60Co－γ輻照對儲藏糙米理化品質(zhì)和食用品質(zhì)的影響研究

陳銀基 陳 霞 蔣偉鑫 董 文 陳兆波 鞠興榮

(糧食儲運(yùn)國家工程實(shí)驗(yàn)室/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心南京財(cái)經(jīng)大學(xué)1，南京 210023)(中國農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心2，北京 100045)

聯(lián)合國糧農(nóng)組織的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全世界每年谷物儲藏過程損失巨大，僅因霉變及蟲害等損失便達(dá)谷物產(chǎn)量的8%［1］。在我國約60%的消費(fèi)者以大米為主食，做好稻谷儲藏工作關(guān)系國家安全和社會穩(wěn)定。目前稻谷常見的儲藏法包括常溫儲藏、低溫儲藏(自然和機(jī)械制冷)、氣調(diào)(自然缺氧、充 CO2、充 N2、真空)儲藏、化學(xué)儲藏等，這些方法在成本、應(yīng)用性、安全性、環(huán)境友好性等方面各具優(yōu)劣點(diǎn)。開發(fā)出一種綠色、環(huán)保、高效、可行的稻谷儲藏技術(shù)至關(guān)重要。多數(shù)學(xué)者對大米輻照后理化品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性開展了系列研究［2－5］，但對于輻照后長期儲藏過程的稻谷品質(zhì)和感官特性的影響未見報(bào)道。以糙米的形式進(jìn)行儲藏可顯著提高我國糧食倉容能力，節(jié)能、增效，是未來稻谷儲藏的發(fā)展方向之一。本研究以糙米為輻照對象，將輻照后的糙米在恒溫條件下儲藏1年，研究輻照糙米在儲藏過程中的理化性質(zhì)的變化，及儲藏1年后不同輻照劑量米飯食用品質(zhì)的差異，為稻谷儲藏輻照參數(shù)的確定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試樣品

稻谷:南粳46，江蘇省農(nóng)科院糧作所，初始水分含量為13.0%，糙米中粗脂肪含量為2.5%。

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

PQX可編程人工氣候箱:寧南東南儀器有限公司;CM－5色差儀:深圳市華豐科技有限公司;XQ－600脂肪酸值滴定儀:北京先驅(qū)威峰技術(shù)開發(fā)公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 輻照處理

稻谷礱谷去殼后所得糙米用60Co－γ進(jìn)行輻照，設(shè) 0、0.2、0.5、1.0、2.0 kGy 共 5 個(gè)不同劑量吸收水平。輻照后糙米試樣在恒溫(15±0.5)℃條件下儲藏1年，每隔3個(gè)月進(jìn)行1次品質(zhì)測定。

1.3.2 TBA(硫代巴比妥酸反應(yīng)物)值的測定:參考Abdalbasit［6］和 Chirinos［7］的方法進(jìn)行。稱取 2.0 g糙米粉于25 mL的容量瓶中，用正丁醇定容;充分混合、搖勻，取5 mL溶液到干試管中，加入5 mL的TBA溶液(200 mg TBA+100 mL正丁醇配制);在95℃水浴120 min;冷卻后，測量樣品在532 nm處的吸光值。

1.3.3 脂肪酸值的測定:按照 GB/T 20569—2006進(jìn)行樣品前處理，在脂肪酸滴定儀上進(jìn)行測定。

1.3.4 菌落總數(shù)的測定:參照 GB 4789.2—2010。

1.3.5 蒸煮品質(zhì)測定:稱取1.0 g米粉，加入30 mL蒸餾水，在90℃水浴連續(xù)攪拌30 min，再將樣品倒入離心管，在6 000 r/min離心30 min，離心后的上清液倒入小鋁盒在130℃干燥至恒重。

求解溶解度和膨脹力公式:

