γ射线、电子束处理对大豆品质的影响

王若兰,杨延远,郭 靖

(河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052)

γ射线、电子束处理对大豆品质的影响

王若兰,杨延远,郭 靖

(河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052)

采用 0 kGy(未辐照)、1 kGy、5 kGy、7 kGy和 10 kGy不同剂量的γ射线和电子束处理大豆样品,通过分析处理前后大豆的蛋白质、粗脂肪含量、色泽、电导率、酸值、过氧化值和脂肪氧化酶活性等品质指标的变化,研究射线处理对大豆品质的影响.结果表明:不同剂量的γ射线和电子束处理大豆样品后,对其蛋白质含量影响不明显,色泽变暗;随着两种射线辐照剂量的增加,其粗脂肪含量、电导率稍有上升;酸值和过氧化值随着辐照剂量升高而增大;脂肪氧化酶活性随着辐照剂量升高而降低.比较发现,同剂量的电子束辐照对大豆品质的影响小于γ射线.

大豆;γ射线;电子束;辐照;品质

0 前言

储粮害虫不仅造成粮食数量的巨大损失,同时会产生大量的碎屑,降低完整粮粒的百分率.我国储粮害虫的防治主要依赖于化学药剂的熏蒸,但熏蒸剂对环境和人类健康的危害以及其残留等问题亟待解决.粮食检疫是保护粮食生产和贮藏安全的一项重要工作,我国在进口检疫中检出危害粮食的病虫疫情严重且复杂,粮食检疫处理的任务十分繁重,处理方法正向多样化发展.辐照技术不仅在杀虫方面取得很多成果,在粮食检疫处理上的应用也已开展了多项研究,尤其在粮食病害防治方面有显著进展,已成为一种多功能的粮食除害处理方法.2003年正式批准修订后的“辐照食品通用标准”规定,在需要的情况下,可以应用 10 kGy以下的辐照剂量处理,并解释说明 10 kGy以下的辐照是安全的.该标准的通过减少了消费者对辐照食品安全的担心,促进了食品辐照技术国际贸易的发展[1-5].但是,在射线处理时,却能对大豆的品质产生一定的影响[6-9],而目前此类研究不够系统、完善.作者以大豆为研究对象,采用电子束和γ射线辐照处理,研究射线对大豆品质的影响.

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 样品

大豆:豫农 201,收获于 2008年,产地河南.

1.1.2 试剂

无水乙醚、浓硫酸:天津凯通化学试剂有限公司;硫酸铜:天津市科密欧科技有限公司.

1.1.3 仪器与设备

DOS—11A数字电导率仪:上海大普仪器有限公司;S—12611锤式旋风磨:芬兰;TGL—16C台式离心机:上海安常科学仪器厂;BS210电子天平:北京赛多利斯天平有限公司;751—G W分光光度计:惠普上海分析仪器厂有限公司;S MY—2000系列测色色差计:北京盛名扬科技开发有限责任公司.

1.2 方法

1.2.1 辐照处理

电子加速器辐照剂量为:1 kGy、5 kGy、7 kGy、10 kGy,记为 D1、D5、D7、D10.电子束辐照试验在北京师范大学低能核物理研究所进行.

60Coγ辐照剂量为:1 kGy、5 kGy、7 kGy、10 kGy,剂量率为 1 kGy/h,记为 γ1、γ5、γ7、γ10.γ射线辐照试验在河南省科学院同位素研究所有限责任公司进行.

另设未辐照大豆 (0 kGy)作为对照样品.

1.2.2 测定方法

粗脂肪采用索氏抽提法,按 GB/T5009.6-2003测定;粗蛋白采用凯氏半微量定氮法,按GB/T5511-2003测定;大豆粗脂肪酸值按 GB/T20570-2006测定;大豆粗脂肪过氧化值按 GB/T5538-2005方法测定.

电导率的测定[10]:取 50 mL蒸馏水于三角瓶中,用电导率仪测其电导率 A.取大豆样品 25粒,平行样质量误差在 0.01 g内.用蒸馏水冲洗 3遍,拭干,放入盛有 50 mL蒸馏水的三角瓶浸泡.在 25℃下静置 12 h后,用电导率仪测浸泡液的电导率B,则大豆浸出液电导率:R=B-A.

色泽的测定[11]:大豆磨粉后利用 S MY—2000系列测色色差计测定大豆的色泽.采取 CIE1976表色系统,将全自动测色色差仪用标准黑板和白板校准后,用白板做标准,测定大豆的ΔL＊,Δa＊,Δb＊.色泽测定操作过程:开机预热校准测定连接传感器和主机,预热 5～10 min后,进入样品测试界面;仪器的校准,在标准黑板上调零,调零后进入调白界面,把传感器放在标准白板上,确认完成调白;仪器校准之后,进入测试阶段,选择自动存储与平均测试,每个样品测试 8次;用标准白板作为色泽参照标准,测定标准白板的色泽值;然后把样品装入样品盒中,确保样品表面平整,样品呈自然装入状态,进行测定.ΔL＊为正值,表明被测试样较标准白板更亮;负值,更暗.Δa＊为正值,表明被测试样较标准白板更红;负值,更绿.Δb＊为正值,表明被测试样较标准白板更黄;负值,更蓝.大豆在储藏过程中颜色由金黄向红褐色变化,而指标Δb＊反映的颜色变化是由黄到蓝,所以主要以ΔL＊和Δa＊值作为大豆色泽的评价指标.

