3种粗粮热值测定及质量评价*

侯守芳，周利兵

(广西科技师范学院，广西 来宾 546199)

粗粮主要包括谷物类(荞麦，燕麦，大麦，高粱，大米，小米，红米等)，豆类(黄豆，红豆，绿豆，黑豆，豌豆，蚕豆，芸豆等)和块茎(红薯、山药、马铃薯等)。不同粗粮含有不同的营养元素。例如荞麦含有丰富的B族维生素、维生素E和铁、锰、锌等微量元素；豆类含有丰富优质的蛋白质；山药富含多种人体必需的微量元素。随着社会的不断发展，人们生活水平提高，饮食越来越精细化，粗粮的摄入严重不足，导致肥胖、高血压、冠心病及某些癌症人群增多[1]。本文主要从常见的三种粗粮入手，探究这些粗粮热值对减肥人群合理搭配饮食、粗粮深加工、储藏及食用方面都具有一定的指导意义，也为粗粮的热值分析研究方面提供一定的数据[2]。通过对粗粮燃烧热的测定结果，对其进行质量评价。同时对粗粮热值分析研究方面提供一定数据。本试验测定原理简单、方法可靠、易操作[3]。目前，国内在粗粮热值方面已有相关研究，但研究不是很多[4]。所以，此次内容主要对部分粗粮热值测定研究。由试验数据表明，不同种类粗粮的热值存在很大差异，对部分消费者合理选择粗粮具有一定指导意义[5]。

1 实 验

1.1 实验原理

燃烧热的定义：即1 mol物质完全燃烧所释放出的热量。所谓完全燃烧，即参加反应的反应物的各个元素在经过燃烧反应后，必须呈现本元素的最高化合价[6]。如碳生成CO2(g)，氢生成H2O(l)等。

本实验采用氧弹式热量计测量三种不同粗粮的恒容燃烧热，实验公式为：

Δm粗粮QV=W卡ΔT-Q点火丝Δm点火丝-Q胶囊m胶囊

式中:W卡为样品参加反应的质量(g)，W卡为样品的恒容燃烧热，W卡为热量计水当量，W卡为燃烧前后温度的变化值，W卡为点火丝的燃烧热(W卡=1400.8 J/g)，W卡为点火丝参加燃烧反应的实际质量，W卡为胶囊的恒容燃烧热，W卡为胶囊的质量(g)。

1.2 仪器与样品

仪器：燃烧热试验装置(型号HR-15A)，氧气钢瓶、压片机、粉碎机、分析天平、干燥箱等。

样品：苯甲酸、点火丝、药用胶囊、三种粗粮(糯白玉米，红米，黑豆)市购。

1.3 实验方法

1.3.1 热量计水当量的测定

样品称量：用托盘天平称0.3～0.4 g左右苯甲酸，在压片机上压成圆片。将压成圆片的苯甲酸样品在分析天平上进行准确称量，记录准确值。

装置氧弹：打开氧弹盖，将氧弹内壁尤其是电极下端的不锈钢接线柱擦拭干净。称取0.2 g左右点火丝一根，并用分析天平准确称重，将其两端固定在两个电极上，并让苯甲酸与其有良好接触，然后，盖紧氧弹盖。打开氧气钢瓶开关，调节氧气表压为1.5～2 MPa(经不同氧气压力下的重复实验，证明在氧气压力2 MPa下样品能够完全燃烧)，对氧弹瓶充氧。先充氧5 s排气检查氧弹瓶气密性良好，然后再持续充氧40 s。

测量：量取已调好温度(调节内筒水温比外筒低0.2 ℃左右)的自来水3000 mL 置于内筒中。将氧弹放入内筒中央，连好所有电路，盖好盖子后将测温传感器插入内筒，打开电源和搅拌器。每隔30 s记录1次温度，当记下第20次温度时，点火，成功后每隔30 s继续记录数据，直到温度稳定或缓慢上升至第100次温度。试验完毕后称量点火丝的质量，记录数据，进行数据处理。

1.3.2 粗粮热值测定

将三种粗粮(糯白玉米，红米，黑豆)分别通过粉碎机粉碎，置于干燥箱中恒温80 ℃干燥10 h。然后将烘干后的样品装入空胶囊内，按上述2.3.1实验步骤操作测其燃烧热值。

2 结果与讨论

2.1 热量计水当量的测定

根据实验测得苯甲酸燃烧热数据，用origin绘制雷诺温度校正曲线，见图1。

图1 苯甲酸燃烧热测定的雷诺温度曲线校正图Fig.1 Reynolds temperature curve correction chart of benzoic acid

热量计的水当量W卡的计算：苯甲酸实验样品，样品质量为0.2862 g，点火丝的质量为0.0092 g。

根据公式：Δm粗粮QV=W卡ΔT-Q点火丝Δm点火丝-Q胶囊m胶囊

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

2.2 药用胶囊壳燃烧热的测定

2.3 粗粮的热值测定

根据实验测得三种粗粮(糯白玉米，红米，黑豆)燃烧热数据，用origin绘制雷诺温度校正曲线，如图2～图4所示。

图2 糯白米玉燃烧热测定的雷诺温度曲线校正图Fig.2 Reynolds temperature curve correction chart of White waxy corn

图3 红米燃烧热测定的雷诺温度曲线校正图Fig.3 Reynolds temperature curve correction chart of red rice

图4 黑豆燃烧热测定的雷诺温度曲线校正图Fig.4 Reynolds temperature curve correction chart of black beans

2.3.1 糯白玉米燃烧热计算

样品名称：糯白玉米。样品质量为0.2998 g，点火丝质量为0.0085 g，空胶囊质量为0.0975 g。

计算得到QV=17610.8189 J/g

2.3.2 红米燃烧热计算

样品名称：红米。样品质量为0.2346 g，点火丝质量为0.0108 g，空胶囊质量为0.1082 g。

计算得到QV=17944.5655 J/g

2.3.3 黑豆燃烧热计算

样品名称：黑豆。样品质量为0.1764 g，点火丝质量为0.0097 g，空胶囊质量为0.0974 g。

计算得到QV=9365.4705 J/g

3 结 论

燃烧热测定结果：糯白玉米的燃烧热为17610.8189 J/g，红米的燃烧热为17944.5655 J/g，黑豆的燃烧热9365.4705 J/g。从实验结果可以看出，红米的热值最大，其次为糯白玉米的热值，黑豆的热值最小。