基于动力学模型的高油大豆储藏期间品质指标变化规律

张玉荣，倪浩然，吴 琼，张咚咚，寇含笑

基于动力学模型的高油大豆储藏期间品质指标变化规律

张玉荣，倪浩然，吴 琼※，张咚咚，寇含笑

（河南工业大学粮食和物资储备学院，粮食储藏与安全教育部工程研究中心，郑州 450001）

为了解高油大豆储藏过程中品质指标的变化规律，为高油大豆的科学储藏及储藏期间的品质变化预测提供理论依据，选取河南与内蒙古产地的高油大豆为研究对象，调节至不同含水率13.00%和15.00%后分别在25℃和35℃条件下密闭储藏180 d，每隔30 d取样一次，对其品质指标进行测定分析，并进一步对其电导率和丙二醛（Malonaldehyde, MDA）两项指标的变化趋势进行动力学分析。结果表明，随储藏时间的延长，两种高油大豆中过氧化氢酶（Catalase, CAT）、过氧化物酶（Peroxidase, POD）及多酚氧化酶（Polyphenol oxidase, PPO）活性均呈下降趋势，电导率和MDA含量均呈上升趋势，且含水率和储藏温度越高，变化幅度越大。不同指标的相关性分析结果表明，储藏时间与两种高油大豆的品质指标的变化均有显著或极显著相关性，储藏时间与河南大豆的MDA和PPO相关系数分别为0.82和−0.90，与内蒙大豆的MDA和PPO相关系数分别为0.81和−0.92。初始含水率与两种大豆的CAT活性呈极显著负相关，相关性系数分别为−0.63和−0.74；储藏温度与两种大豆电导率的变化存在较强相关性，相关性系数分别为0.60和0.59。不同储藏温度下两种高油大豆的电导率和MDA含量的变化均符合零级动力学模型，两项指标在储藏过程中的变化均属于需能反应，零级动力学反应系数随大豆初始含水率和储藏温度的升高而增大，同时具有较高粗脂肪含量的河南大豆的电导率和MDA的零级动力学活化能均高于内蒙古大豆，并且在相同含水率条件下，MDA的活化能均小于电导率的活化能，表明高油大豆储藏过程中，温度、水分和粗脂肪含量越高，电导率和MDA含量变化越快，且MDA含量较电导率更易发生变化。因此在高油大豆储藏过程中，要根据大豆的脂肪含量，严格控制储藏时的温度和水分，尤其高含水率的大豆要严格控制温度条件，以延缓其品质劣变，同时在高油大豆储藏过程MDA含量较其他指标更易发生变化，可作为其储藏期间品质变化的早期预测参考指标。

储藏；含水率；温度；高油大豆；品质指标；动力学分析

0 引 言

大豆是世界范围内广泛种植的一种粮油兼用型经济作物，其籽粒富含脂肪和蛋白质[1]。目前大豆是中国除小麦、玉米和稻谷外的第四大储备粮种，因大豆籽粒蛋白质和脂肪含量较其他粮种高，在储藏过程中比其他粮种更易吸湿，出现发热霉变现象[2]；另外，大豆一般在夏季高温及秋季高温多雨季节收获入库，又进一步加剧了大豆的储藏不稳定性。大豆的储藏一直是粮油仓储企业关心的重点及热点问题。根据国标GB1352-2009，粗脂肪干基料含量在20%以上的大豆为高油大豆，其主要用途是榨油，其次是榨油之后的豆粕用作饲料。大豆油在中国食用油中占比44%左右，进行高油大豆的安全储藏对保障食用油的持续安全供给具有重要意义[3]。然而相关研究表明在相同储藏条件下高油大豆的储藏稳定性较普通大豆更差[4-5]。