溶解度=溶解物的質(zhì)量/樣品質(zhì)量

膨脹力=沉淀漿糊的質(zhì)量/［樣品質(zhì)量×(100－溶解度)］

1.3.6 色差測定:在色差儀CM－5上測量糙米原糧的明度L值和b值(黃藍(lán)值)。

1.3.7 感官品質(zhì)的測定:糙米儲藏1年時(shí)進(jìn)行感官評定。各評分項(xiàng)目按GB/T 15682—2008進(jìn)行，并換算成10分制。感官綜合評分加權(quán)換算，即:

綜合評分=氣味×20%+顏色×7%+光澤×8%+飯粒完整性×5%+黏性×10%+彈性×10%+軟硬度×10%+滋味×25%+冷飯質(zhì)地×5%

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均重復(fù)4次，采用單因素方差分析(One－way ANOVA)進(jìn)行各指標(biāo)差異顯著性分析，LSD進(jìn)行多重比較，輻照后的儲藏糙米各指標(biāo)相關(guān)性采用Pearson相關(guān)性分析。數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS17.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 輻照后糙米在儲藏過程中TBA值的變化

圖1 γ輻照后儲藏糙米的TBA值變化

丙二醛含量是評價(jià)食物酸敗的重要指標(biāo)之一［8］，糙米在儲藏過程中，丙二醛含量的增加正是引起大米蒸煮后出現(xiàn)“陳臭米”現(xiàn)象的主要成分之一。由圖1可知，輻照處理后糙米的TBA值增加，在1年的儲藏過程中，0.2、0.5 和 1.0 kGy 的輻照處理后糙米的TBA值與未輻照的糙米差異不顯著(P＞0.05)，而經(jīng)2.0 kGy的輻照處理后，糙米的 TBA值與未輻照糙米相比顯著上升(P＜0.05)(除儲藏12個(gè)月)，經(jīng)2.0 kGy的輻照處理的糙米，在儲藏初期、儲藏3、6、9和12個(gè)月，其TBA值與同一時(shí)期未輻照糙米相比，分別上升:18.35%、29.06%、34.10%、64.98%和 19.56%。

TBA值的顯著增加顯示了脂肪氧化程度的增加，輻照對脂類有直接影響，高劑量γ輻照能加速脂類氧化［11］成羰基化合物、醛類、酮類、酯類化合物的過程，這些化合物中的丙二醛與TBA反應(yīng)，生成有色物質(zhì)，所以大米TBA值隨輻照劑量而增大，尤其是2.0 kGy輻照后TBA值顯著增加。在本研究中，輻照后儲藏糙米的TBA值在第6個(gè)月達(dá)到峰值，之后隨著儲藏時(shí)間延長而下降，這與Sirsoonlaralak等［9］、張玉榮［10］等的研究結(jié)果類似，其原因可能是:糙米保留有完整的胚及外皮層，主要含有脂類物質(zhì)，在儲藏過程中，脂類會水解產(chǎn)生游離脂肪酸，并在脂肪氧化酶的作用下產(chǎn)生氫過氧化物，然后進(jìn)一步分解產(chǎn)生醛、酮類等小分子產(chǎn)物，其中主要產(chǎn)物為丙二醛，所以TBA值在開始儲藏半年的過程中會少量增加。但是，隨著儲藏時(shí)間延長，一些細(xì)胞死亡，各種酶活性下降，細(xì)胞電解質(zhì)流失殆盡，游離脂肪酸的不飽和成分氧化明顯減少，并導(dǎo)致丙二醛含量下降［11］。

2.2 輻照后糙米在儲藏過程中脂肪酸值的變化

脂肪酸值是稻谷劣變的最靈敏指標(biāo)，也是判定稻谷宜存、不宜存或陳化的主要指標(biāo)。由圖2可知，糙米的脂肪酸值會隨著儲藏時(shí)間的延長而持續(xù)增加，輻照糙米在儲藏12個(gè)月后，各輻照劑量下(0、0.2、0.5、1.0 和 2.0 kGy)，糙米的脂肪酸值與儲藏初期相比分別上升:16.82、11.47、8.83、11.98、12.85 mgKOH/100g。在同一時(shí)期，γ輻照對糙米脂肪酸值的影響不顯著(P＞0.05)。儲藏12個(gè)月時(shí)，各輻照劑量下，糙米的脂肪酸值在22.72～27.48 mgKOH/100 g之間變化，沒有明顯的規(guī)律。

