高气温高湿环境对大米氨基酸的影响

孙 威，刘 英，2

(1.武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北武汉 430023;2.湖北省稻谷加工工程技术研究中心，湖北武汉 430023)

大米作为最重要的主食之一，是人们膳食摄取蛋白质、氨基酸的重要来源。在大米蛋白质中，含有赖氨酸的谷蛋白占80%以上;大米蛋白质的氨基酸组成配比合理，比较接近世界卫生组织认定的蛋白质氨基酸最佳配比模式;蛋白质效用比率(PER值)为2.2，蛋白质的可消化性超过90%，均高于其它谷物［1］。

稻谷在陈化过程中，淀粉、蛋白质、脂肪等发生一系列变化［2－4］，稻谷储藏时间、温度、湿度和氧气是影响稻谷陈化的主要因素，目前关于氨基酸在陈化过程中的变化研究较少。佘哲刚等在常规储藏条件下储藏稻谷3年，游离氨基酸有所下降，其中赖氨酸含量下降14%—46%［5］。叶霞等在不同的温度下储藏稻谷，研究了稻谷中赖氨酸和色氨酸含量的变化，发现随着储藏时间的延长，赖氨酸含量先升高，后逐渐减少，在适宜温度及储藏时间下，赖氨酸含量增加，使营养品质得到改善;而色氨酸含量逐渐减少，温度越高，色氨酸含量减少越快［6］。据任顺成等报道:根据蛋白质变性的理论推测，稻谷在陈化过程中，它的蛋白质出现不同程度的变性，变性后的蛋白质，空间构象发生变化，从而导致色氨酸外露，使色氨酸更容易被氧化变质［7］。

高气温高湿处理是粮食陈化研究中常用到的一种方法。王娜等在不同条件下对稻谷进行储藏，发现储藏的温度、时间、相对湿度是稻谷陈化的主要影响因素［8］。Teerarat等在60℃，70%相对湿度的条件下对大米进行加速陈化，导致了大米的糊化特性及微观结构等方面发生变化［9］。

本实验将大米存放在高温(45℃)、高湿(95%相对湿度)的条件下，存放 0 h，24 h，48 h，72 h，96 h，研究其5个不同处理时间段的蛋白质、氨基酸含量变化，分析发生这些变化的原因，为大米营养研究提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米:丰二优中米，福娃集团米业公司2012年5月提供，未添加任何物质。

硫酸、硫酸铜、氢氧化钠、盐酸、苯酚、氯化钠、氯化钾、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、茚三酮、柠檬酸钠和乙酸等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

日立L-8900全自动氨基酸分析仪;BSC-400型液晶显示恒温恒湿箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂;JXFM110锤式旋风磨，上海嘉定粮油仪器有限公司;FA2104N型分析天平，上海民桥精密科学仪器有限公司;GZX-9070 MBE型数显鼓风干燥箱，上海博远事业有限公司医疗设备厂。

1.3 方法

1.3.1 大米高气温、高湿处理

取5份等量的试验原料大米放于恒温恒湿箱，在45℃，95%相对湿度的条件下分别放置0 h，24 h，48 h，72 h，96 h。

1.3.2 大米蛋白质含量的测定

执行GB 5009.5-2010《食品安全国家标准－食品中蛋白质的测定》［10］，蛋白质系数 5.95。

1.3.3 大米氨基酸含量的测定

执行GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》［11］，使用氨基酸自动分析仪进行测定，盐酸、苯酚等为优级纯。平行试样测定结果误差≤10%。

2 结果与分析

2.1 蛋白质的变化

从图1中可以看出，大米在高气温高湿处理的过程中，总蛋白质含量呈逐渐下降趋势，原料大米蛋白质含量7.67%，在存放 24 h，48 h，72 h，96 h 后，总蛋白质含量分别为 7.66%，7.63%，7.58%，7.56%。

