储藏条件对小麦游离脂肪酸值上升速度的影响

宋 伟，丁 超，胡寰翀，安蓉蓉，陶婷婷

(南京财经大学食品科学与工程学院，江苏 南京 210003)

储藏条件对小麦游离脂肪酸值上升速度的影响

宋 伟，丁 超，胡寰翀，安蓉蓉，陶婷婷

(南京财经大学食品科学与工程学院，江苏 南京 210003)

设计小麦三因素四水平正交储藏试验，研究水分、温度和氧气体积分数3个因素对小麦脂肪酸值上升速度的影响情况。结果表明：水分、温度和氧气体积分数三者对脂肪酸值变化影响显著，影响大小为：水分＞温度＞氧气体积分数。小麦脂肪酸值上升速度与3因素回归方程为：y=－10.903+0.08x1+0.681x2+0.05x3，决定系数R2=0.875。该回归方程可用于对储藏期小麦脂肪酸值上升速度的预测。

正交试验；小麦；储藏；回归分析

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

粮食在消费之前需要被安全的储藏[1]。为了保持粮食的品质、减少储量化学药剂的使用，为人们提供绿色粮食[2]，气调储藏(controlled atmosphere storage，CA储藏)逐渐得到重视。气调储藏主要以仓内低氧为储藏条件，包括CO2气调储藏、N2气调储藏等。当仓内氧气体积分数达到或低于1%时，所有储藏害虫都会被杀死[3-5]。气调储藏对粮食生理、生物学、品质保持以及控虫、防霉等方面较之空气常规储藏更具明显的优越性和储藏效应[6]。水分、温度均为导致谷物品质变化的重要影响因素，关于如何量化温度、水分和氧气体积分数对谷物品质的影响大小的研究较少。

脂肪酸值与储藏谷物品质相关性密切，国内一直以脂肪酸值含量大小作为谷物品质劣变的灵敏指标，但仅以含量大小反映劣变程度不够精确。考虑到储藏条件和品种对脂肪酸值的影响较大[7]，将脂肪酸值的变化与储藏时间结合作为谷物品质相关性指标则较为合理。

小麦是世界三大谷物之一[8-9]，以小麦为研究对象，通过正交储藏试验，利用回归分析探究水分、温度和氧气体积分数对小麦储藏期间品质变化的影响大小，并以脂肪酸值上升速度作为品质劣变指标进行评价。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦：江苏农垦集团，收割于2008年6月，实验前小麦储藏于人工气候箱内，箱内温度为10℃。

5000mL密封瓶；脂肪酸值测定仪 北京威锋先驱公司；调速多用振荡器 国华电器有限公司；PQX型多段可编程人工气候箱 宁波东南仪器有限公司；高速万能粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司；真空/压力两用泵 英国Millipore公司；U型水银压力计(120kPa)；氮气钢瓶(N2纯度99.9%)。

1.2 正交试验设计

试验将小麦水分、温度和氧气体积分数作为试验选择因素，每个因素设有4个水平。试验因素各水平顺序按随机原则排列，具体见表1。正交表选用L16(45)[10]，20d取样一次，测定小麦水分和脂肪酸值，以脂肪酸值变化速度作为指标进行品质劣变评价，每次共有16个样品，包括原始样品在内共测定8次。试验时间为2008年9月至2009年2月。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

采用密闭增湿的方法调整小麦水分。密封瓶放置于不同温度人工气候箱内，每天观察一次温度，保证箱内温度稳定，无异常状况。根据不同氧气体积分数的要求，计算未充入N2前瓶内压力值并利用真空泵抽气至所需压力，再将N2充入瓶内至压力为1.01325×105Pa。每次取样后将瓶塞与瓶口及管口部分涂蜡密封，密封性能良好。充N2储藏示意图见图1。取样要求快速，并在取样完成后立即重新充入N2以保证瓶内氧气体积分数的连续稳定，减小试验误差。脂肪酸值测定的样品前处理方法参考GB/T 15684—95《谷物制品脂肪酸值测定法》，测定采用脂肪酸值测定仪，减少人为误差。

