60Co－γ辐照对储藏糙米理化品质和食用品质的影响研究

陈银基 陈 霞 蒋伟鑫 董 文 陈兆波 鞠兴荣

(粮食储运国家工程实验室/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心南京财经大学1，南京 210023)(中国农村技术开发中心2，北京 100045)

联合国粮农组织的调查统计，全世界每年谷物储藏过程损失巨大，仅因霉变及虫害等损失便达谷物产量的8%［1］。在我国约60%的消费者以大米为主食，做好稻谷储藏工作关系国家安全和社会稳定。目前稻谷常见的储藏法包括常温储藏、低温储藏(自然和机械制冷)、气调(自然缺氧、充 CO2、充 N2、真空)储藏、化学储藏等，这些方法在成本、应用性、安全性、环境友好性等方面各具优劣点。开发出一种绿色、环保、高效、可行的稻谷储藏技术至关重要。多数学者对大米辐照后理化品质和质构特性开展了系列研究［2－5］，但对于辐照后长期储藏过程的稻谷品质和感官特性的影响未见报道。以糙米的形式进行储藏可显著提高我国粮食仓容能力，节能、增效，是未来稻谷储藏的发展方向之一。本研究以糙米为辐照对象，将辐照后的糙米在恒温条件下储藏1年，研究辐照糙米在储藏过程中的理化性质的变化，及储藏1年后不同辐照剂量米饭食用品质的差异，为稻谷储藏辐照参数的确定提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试样品

稻谷:南粳46，江苏省农科院粮作所，初始水分含量为13.0%，糙米中粗脂肪含量为2.5%。

1.2 主要试验设备

PQX可编程人工气候箱:宁南东南仪器有限公司;CM－5色差仪:深圳市华丰科技有限公司;XQ－600脂肪酸值滴定仪:北京先驱威峰技术开发公司。

1.3 试验方法

1.3.1 辐照处理

稻谷砻谷去壳后所得糙米用60Co－γ进行辐照，设 0、0.2、0.5、1.0、2.0 kGy 共 5 个不同剂量吸收水平。辐照后糙米试样在恒温(15±0.5)℃条件下储藏1年，每隔3个月进行1次品质测定。

1.3.2 TBA(硫代巴比妥酸反应物)值的测定:参考Abdalbasit［6］和 Chirinos［7］的方法进行。称取 2.0 g糙米粉于25 mL的容量瓶中，用正丁醇定容;充分混合、摇匀，取5 mL溶液到干试管中，加入5 mL的TBA溶液(200 mg TBA+100 mL正丁醇配制);在95℃水浴120 min;冷却后，测量样品在532 nm处的吸光值。

1.3.3 脂肪酸值的测定:按照 GB/T 20569—2006进行样品前处理，在脂肪酸滴定仪上进行测定。

1.3.4 菌落总数的测定:参照 GB 4789.2—2010。

1.3.5 蒸煮品质测定:称取1.0 g米粉，加入30 mL蒸馏水，在90℃水浴连续搅拌30 min，再将样品倒入离心管，在6 000 r/min离心30 min，离心后的上清液倒入小铝盒在130℃干燥至恒重。

求解溶解度和膨胀力公式:

溶解度=溶解物的质量/样品质量

膨胀力=沉淀浆糊的质量/［样品质量×(100－溶解度)］

1.3.6 色差测定:在色差仪CM－5上测量糙米原粮的明度L值和b值(黄蓝值)。

1.3.7 感官品质的测定:糙米储藏1年时进行感官评定。各评分项目按GB/T 15682—2008进行，并换算成10分制。感官综合评分加权换算，即:

综合评分=气味×20%+颜色×7%+光泽×8%+饭粒完整性×5%+黏性×10%+弹性×10%+软硬度×10%+滋味×25%+冷饭质地×5%

1.4 数据处理与分析

所有试验数据均重复4次，采用单因素方差分析(One－way ANOVA)进行各指标差异显著性分析，LSD进行多重比较，辐照后的储藏糙米各指标相关性采用Pearson相关性分析。数据处理及统计分析采用SPSS17.0软件进行。

2 结果与讨论

2.1 辐照后糙米在储藏过程中TBA值的变化

图1 γ辐照后储藏糙米的TBA值变化

丙二醛含量是评价食物酸败的重要指标之一［8］，糙米在储藏过程中，丙二醛含量的增加正是引起大米蒸煮后出现“陈臭米”现象的主要成分之一。由图1可知，辐照处理后糙米的TBA值增加，在1年的储藏过程中，0.2、0.5 和 1.0 kGy 的辐照处理后糙米的TBA值与未辐照的糙米差异不显著(P＞0.05)，而经2.0 kGy的辐照处理后，糙米的 TBA值与未辐照糙米相比显著上升(P＜0.05)(除储藏12个月)，经2.0 kGy的辐照处理的糙米，在储藏初期、储藏3、6、9和12个月，其TBA值与同一时期未辐照糙米相比，分别上升:18.35%、29.06%、34.10%、64.98%和 19.56%。

TBA值的显著增加显示了脂肪氧化程度的增加，辐照对脂类有直接影响，高剂量γ辐照能加速脂类氧化［11］成羰基化合物、醛类、酮类、酯类化合物的过程，这些化合物中的丙二醛与TBA反应，生成有色物质，所以大米TBA值随辐照剂量而增大，尤其是2.0 kGy辐照后TBA值显著增加。在本研究中，辐照后储藏糙米的TBA值在第6个月达到峰值，之后随着储藏时间延长而下降，这与Sirsoonlaralak等［9］、张玉荣［10］等的研究结果类似，其原因可能是:糙米保留有完整的胚及外皮层，主要含有脂类物质，在储藏过程中，脂类会水解产生游离脂肪酸，并在脂肪氧化酶的作用下产生氢过氧化物，然后进一步分解产生醛、酮类等小分子产物，其中主要产物为丙二醛，所以TBA值在开始储藏半年的过程中会少量增加。但是，随着储藏时间延长，一些细胞死亡，各种酶活性下降，细胞电解质流失殆尽，游离脂肪酸的不饱和成分氧化明显减少，并导致丙二醛含量下降［11］。