粮食在收获后仍是活的有机生命体，在储藏期间粮食籽粒内部仍发生着各种理化反应。如果储藏条件不当，这种变化就会迅速加剧，加速粮食中的化学成分的变化，最终导致粮食的品质劣变[6]。大豆作为中国的储备粮种之一，关于其储藏期间的生理生化变化已有诸多报道。许海锦[7]的研究结果表明，大豆储藏期间的相对电导率和丙二醛含量会随着储藏品质劣变程度的加剧而逐渐增加。刘锦[8]通过氮气气调与常规储藏的大豆储藏品质对比试验，表明氮气气调有利于保持大豆中过氧化氢酶活性，可有效减缓大豆品质劣变。范玲娟[9]通过大豆的人工加速老化试验表明，大豆籽粒中的过氧化物酶活性随着老化程度的加深而逐渐下降。唐芳等[10]通过研究储存水分、温度和真菌生长对大豆品质的影响，得出在真菌生长的临界温度下，大豆的品质劣变与其含水率密切相关。但以上研究多以普通大豆为研究对象，对于高油大豆在储藏过程中品质的变化尚缺乏系统研究。本文选取内蒙古与河南生产的高油大豆为研究对象，分别代表中国主产区和其他地域生产的高油大豆，研究两产地的高油大豆在储藏过程中品质指标的变化，包括电导率、丙二醛、过氧化氢酶酶活、过氧化物酶酶活以及多酚氧化酶酶活，并对其易变指标进行动力学分析，探讨高油大豆在储藏过程中品质指标的变化规律，以期为高油大豆的科学储藏提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

河南产高油大豆购于河南省郑州市粮油市场（含水率8.33%，干基料粗脂肪质量分数21.27%，粗蛋白质量分数30.55%）；内蒙古产高油大豆购于呼伦贝尔市新立向阳大豆种植专业合作社（含水率8.33%，干基料粗脂肪质量分数20.49%，粗蛋白质量分数31.79%）。

三氯乙酸：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；硫代巴比妥酸：分析纯，上海弘顺生物科技有限公司；过氧化氢：分析纯，河南鸿霆实业有限公司；愈创木酚：分析纯，广东翁江化学试剂有限公司；邻苯二酚：分析纯，上海易恩化学技术有限公司。

1.2 仪器与设备

HWS-300恒温恒湿箱：宁波东南仪器有限公司；JSFM-II 型粮食水分测试磨：成都施特威科技发展公司；DDSJ-308A电导率仪：上海精密科学仪器有限公司；TX223L电子天平：日本岛津公司；XMTD-204恒温水浴锅：金坛市华峰仪器有限公司；TGL-18MS台式高速冷冻离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

将两种大豆清理除杂、挑出不完善粒后，分别调至大豆国家标准要求的安全含水率（13.00%±0.20%）和偏高含水率（15.00%±0.20%），并装入自封袋中，每袋约1 kg，分别置于25 ℃和35 ℃（分别对应粮食储藏研究中的常温和高温温度条件）恒温培养箱中黑暗条件下储藏180 d，储藏期间每30 d取样一次，含水率和电导率取样当天直接进行测定，剩余样品置于4 ℃冰箱中保存备用，每种处理设置3个重复。

1.3.2 水分和电导率的测定

水分测定：含水率参照GB/T 20264-2006《粮食、油料水分两次烘干测定法》进行测定。

电导率（Electric conductivity, ECR）测定参考张玉荣等[11]的方法略加改动，随机挑选20粒大豆称量，用蒸馏水冲洗3次并用滤纸拭干籽粒表面水分，放入150 mL锥形瓶中，加入100 mL蒸馏水，同时做空白试验，在25 ℃恒温培养箱中放置12 h后，分别测定浸泡液和空白蒸馏水的电导率，单位质量大豆籽粒浸出液电导率测定结果按下式计算：

式中ECR为大豆电导率，S/(cmꞏg)；为浸泡12 h后浸出液电导率；0为蒸馏水电导率，S/cm；为大豆质量，g。

1.3.3 丙二醛（Malonaldehyde, MDA）含量的测定

参考周显青等[12]的方法，将大豆用低温磨粉碎后混合均匀，称取大豆粉（粉碎后过80目筛）0.50 g于研钵中，加入10 mL10%的三氯乙酸溶液研磨成匀浆，以5 000 r/min转速离心15 min，将上清液定容至10 mL，取定容后的溶液4 mL（空白加4 mL三氯乙酸溶液）加入4 mL 0.6%的硫代巴比妥酸溶液，混匀后沸水浴15 min，冷却离心，分别测定上清液在450、532和600 nm处的吸光值并按照下式进行计算：

=6.54(532−600)−0.56450（2）

式中MDAC为丙二醛含量，mol/g；为丙二醛浓度，mol/L；532为样品在532 nm处的吸光值；600为样品在600 nm处的吸光值；450为样品在450 nm处的吸光值；为提取液体积，mL；为大豆粉质量，g。

