稻谷陈化时间对米粉制品品质特性的影响
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华南理工大学学报(自然科学版) 第38卷第4期 Journal of South China University of Technology VO1.38 NO.4 2010年4月 (Natural Science Edition) April 2010 文章编号:1000—565X(2010)04—0065.06 稻谷陈化时问对米粉制品品质特性的影响木 梁兰兰 赵志敏 吴军辉 吴秋婷 陈嘉东 宁正祥” (1.华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640;2.广东省粮食科学研究所,广东广州510O50) 摘要:研究了稻谷陈化时间对米粉制品质构特性、米粉热特性、米淀粉晶体相对结晶 度、稻谷脂肪酸值的影响以及米粉制品质构特性与其他三者之间的相关性.结果表明:适 当延长稻谷陈化时间可以改善米粉条的拉伸特性和抗剪切性能,主要表现为最大破断应 力、剪切应力、最大破断应变和破断功增加.相关性研究结果表明:米粉起始温度、峰值温 度、曲线峰面积、热焓值与破断功显著相关(P<0.05),峰高度与破断功极显著相关(P< 0.01).米淀粉亚微晶相相对结晶度、晶相相对结晶度与最大破断应力极显著相关(P< 0.01)且与剪切应力、破断功显著相关(P<0.05),脂肪酸值和米粉条拉伸特性和抗剪切 性能之间没有显著相关性(P>0.05). 关键词:稻谷;陈化时间;米粉制品;质构特性;米淀粉;热特性;相对结晶度 中图分类号:TQ432.2 doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2010.04.013 米粉制品,是一种广泛存在的大米淀粉凝胶体 文中以米粉条作为这类淀粉凝胶的研究模型, 系,含水量(质量分数,下同)较低,仅为55%左右; 研究了同一个品种稻谷在0~18个月陈化过程中 其质构特性与含水量90%以上的淀粉糊有明显的 (室温条件下)米粉热特性、米淀粉晶体相对结晶度 不同.这种米粉制品是由经过陈化的稻谷制得的大 以及用这些稻谷做成的米粉条的质构特性的变化, 米加工而成.根据工厂的生产经验,用新鲜早籼稻谷 分析了它们之间的相关性,找出影响米淀粉凝胶质 制作的米粉制品,其质量远劣于用储藏一年以上的 构特性的关键性因素,为这类米淀粉凝胶的原料选 早籼稻谷制作的相同产品.主要表现为:米粉的黏性 择提供理论依据. 高,挤丝困难,粉条粘结严重,米粉容易断条、糊汤. 有研究报道稻谷的陈化时间对米粉条的质构特性存 1材料与方法 在一定的影响….对泰国米粉条的研究发现,用新 1.1 材料 鲜稻谷(直链淀粉含量(质量分数,下同)30.3%)制 稻谷为2007年8月收获的早造籼稻谷(汕优 作的米粉条与经过储藏(25℃储藏6个月)的相同 998),室温下储藏,在适当时间取样,样品置于4℃ 品种稻米制作的米粉条,在品质质量上有很大差异. 冰箱保存. 用经储藏的稻谷制得的米粉条硬度升高、黏性降低、 稻谷经过佐竹公司SATAKE—THU35 C型砻谷机 咀嚼度升高…. 脱壳、F 一1型粮食试验粉碎机粉碎,粉碎后过8O目 稻谷在储存过程中发生了众多的物理、化学变 筛,再经瑞典Tecator公司CYCLOTEC 1093 Sample 化,包括热特性等 。J.在这些变化中,哪些因素是影 mill型旋风粉碎磨碾磨,得纯度为99.6%的大米粉, 响淀粉凝胶质构特性的关键因素,却未见报道. 过100目筛备用. 收稿日期:2009—07—06 基金项目:粤港关键领域重点突破项目(2008A024200005);广东省科技计划项目(20O6B20901004) 作者简介:梁兰兰(1973一),女,博士生,高级工程师,主要从事粮油食品加工的研究.E—mail:lainlie@yahoo.cn 十通讯作者:宁正祥(1956一),男,教授,博士生导师,主要从事食品生物化学研究.E—mail:fezhning@scut.edu.cn 华南理工大学学报(自然科学版) 第38卷 米粉加水、搅拌均匀,采用两段式单螺杆挤丝机 挤丝,然后松丝,室温风干得米粉条. 量分数)30%的溶液,置于密闭小管中,静置24h,然 后取出少许,放人DSC高压盘中.以10 ̄C/min 的 速率从30cc升温至100 oC. 1.2.3米淀粉相对结晶度测定 米粉含水量为55%.挤丝机工作条件见表1.挤 丝机出料口一端为固定筛板,所有筛板孔均为圆形, 直径均为1.0mm. 表1挤丝机工作参数 Table 1 Working conditions of single screw extrusion 1)米淀粉的制备. 