图1 密封瓶充N2储藏示意图Fig.1 Schematic diagram of modified atmosphere storage of wheat with nitrogen

1.3 脂肪酸值上升速度指标的建立

由于储藏条件和储粮品种对脂肪酸值的影响，试验以脂肪酸值平均上升速度作为谷物品质劣变指标，其计算式为：

式中：N为游离脂肪酸增加值/(mg KOH/100g干基)；T为储藏时间/(10d)。

谷物游离脂肪酸值的增加是一个长时滞过程，短时间内变化不明显，故以10d作为一个时间单位衡量脂肪酸值上升速度。

在谷物储藏过程中，脂肪酸值一般会呈现先上升后下降的趋势，主要由于储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长所需消耗脂肪酸。以脂肪酸值上升速度作为指标时，仅考虑脂肪酸值上升阶段。谷物脂肪酸值的下降可以被认为已失去食用价值。

2 结果与分析

2.1 直观分析及方差分析

表2 不同储藏条件正交试验结果Table 2 Arrangement and experimental results of the orthogonal array design

由极差R(表2)得出水分、温度和氧气体积分数对脂肪酸上升速度的影响从大到小为：水分＞温度＞氧气体积分数。3因素R值均大于空列R值，说明各因素效应明显可靠。正交试验结果方差分析得：水分、温度及氧气体积分数3个因素的显著性水平分别为0.000、0.006和0.044，说明3因素对脂肪酸值上升速度的影响均显著，水分和温度影响极显著，氧气体积分数影响显著。

2.2 回归分析

利用SPSS10.0统计分析软件对试验进行回归分析[11]，得出脂肪酸上升速度与3因素回归方程为：

式(2)中，变量x1、x2和x3分别表示温度、水分和氧气体积分数。回归方程相关系数R=0.935，决定系数R2=0.875。

利用SPSS作出回归方程残差正态P-P图(Probabilityprobability Plot)如图2所示。

由R2结合图2可知，散点基本呈线性趋势，回归方程拟合度好，回归方程有效。

由式(2)可直观看出，3个因素对脂肪酸值上升速度的影响大小，同时可作为该小麦品种在不同的温度、水分及氧气体积分数条件下其脂肪酸值上升速度的预测方程，便于通过储藏条件的控制提高储藏小麦品质。

图2 回归模型残差P-P图Fig.2 Normal P-P plot of regression standardized residuals

试验后期，部分小麦样品脂肪酸值在40～55mg KOH/100g，已发霉且有酸败味，不宜食用。针对不同粮种，将脂肪酸值含量变化与储藏时间结合，计算出具体的脂肪酸值上升速度并确立为相应粮种的储藏品质劣变指标，将为粮食仓储企业提供更有价值的参考。

由试验数据发现，部分高水分高温储藏环境下小麦样品脂肪酸值上升速度超过2mg KOH/(100g·10d)，同时脂肪酸值出现下降的时间较早。而脂肪酸产生速度快直接导致品质劣变，陈化现象明显。

3 结 论

通过对小麦储藏正交试验的分析，小麦脂肪酸值上升速度与水分、温度和氧气体积分数相关程度高，3因素对其影响大小为水分＞温度＞氧气体积分数。针对该小麦品种，求出脂肪酸值上升速度与3因素回归方程为：y=－10.903+0.08x1+0.681x2+0.05x3。该回归方程可用于对粮库储藏期小麦脂肪酸值上升速度进行预测，通过有效控制储藏条件，延缓小麦储藏期品质劣变。我国粮种繁多，若对不同粮种的脂肪酸值上升速度进行大量分析研究并提供合适速度临界值，将可作为相应谷物陈化指标灵敏度指标，有效解决原有指标灵敏度较低的问题。

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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”国家科技支撑计划项目(2006BAD08B03-3)；南京财经大学研究生创新研究项目(M0834)

宋伟(1957—)，男，副教授，主要从事粮食储藏技术研究。E-mail：songwei@njue.edu.cn