1.3.4 过氧化氢酶（Catalase, CAT）活性的测定

过氧化氢酶活性的测定参照GB/T5522-2008《粮食、油料的过氧化氢酶活动度的测定》进行。

1.3.5 过氧化物酶（Peroxidase, POD）活性的测定

参考葛铭佳等[13]的方法，称取大豆粉0.5 g于研钵中，加入10 mL 0.05 mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH 值6.0）研磨成匀浆，5 000 r/min离心15 min，将上清液定容至50 mL即为提取的酶液，在反应试管中加入1.5 mL的磷酸盐缓冲溶液、0.5 mL 2%的H2O2溶液、1.0 mL 0.05 mol/L愈创木酚溶液，加入1.0 mL酶液后迅速在涡旋混合仪上涡旋5 s（空白加入1.0 mL磷酸盐缓冲溶液），立即倒入比色皿中，测定混合液在470 nm处的吸光值，每30 s记录一次吸光值的变化，共记录2.5 min。测定结果按照下式进行计算：

式中Δ470为2.5 min内样品吸光值的变化；V为提取酶液的总体积，mL；为大豆粉质量，g；V为测定酶活实际所需酶液体积，mL；为测定反应时间，min。

1.3.6 多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）活性的测定

参考Erihemu等[14]的方法，略有改动。称取大豆粉0.5 g于研钵中，加入10 mL 0.05 mol/L（pH值6.0）的磷酸盐缓冲溶液研磨成匀浆，5 000 r/min离心15 min，将上清液定容至50 mL即为提取的酶液，取1.0 mL酶液和2.0 mL 0.08 mol/L的邻苯二酚在37 ℃的恒温水浴锅中水浴5 min后，测定混合液在420 nm处的吸光值，每30 s记录一次吸光值的变化，共记录2.0 min。测定结果按下式计算：

式中Δ420为2.0 min内样品吸光值的变化。

1.4 动力学分析

1.4.1 动力学级数的确定

采用SPSS26.0软件对电导率、丙二醛两项指标随储藏温度变化趋势进行零级和一级动力学方程的拟合。

零级动力学模型：

=0+1（6）

一级动力学模型：

式中为各指标的测定值；为储藏温度，℃；0和1为拟合参数。

1.4.2 反应动力学参数确定

进行零级动力学模型分析。

式中C为指标在任意时间的测定值；0为初始值；0为储藏时间，d；为零级动力学常数，d-1。

1.4.3 反应动力学活化能确定

活化能按照Arrhenius 方程（9）进行计算。

式中E为活化能，kJ/mol；为指数前置因子；为气体常数，8.314 J/(mol·K)；为绝对温度，K。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019软件对数据进行整理，试验结果以均值±标准差的形式表示，采用SPSS 25.0软件进行数据处理，并采用Duncan多重分析比较法分析每组数据之间的差异性，＜0.05表明差异显著，＜0.01表明差异极显著，采用Origin 2017软件作图。

2 结果分析与讨论

2.1 高油大豆品质指标随储藏温度的变化

2.1.1 电导率

大豆在储藏过程中脂质易发生过氧化作用，使细胞膜的完整性遭到破坏，调节细胞质运输的能力减弱，电解质外渗，电导率增加，因而电导率可以反映大豆籽粒的生理活力[15-16]。两种不同产地的大豆在不同储藏条件下的电导率变化如图1所示。由图1可知，在180 d的储藏时间内，两种产地大豆的电导率随储藏时间的延长逐渐增加。初始含水率为13%和15%的河南高油大豆，在储藏温度为25 ℃时，其电导率增幅分别为75.02%和239.60%，而在35 ℃时，其电导率增幅分别为318.15%和533.63%。初始含水率为13%和15%的内蒙高油大豆，在储藏温度为25 ℃时，其电导率增幅分别为15.78%和265.47%；当储藏温度为35 ℃时，其大豆的电导率增幅分别为190.10%和443.61%。以上结果表明随着温度和初始含水率增加，高油大豆的电导率增幅变大，可能是因为高温以及高含水率加剧了大豆储藏过程中脂质过氧化物作用，使大豆细胞膜完整性遭到破坏，通透性增大，造成细胞内代谢物质和电解质外渗，从而使其电导率增加[17]。而含水率为15%温度为35 ℃的河南大豆在储藏至120 d后电导率略有下降，可能是由于高温高湿的储藏条件对大豆细胞造成严重破坏，120 d后部分大豆生活力丧失，细胞逐渐死亡，细胞内电解质流失，细胞膜的通透性下降[18]。除温度为25 ℃初始含水率为15%条件外，产地为河南的高油大豆的电导率增幅均高于产地为内蒙古的大豆的电导率，这可能是由于河南产地的高油大豆较内蒙古产地的脂肪含量高，脂肪的过氧化作用更明显。