圖2 γ輻照后儲藏糙米脂肪酸值的變化

2.3 輻照后糙米在儲藏過程中菌落總數(shù)變化

糙米表面含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪以及無機(jī)鹽類營養(yǎng)物質(zhì)，這些都是微生物優(yōu)良的天然培養(yǎng)基，一旦溫度和濕度等條件適宜，糙米中微生物就會活動，并不斷繁殖增加，這不僅會影響糙米的安全儲藏性，導(dǎo)致糙米品質(zhì)的劣變，嚴(yán)重影響人類身體的健康［12］。由圖3可知，在1年的儲藏過程中，糙米菌落總數(shù)含量會少量增加。但是，各輻照劑量處理后，糙米的菌落總數(shù)含量降低達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。糙米儲藏1年，未輻照糙米的菌落總數(shù)為1.47 ×107cfu/g，經(jīng)0.2、0.5、1.0 和2.0 kGy 輻照處理的糙米，菌落總數(shù)分別下降到:6.8 ×106、1.16 ×106、1.25 ×105和 2.3 ×104cfu/g。由此表明，輻照處理可大量降低儲藏糙米菌落總數(shù)含量，使糙米更耐儲藏。

圖3 γ輻照后儲藏糙米菌落總數(shù)的變化

Sung等［13］的研究表明，在儲藏過程中，大米的菌落總數(shù)會持續(xù)增加，而γ輻照處理對菌落總數(shù)影響不大，因?yàn)檩椪涨耙呀?jīng)將稻谷去殼后成為精米，在儲藏初期大米表面很干凈;Mukisa等［14］的研究表明，γ輻照對發(fā)芽高粱粉中菌落總數(shù)含量影響顯著，經(jīng)10 kGy的輻照后，菌落總數(shù)由原來的1.69×107cfu/g降低到8.5 ×103cfu/g。在本研究中，0.2 kGy的輻照劑量就能使糙米菌落總數(shù)顯著降低。

2.4 輻照后糙米儲藏過程中溶解度和膨脹力變化

在1年的儲藏過程中，糙米在蒸煮時(shí)的溶解度隨著儲藏時(shí)間的延長而升高，儲藏9個(gè)月時(shí)達(dá)到峰值，之后出現(xiàn)下降趨勢(圖4)。輻照處理后，直鏈淀粉或支鏈淀粉的降解或結(jié)構(gòu)被修飾，它們變成更小的片段，導(dǎo)致更多可溶性淀粉的浸出，表現(xiàn)為溶解度的增加［15－16］。本研究中，γ輻照處理后，糙米在蒸煮過程中的膨脹力隨著輻照劑量的增加而升高，在儲藏1年后，未輻照和輻照劑量為0.2 kGy的糙米在蒸煮過程中的膨脹力差異不顯著(P＞0.05，圖5)。

圖4 γ輻照后儲藏糙米在蒸煮時(shí)溶解度的變化

圖5 γ輻照后儲藏糙米在蒸煮時(shí)膨脹力的變化

2.5 輻照后糙米在儲藏過程中色度值的變化

糙米表面的色度會影響去皮后大米的感官品質(zhì)。L值代表明度，其值從底部0(黑)到頂部100(白);b值表示黃藍(lán)色相，正值越大，黃色度越大，負(fù)值絕對值越大，藍(lán)色度越大。由圖6可知，糙米表面的明度L值隨著輻照劑量的增加而降低，即輻照后大米表面顏色變暗。儲藏時(shí)間對L值沒有顯著影響(P ＞0.05)。

