糙米储藏品质评价数学模型的建立

张玉荣，贾少英，周显青

（河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001）

糙米储藏品质评价数学模型的建立

张玉荣，贾少英，周显青*

（河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001）

为对糙米储藏过程中的劣变进行及时调控，选用2个粳糙米样品，测定不同储藏条件下的脂肪酸值、发芽率、生活力、电导率、降落数值等生理生化指标，进行各指标间的相关性分析，采用灰色关联度分析法对各项指标进行储藏品质敏感指标的筛选，并以各项敏感指标为自变量，以碾磨后的大米食味值为因变量，采用逐步回归的方法建立敏感指标与糙米最终食味值间的数学模型.结果表明：脂肪酸值、电导率对粳糙米储藏品质有显著影响，其中脂肪酸值对储藏品质敏感度最大，电导率次之；辽星糙米储藏品质评价的数学模型为 Y=92.57+0.83X脂肪酸值-2.08X电导率，盐丰糙米储藏品质评价的数学模型为Y=-99.42+4.03X脂肪酸值-1.44X电导率.

糙米；储藏品质；模型

0 引言

糙米储藏过程中会引起一系列生理生化特性的变化，研究糙米储藏陈化机理并筛选敏感性指标，建立储藏品质评价数学模型是当前的研究重点之一.目前，国内外研究者对影响糙米储藏品质敏感指标的研究主要集中在酶活性、蒸煮品质、流变学特性、热力学特性、质构特性、加工特性、营养成分的转化、挥发物以及生物大分子结构等方面[1-9].关于建立储藏品质评价模型以分析粮食陈化变质的研究有：周显青等[10]研究了稻谷敏感指标的筛选和建立数学模型；张玉荣等[11]研究了粳稻新鲜度敏感指标的筛选及其验证.为了探讨糙米储藏品质指标的变化规律及有效控制糙米仓储流通过程中的品质变化，笔者对糙米样品各项生理生化指标进行筛选，选出对陈化具有决定性影响的指标，建立储藏品质评价数学模型，旨在从中寻找到一个或多个指标以准确地反映和评价粳糙米的储藏品质，以期指导糙米流通各环节的质量控制以及为粮库及时推陈出新提供科学依据.

1 材料与方法

1.1 材料

粳糙米品种：盐丰、辽星，2009年产于辽宁盘锦，由益海嘉里集团益海嘉里（盘锦）粮油工业有限公司提供.

1.2 主要仪器与设备

SPX—150生化培养箱：上海申贤恒温设备厂；JXFM110锤式旋风磨：上海嘉定粮油食品有限公司；HY—4调速多用振荡器：江苏省金坛市医疗仪器厂；PQX多段可编程人工气候箱：宁波东南仪器有限公司；HHS型恒温水浴锅：天津市华北实验仪器有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 糙米储藏

将2种糙米样品用纱布包裹，每袋400 g，储于不同条件的气候培养箱中，储藏条件分别为15℃、RH 75%（模拟低温储藏），20℃、RH 75%（模拟准低温储藏），25℃、RH 75%（模拟常温储藏），35℃、RH 75%（模拟高温储藏）以及室温储藏.储藏期为300 d（从2010年 2月至 2010年 12月），平均 30 d取样1次.

1.3.2 水分含量

按照GB5497-85中105℃恒重法测定.

1.3.3 还原糖含量

参照GB5513-85中的铁氰化钾法测定.

1.3.4 脂肪酸值

参照GB/T15684-1995（稻谷判定规则 附录方法）测定.

1.3.5 过氧化物酶活性

参照周显青等[12]提出的试验方法.

1.3.6 多酚氧化酶活性

参照周显青等[12]提出的试验方法.

1.3.7 降落数值

参照GB/T 10361-1989谷物降落数值测定法测定.

1.3.8 发芽率

参照GB5520-85测定.

1.3.9 生活力

参照文献[13]并稍作修改.随机取出糙米试样4份，每份100粒.用左拇指、食指捏紧米粒，露出胚部，右手拇、食、中指捏紧单面刀片，沿着米粒种胚轻轻斜削，将米粒种胚剖开.倒入配制质量分数为1%的2，3，5-氯化三苯基四氮唑（TTC）溶液，液面以刚好淹没米粒为佳，避光，45℃的温度下浸渍8 h.

1.3.10 电导率

参照周显青等[12]提出的试验方法.

1.3.11 表面颜色变化

取糙米10粒，然后倒置于扫描仪玻璃板上，以300 dpi分辨率进行扫描得到彩色图像，并以jpg格式进行保存.

用Photoshop710在RGB色彩模式打开采集的糙米图像，选择“图像”下拉菜单中的“直方图”程序，分别在糙米颗粒上随机取三点读取图像的L*值、a*值和b*值.

1.3.12 食味值

参考GB/T15682—2008稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法，采用其中的综合评分法.

1.4 数据处理方法

1.4.1 相关性分析

采用 SPSS数据处理软件，通过“Analyze→Correlate→Bivariate”指令执行.

1.4.2 敏感性指标的筛选

采用DPS数据处理软件，灰色关联度分析，通过步骤“灰色系统方法—关联度分析”完成[14].

