高能電子束對大米食用品質(zhì)的影響

陳曉平，金 玉，孟 巖，謝 晶，劉 超

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130118）

高能電子束對大米食用品質(zhì)的影響

陳曉平，金 玉，孟 巖，謝 晶，劉 超

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長春 130118）

分別采用劑量為0、1、2、3、4、5、6 kGy的電子束輻照大米樣品，考察其對大米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：不同劑量的電子束輻照對大米的水分含量和浸泡吸水率無顯著影響（P＞0.05）；隨著輻照劑量的增加，大米的加熱吸水率、體積膨脹率顯著下降（P＜0.05）；輻照劑量顯著影響米飯的蒸煮品質(zhì)（P＜0.05），劑量為5 kGy時(shí)蒸煮米飯出現(xiàn)明顯的褐變。電子束輻照大米的劑量不宜超過2 kGy，以1 kGy的輻照劑量較佳。

大米；輻照；色差；質(zhì)地剖面分析；食用品質(zhì)

稻谷是世界上最重要的糧食作物之一，我國是世界第一大稻谷生產(chǎn)國和消費(fèi)國，在世界稻谷市場具有重要地位。然而，大米很容易受到細(xì)菌和害蟲的侵害，使糧食加工企業(yè)受損嚴(yán)重[1]。用傳統(tǒng)的殺蟲技術(shù)只能殺滅谷粒表面的蟲卵，不能殺滅谷粒內(nèi)部的蟲卵，并且有藥劑殘留，從而影響食品的色、香、味及營養(yǎng)價(jià)值[2]。因此，綠色防蟲儲(chǔ)糧技術(shù)成為近年來糧食儲(chǔ)藏領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，主要集中在氣調(diào)貯藏[3-5]、微波貯藏[6]和輻照貯藏技術(shù)等[7-9]。

食品輻照技術(shù)耗能少、殺菌效果明顯且不添加任何化學(xué)物質(zhì)，已經(jīng)逐漸成為替代化學(xué)藥物的有效方法，現(xiàn)已存在輻照殺菌延長食品貨架期的大量研究[10-11]。食品輻照手段包括60Co、137Cs放射性元素產(chǎn)生的γ射線輻照和電子加速器產(chǎn)生的電子束輻照[12]。與γ射線輻照裝置相比，電子加速器具有不受能源限制、操作可控性強(qiáng)、安全、節(jié)能、環(huán)保、對食用安全基本無影響等優(yōu)點(diǎn)[13]。在工業(yè)輻照領(lǐng)域，根據(jù)輻照加工產(chǎn)品的不同要求，電子能量設(shè)計(jì)在0.15～10 MeV之間（低：0.15～0.3 MeV；中：0.3～3 MeV；高：3～10 MeV）。

近年來，電子束輻照技術(shù)的研究在國際范圍內(nèi)進(jìn)入快速發(fā)展階段，雖然國內(nèi)對電子束輻照技術(shù)的研究工作仍處于嘗試階段，但已取得一定進(jìn)展。王殿軒[14]和王晶磊[15]等研究發(fā)現(xiàn)電子束對儲(chǔ)糧害蟲嗜卷書虱、赤擬谷盜等具有很好的防治效果。雖然電子束射線輻照應(yīng)用于殺滅谷物中的害蟲效果顯著，但是輻照會(huì)改變食品的理化性質(zhì)，并且輻照過程中會(huì)產(chǎn)生少量的輻解產(chǎn)物使食品產(chǎn)生一種令人不愉快的氣味從而影響輻照食品的感官品質(zhì)[16-17]。國內(nèi)目前有關(guān)60Co γ射線輻照對谷物食用品質(zhì)的影響研究較多，而電子束輻照在這方面的研究很少。因此，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地研究了高能電子束輻照對大米食用品質(zhì)的影響，考察大米的最大耐受劑量，為大米輻照貯藏提供數(shù)據(jù)支持，為輻照技術(shù)在儲(chǔ)糧技術(shù)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米樣品為當(dāng)季新磨的稻花香米，購買自吉林省永吉縣。