大豆脂肪氧化酶活性测定[12-14]:首先将大豆粉碎,取 5 g粉,加入 0.05 mol/L磷酸盐缓冲液(pH=7.0)80 mL,搅拌 40 min.溶液用粗棉布过滤.滤液在 10 000g下离心 10 min,离心溶液表层即为脂肪氧化酶粗酶液,粗酶液储存在冰箱备用.用亚油酸做底物,通过分光光度计测脂肪氧化酶的活性.底物由 0.15 mL亚油酸混合分散于 60 mL无水乙醇,用水稀释至 100 mL.使用前,移取 1 mL溶液,用 0.2 mol/L硼酸缓冲液 (pH=8.5)稀释至 6 mL.酶液用 0.2 mol/L硼酸缓冲液 (pH=8.5)以 1︰1稀释.测定时取 2.9 mL上述底物,静置数分钟,加入酶液 0.1 mL,用 721型分光光度计在 234 nm处用石英比色皿观察 OD值的变化.每 15 s记录一个数据.酶活力公式:

A=4×[OD(30 s)-OD(15 s)]/0.01,

式中:A为酶的活性单位数;OD(30 s)为反应 30 s的 OD值;OD(15 s)为反应 15 s的 OD值;0.01是一个常数,即每分钟增加 0.01吸光度所需的活性作为大豆脂肪氧化酶的一个活性单位.

2 结果与分析

2.1 射线辐照对色泽的影响

将样品采用不同剂量的电子束和γ射线处理后,色泽变化如表1所示.

表1 射线辐照对色泽的影响

由表1可以看出,随着两种射线辐照剂量的增大,△L＊和△a＊逐渐减小 (P＜0.05),大豆色泽由金黄色向深褐色转变,颜色变暗.当电子束辐照剂量增大到 10 kGy时,△L＊减小到 -20.95,△a＊减小到 8.99;当γ射线辐照剂量增大到 10 kGy时,△L＊减小到 -21.69,△a＊减小到9.16.比较发现,同剂量的电子束辐照对△L＊和△a＊的影响小于γ射线.射线辐照后,大豆色泽都有一定程度的褐变,褐变程度随辐照剂量增加而加重,褐变机理属于非酶促反应[15].

2.2 射线辐照对蛋白质和粗脂肪含量的影响

将样品采用不同剂量的电子束和γ射线处理后,蛋白质和粗脂肪含量变化如表2所示.

由表2可以看出,两种射线辐照对大豆蛋白质含量无明显差异性影响 (P＞0.05),因为根据蛋白质含量的测定原理,是对各种含氮物质总量的测定,因此辐照对蛋白质含量没有影响.另有研究表明,γ射线对大豆蛋白含量有影响[16].两种射线辐照后,大豆粗脂肪含量上升 (P＜0.05).当电子束、γ射线辐照剂量达到 10 kGy时,粗脂肪含量达到最大值,粗脂肪含量分别升高了 2.4%和 2.7%.这可能是因为两种射线辐照大豆后,大豆样品中可溶于乙醚物质的量增加.比较发现,同剂量电子束辐照对粗脂肪含量影响小于γ射线.

表2 射线辐照对蛋白质和粗脂肪含量的影响

2.3 射线辐照对电导率、酸价和过氧化值的影响

将样品采用不同剂量的电子束和γ射线处理后,电导率、酸值、过氧化值和脂肪氧化酶活性的变化如图 1～图 4所示.

由图 1可以看出,电导率随着两种射线辐照剂量的增大呈上升趋势 (P＜0.05).当电子束、γ射线辐照剂量为 10 kGy时,电导率分别增加了27.1%和 32.9%,同剂量的γ射线对电导率的影响大于电子束.这是因为射线辐照对大豆细胞膜损伤,使细胞膜的功能性和完整性遭到一定程度的破坏,在浸泡的过程中可溶性物质进入溶液,从而导致电导率增加,这与陈锦清等[17]研究结果一致.由图 2可知,酸值随着两种射线辐照剂量的增大呈增加趋势 (P＜0.05),当电子束、γ射线辐照剂量为 10 kGy时,酸值分别增加了 0.44 mg/g和0.55 mg/g,同剂量的γ射线对酸值的影响大于电子束.由图 3可知,过氧化值随着两种射线辐照剂量增大呈升高趋势 (P＜0.05),当电子束、γ射线辐照剂量为 10 kGy时,过氧化值分别升高了53.2%和 60.7%,同剂量的γ射线对过氧化值的影响大于电子束.由图 4可知,脂肪氧化酶活性随着辐照剂量的增大呈降低趋势 (P＜0.05),当电子束、γ射线辐照剂量为 10 kGy时,脂肪氧化酶活性分别降低了 42.8%和 60.7%,同剂量的γ射线对脂肪氧化酶活性的影响大于电子束.