注：图中13%和15%代表高油大豆在储藏期间初始含水率，25 ℃和35 ℃代表高油大豆储藏期间的温度条件。下同。

2.1.2 丙二醛

丙二醛是大豆储藏过程中脂质的主要次级氧化产物，是过氧化作用的主要产物之一，其含量的高低是衡量大豆过氧化程度及籽粒老化程度的重要指标[19-20]。河南高油大豆和内蒙古高油大豆的丙二醛含量在不同储藏条件下的变化如图2所示。由图2可知，在180 d的储藏期内，在不同储藏条件下，两种大豆的丙二醛含量总体呈上升趋势，表明两种高油大豆在储藏期间，受储藏环境影响，细胞膜均会发生膜脂过氧化，氢过氧化物分解产生丙二醛小分子[21]。这与付家榕等[22]的研究结果一致。同时，随储藏时间的延长，初始水分和储藏温度越高，丙二醛含量变化幅度越大。初始含水率为13%和15%的河南高油大豆，在25 ℃的储藏条件下其丙二醛含量增幅分别为19.60%和48.11%，在35 ℃时其丙二醛含量增幅分别为53.10和74.58%。初始含水率为13%和15%的内蒙古高油大豆，在储藏温度为25 ℃时其丙二醛增幅分别为10.79%和48.58%，35 ℃时增幅分别为41.76%和64.51%。两种大豆之间进行对比，除了储藏温度为25 ℃初始含水率为15%的河南产地大豆和内蒙古产地大豆的丙二醛的增幅相差不大外，其他条件下河南高油大豆的丙二醛含量的增幅均高于内蒙古产地的大豆，可能是由于所选材料中的河南大豆脂肪含量高于内蒙古大豆，由于脂肪的氧化使丙二醛含量升高，造成大豆储藏稳定性下降。

图2 储藏期间丙二醛含量的变化

2.1.3 CAT活性

过氧化氢酶（CAT）是存在于动植物体内的一类抗氧化酶，它具有清除体内活性氧，延缓细胞衰老的作用[23-24]。河南高油大豆和内蒙古高油大豆的过氧化氢酶活性在不同储藏条件下的变化如图3所示。由图3可知，随着储藏时间的延长，两种大豆的CAT活性均呈下降趋势。整体来说，温度及初始含水率越高其过氧化氢酶活性下降幅度越大，表明整个储藏过程中储藏温度和籽粒水分都会对高油大豆中CAT酶的活性产生影响。初始含水率为15%条件下的两种大豆，在储藏至60 d时的CAT活性剧烈下降，25 ℃储藏条件下，初始含水率为15%的河南和内蒙古产地的高油大豆在储藏至60 d时已分别下降至73.84、34.79 mg/g，较初始值分别下降了53.12%、76.94%；35 ℃储藏条件下，初始含水率为15%的两产地高油大豆的在储藏至60 d时较初始值分别下降了68.07%、79.90%。而60 d后CAT活性变化速率减小，可能是在高水分条件下，高油大豆储藏前期生命活动力旺盛，品质劣变加速，生活力迅速下降，从而使CAT活性迅速下降，之后由于高油大豆的生活力降低，导致CAT活性变化速率减小。由此说明大豆初始含水率对CAT活性影响较大，当初始含水率较高时，脂质水解加快，细胞内酸性增强，细胞内的溶解氧量增多，过氧化作用随之加快，进一步加速大豆品质劣变。因此高油大豆储藏时应尽量降低其初始含水率。

