糙米发芽条件研究

单因素试验及正交试验数据分析：

浸泡温度对发芽糙米中 GABA 的影响：

分别设定浸泡温度为：20， 25， 30， 35, 40，其他条件设定为：浸泡时间14h，

发芽温度30 ，发芽时间为25h，

浸泡时间对发芽糙米中GABA含量的影响：

分别设定浸泡时间为： 10h，12h，14h，16h，18h，其他条件设定为：浸泡温度

35 ℃，发芽温度30℃，发芽时间 25 h，

发芽温度对发芽糙米中 GABA含量的影响：

分别设定发芽温度为：20 ℃，25 ℃，30 ℃，35℃，40 ℃。其他条件确定为：浸

泡温度 35 ℃，浸泡时间14 h，发芽时间 25 h，

发芽时间对发芽糙米中 GABA含量的影响：

分别为10h，15h，20h，25h，30h，其他条件为：浸泡温度35 ℃，浸泡时间14h，发芽温度30 ℃。

正交试验设计分析：

为了优化糙米发芽的工艺条件，在单因素试验的基础上，设计L9（34）正交试验，因素与水平见表1，直观分析表见表 2。

响应面分析法优化富含 GABA 糙米发芽条件响应面分析法分析因素的选取及实验结果：

在单因素实验和正交实验结果基础上，根据Box-Behnken Design 的中心组合设计原理，以 GABA 生成量为响应值，对影响较大的 3 因素浸泡温度、发芽时间和氯化钙含量设计响应面试验以确定富含 GABA 糙米最优发芽条件。变量设计表见表4。

按 Box-Behnken 设计的方法制得发芽糙米，其GABA 含量测定结果如表 5 所示。

利用 Designexpert 软件对表 5 试验数据进行多元回归拟合，获得上述 3 个因素与GABA 含量之间的二次多项式回归方程：

GABA 含量 = +128.94-6.19A-1.95×B +11.96×C -3.64 ×A ×B -6.55 ×A ×C -6.14 ×B × C -18.36 ×A2-10.12× B2-17.23× C2

式中：A———浸泡温度，B———发芽时间，C———氯化钙含量。

方程中 C 的系数较大，表明氯化钙含量即质量分数对发芽糙米 GABA 生成量最具有显著意义。回归模型与 GABA 生成量的方差分析,见表 6、7。由表 6 可见，本试验所选的二次多项模型具有高度的显著性（P＜0.0001），失拟项在α=0.05 水平上显著（P=0.5437＞0.1），其校正系数为 0.9877，表明此模型拟合优度好，GABA 生成量仅有 1.23%的总变异不能由此模型进行解释。

由表 7 可得，A，BC，AB，AC，BC，A2，B2，C2对发芽糙米 GABA 生成量的线性效应和曲面效应皆显著，表明实验因素浸泡温度、发芽时间和氯化钙含量以及它们之间的交互作用对 GABA 的生成量有显著的影响。

响应面的分析与最优条件的确立：

发芽糙米 GABA 生成量的曲面图及其等高线图如图 7、图 8、图 9 所示。

由图 7 可见，当氯化钙含量在 0.8%时，浸泡温度与发芽时间对发芽糙米 GABA 生成量影响的交互作用显著。当浸泡温度在 33.5~35 ℃，发芽时间在19.5~20 h 时，发芽糙米 GABA 生成量高于 120 mg/(100 g)。

由图 8 可见，当发芽时间在 20 h 时，浸泡温度与氯化钙含量对发芽糙米 GABA 生成量影响的交互作用显著。当浸泡温度在 33.5~35 ℃，氯化钙含量在 0.8%~0.85%时，发芽糙米 GABA 生成量高于120mg/(100 g)。

由图 9 可见，当浸泡温度在 35 ℃时，浸泡液的氯化钙含量与发芽时间对发芽糙米GABA 生成量影响的交互作用显著。当氯化钙含量在 0.8%~0.85%，发芽时间在19.5~20 h 时，发芽糙米 GABA生成量高于 120 mg/(100 g)。

使用 Designexpert 软件对糙米发芽条件进行优化，得到符合拟合满意度为 1 时的组合条件为：浸泡温度 34.32 ℃，发芽时间 19.82 h，氯化钙含量0.84%，GABA 含量为 132.347 mg/(100 g)。

结论：

经过对上述单因素试验、正交试验及响应面试验的设计和分析，综合考虑试验结果和实际生产等因素，得出糙米发芽最佳工艺参数为：浸泡温度34℃，浸泡时间 14 h，发芽温度 30 ℃，发芽时间 19.82h，氯化钙含量 0.84%，GABA 含量可达到131.91 mg/(100 g)，最大预测值为 132.347 mg/(100 g)。实际测量值与采用 Design expert 软件预测最大值相近，拟合度较好，可以将 Box-Behnken 试验设计结论进行实际应用，其结果约为发芽前的 3 倍。其中，浸泡温度和氯化钙含量是影响糙米发芽时 GABA 含量的最显著因子，其次是发芽时间.