籼米经漂洗,室温浸泡24h,磨浆,沉淀24h,过 滤,撇去上清液,用40℃热风干燥至含水量低于 13%,粉碎机粉碎后过80目筛,再经旋风粉碎磨碾 磨,得到纯度为99.6%的米粉,过100目筛,即得稻 米淀粉(粗级)[81. 2)米淀粉相对结晶度测定. 采用广角x射线衍射仪(理光Rigaku公司,D/ Max—llIA自动x射线衍射装置)测定5 g米淀粉的 微晶相、亚微晶相、晶相相对结晶度.测定条件为电 压30kV,电流30 mA,扫描范围4。~60。.扫描速度 8 ̄/min,纸速度4 cm/min,时间常数1 s.用Mieroeal Origin 6.0软件绘制籼米米淀粉的广角x射线衍 射曲线.衍射曲线基线、微晶区、亚微晶区、非晶衍 1.2 方法 1.2.1质构测试 将米粉条用100 oC沸水浸泡5 arin,取出后在冷 水中冷却1 min,捞出米粉条,用滤纸吸去粉条上的 水分,静置10 min后用英国Stable Micro Systems公 司的TA.XT Plus型质构仪进行测定.用Texture Ex. ponent 32软件进行质构数据分析. 1)拉伸测试. 选用A/SPR探头.探头测试前的下压速度、测 射区的确定和相对结晶度的计算采用张本山等_9 的方法. 1.2.4数据统计分析 采用SPSS17.0数据处理软件进行相关系数r 和显著性(双侧)P值计算. 1.2.5米粉条感官评价 试速度均为1 mm/s.测试后的上升速度为5 mm/s. 米粉条拉伸初始距离设定为5 em,变形度设定为 500%.最大破断应力、最大破断应变、破断功的计算 米粉条感官评价标准同文献[10]. 评分过程应在烹煮结束后l5—30 min内完成.样 品用随机数进行编号,每次评定样品数不超过4个, 参考Charlesa等人的方法 .每次测试一条米粉条 的拉伸特性,每个样品重复8次.在数据处理时,去 掉一个最大值和一个最小值,各参数值以其余6次 测试的平均值以及它们的标准偏差表示. 样品量为30g/人.评分员分为两个小组,每组6人. 对所有评分进行双因素方差分析,对评分员和 样品间的差异进行评价.若评分员间出现显著差异, 则对结果进行标准化处理,以消除评分员的影响.若 2)剪切测试. 选用A/LKB.F探头.探头测试前的下压速度为 2.0mm/s,测试速度为0.8mm/s,测试后的上升速度 为10.0 mm/s.米粉条剪切变形度设定为100%.所 得到的剪切特性指标为:最大剪切应力 (最大剪切 没有显著差异,则取评分的平均值作为结果.综合评 分为前六项的加合得分¨ . 1.2.6脂肪酸值的测定 脂肪酸值的测定按GB/T 20569--2006进行.每 个样品重复3次,以3次平均值及其标准偏差表征 脂肪酸值. 力/米粉条初始截面积,N/m ).每次测试5条并排 排列的米粉条的剪切特性,每个样品重复8次.在数 据处理时,去掉一个最大值和一个最小值,各参数值 以其余6次测试的平均值以及它们的标准偏差 表示 . 1.2.2米粉热特性测定 2结果与讨论 2.1 稻谷陈化时间对米粉条质构特性的影响 用不同陈化时间(陈化时间0到18个月)的 早造籼稻谷制作的米粉条的质构特性如图1、图2 所示. 采用差示量热扫描仪(Perkin Elmer Diamond, DSC7)测定米粉热力学特性.先将米粉配成浓度(质 第4期 ∞舳∞∞加∞舳∞ 梁兰兰等:稻谷陈化时问对米粉制品品质特性的影响 67 剪切应力急速降低,当陈化时间增加至18个月时, _E £ 为212.3 kN/m ,仅为初始值的17%,最高值的 10%. 至 之 邑 由图2可见,当陈化时间为0时,米粉条最大破 塔 髫 躲 断应变为392%.当陈化时间逐渐增加,最大破断应 变在陈化时间的前段(0~6月)稍有回落;然后随着 陈化时间的增加缓慢增加.当陈化时间为15个月 陈化时间/月 时,米粉条的最大破断应变达到最大值,为438%, 图1 陈化时问对米粉条最大破断应力和剪切应力的影响 Fig.1 Effect of ageing on the maximum break stress and cutting stress of rice noodles 毯 × 蔷 警 骑 蟠 餐 图2陈化时间对米粉条最大破断应变和破断功的影响 Fig.2 Effect of ageing on the maximum break strain and break work of rice noodles 由图1可见,当陈化时问为0时,米粉条最大破 断应力较低,仅为1 13.98 kN/m ;当陈化时间为3个 月时,最大破断应力比初始值降低,为78.3 kN/m ; 此后随陈化时间逐渐增加,米粉条的最大破断应力 逐渐升高,当陈化时问为9个月时,米粉条的最大破 断应力达到最大值,为176.06 kN/m ,是初始值的 1.54倍;进一步延长陈化时间,米粉条的最大破断 应力并没有随稻谷陈化时间的增加而增加,反而缓 慢降低,当陈化时问为18个月时,最大破断应力达 到最小值,为45.89 kN/m ,仅为初始值的40%,最 高值的26%. 