谷蠹侵害后小麦品质变化机理研究

作     者：暴洁 

作者单位：河南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张玉荣

授予年度：2016年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：小麦 谷蠹 不同虫期 品质变化 

摘      要：谷蠹Rhyzopertha dominica是主要的蛀食性储粮害虫之一,在粮粒间产卵,卵出的幼虫钻入粮粒内部,内部取食,成虫时钻出,不同生长发育阶段对小麦的破坏程度不同,其中,幼虫期和成虫期损害最为严重[1];谷蠹生长发育过程中隐藏在麦粒内部,不易清理,很难防治,常将粮粒蛀空,造成储粮损失、污染和品质劣变[2]。目前国内外研究虫害影响小麦品质方面,主要集中在不同虫口密度和不同侵害时间上,且在研究过程中发现[3-91:接种的害虫及其后代同时存留在样品中,不能说明储粮害虫的生长发育对小麦品质的影响。因此,本文通过严格的控制温度、湿度及虫口密度,保证谷蠹完成一个生长发育周期,不同虫态感染小麦,对虫蚀小麦的蛋白组分及特性、淀粉品质、脂类、酶促防御系统和细胞膜透性及加工和食用品质变化的影响进行研究,找出谷蠹侵害引起小麦品质变化的规律及其变化规律的内在机理。以确保国家粮食安全,指导合理熏蒸。研究结果表明:(1)当小麦水分为13%左右时,谷蠹最适感染条件为30.28℃,78%RH,8000头/kg,3天内谷蠹感染率可达到85%以上。在30.28±1℃,78±5%RH的条件下,谷蠹的平均发育历期为32.64天,卵期、幼虫期、蛹期和成虫期的平均发育历期6.15天、16.56天、6.98天和2.85天。(2)谷蠹感染小麦后,随着卵在小麦籽粒内部生长发育到成虫,水分与对照样相比,先升高成虫钻出后降低;样品灰分呈逐渐升高趋势;硬度指数、千粒重、容重逐渐降低;50%蔗糖SRC(溶剂保持能力)逐渐升高、5%乳酸SRC逐渐降低、5%碳酸钠和水SRC先升高后降低。降落数值先降低后升高,成虫期时又有所降低;小麦籽粒切面的微观结构显示谷蠹感染后随其卵在小麦籽粒内生长发育,小麦胚乳结构的基质蛋白质断裂,淀粉颗粒脱落且出现破损淀粉,成虫期基质蛋白质严重断裂,多数已成碎片,淀粉颗粒脱落严重,破损淀粉含量增加。(3)与对照样相比粗蛋白含量随谷蠹卵发育到成虫呈先升高后降低趋势;清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白含量有所上升,谷蛋白含量下降,GMP含量先升高在蛹期达到最高,成虫期下降;不同虫态的谷蠹蛀蚀小麦后,小麦粉中尿酸含量较对照样和原始样明显增加;巯基、二硫键含量下降,面筋蛋白持水能力与对照样相比先降低后升高;α-螺旋先降低后升高,β-折叠含量逐渐降低,β-转角含量升高,无规则卷曲含量逐渐增加。小麦籽粒氨基酸组成发生不同程度的改变,在侵害到幼虫期和蛹期时,多数氨基酸含量达到最高,必须氨基酸含量变化最大。谷蠢的侵害致使小麦籽粒内部结构受到严重破坏,面筋显微结构显示其表面粗糙程度加重,微纤维状丝增多,结构疏松,排列无规律。(4)不同生长发育阶段的谷蠹感染小麦后,与对照样相比,谷蠹侵害后的小麦粗淀粉含量、支链淀粉和直链淀粉含量均在卵期升高,幼虫期到成虫期降低;还原糖含量高于对照样;破损淀粉含量逐渐升高;与原始样相比,淀粉的中位径明显降低;小麦全麦粉及淀粉的糊化特性均发生显著变化,谷蠹不同虫态蛀蚀后的全麦粉回升值增加的幅度最大,衰减值增加的幅度最小,淀粉峰值粘度、最终粘度减少的幅度最大,低谷粘度升高的幅度最大;小麦淀粉的X-RD曲线变化差异不明显,结晶度值在23.09%和24.28%之间波动变化,说明谷蠹侵害对样品淀粉的结晶度并无显著影响;淀粉的扫描电镜图显示:小粒径颗粒增多,破损淀粉含量增多,大粒径淀粉颗粒表面出现较大凹坑和破损。(5)与对照样相比,谷蠹蛀蚀致使粗脂肪含量逐渐降低。脂肪酸值持续升高。害虫代谢产物尿酸等酸性物质的增加,致使水溶性酸值呈逐渐升高趋势,到蛹期和成虫期时,升高较为缓慢。全麦粉脂肪酸组成发生了不同程度的改变,且各脂肪酸组分及种类在谷蠹侵害的不同时期变化相差较大,变化幅度差异性显著。(6)谷蠹侵害后不同生长发育阶段对小麦细胞膜通透性的改变:细胞膜通透性增大,电导率值逐渐升高,在卵期和幼虫期增加缓慢,到蛹期和成虫期时增加幅度最大;脂质过氧化加剧,丙二醛含量逐渐增加,卵期几乎不变,幼虫期开始明显增加,增加幅度较大。谷蠹侵害后不同生长发育阶段对小麦酶促防御系统的影响:细胞内重要的抗氧化保护酶过氧化物酶活力和过氧化氢酶活动度均逐渐降低,脂肪酶活动度与对照样相比均较高;多酚氧化酶活力逐渐降低。(7)小麦受不同生长发育阶段的谷蠹侵害后致使其出粉率、粉白度均显著降低;面团揉混特性的出峰时间先升高后降低,峰高和峰面积先降低后升高,峰宽升高,揉混特性显示面团耐搅拌性、面筋筋力和弹性变差;全麦粉经和面仪和面1.5min时,面团成团性逐渐变差,松散状严重。制得的全麦粉馒头表面光滑性逐渐变差,颜色变暗,且饱满性变差,馒头高度降低;全麦粉馒头质构参数中硬度、胶着性和咀嚼度的变化趋势相似,即卵期降低,幼虫期和蛹期升高,成虫期下降,馒头弹性、粘聚性和恢复性呈逐渐下降趋势;馒头感官评价总分逐渐降低