1.2.5 米飯色差的測定

1.2 方法

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

將購買來的應(yīng)季粳稻進(jìn)行脫殼，裝進(jìn)塑料編織袋內(nèi)進(jìn)行分裝，每袋2.5 kg，共計(jì)21 袋。然后置電子加速器下處理，能量為9.5 MeV，束流2 mA，掃描頻率為10 Hz。輻照劑量分別為0、1、2、3、4、5、6 kGy，每個(gè)劑量3 次重復(fù)，然后在常溫下對大米樣品進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的測定。

1.2.2 大米水分含量的測定

1.畜禽產(chǎn)品市場軟件、硬件建設(shè)嚴(yán)重滯后。軟件建設(shè)主要包括管理、信息、保護(hù)、技術(shù)。管理不規(guī)范，市場信息不靈，市場不穩(wěn)造成畜禽產(chǎn)品價(jià)格的大起大落，技術(shù)上只重視生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)推廣，而對加工、儲(chǔ)運(yùn)及銷售技術(shù)力度不夠。

參照GB 5497—85《糧食、油料檢驗(yàn)水分測定法》[18]進(jìn)行測定。

1.2.3.1 浸泡吸水率

樣品準(zhǔn)備同1.2.4節(jié)，然后用色差儀進(jìn)行測定[23]。以ΔE、L*、a*、b*表示米飯顏色變化，其中ΔE為總色差，定義ΔE＝（Δa*2＋Δb*2＋ΔL*2）1/2，ΔL*值表示亮度（0＝黑色、100＝白色）、a*值表示紅綠色度（＋a*＝紅色，－a*＝綠色）、b*值表示黃藍(lán)色度（＋b*＝黃色，－b*＝藍(lán)色）。每次測量10 g米飯，沒過測量皿底部，測定ΔL*、Δa*、Δb*值，每個(gè)樣品測定6 次，求平均值。

大米的加熱吸水率與米飯的質(zhì)構(gòu)特性存在正相關(guān)的關(guān)系，米飯的體積膨脹率與米飯的感官評價(jià)成負(fù)相關(guān)的關(guān)系[25]。在表1中，隨著輻照劑量的不斷增加，大米的加熱吸水率和體積膨脹率呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，其中，輻照劑量為2 kGy時(shí)，大米的加熱吸水率和體積膨脹率分別比未經(jīng)輻照組降低了21.3%和19.2%，下降趨勢顯著。因此，從蒸煮指標(biāo)的角度分析，電子束輻照劑量不宜超過2 kGy。

樣品準(zhǔn)備參照GB/T 15682—2008《糧食檢驗(yàn) 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價(jià)方法》[20]。先將7 個(gè)樣品進(jìn)行隨機(jī)編號(hào)。每份稱取試樣大米500 g，快速加入1 500 mL水，每次順時(shí)針攪拌10 圈，逆時(shí)針攪拌10 圈，快速換水重復(fù)上述操作1 次，再用1 500 mL蒸餾水淋洗一次，瀝盡余水后倒入相應(yīng)電飯煲內(nèi)。洗米時(shí)間控制在3～5 min。然后加650 mL蒸餾水（1∶1.3，m/V）后開始蒸煮，待電飯鍋開關(guān)跳開后再燜制20 min；將制成的不同試樣的蒸飯分裝于一次性餐盤上，每盤3 份試樣，趁熱品嘗。評價(jià)小組由經(jīng)挑選、培訓(xùn)，具有感官分析能力且有一定感官分析經(jīng)驗(yàn)的10 名專家組成，對蒸煮米飯進(jìn)行感官評分，結(jié)果取平均值。

1.2.3.3 米飯的感官評定

紅薯學(xué)名甘薯(sweet potato), 旋花科一年生草本植物，屬根莖類作物，是我國廣泛栽培的四大農(nóng)作物之一[1]。我國紅薯常年種植面積約1 000萬hm2左右，年總產(chǎn)量約1 500億kg，種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位[2]。紅薯通常以食用塊根為主，而紅薯葉是紅薯作物生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)品，研究發(fā)現(xiàn)紅薯葉營養(yǎng)成分豐富，具有提高免疫力、抗腫瘤、抗誘變性、止血、降膽固醇、降血脂、清除自由基和保護(hù)視力等作用[3]，具有很大的應(yīng)用價(jià)值，但當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)中，紅薯葉通常被直接廢棄，或作為畜禽飼料，利用率極低，造成了極大的資源浪費(fèi)[4,5]。