圖6 γ輻照后儲藏糙米明度L值的變化

由圖7可知，儲藏1年后，經(jīng)1.0 kGy輻照處理的糙米黃度值增加趨勢最大，與初始值相比，增加3.27%;b值隨著輻照劑量的增加而上升，儲藏6個(gè)月時(shí)不同劑量間的差異不顯著(P＞0.05)，儲藏1年后，經(jīng)0.2 kGy的輻照處理的糙米，b值與未輻照糙米差異不顯著(P ＞0.05)，經(jīng) 0.5、1.0 和2.0 kGy的輻照處理的糙米b值與未輻照糙米相比，差異顯著(P ＜0.05)，其 b值分別上升:2.13%、3.61% 和6.89%。輻照過程中糖苷和肽交聯(lián)的斷裂，斷裂產(chǎn)生的物質(zhì)和羰基，與氨基發(fā)生美拉德反應(yīng)［3，7］，這是黃度值增加的主要原因，在本研究中，經(jīng)2.0 kGy輻照處理后，糙米黃度值顯著增加，影響大米的外觀品質(zhì)。

圖7 γ輻照后儲藏糙米表面顏色b值的變化

2.6 儲藏1年后米飯的感官評分

由表1可知，γ輻照處理后感官評分降低，從評分的項(xiàng)目來看，造成輻照后米飯得分顯著降低(P＜0.05)的幾個(gè)項(xiàng)目是:顏色、黏性、彈性、軟硬度和滋味。經(jīng)1.0 kGy和2.0 kGy輻照的大米表面顏色發(fā)黃，所以感官得分顯著降低。本研究中輻照劑量越大，米飯的黏性和彈性得分越低。米飯的黏性和彈性越低，米飯?jiān)杰洠@與本感官評分中米飯軟硬度得分隨輻照劑量而增加的研究結(jié)果相吻合。

2.7 儲藏糙米各指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表2可知，除脂肪酸值外，輻照劑量與每個(gè)指標(biāo)都具有顯著的相關(guān)性，這說明輻照會顯著影響儲藏糙米的品質(zhì)。TBA值的增加會導(dǎo)致米飯陳臭味明顯，本研究中，TBA值與米飯的感覺評價(jià)綜合評分呈極顯著負(fù)相關(guān)(r= －0.484，P＜0.01);b值與脂肪酸值極顯著正相關(guān)(r=0.428，P ＜0.01)，由于輻照糙米在儲藏過程中，游離脂肪酸的生成與脂肪在酶作用下發(fā)生水解或者氧化有關(guān)，而多數(shù)生物材料的氧化過程必然伴隨著顏色的改變;b值與輻照劑量極顯著正相關(guān)(r= －0.588，P ＜0.01)，b值與感官得分極顯著負(fù)相關(guān)(r= －0.552，P ＜0.01)，說明輻照劑量越大，米飯?jiān)近S，感官得分越低。輻照劑量與菌落總數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)(r= －0.683，P＜0.01)，達(dá)0.2 kGy的輻照劑量，菌落總數(shù)就顯著下降(圖2)。

表1 γ輻照后糙米儲藏1年后的米飯感官評分

脂肪酸值與儲藏時(shí)間呈極顯著正相關(guān)(r=0.959，P ＜0.01)，與輻照劑量和感官評價(jià)得分相關(guān)性不明顯(P ＞0.05)。

大米的膨脹力越大，其蒸煮過程中淀粉顆粒吸水范圍越寬，米飯的質(zhì)構(gòu)越軟。在本研究中，輻照劑量與膨脹力顯著正相關(guān)(r=0.451，P ＜0.05)，由 2.5可知，0.2 kGy的輻照處理后糙米膨脹力與未輻照糙米差異不顯著，0.5 kGy及以上劑量的輻照可顯著提高輻照糙米在蒸煮過程中的膨脹力，獲得更軟的質(zhì)構(gòu)，提高食用口感。糙米在儲藏1年后，0.5 kGy及以上輻照劑量的處理后，糙米表面顏色b值與未輻照糙米相比，顯著增加。

