氮气气调及解封对稻谷品质及代谢的影响研究
作者单位：河南工业大学
学位级别：硕士
导师姓名：渠琛玲;张慧民
授予年度：2022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]
摘 要：稻谷是我国主要的粮食作物之一,而每年粮食产后仓储环节损失较多,为深入推进产运储加消全链条节粮减损,如何减少粮食在储藏过程中的损耗是一个至关重要的问题。本论文以稻谷氮气气调储藏、常规储藏和气调解封储藏品质变化为表征,对不同储藏条件的稻谷进行非靶向代谢组学分析,对比差异代谢物和代谢通路的变化,深入探索稻谷氮气气调及解封储藏过程品质劣变机理,为后续如何改进储藏方式,改善储藏环境,保证粮食储藏安全提供参考。本论文以嘉禾218和甬粳为实验原料,设定氮气气调储藏、常规储藏和气调解封储藏三种储藏方式,并对储藏期间稻谷水分含量、出糙率、整精米率、品尝评分值、质构特性、发芽势和发芽率、脂肪酸值、直链淀粉含量、丙二醛含量、糊化特性、降落数值、脂肪酶活动度、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性进行测定,研究三种不同储藏方式下稻谷品质的变化规律。储藏温度30±1℃,湿度RH65±5%,储藏周期150 d,每隔30 d取样并进行品质测定;同时对储藏150 d的稻谷嘉禾218进行代谢组学分析,结果表明:1.三种储藏方式对比:(1)水分含量均处于安全储藏水分内,随时间延长变化不大,不同储藏方式无显著差异。(2)出糙率和整精米率随储藏时间增加均呈下降趋势,不同储藏方式差异不显著,表明不同储藏方式对稻谷加工品质出糙率和整精米率影响不大。(3)对稻谷蒸煮米饭的质构和品尝实验表明,食味品质的保持效果氮气气调储藏常规储藏气调解封储藏,说明氮气气调储藏可以在一定程度上减缓稻谷加工米饭的质构硬度上升速率和黏着性下降速率,而气调解封储藏不利于稻谷食味品质的保持。(4)氮气气调储藏和气调解封储藏可以在一定程度上延缓稻谷发芽率和发芽势的下降速率。(5)氮气气调储藏脂肪酸值、直链淀粉含量和丙二醛含量上升速率最慢,气调解封储藏变化速率最快,且储藏150 d后,和常规储藏的结果持平。(6)三种储藏方式的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、糊化温度随储藏时间延长呈上升趋势,但不同储藏方式差异不显著。(7)常规储藏条件下降落数值上升速率最快,氮气气调储藏和气调解封储藏差异不显著;脂肪酶活动度上升速率气调解封储藏常规储藏氮气气调储藏;过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性下降速率气调解封储藏常规储藏氮气气调储藏,储藏150 d后,气调解封组的脂肪酶活动度、过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性与常规储藏组无显著差异。2.差异代谢物分析:(1)稻谷氮气气调储藏VS常规储藏实验组共检测出215种差异代谢物,未知92种,已知123种。123种已知物中44种物质上调,79种物质下调;氮气气调储藏稻谷多种脂肪酸下调,多糖含量上调,氨基酸类物质整体下调,烯酮、酚类和胆碱等抗氧化物质相应有所上调。(2)常规储藏VS气调解封储藏实验组共检测出205种差异代谢物,未知87种,已知118种。118种已知物中87种物质上调,31种物质下调;其中多种脂类物质上调,多糖含量上调,氨基酸类物质整体上调,烯酮、酚类和胆碱等抗氧化物质相应有所下调。(3)氮气气调储藏VS气调解封储藏实验组共检测出118种差异代谢物,未知55种,已知63种。63种已知物中34种物质上调,29种物质下调。核苷酸类、烯醇和酚类等物质均上调,单糖和脂肪酸类物质显著下调。3.差异代谢分析:(1)氮气气调储藏VS常规储藏代谢实验组中,氮气气调储藏寡糖和多糖含量显著上调,葡萄糖等单糖含量显著下调,表明能量代谢偏向物质积累,生理活性受到抑制。甘油酯代谢显著下调,甘油磷脂代谢显著上调,说明在能量代谢受到抑制的同时,脂质代谢速率显著降低。氨基酸合成代谢显著下调,谷胱甘肽代谢显著上调,证明氮气气调储藏较常规储藏抗氧化能力更强。综上说明氮气气调储藏通过抑制稻谷能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢来降低生理活性,减少氧化劣变,延缓稻谷品质下降。(2)对常规储藏VS气调解封储藏实验组分析可知,常规储藏较气调解封储藏寡糖和多糖含量显著下调,葡萄糖等单糖含量显著上调,糖酵解、TCA循环显著上调,说明常规储藏较气调解封储藏能量代谢更活跃。氨基酸代谢上调,但谷胱甘肽代谢显著下调,证明常规储藏抗氧化能力相对气调解封储藏较差。甘油磷脂代谢下调,表明稻谷气调解封储藏脂质代谢更加迅速。(3)氮气气调储藏VS气调解封储藏实验组中氮气气调储藏多糖含量较气调解封储藏显著上调,单糖含量显著下调,这表明气调解封后稻谷积累的多糖开始向单糖转化参与能量代谢,生理代谢活性增强。气调解封储藏稻谷为了应对氧化应激,氨基酸代谢增强,脯氨酸发生积累以抵御外界不良环境。气调解封储藏中谷胱甘肽代谢显著下调,说明稻谷气调解封储藏抗氧化代谢物较氮气气调储藏更少,其抗氧化性较差,这可能是因为储藏环境的改变导致稻谷发生氧化应激。
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