小麥脂肪酸值上升速度的影響情況。結果表明：水分、溫度和氧氣體積分數三者對脂肪酸值變化影響顯著，影響大小為：水分＞溫度＞氧氣體積分數。小麥脂肪酸值上升速度與3因素回歸方程為：y=－10.903+0.08x1+0.681x2+0.05x3，決定系數R2=0.875。該回歸方程可用于對儲藏期小麥脂肪酸值上升速度的預測。

正交試驗；小麥；儲藏；回歸分析

Abstract：The effects of wheat moisture content, temperature and oxygen concentration on free fatty acid value increment per 10 days of wheat stored under modified atmosphere. The storage conditions exhibited significant and different effects on free fatty acid value increase rate in the decreasing order: wheat moisture ＞ temperature ＞ oxygen concentration. Regression analysis gave a mathematical model describing fatty acid value increase rate (y) with respect to the storage conditions, y = －10.903 +0.08x1+ 0.681x2+ 0.05x3, R2= 0.875, where, x1, x2and x3represented temperature, wheat moisture content and oxygen concentration, respectively. The model proved to be reliable in predicting fatty acid value increase rate.

Key words：orthogonal array design；wheat；storage；regression analysis

糧食在消費之前需要被安全的儲藏[1]。為了保持糧食的品質、減少儲量化學藥劑的使用，為人們提供綠色糧食[2]，氣調儲藏(controlled atmosphere storage，CA儲藏)逐漸得到重視。氣調儲藏主要以倉內低氧為儲藏條件，包括CO2氣調儲藏、N2氣調儲藏等。當倉內氧氣體積分數達到或低于1%時，所有儲藏害蟲都會被殺死[3-5]。氣調儲藏對糧食生理、生物學、品質保持以及控蟲、防霉等方面較之空氣常規儲藏更具明顯的優越性和儲藏效應[6]。水分、溫度均為導致谷物品質變化的重要影響因素，關于如何量化溫度、水分和氧氣體積分數對谷物品質的影響大小的研究較少。

脂肪酸值與儲藏谷物品質相關性密切，國內一直以脂肪酸值含量大小作為谷物品質劣變的靈敏指標，但僅以含量大小反映劣變程度不夠精確。考慮到儲藏條件和品種對脂肪酸值的影響較大[7]，將脂肪酸值的變化與儲藏時間結合作為谷物品質相關性指標則較為合理。

小麥是世界三大谷物之一[8-9]，以小麥為研究對象，通過正交儲藏試驗，利用回歸分析探究水分、溫度和氧氣體積分數對小麥儲藏期間品質變化的影響大小，并以脂肪酸值上升速度作為品質劣變指標進行評價。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥：江蘇農墾集團，收割于2008年6月，實驗前小麥儲藏于人工氣候箱內，箱內溫度為10℃。

5000mL密封瓶；脂肪酸值測定儀 北京威鋒先驅公司；調速多用振蕩器 國華電器有限公司；PQX型多段可編程人工氣候箱 寧波東南儀器有限公司；高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；真空/壓力兩用泵 英國Millipore公司；U型水銀壓力計(120kPa)；氮氣鋼瓶(N2純度99.9%)。

1.2 正交試驗設計

試驗將小麥水分、溫度和氧氣體積分數作為試驗選擇因素，每個因素設有4個水平。試驗因素各水平順序按隨機原則排列，具體見表1。正交表選用L16(45)[10]，20d取樣一次，測定小麥水分和脂肪酸值，以脂肪酸值變化速度作為指標進行品質劣變評價，每次共有16個樣品，包括原始樣品在內共測定8次。試驗時間為2008年9月至2009年2月。

表1 正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

采用密閉增濕的方法調整小麥水分。密封瓶放置于不同溫度人工氣候箱內，每天觀察一次溫度，保證箱內溫度穩定，無異常狀況。根據不同氧氣體積分數的要求，計算未充入N2前瓶內壓力值并利用真空泵抽氣至所需壓力，再將N2充入瓶內至壓力為1.01325×105Pa。每次取樣后將瓶塞與瓶口及管口部分涂蠟密封，密封性能良好。充N2儲藏示意圖見圖1。取樣要求快速，并在取樣完成后立即重新充入N2以保證瓶內氧氣體積分數的連續穩定，減小試驗誤差。脂肪酸值測定的樣品前處理方法參考GB/T 15684—95《谷物制品脂肪酸值測定法》，測定采用脂肪酸值測定儀，減少人為誤差。