1.4.3 储藏品质评价模型的建立

采用DPS数据处理软件，多元逐步回归分析，通过步骤“多元分析—回归分析—逐步回归”完成[14].

2 结果与讨论

2.1 生理生化指标随储藏时间变化趋势

储藏时间是糙米储藏品质变化的决定性影响因素之一，2种糙米样品的生理生化指标随储藏时间的变化趋势见表1和表2.

由表1、表2可知，2种糙米样品在储藏期间各项生理生化指标随储藏时间的变化趋势基本相同，发芽率、生活力均呈下降趋势，且储藏温度越高，下降趋势越明显；脂肪酸值和降落数值呈现上升的趋势，而电导率随储藏时间先降低后升高，但还原糖、过氧化物酶和多酚氧化酶随储藏时间均呈现先升高后降低的趋势.

2.2 生理生化指标间的相关性分析

辽星与盐丰样品各项生理生化指标相互间及与储藏条件间的相关性系数见表3和表4.

由表3、表4可知，两糙米样品指标间及与储藏条件间的相关性系数显著性程度基本相同.水分、发芽率、生活力、还原糖、降落数值、脂肪酸值、POD均与储藏时间呈显著性相关，且相关系数极其显著，其中脂肪酸值与储藏时间的相关性系数最高，辽星为 0.735，盐丰为 0.882.发芽率、生活力、电导率、降落数值与储藏温度极其相关，其中辽星样品的发芽率与储藏温度的相关性系数最高，为0.609，而盐丰样品的降落数值与储藏温度的相关性系数最高，为0.607.由此可知，发芽率、生活力、还原糖和降落数值在储藏期的变化是由于时间和温度的双重作用，导致其值的变化；电导率、多酚氧化酶受温度变化的影响大于时间的影响；而脂肪酸值是随储藏时间急剧变化的，温度对其影响不是很明显.

2.3 敏感性指标筛选

灰色关联度分析关键是参考序列X0的确定，它是关联分析的标准尺度，决定关联分析结果的可靠性.糙米储藏过程中，随储藏时间的延长，品质变化速度越来越快，故选择时间的变化作为参考序列，通过糙米各项生理生化指标随储藏时间的变化差异性及与时间和储藏温度的相关性数据筛选比较序列：发芽率（X1）、生活力（X2）、电导率（X3）、还原糖（X4）、降落数值（X5）、脂肪酸值（X6）、过氧化物酶 （X7）、L*值 （X8）、a*值 （X9）、b*值（X10）、多酚氧化酶（X11）进行统计分析，结果见表5.

由表5可知，两种糙米样品储藏期限影响陈化的各项指标的主次性基本相同，最敏感指标为脂肪酸值（X6），其次为 a*值（X9）和 b*值（X10）等，多酚氧化酶（X11）为最不敏感指标，可根据此筛选出的指标进行糙米储藏品质评价数学模型的建立.

2.4 储藏品质评价数学模型的建立

影响糙米陈化的因素有很多，而这些因素间可能存在多重共线性，因此，需从各项因素中选择对陈化品质影响最显著的指标，使之与最终品质（在测定数据基础上）建立最优回归方程.逐步回归是采用数据处理软件自动地从大量可供选择的变量中选择对建立回归方程比较重要的变量.

表1 辽星生理生化指标随储藏时间的变化

根据表 5，选择指标发芽率（X1）、生活力（X2）、电导率（X3）、还原糖（X4）、降落数值（X5）、脂肪酸值（X6）、b*值（X7）、L*值（X8）、a*值（X9）作为自变量，并以米饭最终的食味值作为因变量，采用模糊数学分析中的多元逐步线性回归分析建立数学模型，两糙米样品的数据处理结果见表6.

由表6可知，两粳糙米的敏感性指标基本相同，均为脂肪酸值和电导率.进行数学模型拟合，可知，辽星样品引入因子越多，R值越大，但模型1～3的R值变化幅度很小，考虑到实际应用，选择模型1为辽星糙米的最优品质评价数学模型.盐丰样品根据所测定的指标宜少不易多及测定方法简单、结果精准的原则，采用模型1最为合适，R已基本达到最高，继续引入因子对R的影响不是很大.且两样品的数学模型均在置信水平0.01下显著.

表2 盐丰生理生化指标随储藏时间的变化

辽星糙米储藏的品质评价数学模型为Y=92.57+0.83X脂肪酸值-2.08X电导率，盐丰糙米储藏的品质评价数学模型为Y=-99.42+4.03X脂肪酸值-1.44X电导率.分析糙米的劣变可通过限定脂肪酸值的限值以控制糙米的安全储藏，并且糙米储藏过程中脂类物质主要存在于外胚乳及胚部，是与外界环境直接接触的部位，是对陈化作出直接反应的部位，而电导率反映糙米膜的通透性，脂类劣变越剧烈膜的通透性越大，可以通过测定糙米电导率的变化分析糙米的劣变情况.

