呂榮文 包烏蘭 秦曉亮 卜艷玲

(沈陽南方谷物有限公司 110101)

水分與碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)等都是糧食的重要組成部分，但在糧食的收購、加工、儲藏、運輸過程中，水分具有更重要的意義。一方面水分有助于保持糧食固有的顏色、氣味、滋味，另一方面，儲存過程中水分含量高，則谷物的新陳代謝旺盛，消耗營養(yǎng)物質(zhì)多，產(chǎn)能發(fā)熱，為細菌、霉菌及昆蟲等提供適宜生存環(huán)境[1]；而制米加工過程中，水分過高或過低都會使碎米增多，出米率降低，影響經(jīng)濟效益?？梢?，水分不但影響糧食的營養(yǎng)價值，也關(guān)系到糧食加工和食用品質(zhì)。因此，水分含量是評估糧食的安全存儲及貿(mào)易定級按質(zhì)論價的重要依據(jù)。

糧油水分測定是糧食儲藏、加工企業(yè)的一項重要檢測指標，如何快速準確地實現(xiàn)水分檢測一直受到行業(yè)內(nèi)的多方關(guān)注。近年來隨著科技進步，水分測試方法也發(fā)展迅速。對于糧油行業(yè)而言，總體上可分為直接法和間接法兩大類。直接法是通過干燥法和化學方法，直接檢測糧食中絕對水分含量，檢測精度高，但相對費時。直接法包括：直接干燥法(分為105℃恒重法、定溫定時烘干法、隧道式烘箱法、兩次烘干法等)、減壓干燥法、紅外線加熱干燥法、微波加熱法等；間接法是通過檢測與水分有關(guān)的物理量(如物質(zhì)的電導率、介電常數(shù)等)，間接測定物質(zhì)水分，一般速度較快，易實現(xiàn)在線檢測。間接法包括：電容法、射線法、微波吸收法等[2][3]。由于間接法易受籽粒大小、形狀、密度、樣品放置情況、環(huán)境因素等影響，測量精度不盡如人意。

雖然方法眾多，但行業(yè)內(nèi)認可最廣泛、應(yīng)用最普遍的仍然是定溫定時烘干法。糧食籽粒中水分主要以兩種狀態(tài)存在，即游離水與結(jié)合水。用烘箱按照GB 5009.3-2016中第一法，直接干燥法(本文內(nèi)稱為105℃恒重干燥法)測得的是二者的總和。其中結(jié)合水是和淀粉、蛋白質(zhì)等親水膠體物質(zhì)通過氫鍵靜電引力結(jié)合在一起，相對穩(wěn)定，要使其散失出來所耗能量較多。溫度越高烘烤時間越長，破壞氫鍵的能量越大，揮發(fā)出的水分也就越多[4][5]。干燥法中不同溫度與時間的組合都是為了能夠快速、穩(wěn)定的實現(xiàn)這一目的，進而準確獲得水分測試結(jié)果。目前，由于105℃恒重法耗時過長，各單位除仲裁外一般使用130℃/40 min。然而，面對快速測水儀因受環(huán)境影響而檢測結(jié)果不穩(wěn)定的情況，40 min的等待對于日常收糧及車間生產(chǎn)來說仍然不能滿足需求。

結(jié)合以上，本試驗在定溫定時烘干法中研究尋找具有準確性、穩(wěn)定性，同時更快捷的溫度與時間的組合具有實際意義。雖然這樣的組合并不唯一，但也不可一味追求縮短時間。一方面需考慮到糧食籽粒中脂類在高溫下的揮發(fā)和氧化作用；另一方面樣品進入烘箱升溫至定時開始這一階段時間溫度波動相對大，不宜占整個試驗時間比例過大，以免影響試驗的重現(xiàn)性。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗樣品 隨機抽取收購的2020年秋季成熟稻谷，每車綜合樣為一份樣品。

1.1.2 儀器設(shè)備 AUY220萬分之一天平：日本生產(chǎn)；101A-1ET電熱恒溫鼓風干燥箱：上海生產(chǎn)儀器有限公司，功率3 kW；JFSD-100-II谷物粉碎機：上海生產(chǎn)；橫格式分樣器；干燥器(內(nèi)備有深藍色變色硅膠)；鋁盒(內(nèi)徑4.5 cm,高2.0 cm，帶蓋)。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理方法 取稻谷樣品30 g～50 g，去除大樣雜質(zhì)和礦物質(zhì)，用谷物粉碎機粉碎至90%以上樣品通過1.5 mm圓孔篩，將磨細樣品混勻，待測。因有研究表明糧食水分檢測前處理過程中環(huán)境濕度對檢測結(jié)果影響較大[6]，故控制檢測環(huán)境濕度在60%～75%。

