电子束辐照对大米品质的影响

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1、电子束辐照对大米营养品质和加工品质的影响( 农业工程学报 , 2012, 28(15): )摘要：采用 0、0.83、1.56、2.30、4.93 kGy 不同剂量的电子束辐照大米样品，研究其对大米品质的影响。结果表明：不同剂量的电子束辐照对大米的蛋白质含量、氨基酸的含量与组成无明显影响(p0.05) ；随着辐照剂量的增加，大米的脂肪酸值、胶稠度升高(p0.05)，但显著降低大米的峰值粘度、衰减值、回生值(p0.05), fatty acid value, gel consistency were raised while water absorption and swelling degre

2、e reducesed with the increasing irradiation dose (p0.05） ，这与 Wu et al. (2004) 21、Matloubi et al. (2004) 22的报道一致；电子束辐照对氨基酸组成平衡性有一定影响，但影响趋势不明显。总必需氨基酸含量方面，0.83、1.56 kGy辐照剂量组大米的 TEAA 分别比未辐照组下降了 1.7%、 3.8%，2.30 kGy 辐照剂量组 TEAA含量比未辐照组增加了 5.5%，而 4.930 kGy 辐照剂量组与对照组相当；必需氨基酸平衡性方面，当以牛奶蛋白为参考蛋白时，0.83、1.56 kGy 辐照

3、剂量有降低大米的氨基酸平衡性的趋势，而 2.30、4.93 kGy 辐照剂量有改善大米氨基酸平衡性的趋势，这主要是由于2.30、4.93 kGy 辐照剂量使大米中苯丙氨酸 +酪氨酸、组氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、缬氨酸的含量比相对于其它剂量组均有不同程度的提高。总而言之，试验剂量范围内的电子束辐照对大米的营养品质无不良影响。表 1 不同辐照剂量下大米的蛋白质含量与氨基酸组成剂量指标(%) 0.00 kGy 0.83 kGy 1.56 kGy 2.30 kGy 4.93 kGy蛋白质 7.660.22 7.560.11 7.800.15 7.750.08 7.620.02水分 13.560.

4、04 13.500.02 13.320.03 13.370.05 13.180.02天冬氨酸 0.650.02 0.640.03 0.640.02 0.680.02 0.650.03苏氨酸 0.270.01 0.260.02 0.260.01 0.260.01 0.260.02丝氨酸 0.390.02 0.380.02 0.380.04 0.360.02 0.380.01谷氨酸 1.540.04 1.440.01 1.450.03 1.500.02 1.470.02甘氨酸 0.330.02 0.320.02 0.320.01 0.320.00 0.320.02丙氨酸 0.400.02 0.39

5、0.02 0.380.02 0.400.02 0.400.02胱氨酸 0.110.00 0.110.01 0.100.02 0.110.01 0.110.01缬氨酸 0.420.02 0.410.03 0.420.02 0.460.01 0.420.02蛋氨酸 0.140.01 0.140.02 0.140.02 0.160.03 0.150.02异亮氨酸 0.280.03 0.270.02 0.270.01 0.300.02 0.270.00亮氨酸 0.620.02 0.600.04 0.600.02 0.630.03 0.610.01酪氨酸 0.140.00 0.140.01 0.140.

6、02 0.200.01 0.140.02苯丙氨酸 0.460.02 0.450.03 0.460.01 0.500.02 0.460.00赖氨酸 0.270.01 0.260.01 0.260.00 0.280.02 0.270.01组氨酸 0.190.02 0.180.01 0.190.02 0.200.02 0.190.00精氨酸 0.560.03 0.540.02 0.560.03 0.600.04 0.570.02脯氨酸 0.300.01 0.300.02 0.280.02 0.280.01 0.280.02色氨酸 0.080.02 0.070.01 0.080.02 0.080.01