1.2.4 米飯質(zhì)構(gòu)的測定

利用食品物性儀測定大米的蒸煮特性，測定參數(shù)如下：運(yùn)行模式：質(zhì)構(gòu)剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式；壓縮探頭：P36/R圓柱型；觸發(fā)點(diǎn)力：5.0 g；測試距離10.0 mm；測定速率：0.5 mm/s；形變百分率：70%。

樣品準(zhǔn)備參照GB/T 15682—2008[20]方法，取20 g樣品大米加入26 mL水（1∶1.3，m/V），浸泡25 min后放入蒸鍋中蒸25 min后再燜10 min，取出后測定質(zhì)構(gòu)參數(shù)。每個(gè)樣品平行測定6 次，去掉硬度最大和硬度最小的兩組，剩下的4 組計(jì)算平均值。測定時(shí)，每次在蒸煮米飯中心的不同位置取3 粒米，保持顆粒完整，呈放射狀擺放在測量探頭的正下方，進(jìn)行測定[21-22]。

電子輻照加速器 吉林省意孚電子加速器有限責(zé)任公司；食品物性儀 美國FTC公司；Hunter Lab色差儀上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；美的FS406電飯煲 美的集團(tuán)；不銹鋼MDZ-26二層蒸鍋 美廚集團(tuán)；FA1104A電子天平 上海精天電子儀器有限公司。

取米粒10.00 g，浸泡于盛有125 mL蒸餾水的燒杯中，浸泡30 min后，將米粒倒出，濾出大部分表面水分后，將米粒置于濾紙上。然后用軟紙擦干米粒表面，對照浸泡前后米粒質(zhì)量。浸泡吸水率的計(jì)算見下式。

1.2.1 樣品處理

預(yù)拌混凝土由指定攪拌站負(fù)責(zé)，采用混凝土罐車運(yùn)輸，每車裝載量為7.5 m3。根據(jù)筏板基礎(chǔ)施工平面布置、攪拌站生產(chǎn)能力、施工進(jìn)度及人員等情況，在現(xiàn)場基坑兩側(cè)布置4臺(tái)汽車泵，每臺(tái)泵車配備5臺(tái)混凝土運(yùn)輸車。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量電子束輻照對大米水分含量的影響

大米的水分含量對米飯的硬度、黏度和食味都有著顯著的影響，當(dāng)米粒的含水量較低時(shí)，米飯會(huì)失去彈性并且開花現(xiàn)象嚴(yán)重。由表1可知，輻照前后的大米水分含量差異不明顯（P＞0.05），說明電子束輻照不會(huì)引起大米含水量的變化。

表1 不同劑量電子束輻照對大米吸水特性的影響Table1 Effect of different doses of electron beam irradiation on water content and water-absorbing capacity of rice

2.2 不同劑量電子束輻照對大米吸水特性的影響

研究表明，米飯的品質(zhì)在一定時(shí)間范圍內(nèi)隨浸泡吸水率的增加而增加[24]。由表1可知，大米輻照前后的浸泡吸水率無顯著性差異（P＞0.05），說明電子束輻照對大米的浸泡吸水率沒有影響。

1.2.3.2 加熱吸水率和體積膨脹率

2.3 不同劑量電子束輻照對米飯色澤的影響

表2 不同劑量電子束輻照對米飯色澤的影響Table2 Effect of different doses of electron beam irradiation on the color of cooked rice

ΔE值越大說明其色澤變化越大，當(dāng)ΔE＜1.5時(shí)，說明樣品與對照組無差異；1.5＜ΔE＜3.0時(shí)稍有差異；3.0＜ΔE＜6.0時(shí)有差異；ΔE＞6.0時(shí)有顯著差異。由表2可知，總色差△E值隨著輻照劑量的增加明顯增大，其中輻照劑量大于3 kGy時(shí)，實(shí)驗(yàn)組開始與對照組產(chǎn)生顯著差異，嚴(yán)重影響米飯的食用品質(zhì)。因此，考慮到消費(fèi)者對米飯色澤的接受程度，電子束輻照劑量不宜大于3 kGy。