1.2.2 水分測定方法 采用定溫定時烘干法：用已烘至恒重的鋁盒(直徑4.5 cm)稱取定量試樣2 g(精確至0.0001 g)，放人烘箱內(nèi)溫度計周圍的烘網(wǎng)上。計時結(jié)束后，蓋好鋁盒蓋，取出放在干燥器內(nèi)冷卻后稱量。處理A：在130±2℃烘箱中干燥40 min[7]；處理B：在150±2℃烘箱中干燥20 min；處理C:在105±2℃烘箱中干燥3 h，干燥冷卻稱量，復(fù)烘1 h，干燥冷卻稱重，重復(fù)以上操作直至前后兩次質(zhì)量差不超過2 mg，取其中質(zhì)量較小的一次計算[8]；

①

2 結(jié)果與分析

3.1 130℃/40 min與150℃/20 min水分測試方法

由表1可見，同一稻谷樣品150℃/20 min檢測所得水分值比130℃/40 min檢測所得水分值多數(shù)偏高或相等。其中，偏高的0.1%占52.78%，相等的占34.72%。由表2可見，綜合72個樣本，150℃/20min檢測所得水分值平均偏高0.07%。獨立樣本t檢驗中計算結(jié)果F=0.001，符合方差相等假設(shè)，即測定精密度上兩種方法一致，可進行下一步T檢驗。表2中可見∣t∣=0.4376，查t分布表可得t0.05，142=1.9768，∣t∣0.05,這表明在95%置信區(qū)間內(nèi)兩種方法無顯著差異，即準確度上兩種方法一致。

表1 130℃/40 min與150℃/20 min水分測試結(jié)果 (單位：%)

表2 130℃/40 min與150℃/20 min水分測試數(shù)據(jù)獨立樣本t檢驗(SPSS軟件)

2.2 150℃/20 min與105℃恒重法水分測試方法對比試驗

由表3可見，同一稻谷樣品150℃/20 min檢測所得水分值比105℃恒重法檢測所得數(shù)據(jù)多數(shù)偏低或相等。其中，偏低0.1%占53.12%，相等的占28.12%，偏低0.2%占15.62%。由表4可見綜合32個樣本，150℃/20min檢測所得水分值平均偏低0.08%。獨立樣本t檢驗中計算結(jié)果F=0.007，符合方差相等假設(shè)，即測定精密度上兩種方法一致，可進行下一步T檢驗。表4中可見|t|=0.300，查t分布表可得t0.05，62=2.658，|t|< t0.05，兩組數(shù)據(jù)差異不顯著，同時伴隨概率P=Sig.=0.765，P>0.05,這表明在95%置信區(qū)間內(nèi)兩種方法無顯著差異，即準確度上兩種方法一致。

表3 105℃恒重法與150℃/20 min水分測試結(jié)果 (單位：%)

表4 105℃恒重法與150℃/20 min水分測試數(shù)據(jù)獨立樣本t檢驗(SPSS軟件)

3 結(jié)論與討論

本試驗研究表明：在稻谷常規(guī)水分范圍內(nèi)(12%～17%),150℃/20 min定溫定時干燥法與130℃/40 min和105℃恒重法在稻谷水分檢測結(jié)果數(shù)據(jù)在精密度與準確度上均無顯著差異，且平均值介于兩者之間，高于130℃/40 min測試結(jié)果0.07%，低于105℃恒重法測試結(jié)果0.08%。所以在大批次或多樣品的糧食質(zhì)量普查、稻谷收購、大米車間生產(chǎn)等過程中可以采用150℃/20 min干燥法，用以節(jié)約時間、能源、人力，提高工作效率和服務(wù)水平。

關(guān)于選取150℃為試驗溫度，稻谷在空氣氣氛中的熱重曲線可見，其最大失重峰出現(xiàn)在300℃左右，且峰形高而窄，意味著在該溫度下釋放出大量的可燃揮發(fā)性物質(zhì)，單粒稻谷已經(jīng)開始第一階段的氧化熱解。此外有研究表明當環(huán)境溫度低于250℃時，單粒稻谷主要處于脫水階段[9]，150℃遠低于250℃，所以選取150℃作為稻谷水分的檢測溫度可行、可靠。

由于設(shè)備、材料、時間及其他因素所限，試驗將150℃/20 min檢測結(jié)果，分別與105℃恒重法、130℃/40 min檢測結(jié)果兩兩對比，未能將三種方法一同比較。此外，試驗以稻谷為樣品，結(jié)論可以推及糙米和大米。至于能否推及其他糧食作物有待進一步研究。