高氣溫高濕環(huán)境對大米氨基酸的影響

孫 威，劉 英，2

(1.武漢工業(yè)學院食品科學與工程學院，湖北武漢 430023;2.湖北省稻谷加工工程技術研究中心，湖北武漢 430023)

大米作為最重要的主食之一，是人們膳食攝取蛋白質、氨基酸的重要來源。在大米蛋白質中，含有賴氨酸的谷蛋白占80%以上;大米蛋白質的氨基酸組成配比合理，比較接近世界衛(wèi)生組織認定的蛋白質氨基酸最佳配比模式;蛋白質效用比率(PER值)為2.2，蛋白質的可消化性超過90%，均高于其它谷物［1］。

稻谷在陳化過程中，淀粉、蛋白質、脂肪等發(fā)生一系列變化［2－4］，稻谷儲藏時間、溫度、濕度和氧氣是影響稻谷陳化的主要因素，目前關于氨基酸在陳化過程中的變化研究較少。佘哲剛等在常規(guī)儲藏條件下儲藏稻谷3年，游離氨基酸有所下降，其中賴氨酸含量下降14%—46%［5］。葉霞等在不同的溫度下儲藏稻谷，研究了稻谷中賴氨酸和色氨酸含量的變化，發(fā)現(xiàn)隨著儲藏時間的延長，賴氨酸含量先升高，后逐漸減少，在適宜溫度及儲藏時間下，賴氨酸含量增加，使營養(yǎng)品質得到改善;而色氨酸含量逐漸減少，溫度越高，色氨酸含量減少越快［6］。據任順成等報道:根據蛋白質變性的理論推測，稻谷在陳化過程中，它的蛋白質出現(xiàn)不同程度的變性，變性后的蛋白質，空間構象發(fā)生變化，從而導致色氨酸外露，使色氨酸更容易被氧化變質［7］。

高氣溫高濕處理是糧食陳化研究中常用到的一種方法。王娜等在不同條件下對稻谷進行儲藏，發(fā)現(xiàn)儲藏的溫度、時間、相對濕度是稻谷陳化的主要影響因素［8］。Teerarat等在60℃，70%相對濕度的條件下對大米進行加速陳化，導致了大米的糊化特性及微觀結構等方面發(fā)生變化［9］。

本實驗將大米存放在高溫(45℃)、高濕(95%相對濕度)的條件下，存放 0 h，24 h，48 h，72 h，96 h，研究其5個不同處理時間段的蛋白質、氨基酸含量變化，分析發(fā)生這些變化的原因，為大米營養(yǎng)研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米:豐二優(yōu)中米，福娃集團米業(yè)公司2012年5月提供，未添加任何物質。

硫酸、硫酸銅、氫氧化鈉、鹽酸、苯酚、氯化鈉、氯化鉀、無水磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、茚三酮、檸檬酸鈉和乙酸等均為分析純。

1.2 儀器與設備

日立L-8900全自動氨基酸分析儀;BSC-400型液晶顯示恒溫恒濕箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠;JXFM110錘式旋風磨，上海嘉定糧油儀器有限公司;FA2104N型分析天平，上海民橋精密科學儀器有限公司;GZX-9070 MBE型數顯鼓風干燥箱，上海博遠事業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠。

1.3 方法

1.3.1 大米高氣溫、高濕處理

取5份等量的試驗原料大米放于恒溫恒濕箱，在45℃，95%相對濕度的條件下分別放置0 h，24 h，48 h，72 h，96 h。

1.3.2 大米蛋白質含量的測定

執(zhí)行GB 5009.5-2010《食品安全國家標準－食品中蛋白質的測定》［10］，蛋白質系數 5.95。

1.3.3 大米氨基酸含量的測定

執(zhí)行GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的測定》［11］，使用氨基酸自動分析儀進行測定，鹽酸、苯酚等為優(yōu)級純。平行試樣測定結果誤差≤10%。

2 結果與分析

2.1 蛋白質的變化

從圖1中可以看出，大米在高氣溫高濕處理的過程中，總蛋白質含量呈逐漸下降趨勢，原料大米蛋白質含量7.67%，在存放 24 h，48 h，72 h，96 h 后，總蛋白質含量分別為 7.66%，7.63%，7.58%，7.56%。

大米在經高氣溫高濕處理后，蛋白質含量的變化很小，在存放96 h后總蛋白質含量減少1.43%。大米在高溫高濕條件下，呼吸作用等各項生理活動加快，消耗了部分占總量很少的生理蛋白(清蛋白、球蛋白)，與文獻報道相符［12］。