图3 储藏期间过氧化氢酶（CAT）活性的变化

2.1.4 POD活性

过氧化物酶（POD）是一类氧化还原酶，可以催化H2O2直接氧化酚类或胺类化合物。与过氧化氢酶一样，能够清除细胞内自由基，延缓脂质的过氧化作用，维持细胞的正常生理代谢[25-26]。河南高油大豆和内蒙古高油大豆的过氧化物酶活性在不同储藏条件下的变化如图4所示。由图4可知，随着储存时间的延长，两种大豆的POD活性总体呈下降趋势，但在30～90 d时出现小幅波动，可能是由于大豆中过氧化产物丙二醛含量的大量积累，刺激了体内氧化还原酶系统，造成酶活性的小幅度增强[27]。初始含水率为13%和15%的河南产地大豆，在25 ℃条件下储藏180 d时，其POD活性降幅分别为41.53%和57.31%,而在35 ℃条件下储藏180 d时，其POD活性降幅分别为72.63%和84.51%。初始含水率为13%和15%内蒙古产地的高油大豆，在储藏温度为25 ℃时，其POD活性降幅分别为49.57%和60.15%；当储藏温度为35 ℃时，两种大豆的POD活性降幅分别为70.90%和78.30%。以上结果表明在高温条件下脂肪含量更高的河南产地的大豆的POD活性下降更快，清除自由基能力变弱更迅速，因此高油大豆要尽量保持在较低的温度下储藏。

图4 储藏期间过氧化物酶（POD）活性的变化

2.1.5 PPO活性

多酚氧化酶（PPO）是一类含铜的金属酶，可以将多酚类氧化还原成醌类物质，是造成果蔬褐变的主要酶类，因此如何抑制多酚氧化酶的活性以减少因酶促褐变造成的经济损失尤为重要[28-29]。在大豆中，多酚氧化酶的活性主要影响以其为加工原料的产品（如豆乳粉和豆奶）的风味[30]。两种高油大豆的多酚氧化酶活性在不同储藏条件下的变化如图5所示。

图5 储藏期间多酚氧化酶（PPO）活性的变化

由图5可知，两种大豆的PPO活性随着储藏时间的延长总体呈下降趋势。初始含水率为13%和15%的河南高油大豆，在25 ℃储藏180 d时，其PPO活性降幅分别为45.23%和52.54%，在35 ℃储藏180 d时，其PPO活性降幅分别为59.37%和68.22%。初始含水率为13%和15%的内蒙古高油大豆，在在25 ℃储藏180 d时，其PPO活性降幅分别为57.65%和64.48%，在35 ℃储藏180 d时，降幅分别为66.08%和69.35%。多酚氧化酶属于热不稳定性酶，当储藏温度升高时，其活性下降幅度增大。在不同的储藏条件下，整个储藏期内河南高油大豆中的PPO活性下降幅度较内蒙古高油大豆小，但当储藏温度由25 ℃升高至35 ℃时，初始含水率为13%和15%的河南高油大豆的降幅明显增大，下降幅度由25 ℃的45.23%和52.54%分别增大至59.37%和68.22%，分别增加了14.14和15.68个百分点，可能是温度升高，膜脂过氧化速度加快，表明含有高脂肪的河南高油大豆中的PPO活性较内蒙古高油大豆对温度变化更为敏感。同时整个储藏期内初始含水率为15%的大豆PPO活性的降幅均高于13%的大豆。因此，储藏环境温度和籽粒水分越高，越不利于大豆的储藏。

2.1.6 相关性分析

为系统分析两产地高油大豆在储藏过程中各因素对品质指标变化的影响，对河南高油大豆和内蒙古高油大豆的生理生化指标与初始含水率、储藏温度和储藏时间进行相关性分析，结果如图6所示。由图6可知，河南高油大豆储藏时间与电导率呈显著正相关（=0.47），与丙二醛呈显著正相关（=0.82），与其他生理生化指标均呈极显著相关，其中与PPO活性的相关性最强（=−0.90）；初始含水率与CAT活性的呈极显著负相关（=−0.63），与其他指标相关性不强；储藏温度与电导率呈极显著正相关（=0.60），与丙二醛含量呈显著正相关（=0.37），与POD活性呈极显著负相关（=−0.45），与CAT活性和PPO活性的相关性不强；内蒙古高油大豆中，储藏时间与电导率和CAT活性呈显著相关，与丙二醛含量、POD活性和PPO活性呈极显著相关，初始含水率与电导率呈显著相关性，与CAT活性呈极显著相关性，储藏温度与电导率呈极显著正相关（=0.59），与丙二醛含量呈显著正相关（=0.35），其他指标之间互为极显著相关。