由图1还可见,当陈化时间为0时,米粉条剪切应 力也较低,仅为1248.7kN/m ;当陈化时间介于0~9 个月时,随着陈化时间的逐渐增加,米粉条剪切应力 缓慢升高,此后随陈化时间的延长,米粉条剪切应力 缓慢下降,当陈化时间为12个月时,米粉条剪切应力 反而稍有降低,为1 385.3 kN/m ;进一步延长陈化时 问,剪切应力迅速增大,当陈化时间为15个月时,米 粉条的剪切应力达到最大值,为2 111.4 kN/m ,是 初始值的1.69倍;此后,随陈化时间延长,米粉条的 是初始值的1.12倍.但是,当稻谷陈化时间增加到 18个月时,米粉条的最大破断应变大大降低,为 317%,是最大值的72%. 由图2还可知,当稻谷陈化时间为0时,米粉条 的破断功为0.6973×10 J.当陈化时间短于6个 月时,米粉条破断功处于和初始值相近似的水平.当 稻谷陈化时间为9个月时,米粉条破断功急剧增大, 达到最大值,为1.017 0×10 J,是初始值的1.46 倍.当陈化时间大于9个月时,米粉条破断功开始缓 慢降低.当陈化时间为15个月时,米粉条破断功为 0.7564×10 J,是最高值的74%.但是,当陈化时 间达到18个月时,米粉条破断功急剧降低,仅为 0.1806×10 J,是最高值的18%. 2.2 稻谷陈化时间对米粉条感官品质的影响 不同陈化时问的稻谷制作的米粉条感官评价结 果见表2. 表2陈化时间对米粉条感官品质的影响 Table 2 Effect of ageing on sensory properties of rice noodles 由表2可见,陈化时间对米粉条的感官品质影 响显著,尤其对大米清香味、黏性、硬度和筋道感的 影响更为明显.总体来说,陈化可以降低米粉条的黏 性,增加硬度和筋道感.这个结果与质构仪测试的结 果基本一致.但是,陈化时间超过6个月后,米粉条 的大米清香味会有明显的损失,但不会使米粉条产 生异味. 华南理工大学学报(自然科学版) 第38卷 2.3 稻谷陈化时间对米粉热特性的影响 差示量热扫描法为观察淀粉颗粒有序一无序排 列现象提供了有价值的研究方法.DSC可以直观地 反映淀粉的糊化情况 11-12].由于米粉在米粉机内的 螺杆挤压过程即是一个米粉受热糊化的过程,因此 由表3可见,在l8个月的稻谷陈化期内,米粉 的起始糊化温度经历了先降低后上升的过程,陈化 时间为9个月的稻谷制得的米粉起始糊化温度最 低,为77.98 cI=,到陈化时间为18个月时,升高至 81.99℃.峰值温度也呈现相似的变化趋势,但是终结 温度却在89.90℃(陈化时间为6个月)和92.86℃ (陈化时间为18个月)之间不规则地变动.热吸收 峰的峰面积总体上呈现快速下降的趋势,陈化时间 研究米粉的DSC热特性变得很有必要. 不同陈化时间的稻谷制得的米粉的热特性见表3. 表3陈化时间对米粉热特性的影响 Table 3 Effect of ageing on thermal properties of rice powder by DSC 为18个月时,峰面积降低至初始值的41%.热焓值 总体上也呈现下降的趋势,陈化时间为18个月时的 热焓值是初始值的43%.峰高度也呈现出类似的下 降趋势,陈化时间为l8个月时的峰高度为初始值 的52%. 陈化时 起始 峰值 终结 峰面 热焓值/ 峰高 间/月 温度/℃温度/ ̄C温度/℃  ̄/.fl(J・g )度/roW 0 3 6 9 12 15 18 78.88 78.05 78.03 77.98 78.09 79.77 81.99 84.06 83.22 82.88 83.54 83.05 84.54 86.89 92.18 90.81 72.03l l1.433 1.3931 71.958 12.219 1.4720 9.600 1.3678 不同陈化时间稻谷制得的米粉的热特性参数 (包括起始温度、峰值温度、终结温度、峰面积、热焓 值和峰高度)与米粉条质构特性参数(包括最大破 断应力、剪切应力、最大破坏应变、破断功)相关性 分析结果见表4. 