2.4 不同劑量電子束輻照對米飯TPA結(jié)果的影響

采用食品物性儀的方法測定蒸煮大米的質(zhì)構(gòu)特性，是一種比感官評價(jià)更簡單更客觀的方法。由表3可知，米飯的硬度、膠黏性和咀嚼性隨著輻照劑量的增加而下降。當(dāng)輻照劑量達(dá)到2 kGy時(shí)，輻照組大米的米飯硬度、膠黏性和咀嚼性顯著下降，分別比未輻照組降低了21.5%、19.3%、24.6%。因此，分析質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)得出，電子束輻照劑量不宜超過2 kGy。

表3 不同劑量電子束輻照對米飯TPA結(jié)果的影響Table3 Effect of different doses of electron beam irradiation on TPA results of cooked rice

2.5 不同劑量電子束輻照對米飯感官評分的影響

表4 不同劑量電子束輻照對米飯感官評分的影響Table4 Effect of different doses of electron beam on sensory evaluation of riiccee

由表4可知，電子束輻照后的大米其米飯品質(zhì)隨著輻照劑量的增加呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，輻照劑量為5、6 kGy的實(shí)驗(yàn)組米飯發(fā)生了嚴(yán)重的褐變，3、4 kGy實(shí)驗(yàn)組的米飯發(fā)生稍輕的褐變，1、2 kGy實(shí)驗(yàn)組發(fā)生輕微褐變。5、6 kGy實(shí)驗(yàn)組的米飯總評分已低至70 分以下，不建議進(jìn)行食用。輻照劑量超過4 kGy的大米做成的米飯出現(xiàn)明顯褐變，可能不會(huì)被消費(fèi)者接受。

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大米經(jīng)電子束輻照后，水分含量和浸泡吸水率沒有明顯變化；輻照劑量為2 kGy時(shí)大米的加熱吸水率和體積膨脹率分別比未經(jīng)輻照組降低了21.3%和19.2%，影響大米的蒸煮品質(zhì)；隨著輻照劑量的增加，米飯色差變化較大，劑量超過3 kGy時(shí)消費(fèi)者可能很難接受；電子束輻照對米飯的顏色、飯粒完整性、黏性、彈性產(chǎn)生較大影響，輻照劑量為5 kGy時(shí)米飯出現(xiàn)明顯褐變、飯粒爆裂等現(xiàn)象，食用品質(zhì)下降顯著。綜合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可確定，電子束輻照大米的劑量不宜超過2 kGy，且以1 kGy輻照大米的品質(zhì)較佳。

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Effect of High-Energy Electron Beam Irradiation on Eating Quality of Rice

CHEN Xiaoping, JIN Yu, MENG Yan, XIE Jing, LIU Chao
(College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

Rice was irradiated by electronic beam at respective doses of 0, 1, 2, 3, 4, 5 and 6 kGy to examine the effect of high-energy electron beam irradiation on cooking quality of rice. The results indicated that electron beam irradiation had no significant impact on the moisture content or water-absorbing capacity of rice (P > 0.05). The water-absorbing capacity and volume expansion of rice under cooking conditions dropped markedly with the increase of irradiation dose (P < 0.05). Electron beam irradiation affected the cooking quality of rice significantly (P < 0.05). The rice subjected to electron beam irradiation at 5 kGy exhibited noticeable browning during subsequent cooking. This study found that the dose of electron beam irradiation should not exceed 2 kGy and that the preferable dose is 1 kGy.

rice; irradiation; color aberration; texture profile analysis; eating quality

10.7506/spkx1002-6630-201603014

TS205.9

A

1002-6630（2016）03-0071-04

陳曉平, 金玉, 孟巖, 等. 高能電子束對大米食用品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(3): 71-74. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201603014. http://www.spkx.net.cn

CHEN Xiaoping, JIN Yu, MENG Yan, et al. Effect of high-energy electron beam irradiation on eating quality of rice[J]. Food Science, 2016, 37(3): 71-74. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201603014. http://www.spkx.net.cn

2015-05-06

吉林省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（20140204037NY）

陳曉平（1963—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称飞锘瘜W(xué)與功能食品。E-mail：372893223@qq.com