表3 辽星生理生化指标与储藏条件及各指标间相关性分析

表4 盐丰生理生化指标与储藏条件及各指标间相关性分析

表5 糙米陈化敏感指标筛选

表6 糙米储藏品质评价数学模型建立

2.5 储藏品质评价模型的验证

根据2种糙米不同储藏条件下的指标测定结果，结合相应的储藏品质评价模型，计算食味值与实测食味值进行比较，结果见表7.

表7 糙米储藏品质评价模型的验证

3 结论

两糙米样品指标间及与储藏条件间的相关性系数显著性程度基本相同.水分、发芽率、生活力、还原糖、降落数值、脂肪酸值、POD均与储藏时间呈显著性相关，其中脂肪酸值与储藏时间的相关性系数最高，辽星为0.735，盐丰为0.882.发芽率、生活力、电导率、降落数值与储藏温度极其相关，其中辽星样品的发芽率与储藏温度的相关性系数最高，为0.609，而盐丰样品的降落数值与储藏温度的相关性系数最高，为0.607.发芽率、生活力、降落数值和脂肪酸值与水分的变化显著性相关.降落数值与发芽率、生活力呈显著性相关，脂肪酸值与过氧化物酶呈显著性相关.

2种粳型糙米储藏过程中影响陈化的敏感性指标均为脂肪酸值，辽星糙米储藏的品质评价数学模型为 Y=92.57+0.83X脂肪酸值-2.08X电导率，盐丰糙米储藏的品质评价数学模型为Y=-99.42+4.03X脂肪酸值-1.44X电导率.

［1］王若兰，田书普.不同储藏条件下糙米保鲜效果的研究［J］.郑州工程学院学报，2001（6）：31-34.

［2］包清彬，猪谷富雄.储藏条件对糙米理化特性影响的研究［J］.农业工程学报，2003，19（6）：25-27.

［3］程建华，张蓉建，晏书明，等.糙米在不同储藏条件下的品质变化研究［J］.粮食储藏，2003（3）：42-46.

［4］崔素萍，张鸿薇，马萍，等.稻谷及糙米储藏过程中淀粉酶活性的变化［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2008，20（4）：57-60.

［5］李宏洋，王若兰，胡连荣.不同储藏条件下糙米品质变化研究［J］.粮食储藏，2007（4）：38-41.

［6］王肇慈，周瑞芳.粮油食品品质分析［M］.北京:中国轻工业出版社，1994.

［7］杨科，陈渠玲，王平，等.光透差作为稻谷储藏品质劣变指标的探讨［J］.粮食科技与经济，2003（5）：35-36.

［8］周显青，张玉荣，赵秋红，等.稻谷新陈度的研究（四）——稻谷储藏过程中挥发物质的变化及其与新陈度的关系［J］.粮食与饲料工业，2005（2）：1-3.

［9］Chrasti J.Effect of storage on physiochemical properties and quality factors of rice.Rice science&technology［M］.New York：Marcel Peceder Inc，1994.

［10］周显青，张玉荣，周展明，等.稻谷新陈度的研究（五）——稻谷新陈度指标的筛选与数学模型的建立［J］.粮食与饲料工业，2006（7）：1-3.

［11］张玉荣，周显青，王锋.粳稻新鲜度敏感指标的筛选及其验证［J］.中国粮油学报，2008，23（4）：9-13.

［12］周显青，张玉荣.储藏稻谷品质指标的变化及其差异性［J］.农业工程学报，2008，24（12）：238-242.

［13］潘宝国，江银荣.四氮唑法快速测定水稻发芽率［J］.种植天地，2007（10）：33.

［14］张玉荣，周显青，张勇.粳稻新鲜度敏感指标的筛选及其验证［J］.中国粮油学报，2008，23（4）：9-13.

ESTABLISHMENT OFMATHEMATICAL MODEL FOR EVALUATING BROWN RICE STORAGE QUALITY

ZHANG Yu-rong，JIA Shao-ying， ZHOU Xian-qing
（School of Food Science and Technology， Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China）

In order to control the deterioration during brown rice storage,the paper selected two Japonica brown rice samples （liaoxing and yanfeng） to measure the physiological and biochemical indexes under different storage conditions,such as fatty acid value,germ ination rate,viability,electrical conductivity and falling number,and analyzed the correlation among the indexes.The storage quality sensitive indexes were screened by using grey correlative degree analysis method,and a mathematical mode was established by a gradual regression method selecting the sensitive indexes as the independent variables and the taste value of the m illed rice as dependent variables.The results showed that the fatty acid value and the electrical conductivity had significant influences on the storage quality of brown rice,wherein the storage quality evaluationmodelof liaoxing was Y=92.57+0.83X(fattyacidvalue)-2.08X(electricalconductivity);and the storage quality evaluation model of yanfeng was Y=-99.42+4.03X(fattyacidvalue)-1.44X(electrical conductivity).

brown rice； storage quality； m odel

TS210.1

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.001

1673-2383(2011)06-0001-07

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.001.html

网络出版时间：2011-12-20 03:01:44PM

2011-05-21

“十一五”国家科技支撑滚动项目（2009BADA0B02-1）

张玉荣（1967-），女，新疆阜康人，教授，主要从事农产品储藏与品质分析.

*