3種粗糧熱值測定及質量評價*

侯守芳，周利兵

(廣西科技師范學院，廣西 來賓 546199)

粗糧主要包括谷物類(蕎麥，燕麥，大麥，高粱，大米，小米，紅米等)，豆類(黃豆，紅豆，綠豆，黑豆，豌豆，蠶豆，蕓豆等)和塊莖(紅薯、山藥、馬鈴薯等)。不同粗糧含有不同的營養元素。例如蕎麥含有豐富的B族維生素、維生素E和鐵、錳、鋅等微量元素；豆類含有豐富優質的蛋白質；山藥富含多種人體必需的微量元素。隨著社會的不斷發展，人們生活水平提高，飲食越來越精細化，粗糧的攝入嚴重不足，導致肥胖、高血壓、冠心病及某些癌癥人群增多[1]。本文主要從常見的三種粗糧入手，探究這些粗糧熱值對減肥人群合理搭配飲食、粗糧深加工、儲藏及食用方面都具有一定的指導意義，也為粗糧的熱值分析研究方面提供一定的數據[2]。通過對粗糧燃燒熱的測定結果，對其進行質量評價。同時對粗糧熱值分析研究方面提供一定數據。本試驗測定原理簡單、方法可靠、易操作[3]。目前，國內在粗糧熱值方面已有相關研究，但研究不是很多[4]。所以，此次內容主要對部分粗糧熱值測定研究。由試驗數據表明，不同種類粗糧的熱值存在很大差異，對部分消費者合理選擇粗糧具有一定指導意義[5]。

1 實 驗

1.1 實驗原理

燃燒熱的定義：即1 mol物質完全燃燒所釋放出的熱量。所謂完全燃燒，即參加反應的反應物的各個元素在經過燃燒反應后，必須呈現本元素的最高化合價[6]。如碳生成CO2(g)，氫生成H2O(l)等。

本實驗采用氧彈式熱量計測量三種不同粗糧的恒容燃燒熱，實驗公式為：

Δm粗糧QV=W卡ΔT-Q點火絲Δm點火絲-Q膠囊m膠囊

式中:W卡為樣品參加反應的質量(g)，W卡為樣品的恒容燃燒熱，W卡為熱量計水當量，W卡為燃燒前后溫度的變化值，W卡為點火絲的燃燒熱(W卡=1400.8 J/g)，W卡為點火絲參加燃燒反應的實際質量，W卡為膠囊的恒容燃燒熱，W卡為膠囊的質量(g)。

1.2 儀器與樣品

儀器：燃燒熱試驗裝置(型號HR-15A)，氧氣鋼瓶、壓片機、粉碎機、分析天平、干燥箱等。

樣品：苯甲酸、點火絲、藥用膠囊、三種粗糧(糯白玉米，紅米，黑豆)市購。

1.3 實驗方法

1.3.1 熱量計水當量的測定

樣品稱量：用托盤天平稱0.3～0.4 g左右苯甲酸，在壓片機上壓成圓片。將壓成圓片的苯甲酸樣品在分析天平上進行準確稱量，記錄準確值。

裝置氧彈：打開氧彈蓋，將氧彈內壁尤其是電極下端的不銹鋼接線柱擦拭干凈。稱取0.2 g左右點火絲一根，并用分析天平準確稱重，將其兩端固定在兩個電極上，并讓苯甲酸與其有良好接觸，然后，蓋緊氧彈蓋。打開氧氣鋼瓶開關，調節氧氣表壓為1.5～2 MPa(經不同氧氣壓力下的重復實驗，證明在氧氣壓力2 MPa下樣品能夠完全燃燒)，對氧彈瓶充氧。先充氧5 s排氣檢查氧彈瓶氣密性良好，然后再持續充氧40 s。

測量：量取已調好溫度(調節內筒水溫比外筒低0.2 ℃左右)的自來水3000 mL 置于內筒中。將氧彈放入內筒中央，連好所有電路，蓋好蓋子后將測溫傳感器插入內筒，打開電源和攪拌器。每隔30 s記錄1次溫度，當記下第20次溫度時，點火，成功后每隔30 s繼續記錄數據，直到溫度穩定或緩慢上升至第100次溫度。試驗完畢后稱量點火絲的質量，記錄數據，進行數據處理。

1.3.2 粗糧熱值測定

將三種粗糧(糯白玉米，紅米，黑豆)分別通過粉碎機粉碎，置于干燥箱中恒溫80 ℃干燥10 h。然后將烘干后的樣品裝入空膠囊內，按上述2.3.1實驗步驟操作測其燃燒熱值。

2 結果與討論

2.1 熱量計水當量的測定

根據實驗測得苯甲酸燃燒熱數據，用origin繪制雷諾溫度校正曲線，見圖1。

圖1 苯甲酸燃燒熱測定的雷諾溫度曲線校正圖Fig.1 Reynolds temperature curve correction chart of benzoic acid

熱量計的水當量W卡的計算：苯甲酸實驗樣品，樣品質量為0.2862 g，點火絲的質量為0.0092 g。

根據公式：Δm粗糧QV=W卡ΔT-Q點火絲Δm點火絲-Q膠囊m膠囊

已知W卡=26460 J/g、且由圖1可知,W卡=0.523 ℃。由此可求得W卡=14551.5467 J/℃。

2.2 藥用膠囊殼燃燒熱的測定

2.3 粗糧的熱值測定

根據實驗測得三種粗糧(糯白玉米，紅米，黑豆)燃燒熱數據，用origin繪制雷諾溫度校正曲線，如圖2～圖4所示。

圖2 糯白米玉燃燒熱測定的雷諾溫度曲線校正圖Fig.2 Reynolds temperature curve correction chart of White waxy corn

圖3 紅米燃燒熱測定的雷諾溫度曲線校正圖Fig.3 Reynolds temperature curve correction chart of red rice

圖4 黑豆燃燒熱測定的雷諾溫度曲線校正圖Fig.4 Reynolds temperature curve correction chart of black beans

2.3.1 糯白玉米燃燒熱計算

樣品名稱：糯白玉米。樣品質量為0.2998 g，點火絲質量為0.0085 g，空膠囊質量為0.0975 g。

計算得到QV=17610.8189 J/g

2.3.2 紅米燃燒熱計算

樣品名稱：紅米。樣品質量為0.2346 g，點火絲質量為0.0108 g，空膠囊質量為0.1082 g。

計算得到QV=17944.5655 J/g

2.3.3 黑豆燃燒熱計算

樣品名稱：黑豆。樣品質量為0.1764 g，點火絲質量為0.0097 g，空膠囊質量為0.0974 g。

計算得到QV=9365.4705 J/g

3 結 論

燃燒熱測定結果：糯白玉米的燃燒熱為17610.8189 J/g，紅米的燃燒熱為17944.5655 J/g，黑豆的燃燒熱9365.4705 J/g。從實驗結果可以看出，紅米的熱值最大，其次為糯白玉米的熱值，黑豆的熱值最小。