表2 γ輻照后儲藏糙米各指標(biāo)間的相關(guān)性

3 結(jié)論

糙米TBA值與輻照劑量具有顯著正相關(guān)性，TBA值在1年的儲藏過程中先上升后降低;糙米經(jīng)1.0 kGy和2.0 kGy的輻照處理后，表面顏色b值增加，米飯發(fā)黃，在感官評價(jià)中，得分顯著低于對照，b值隨著儲藏時(shí)間而少量增大;明度L值隨著輻照劑量的增加而降低，儲藏時(shí)間對明度L值沒有顯著影響。輻照劑量與膨脹力顯著正相關(guān)，輻照后米飯質(zhì)地變軟，輻照處理的糙米在蒸煮過程中膨脹力與未輻照糙米相比顯著上升，大米蒸煮后的口感顯著改善。低劑量水平的輻照(0.2～0.5 kGy)可顯著優(yōu)化儲藏糙米理化指標(biāo)，提高感官品質(zhì);中低劑量輻照(1.0～2.0 kGy)可顯著改善大米質(zhì)構(gòu)，但感官品質(zhì)變差。

［1］FAO.努力結(jié)束整個(gè)生產(chǎn)鏈的糧食損失和浪費(fèi)［EB/OL］.［2014－01 －05］http://www.fao.org/docrep/018/i294 －0c/i2940c02.pdf

［2］Chung H J，Lee N Y，Jo C，et al.Use of gamma irradiation for inactivation of pathoge － ns inoculated into Kimbab，steamed rice rolled by dried laver［J］.Food Control，2007，18:108－112

［3］Shao Y F，Tang F，Xu F.Effects of g－irradiation on phenolics content，antioxidant activity and physicochemical properties of whole grain rice［J］.Radiation Physics and Chemistry，2013，85:227－233

［4］Sirisoontaralak P，Noomhorm A.Changes to physicochemical properties and aroma of irradiated rice［J］.Journal of Stored Products Research，2006，42:264－276

［5］Jun W，Yong Y.Inactivation of mildew in rough rice and wheat by gamma irradiation.Radiation Physics and Chemistry［J］.2010(79):740－743

［6］Mariod A A，Adamu H A，Ismaila M，et al.Antioxidative effects of stabilized and unstabilized defatted rice bran methanolic extracts on the stability of rice bran oil under accelerated conditions［J］.Octubre － diciembre，2010，61(4):409－415

［7］Chirinos R，Betalleluz － Pallardel I，Huamán A，et al.HPLC－DAD characteri－zation of phenolic compounds from Andean oca(Oxalis tuberose Mol)tubers and their contribution to the antioxidant capacity［J］.Food Chemistry，2009，113:1243－1251

［8］魏艷麗，張坤生，任云霞.乳化型香腸脂肪氧化值、TBA測定方法的研究［J］.食品工業(yè)科技，2010(6):336－338

［9］Sirsoonlaralak P，Noomhorm A.Changes in physicochemical and sensory － properties of irradiated rice during storage［J］.Journal of Stored Products Research，2007，43:282－289

［10］張玉榮.糙米儲藏品質(zhì)評價(jià)模型的建立［D］.鄭州.河南工業(yè)大學(xué)，2011

［11］張瑛.稻谷儲藏過程中理化特性變化的研究［J］.中國糧油學(xué)報(bào)，2003，6(18):20－28

［12］蔡靜平.糧油食品微生物學(xué)［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，2002

［13］Sung W C，Hong M C，Chang T S.Effects of storage and gamma irradiation on(japonica)waxy rice［J］.Radiation Physics and Chemistry 2008(77):92－97

［14］Mukisa I M，Muyanja C M B K，Byaruhanga Y B，et al.Gamma irradiation of sorghum flour:effects on microbial inactivation， amylaseactivity， fermentability， viscosity and starch granule structure［J］.Radiation Physical and Chemistry，2012(81):345－351

［15］宋岑.60Co輻照對淀粉及其性質(zhì)的影響［D］.合肥:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012

［16］Jung A H，Seung T L.Effect ofγ －irradiation on pasting and emulsification properties of octenyl succinylated rice starches［J］.Carbohydrate Polymers，2012(90):1480 －1485.