注：采用各指标之间的Pearson相关系数进行热图绘制，其中黑色(+1)和灰色(−1)分别表示不同指标之间的正相关和负相关。

综合各个指标间差异性分析结果，储藏时间除对河南产地的高油大豆的电导率以及内蒙古产地的大豆的电导率和CAT活性呈显著相关性外，与两产地大豆其他各指标均呈极显著相关性。初始含水率与两产地大豆的CAT活性呈极显著相关性。储藏温度对两产地大豆的电导率呈极显著相关性。整体来看，储藏时间、储藏温度及初始含水率都会对大豆储藏期间的生理生化指标产生显著影响。因此对于偏高水分的大豆宜在低温下保存，以延缓大豆的品质劣变。

2.2 生化指标变化动力学分析

2.2.1 反应动力学级数的确定

食品储藏过程中生化指标的变化可以用反应动力学来表征，运用动力学模型可较好地预测相关指标的变化规律及食品品质的变化[31-32]，且大多数品质参数的变化规律都符合零级或者一级动力学反应模式[33]。由表1可以得出储藏时间和储藏温度与两种高油大豆的电导率和丙二醛变化均呈显著相关性。因此为了进一步研究大豆在储藏过程中电导率和丙二醛的变化，根据动力学级数确定方法中的积分法，采用SPSS软件对两种不同初始含水率的大豆储藏过程中的电导率和丙二醛的变化进行零级和一级动力学数模型的拟合，决定系数见表1，其中，决定系数越大，说明模型拟合程度越好[34]。

本文用Originpro 8.0软件分别将大豆的电导率和丙二醛测量值的试验数据进行线性拟合和非线性拟合，分别得到了零级和一级的决定系数，结果如表1所示。从∑2可以看出零级动力学模型拟合程度高于一级动力学模型，更有拟合优势，因此采用零级动力学模型可较好地分析电导率和丙二醛的变化规律。这与真空预冷毛豆[31]在储藏过程中变化规律一致，均符合零级动力学模型。

2.2.2 反应动力学参数与活化能

采用零级动力学模型对储藏过程中两种大豆的电导率和丙二醛进行分析，其动力学常数、活化能见表2。

表1 初始含水率为13%和15%的大豆储藏品质动力学模型决定系数

表2 初始含水率为13%和15%的大豆品质指标零级动力学模型参数

通过表2可以看出，随着温度的升高两产地高油大豆的电导率和丙二醛的动力学常数均增大，说明大豆的储藏稳定性在高温下更差。活化能可衡量储藏温度对指标变化的影响程度，活化能越高，储藏温度的变化对电导率和丙二醛变化速率的影响程度越大；由表2看出电导率和丙二醛的活化能均大于0，说明电导率和丙二醛的变化均是需能反应。河南高油大豆的活化能均高于内蒙古高油大豆的活化能，因此可以说明温度的变化对河南高油大豆的电导率和丙二醛的影响更大，可能是由于所选取的材料中河南高油大豆的脂肪含量高于内蒙古产地大豆的脂肪含量，导致大豆储藏期间过氧化作用更明显，同时初始含水率为15%的高油大豆的活化能数值低于初始含水率为13%的，而动力学常数数值高于初始含水率为13%的。因此可以说明含水率越高，大豆的电导率和丙二醛含量越易发生变化。该结论均与上文指标变化结果一致。同时按照反应动力学原理，活化能表示化学反应发生的难易，值越小表示化学反应越容易进行[35]。由表2可以看出在相同含水率条件下，丙二醛的活化能均小于电导率的活化能，说明在相同条件下丙二醛含量较电导率更易发生变化，表明丙二醛较电导率更能表征高油大豆在储藏过程中的品质变化[36]。

3 结 论

本试验通过对河南和内蒙古产地高油大豆贮藏的品质指标进行研究，结果表明：

1）两产地大豆在不同温度（25 ℃和35 ℃）下，随储藏时间的延长各项指标总体变化趋势相似，其中电导率和丙二醛呈上升趋势，过氧化氢酶（Catalase, CAT）、过氧化物酶（Peroxidase, POD）以及多酚氧化酶（Polyphenol oxidase, PPO）均呈下降趋势。

2）在储藏过程中储藏时间与两产地高油大豆的各品质指标均有显著或极显著相关性；初始含水率与高油大豆的CAT活性呈极显著负相关性（=−0.63）；储藏温度与高油大豆的电导率呈极显著相关性（=0.60）。