89.90 60.334 92.23 103.876 17.032 1.88l8 90.54 62.135 10.988 1.3480 7.838 1.1074 4.867 0.7308 91.48 49.335 92.86 29.582 表4米粉热特性与米粉条质构特性相关性分析 Table 4 Correlation coefficient between thermal properties and textural properties of rice noodles 注: 表示在0.05水平(双侧)上显著相关; 表示在0.01水平(双侧)上显著相关 由表4可见,起始温度与米粉条破断功显著负 相关(相关系数r=一0.8510,P<0.05);峰值温度 与米粉条破断功显著负相关(r=一0.805 8, P<0.05);峰面积与米粉条破断功显著正相关(r= 0.8477,P<0.05);热焓值与米粉条破断功显著正 相关(r=0.854 1,P<0.05);而峰高度与米粉条破 断功极显著正相关(r=0.887 3,P<0.O1).根据以 上相关性推论,可以用米粉热特性的起始温度、峰值 得)在挤压过程中未能充分糊化,导致不能较好地 形成米粉条的淀粉网络结构,最终导致用这种稻谷 (陈化时间为18个月)制作出来的米粉条品质出现 明显的劣变. 2.4 稻谷陈化时间对米淀粉相对结晶度的 影响 对不同陈化时间的稻谷制得的米淀粉作了广角 X射线衍射分析,检测了米淀粉相对结晶度,结果如 表5所示. 由表5可见,米淀粉微晶相相对结晶度随稻谷 温度、峰面积、热焓值,特别是峰高度预测米粉条的 拉伸特性. 米粉的热特性变化也为陈化时间为18个月时 米粉条品质急剧裂变提供了解释.当稻谷陈化时间 达到18个月时,米粉糊化的起始温度、峰值温度和 终结温度分别为81.99、86.89和92.86℃.试验设 陈化时间的延长,呈逐渐增长的趋势;亚微晶相相对 结晶度经历了先回落后上升的过程,回升的速度快 于回落的速度;晶相相对结晶度变化的趋势和亚微 晶相相对结晶度相同. 定螺杆挤压的套筒温度为68℃,出口温度为78℃. 据此可以推测,米粉(陈化时间为18个月的稻谷制 不同陈化时间米淀粉晶相相对结晶度(包括微晶 相相对结晶度、亚微晶相相对结晶度、晶相相对结晶 第4期 梁兰兰等:稻谷陈化时间对米粉制品品质特性的影响 度)和米粉条质构特性(包括最大破断应力、剪切应 力、最大破坏应变、破断功)相关性分析结果见表6. 表5稻谷陈化时间内米淀粉相对结晶度的变化 Table 5 Comparative crystal degree of rice starch during ageing 表6米淀粉相对结晶度与米粉条质构特性相关性分析 Table 6 Correlation coefficient between comparative crystal de— gree of rice starch and textural properties of rice noo— dles 一醐 ∞。。一,H0)I∞曼 链盘普 注: 表不在0.05水半(双侧)上显著相关;¥ 表不在0.O1水平 (双侧)上显著相关. 相关分析结果表明:亚微晶相相对结晶度与米 粉条最大破断应力极显著负相关(r=一0.925 8, P<0.01);亚微晶相相对结晶度与米粉条剪切应力 显著负相关(r=一0.761 8,P<0.05);亚微晶相相对 结晶度与米粉条破断功显著负相关(r=一0.8065, P<0.05);晶相相对结晶度与米粉条最大破断应力 极显著负相关(相关系数r=一0.9087,P<0.O1); 晶相相对结晶度与米粉条剪切应力显著负相关(r: 一0.785 8,P<0.05);晶相相对结晶度与米粉条破 断功极显著负相关(r=一0.9265,P<0.01).以上 相关分析的结果表明可以通过检测亚微晶相相对结 晶度、晶相相对结晶度预测米粉条的拉伸特性和抗 剪切特性. 根据不同陈化时问米粉热特性、米淀粉结晶度 和米粉条质构特性的相关性还可以推测,稻谷在储 存过程中,米淀粉随着室内温度的变化发生缓慢的 结晶现象,亚微晶相、晶相相对结晶度变化.由于米 淀粉亚微晶相、晶相相对结晶度的变化,造成米淀粉 凝胶化温度、热焓值、DSC曲线峰高度变化.这些变 化反映在不同陈化时间的米粉需要的适宜的挤丝条 件也不同. 2.5 陈化时间对稻谷脂肪酸值的影响 稻谷脂肪酸值不仅是稻谷陈化的一个标志性指 标,而且检测方法简单,已经在工厂得到广泛的应 用¨州 .为寻找简单的预测储存期对米粉条品质影 响的指标,测定了稻谷在18个月中的脂肪酸值变 化,结果见图3. H 图3稻谷储存期间脂肪酸值的变化 Fig.3 Fat acid value during paddy storage of rice noodles 由图3可见,稻谷的脂肪酸值在18个月的储存 期间几乎呈线性增长.