大米在经高气温高湿处理后，蛋白质含量的变化很小，在存放96 h后总蛋白质含量减少1.43%。大米在高温高湿条件下，呼吸作用等各项生理活动加快，消耗了部分占总量很少的生理蛋白(清蛋白、球蛋白)，与文献报道相符［12］。

图1 不同的处理时间大米蛋白质含量的变化

2.2 氨基酸的变化

从表1中可以看出，大米在经过高气温高湿处理后氨基酸总含量呈减少趋势，总氨基酸减少4.86%，与蛋白质含量变化一致。图2为大米中人体必需氨基酸含量的变化。

大米的第一限制氨基酸赖氨酸含量先增后减:未处理大米中赖氨酸含量0.20 g/100 g，经过24 h和48 h存放后，赖氨酸含量增加至0.23 g/100 g和0.25 g/100 g(比对照样增加 15.00% 和 25.00%)，但是存放72 h与96 h的大米赖氨酸含量减少为0.23 g/100 g和0.22 g/100 g。总体来说赖氨酸含量有所增加，与文献报道一致［13］。在合适的温度下，大米新陈代谢的进行，一定程度上促进了后熟作用的完成，赖氨酸含量增加，相应的营养品质得到改善;但随着后熟作用的完成，赖氨酸被氧化，减少速率大于合成速率，含量减少，营养品质下降。

第二限制氨基酸苏氨酸的含量在未处理的大米中含量 0.29 g/100 g，存放 24 h后减少为 0.27 g/100 g，存放48—72 h 保持在 0.28 g/100 g，存放 96 h时又减少到0.27 g/100 g，其最大变化率6.90%。

大米的必需氨基酸中，缬氨酸含量在存放过程中一直减少，最大减少率为9.76%;蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸的含量在存放24 h后减少，在存放24—72 h逐渐增加，到96 h又减少，呈现一个波动形式，大米的后熟作用消耗了部分生理蛋白，后熟作用结束后，大米进入陈化阶段，这些必需氨基酸被氧化分解。天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸含量在存放过程中一直减少，甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸含量变化类似于蛋氨酸等，开始(0—24 h)减少后增加(24—72 h)，最后又减少(72—96 h)。

从实验结果可以看到，大米在存放过程中，蛋白质中的氨基酸之间存在相互合成或分解的关系，但总体含量呈减少趋势;营养品质有一个小的上升阶段，之后会有所下降，并且伴有食味品质的下降，即所谓的大米陈化。

图2 必需氨基酸含量变化

表1 不同的处理时间大米16种氨基酸含量的变化(测定数据误差≤10%)

3 结论

研究结果表明，大米在存放期间，营养品质前期有所增加，但随着存放时间的延长，营养品质一直下降:赖氨酸含量先增加后减少，苏氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等含量前期减少，中期增加，后期减少，天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸等含量随着时间延长而减少;总蛋白质含量逐渐降低，总氨基酸含量也逐渐降低;高气温高相对湿度的条件不利于大米的存放。

［1］周惠明.谷物科学原理［M］.北京:中国轻工业出版社，2003，.

［2］徐民，程旺大，蔡新华，等.储藏对稻米淀粉结构及含量的影响［J］.中国农学通报，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］佘纲哲.稻谷化学加工贮藏［M］.北京:中国商业出版社，1994.

［6］叶霞，李学刚.稻谷储藏过程中重要营养素变化的动力学研究［D］.重庆:西南农业大学，2003.5:36 －40.

［7］任顺成，周瑞芳.大米陈化过程中蛋白质与大米质构特性的变化［J］.郑州工程学院学报，2001，22(1):42－46.

［8］王娜，谭军.储藏条件对稻谷陈化的影响研究［D］.武汉:华中农业大学，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，食品安全国家标准 －食品中蛋白质的测定［S］.

［11］GB/T 5009.124-2003，食品安全国家标准 －食品中氨基酸的测定［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］叶霞，李学刚，张毅.稻谷陈化过程中限制性氨基酸变化的动力学研究［J］.营养学报.2004，26(1):68－70.