3）电导率和丙二醛在储藏条件下动力学分析表明零级动力学更有拟合优势，且两项指标在储藏过程中均属于需能反应。初始含水率、温度及初始脂肪含量越高，动力学模型系数越大，活化能越小，表明温度、初始含水率及粗脂肪含量均会影响高油大豆储藏期间的品质变化，因此高油大豆宜保持干燥并在低温条件下储藏，以延缓其品质变化。在相同含水率条件下，丙二醛的活化能均小于电导率的活化能，表明丙二醛在高油大豆储藏过程中更易发生变化，可作为高油大豆储藏品质变化的早期预测参考指标。

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Changes in quality indicators of high oil soybean during storage based on kinetic model

Zhang Yurong, Ni Haoran, Wu Qiong※, Zhang Dongdong, Kou Hanxiao

(,,,450001,)

In order to understand the changes of quality indexes and provide new insights for the scientific storage and the predictionof quality change of high oil soybean during storage. In the present study, a biochemical investigation was carried out to determine the quality indicators of high-oil soybeans during seed storage. Two kinds of high-oil soybeans were collected from the Henan and Inner Mongolia of China. Different moisture (13.00%±0.20% and 15.00%±0.20%) were then adjusted and stored the seeds at 25℃and 35℃for 180 days. The quality indexes of high-oil soybeans were determined and analyzed every 30 days during storage. Some parameters were evaluated, including the malondialdehyde (MDA) content, electrical conductivity, and enzyme activities of catalase (CAT), as well as the peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO). A correlation analysis was also carried out between the physiological and biochemical indexes. A kinetic model was selected for the change trends analysis of electrical conductivity and MDA. The results showed that the activities of CAT, POD, and PPO decreased with the increase in storage time, whereas the electrical conductivity and MDA content increased significantly in the two kinds of high-oil soybeans. And the change range of them increased with the increasing of the initial moisture content and the storage temperature. The correlation analysis showed that the storage time presented a significant or extremely significant correlation with the physical and chemical indexes of the two high-oil soybeans. The correlation coefficients between the storage time with the MDA and PPO were 0.82 and -0.90, 0.81 and -0.92, in the Henan and Inner Mongolia soybeans, respectively. The initial water content was significantly negatively correlated with the CAT activity of the two soybeans. The correlation coefficients were -0.63 and -0.74, respectively, indicating no strong correlation with the indicators. At the same time, there was a positive correlation between the storage temperature and the electrical conductivity in the two soybeans, where the correlation coefficients were 0.66 and 0.61, respectively. Furthermore, the kinetic analysis showed that the zero-order kinetic model better fitted for both electrical conductivity and MDA of the two high-oil soybeans at different storage temperatures. The two indexes were attributed to the energy demand reaction during storage (Δ>0). The zero-order kinetic response coefficient also increased with the increase of initial moisture content and storage temperature of soybeans. Moreover, there was a higher content of crude fat in the zero-order kinetic activation energy of MDA and the electrical conductivity in the Henan soybean, compared with the Inner Mongolia one. Consequently, the higher temperature, initial moisture content, and crude fat content accelerated the electrical conductivity and MDA during storage, leading to the faster quality deterioration of the high-oil soybean. Therefore, a strict control of the temperature and initial moisture content during storage can be expected to maintain the fat content of seeds for the less quality deterioration of high-oil soybean. In particular with the high initial moisture content, the temperature conditions should be strictly regulated for the storage safety of the soybeans. Meanwhile, MDA content of high-oil soybean was more likely to change during storage than other indexes, which could be used as an early reference index for the quality change prediction.

storage; moisture; temperature; high oil soybean; quality index; dynamics analysis

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.034

TS214.2

A

1002-6819(2022)-17-0311-10

张玉荣，倪浩然，吴琼，等. 基于动力学模型的高油大豆储藏期间品质指标变化规律[J]. 农业工程学报，2022，38(17)：311-320.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.034 http://www.tcsae.org

Zhang Yurong, Ni Haoran, Wu Qiong, et al. Change law in quality indicators of high oil soybean during storage based on kinetic model[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(17): 311-320. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.034 http://www.tcsae.org

2022-04-15

2022-08-15

中国科协第五届青年人才托举工程项目（2019QNRC001）；河南工业大学高层次人才科研启动基金项目（2020BS006）

张玉荣，教授，研究方向粮油品质检验与质量控制。Email：yurongzh@163.com

吴琼，博士，讲师，研究方向为粮油品质检验与质量控制。Email：qiongwu0605@126.com