图4 射线辐照对脂肪氧化酶活性的影响

3 结论

随着两种射线辐照剂量的增大,大豆颜色由金黄色向深褐色转变,色泽变暗.射线辐照对大豆蛋白质含量没有明显影响,粗脂肪含量有一定程度的上升.两种射线辐照对大豆电导率、酸价、过氧化值和脂肪氧化酶活性都有显著影响,电导率、酸值和过氧化值随着辐照剂量增大而升高,脂肪氧化酶活性随着辐照剂量升高而减小.比较发现,同剂量的电子束对大豆品质影响小于γ射线.

[1] 黄曼,刘丹.辐照技术在粮食储藏中的应用[J].粮油食品科技,2005,13(1):26-27.

[2] 李光涛,曹阳,孙辉,等.辐照技术在储粮害虫防治中的应用 [J].粮食储藏,2007,36(2):10-15.

[3] 朱军,杨明成,陈海军,等.大豆蛋白辐射杀菌工艺研究 [J].辐射研究与辐射工艺学报,2006(3):155-158.

[4] 朱军,宋卫东,王允,等.60Coγ射线辐射对大豆蛋白性能的影响[J].河南科学,2006,24(3):361-363.

[5] 朱佳廷,冯敏,刘春泉,等.大豆蛋白粉的辐照灭菌研究 [J].核农学报,2008(5):645-649.

[6] 刘宏跃,林音,李香玲.γ射线辐照对豆类发芽和谷物类食用品质的影响 [J].核农学报,2004,18(2):128-130.

[7] 岳爱琴,杨万明,杜维俊,等.γ射线辐照对大豆发芽和生物活性成分的影响[J].山西农业大学学报:自然科学版,2009(4):320-322.

[8] ByunM W,Kwon J C,Mori T.I mprovement of physical properties of soybeans by gamma irradiation[J].Radiat Physics and Chemistry,1993,42(1-3):313-317.

[9] Villavicencio A L CH,AraújoM M,Baldasso J G,et al.Irradiation influence on the detection of genetic-modified soybeans[J].Radiation Physics and Chemistry,2004,71(5):491-494.

[10] 石海春,柯永培,刘应洪,等.电导率法测定玉米种子活力的优化条件 [J].种子,2008,27(5):7-10.

[11] 王若兰,李浩杰,孙中磊,等.Lox酶缺失大豆新品种耐储藏特性的研究[J].粮食储藏,2008,37(3):34-38.

[12] 蒋和体,今泉勝己,佐藤匡央.大豆脂肪氧化酶酶活变化研究 [J].中国粮油学报,2006,21(3):133-135.

[13] 赵晓园.大豆脂肪氧化酶活性影响因素研究及其应用 [D].合肥:合肥工业大学,2007.

[14] 石彦国.大豆制品工艺学 [M].北京:轻工业出版社,1993.

[15] 王若兰.粮油储藏学 [M].北京:轻工业出版社,2009.

[16] 李慧峰,李贵全,李玲.晋豆2460Coγ射线诱变后代种子贮藏蛋白的研究[J].核农学报,2008(3):260-264.

[17] 陈锦清,胡张华,吕慧能.辐射处理对大豆悬浮细胞超微结构的影响[J].浙江农业学报,1997,9(5):240-245.

EFFECTS OFγ-RAY AND ELECTRON BEAM TREAT MENT ON SOYBEAN QUAL ITY

WANG Ruo-lan,YANG Yan-yuan,GUO Jing
(School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou450052,China)

We treated soybean samples by usingγ-rays and electron beams with different dosages,such as 0 kGy(no irradiation),1 kGy,5 kGy,7 kGy and 10 kGy,and studied the effects of the treatmentmanner on the soybean quality by analyzing the change of the quality indexes of the soybean samples before and after the treatment,such as the protein content,the crude fat content,the color,the conductivity,the acid value,the peroxide value and the activity of lipoxygenase.The results showed that the soybean sample treated byγ-rays and the electron beamswith different dosages had no obvious change in the protein content,but turned dark in color;the crude fat content and the conductivity slightly increased when the dosage of the two rays increased;the acid value and the peroxide value increased with the increase of the irradiation dosage;and the activity of lipoxygenase decreased with the increase of the irradiation dosage.We found that the electron beam irradiation had fewer effects on the soybean quality in comparison with theγ-ray irradiation with the same dosage.

soybean;γ-ray;electron beam;irradiation;quality

TS210

B

1673-2383(2010)05-0005-04

2010-07-12

王若兰 (1960-),女,河南开封人,教授,研究方向为粮食储藏技术及品质控制.