从初始的15.2 mgKOH/100 g 干基上升到最终的27.8 mgKOH/lO0 g干基,这个结 果与张玉荣等¨ 的研究结果相符.张等的研究结果 也表明稻谷的脂肪酸值与储藏时间(0~5年)之间 有着较好的线性关系,即稻谷脂肪酸值随着储藏时 间的延长而增大,稻谷脂肪酸值与储藏时间之间呈 现着线性正相关关系,其相关系数达0.85. 稻谷脂肪酸值和米粉条质构特性相关性分析结 果见表7. 表7稻谷脂肪酸值与米粉条质构特性相关性分析 Table 7 Correlation coefficient between fat acid value of paddy and textural properties 脂肪酸值 黼酸值 最大破断应力 一0.083 2 最大破坏应变 一0.1374 剪切应力 一0.1567 破断功 一0.3181 由表7可见,稻谷脂肪酸值和米粉条质构特性 (包括最大破断应力、剪切应力、最大破坏应变、破 断功)之间没有显著相关性(r<0.754,P>0.05). 因此,不能以稻谷脂肪酸值在储存期问的变化来预 测米粉条的拉伸特性和抗剪切特性. 综合上述相关性分析结果可见,米粉经过挤丝 机形成米粉凝胶的过程大致为:米淀粉结晶区(包 括微晶相和亚微晶相)在挤丝过程中充分受热糊 加 70 华南理工大学学报(自然科学版) try,2000,19(1):69-71. 第38卷 化,晶体崩解,以单螺旋结构渗入淀粉结晶区和无定 型区之间的直链淀粉分子在熔融的淀粉体系中充分 释放出来,形成米粉凝胶的良好的网络结构.在稻谷 陈化过程中,淀粉结晶区的范围发生变化,导致混合 了晶体的米淀粉体系的熔融温度发生变化,其外观 表现则为DSC曲线的变化.因此,要形成一个良好 [4]Charlesa A,Huangb T,Lai P,et a1.Study of wheat lfour— cassava starch composite mix and the function of cassava mucilage in Chinese noodles[J].Food Hydrocolloids, 2007,21:368—378. 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Study on the freshness of paddy(Ⅱ):relationship be- tween the storage quality parameters of the paddy during storage[J].Cereal&Feed Industry,2003(9):13—17. (下转第96页) 华南理工大学学报(自然科学版) 第38卷 Cure Kinetics of Epoxy Resin System Used for Casting Dry-Type Transformer Li Zhi—qiang Han Qiang Liu Si—wei Liu Yah Guangdong,China; f 1.School of Civil Engineering and Transportati。n,South China University of Techn。1。gY,Guangzh。u 5 l0640, 2.Sunten Electric Co.Ltd..Foshan 528300,Guangdong,China) Abstract:The cure kinetics of dynamic heating process of epoxy resin system used for casting dry’type transtormer is investigated based on the nonisothermal DSC method,and the relationship between the curing degree and the preexp0nentia1 factor as we11 as the activation energy is revealed by using the free model method.The results show that the curing of epoxy resin system is not a simple one.step reaction but a complex multi—step one.Then,the DSC data aIle nonlinearly tted via the phenomenological mode1.The fitting results accord well with the experimental ones with a c0n_elation of 99.5 1%,which means that the system complies with the n・level three。