圖1 密封瓶充N2儲藏示意圖Fig.1 Schematic diagram of modified atmosphere storage of wheat with nitrogen

1.3 脂肪酸值上升速度指標的建立

由于儲藏條件和儲糧品種對脂肪酸值的影響，試驗以脂肪酸值平均上升速度作為谷物品質劣變指標，其計算式為：

式中：N為游離脂肪酸增加值/(mg KOH/100g干基)；T為儲藏時間/(10d)。

谷物游離脂肪酸值的增加是一個長時滯過程，短時間內變化不明顯，故以10d作為一個時間單位衡量脂肪酸值上升速度。

在谷物儲藏過程中，脂肪酸值一般會呈現先上升后下降的趨勢，主要由于儲藏后期脂肪分解生成的脂肪酸少于脂肪酸自身氧化及霉菌生長所需消耗脂肪酸。以脂肪酸值上升速度作為指標時，僅考慮脂肪酸值上升階段。谷物脂肪酸值的下降可以被認為已失去食用價值。

2 結果與分析

2.1 直觀分析及方差分析

表2 不同儲藏條件正交試驗結果Table 2 Arrangement and experimental results of the orthogonal array design

由極差R(表2)得出水分、溫度和氧氣體積分數對脂肪酸上升速度的影響從大到小為：水分＞溫度＞氧氣體積分數。3因素R值均大于空列R值，說明各因素效應明顯可靠。正交試驗結果方差分析得：水分、溫度及氧氣體積分數3個因素的顯著性水平分別為0.000、0.006和0.044，說明3因素對脂肪酸值上升速度的影響均顯著，水分和溫度影響極顯著，氧氣體積分數影響顯著。

2.2 回歸分析

利用SPSS10.0統計分析軟件對試驗進行回歸分析[11]，得出脂肪酸上升速度與3因素回歸方程為：

式(2)中，變量x1、x2和x3分別表示溫度、水分和氧氣體積分數。回歸方程相關系數R=0.935，決定系數R2=0.875。

利用SPSS作出回歸方程殘差正態P-P圖(Probabilityprobability Plot)如圖2所示。

由R2結合圖2可知，散點基本呈線性趨勢，回歸方程擬合度好，回歸方程有效。

由式(2)可直觀看出，3個因素對脂肪酸值上升速度的影響大小，同時可作為該小麥品種在不同的溫度、水分及氧氣體積分數條件下其脂肪酸值上升速度的預測方程，便于通過儲藏條件的控制提高儲藏小麥品質。

圖2 回歸模型殘差P-P圖Fig.2 Normal P-P plot of regression standardized residuals

試驗后期，部分小麥樣品脂肪酸值在40～55mg KOH/100g，已發霉且有酸敗味，不宜食用。針對不同糧種，將脂肪酸值含量變化與儲藏時間結合，計算出具體的脂肪酸值上升速度并確立為相應糧種的儲藏品質劣變指標，將為糧食倉儲企業提供更有價值的參考。

由試驗數據發現，部分高水分高溫儲藏環境下小麥樣品脂肪酸值上升速度超過2mg KOH/(100g·10d)，同時脂肪酸值出現下降的時間較早。而脂肪酸產生速度快直接導致品質劣變，陳化現象明顯。

3 結 論

通過對小麥儲藏正交試驗的分析，小麥脂肪酸值上升速度與水分、溫度和氧氣體積分數相關程度高，3因素對其影響大小為水分＞溫度＞氧氣體積分數。針對該小麥品種，求出脂肪酸值上升速度與3因素回歸方程為：y=－10.903+0.08x1+0.681x2+0.05x3。該回歸方程可用于對糧庫儲藏期小麥脂肪酸值上升速度進行預測，通過有效控制儲藏條件，延緩小麥儲藏期品質劣變。我國糧種繁多，若對不同糧種的脂肪酸值上升速度進行大量分析研究并提供合適速度臨界值，將可作為相應谷物陳化指標靈敏度指標，有效解決原有指標靈敏度較低的問題。

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Modeling of the Effects of Modified Atmosphere Storage Conditions on Free Fatty Acid Value Increase Rate of Wheat

SONG Wei，DING Chao，HU Huan-chong，AN Rong-rong，TAO Ting-ting
(School of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210003, China)

S379

A

1002-6630(2010)10-0301-03

2009-07-28

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2006BAD08B03-3)；南京財經大學研究生創新研究項目(M0834)

宋偉(1957—)，男，副教授，主要從事糧食儲藏技術研究。E-mail：songwei@njue.edu.cn