7、 0.080.02TEAA(mg/g 蛋白) 389.0 382.3 374.4 410.3 388.5 EAAI1 0.74 0.72 0.71 0.77 0.74 EAAI2 0.78 0.76 0.75 0.81 0.82 备注：EAAI 1、 EAAI2 分别以 FAO/WHO/UNU(1985)中鸡蛋、牛奶为标准蛋白来进行计算的。2.2 电子束辐照对大米脂肪酸值的影响脂肪酸值是衡量大米新鲜程度的一个重要指标。大米中含有一定量的、以不饱和脂肪酸组成为主的脂肪，在外界因素（光、热、水等）作用下，大米自身及微生物的代谢作用加剧而使大米中不饱和脂肪酸发生氧化、分解反应，产生的游离脂肪酸增加，

8、引起大米酸败。所产生游离脂肪酸的多少可用脂肪酸值来表示；脂肪酸值越高，大米的品质劣变越严重。因此，本研究通过测定大米中脂肪酸值的变化来衡量电子束辐照对大米品质劣变程度的影响。本研究中电子束辐照对大米脂肪酸值的影响如图 1 所示。由图可知，试验大米的脂肪酸值随着辐照剂量的增加而表现出明显的增加趋势（p0.05） 。由此可见，随着辐照剂量的增加，电子束辐照对大米脂肪的电离作用越强，从而导致脂类物质降解产生的游离脂肪酸含量增加，这与其它学者的报道结果一致 23,24。图 1 不 同 剂 量 电 子 束 辐 照 下 大 米 脂 肪 酸 值 的 变 化17.89cd 18.64c19.64b 20.36

9、a17.67d12.0014.0016.0018.0020.0022.00R0 R1 R2 R3 R4脂肪酸值(KOH mg/100g干基)(备注：R0 、 R1、R2、R3、R4 所代表辐照剂量分别为 0、0.83、1.56、2.30、4.93kGy ；肩标字母相异者表示两者差异显著(p0.05)2.3 电子束辐照对大米糊化特性的影响通常，测定淀粉的糊化曲线时，加热淀粉悬浮液使淀粉颗粒发生膨胀是引起淀粉粘度增加的主要原因，淀粉粘度的下降则是因膨胀的淀粉颗粒发生崩解所致 25,26，而淀粉颗粒的膨胀程度与大米谷物中淀粉颗粒的平均分子大小呈正比 26。Sandhya Rani et al.(19

10、95)25的研究也证实最终粘度、回生值、峰值时间与淀粉分子的聚合度具有明显相关性。因此，本文通过研究大米淀粉的糊化特性来考察电子束辐照对大米中淀粉分子的影响。电子束辐照对大米糊化特性的影响见表 2。由表 2 可知，电子束辐照能显著影响大米淀粉的糊化粘度，其影响趋势与 60Co- 射线辐照的影响趋势相一致 27,28；但本研究中电子束对起始糊化温度的影响不明显。峰值粘度、最低粘度、最终粘度、衰减值、回生值均随辐照剂量的增加而表现出明显的下降趋势（p0.05)。衰减值、回生值主要取决于具有不同分子聚合度(DP 6-12、6-24) 的支链淀粉分子的相对含量比（APC） ，且随着 APC 的增加而下

11、降 34。本研究中，衰减值、回生值均随着辐照剂量增加而下降，这表明电子束辐照能将淀粉大分子中的 C-C、C-O、C-H 键打断 34,35，使大米中支链淀粉分子的部分长链发生断裂，分子聚合度下降。峰值粘度、回生值都可在一定程度上反映大米的食用品质 36,37,38。峰值粘度越大，回生现象越显著(回生值越高)，大米的食用品质就越差；反之，则大米的食用品质较佳，米饭即使在冷却后也不容易变硬，仍可保持较柔软的口感。本研究中，电子束辐照能显著降低大米淀粉的峰值粘度、回生值，这说明较低剂量的电离辐射有使米饭质地软化而改善大米食用品质的效果，这与 Sung et al.(2005)37、Wu et al.