圖1 不同的處理時間大米蛋白質含量的變化

2.2 氨基酸的變化

從表1中可以看出，大米在經過高氣溫高濕處理后氨基酸總含量呈減少趨勢，總氨基酸減少4.86%，與蛋白質含量變化一致。圖2為大米中人體必需氨基酸含量的變化。

大米的第一限制氨基酸賴氨酸含量先增后減:未處理大米中賴氨酸含量0.20 g/100 g，經過24 h和48 h存放后，賴氨酸含量增加至0.23 g/100 g和0.25 g/100 g(比對照樣增加 15.00% 和 25.00%)，但是存放72 h與96 h的大米賴氨酸含量減少為0.23 g/100 g和0.22 g/100 g。總體來說賴氨酸含量有所增加，與文獻報道一致［13］。在合適的溫度下，大米新陳代謝的進行，一定程度上促進了后熟作用的完成，賴氨酸含量增加，相應的營養(yǎng)品質得到改善;但隨著后熟作用的完成，賴氨酸被氧化，減少速率大于合成速率，含量減少，營養(yǎng)品質下降。

第二限制氨基酸蘇氨酸的含量在未處理的大米中含量 0.29 g/100 g，存放 24 h后減少為 0.27 g/100 g，存放48—72 h 保持在 0.28 g/100 g，存放 96 h時又減少到0.27 g/100 g，其最大變化率6.90%。

大米的必需氨基酸中，纈氨酸含量在存放過程中一直減少，最大減少率為9.76%;蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸的含量在存放24 h后減少，在存放24—72 h逐漸增加，到96 h又減少，呈現(xiàn)一個波動形式，大米的后熟作用消耗了部分生理蛋白，后熟作用結束后，大米進入陳化階段，這些必需氨基酸被氧化分解。天門冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸含量在存放過程中一直減少，甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸含量變化類似于蛋氨酸等，開始(0—24 h)減少后增加(24—72 h)，最后又減少(72—96 h)。

從實驗結果可以看到，大米在存放過程中，蛋白質中的氨基酸之間存在相互合成或分解的關系，但總體含量呈減少趨勢;營養(yǎng)品質有一個小的上升階段，之后會有所下降，并且伴有食味品質的下降，即所謂的大米陳化。

圖2 必需氨基酸含量變化

表1 不同的處理時間大米16種氨基酸含量的變化(測定數據誤差≤10%)

3 結論

研究結果表明，大米在存放期間，營養(yǎng)品質前期有所增加，但隨著存放時間的延長，營養(yǎng)品質一直下降:賴氨酸含量先增加后減少，蘇氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等含量前期減少，中期增加，后期減少，天門冬氨酸、絲氨酸、谷氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸等含量隨著時間延長而減少;總蛋白質含量逐漸降低，總氨基酸含量也逐漸降低;高氣溫高相對濕度的條件不利于大米的存放。

［1］周惠明.谷物科學原理［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，2003，.

［2］徐民，程旺大，蔡新華，等.儲藏對稻米淀粉結構及含量的影響［J］.中國農學通報，2005，25(6):113－ 115.

［3］REHMAN ZU.Storage effects on nutritional quality of commonly consumed cereals［J］.Food Chemistry，2006，95(1):53－ 57.

［4］DARISK，WANG Y J.Internal structure and physicochemical properties of corn starches as revealed by chemical surface gelatinization［J］.Carbohydrate Research，2007，342(5):2253－2263.

［5］佘綱哲.稻谷化學加工貯藏［M］.北京:中國商業(yè)出版社，1994.

［6］葉霞，李學剛.稻谷儲藏過程中重要營養(yǎng)素變化的動力學研究［D］.重慶:西南農業(yè)大學，2003.5:36 －40.

［7］任順成，周瑞芳.大米陳化過程中蛋白質與大米質構特性的變化［J］.鄭州工程學院學報，2001，22(1):42－46.

［8］王娜，譚軍.儲藏條件對稻谷陳化的影響研究［D］.武漢:華中農業(yè)大學，2010.

［9］TEERARATL， PARICHATHONGSPRABHAS.Effect of storage proteins on pasting prop-erties and microstructure of Thai rice［J］.Food Research International，2010，(43):1402 －1409.

［10］GB 5009.5-2010，食品安全國家標準 －食品中蛋白質的測定［S］.

［11］GB/T 5009.124-2003，食品安全國家標準 －食品中氨基酸的測定［S］.

［12］TEO C H，KARIM A A，CHEAH P B，et al.On the roles of protein and starch in the aging of non － waxy rice flour［J］.Food Chemistry，2000，(69):229－236.

［13］葉霞，李學剛，張毅.稻谷陳化過程中限制性氨基酸變化的動力學研究［J］.營養(yǎng)學報.2004，26(1):68－70.