step branch reac— tion m0de1. Finally,isothermal prediction for the system is performed by using the established phenomenological m0de1.The resuhs sh0w that.at constant curing time,the curing degree and rate both decrease with the curing temperature・ Key words:dry—type transformer;epoxy resin;cure kinetics (上接第70页) 。ng J已口n.f。n Zh8。Zhi—ntin Wu Jun—hui Wu Qi“一ring Chen Jia—dong Ning Zheng-xiang (1.Schoo1 of Light Industry and Food Sciences,South China University。f Technol。gY,Guangzhou 510640,Guangdong,China; 2.Guangdong Institute of Cereal Science,Guangzhou 510050,Guangdong,China) Abstract:This paper reveals the e ̄cts of ageing time of paddy on the characteristics of rice noodles such as tex tural pmperties,thermal properties,relative crystallinity of rice starch crystal and fatty acid Value of paddy,and the relationships between the textural properties and the three other characteristics are discussed.The results show that the ageing time greatly affects the tension and shearing properties of rice noodles.When the ageing time prolongs, the ma】【imum break stress,the shearing stress,the maximum break strain and the break work all increase. More。 over.correlati0n analyses indicate that(1)there exist signiifcant relationships between the break work of rice starch gel and the DSC start temperature,the peak temperature,the DSC peak area as well as the enthalpy(P<0.05), and between the Deak height and the break wok(P<0.01);(2)the relative crystallinities of both sub—crystlsa and crystals are related n0t 0n1v to the maximum break stress of rice starch gel(P<0.01)but also to the shearing stress and the break work(P<0.05);and(3)there is no signiifcant relationship between the fatty acid value of Daddy and the tension and shearing properties of rice noodles(P>0.05). Key words:paddy;ageing time;rice noodles;textural property;rice starch;thermal property;relative crystallinity