12、 (2002)27等的报道相一致。2.4 电子束辐照对米饭蒸煮性质和感观品质的影响(1) 吸水率、膨胀率研究表明，淀粉颗粒的膨胀特性主要是支链淀粉的特性 39，膨胀特性的强弱与支链淀粉分子的大小、结构相关 40，而直链淀粉对淀粉颗粒的膨胀特性起着消减、抑制的作用 39。在加热糊化过程中，随着颗粒内部淀粉分子与水分子间氢键的增加，淀粉分子晶体的有序结构被破坏，从而引起淀粉颗粒的膨胀；膨胀颗粒的淀粉组成主要是支链淀粉，直链淀粉则从膨胀的淀粉颗粒中渗透出来 33。本研究中，电子束辐照对大米吸水率和膨胀率的影响如图 2 所示。由图可知，随着辐照剂量的增加，大米的吸水率、膨胀率减小，这就暗示了随着辐照剂

13、量的增加，大米淀粉中支链淀粉分子的长链结构受到破坏，晶体的有序结构受损，淀粉颗粒发生崩解而变小。相对于辐照组，未辐照组淀粉颗粒内支链淀粉的长链结构没被打断，支链淀粉长链形成的双螺旋体结晶结构无破损，结晶体内的直链淀粉也无流出现象，这些都有利于维持对被吸收水分的保持性，有利于维持糊化过程中形成的胶稠化的淀粉颗粒结构，从而使淀粉颗粒表现出较好的吸水性能和膨胀性能。图 2 不 同 剂 量 电 子 束 辐 照 下 大 米 吸 水 率 和 膨 胀 率 的 变 化1.82c2.71ab2.87ab 2.30b3.20a2.70c3.81ab3.97ab3.39b4.44a0.000.501.001.502

14、.002.503.003.504.004.505.00R0 R1 R2 R3 R4吸 水 率膨 胀 率(备注：R0 、 R1、R2、R3、R4 所代表辐照剂量分别为 0、0.83、1.56、2.30、4.93kGy ；肩标字母相异者表示两者差异显著(p0.05)。)(2) 胶稠度淀粉凝胶的长度（胶稠度）可反映淀粉形成凝胶的能力和胶的流动性；糊化淀粉在低温时形成的凝胶长度越长，淀粉的成胶能力越弱、流动性越强。研究证实，辐照能降低表观直链淀粉的含量 27,41，而表观直链淀粉的减少是淀粉胶稠度增加的直接原因 42，表观直链淀粉含量越高的淀粉所对应的胶稠度越小、凝胶性能越好 43，米饭的食用品质越佳

15、 25。本研究中，大米淀粉的胶稠度随着辐照剂量的增加而表现出明显的线性增加趋势（R 2=0.99） （图 2） ，这与 Yu & Wang (2007 a,b) 44,45的研究结果相一致，这预示着适宜剂量的电子束辐照有利于大米食用品质的改善。图 3 不 同 剂 量 电 子 束 辐 照 下 大 米 胶 稠 度 的 变 化85d 95cd118c133b150a020406080100120140160180R0 R1 R2 R3 R4胶稠度 (mm)(备注：R0 、 R1、R2、R3、R4 所代表辐照剂量分别为 0、0.83、1.56、2.30、4.93kGy ；肩标字母相异者表示两者差异显著

16、(p0.05)。)(3) 米饭的感官评价米饭的品尝评分是评价大米品质的最基础、最重要的项目。本研究采用感官评分法对试验大米的食用品质进行了评价，结果列于表 3。由表 3 可知，大米经电子束辐照处理后，米饭的外观结构随着辐照剂量的增加呈明显的下降趋势，其中以米饭的颜色变化最为显著，4.93 kGy 辐照组蒸煮米饭发生了明显褐变、并且出现有少量轻微爆裂的饭粒，2.30 kGy 辐照后组米饭的褐变程度稍轻、发现了数颗轻微爆裂的饭粒，0.83、1.56 kGy 辐照组米饭有轻微的褐变、没有发现破损的饭粒。所有试验大米在蒸煮过程中均散发出浓郁的香味、无异味，米饭均口感清香、略带甜味，有嚼劲、软硬适中，但 2.30 kGy 辐照大米的米饭开始出现有轻微的