2.2 辐照后糙米在储藏过程中脂肪酸值的变化

脂肪酸值是稻谷劣变的最灵敏指标，也是判定稻谷宜存、不宜存或陈化的主要指标。由图2可知，糙米的脂肪酸值会随着储藏时间的延长而持续增加，辐照糙米在储藏12个月后，各辐照剂量下(0、0.2、0.5、1.0 和 2.0 kGy)，糙米的脂肪酸值与储藏初期相比分别上升:16.82、11.47、8.83、11.98、12.85 mgKOH/100g。在同一时期，γ辐照对糙米脂肪酸值的影响不显著(P＞0.05)。储藏12个月时，各辐照剂量下，糙米的脂肪酸值在22.72～27.48 mgKOH/100 g之间变化，没有明显的规律。

图2 γ辐照后储藏糙米脂肪酸值的变化

2.3 辐照后糙米在储藏过程中菌落总数变化

糙米表面含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪以及无机盐类营养物质，这些都是微生物优良的天然培养基，一旦温度和湿度等条件适宜，糙米中微生物就会活动，并不断繁殖增加，这不仅会影响糙米的安全储藏性，导致糙米品质的劣变，严重影响人类身体的健康［12］。由图3可知，在1年的储藏过程中，糙米菌落总数含量会少量增加。但是，各辐照剂量处理后，糙米的菌落总数含量降低达到极显著水平(P＜0.01)。糙米储藏1年，未辐照糙米的菌落总数为1.47 ×107cfu/g，经0.2、0.5、1.0 和2.0 kGy 辐照处理的糙米，菌落总数分别下降到:6.8 ×106、1.16 ×106、1.25 ×105和 2.3 ×104cfu/g。由此表明，辐照处理可大量降低储藏糙米菌落总数含量，使糙米更耐储藏。

图3 γ辐照后储藏糙米菌落总数的变化

Sung等［13］的研究表明，在储藏过程中，大米的菌落总数会持续增加，而γ辐照处理对菌落总数影响不大，因为辐照前已经将稻谷去壳后成为精米，在储藏初期大米表面很干净;Mukisa等［14］的研究表明，γ辐照对发芽高粱粉中菌落总数含量影响显著，经10 kGy的辐照后，菌落总数由原来的1.69×107cfu/g降低到8.5 ×103cfu/g。在本研究中，0.2 kGy的辐照剂量就能使糙米菌落总数显著降低。

2.4 辐照后糙米储藏过程中溶解度和膨胀力变化

在1年的储藏过程中，糙米在蒸煮时的溶解度随着储藏时间的延长而升高，储藏9个月时达到峰值，之后出现下降趋势(图4)。辐照处理后，直链淀粉或支链淀粉的降解或结构被修饰，它们变成更小的片段，导致更多可溶性淀粉的浸出，表现为溶解度的增加［15－16］。本研究中，γ辐照处理后，糙米在蒸煮过程中的膨胀力随着辐照剂量的增加而升高，在储藏1年后，未辐照和辐照剂量为0.2 kGy的糙米在蒸煮过程中的膨胀力差异不显著(P＞0.05，图5)。

图4 γ辐照后储藏糙米在蒸煮时溶解度的变化

图5 γ辐照后储藏糙米在蒸煮时膨胀力的变化

2.5 辐照后糙米在储藏过程中色度值的变化

糙米表面的色度会影响去皮后大米的感官品质。L值代表明度，其值从底部0(黑)到顶部100(白);b值表示黄蓝色相，正值越大，黄色度越大，负值绝对值越大，蓝色度越大。由图6可知，糙米表面的明度L值随着辐照剂量的增加而降低，即辐照后大米表面颜色变暗。储藏时间对L值没有显著影响(P ＞0.05)。

图6 γ辐照后储藏糙米明度L值的变化

由图7可知，储藏1年后，经1.0 kGy辐照处理的糙米黄度值增加趋势最大，与初始值相比，增加3.27%;b值随着辐照剂量的增加而上升，储藏6个月时不同剂量间的差异不显著(P＞0.05)，储藏1年后，经0.2 kGy的辐照处理的糙米，b值与未辐照糙米差异不显著(P ＞0.05)，经 0.5、1.0 和2.0 kGy的辐照处理的糙米b值与未辐照糙米相比，差异显著(P ＜0.05)，其 b值分别上升:2.13%、3.61% 和6.89%。辐照过程中糖苷和肽交联的断裂，断裂产生的物质和羰基，与氨基发生美拉德反应［3，7］，这是黄度值增加的主要原因，在本研究中，经2.0 kGy辐照处理后，糙米黄度值显著增加，影响大米的外观品质。

图7 γ辐照后储藏糙米表面颜色b值的变化

2.6 储藏1年后米饭的感官评分

由表1可知，γ辐照处理后感官评分降低，从评分的项目来看，造成辐照后米饭得分显著降低(P＜0.05)的几个项目是:颜色、黏性、弹性、软硬度和滋味。经1.0 kGy和2.0 kGy辐照的大米表面颜色发黄，所以感官得分显著降低。本研究中辐照剂量越大，米饭的黏性和弹性得分越低。米饭的黏性和弹性越低，米饭越软，这与本感官评分中米饭软硬度得分随辐照剂量而增加的研究结果相吻合。

2.7 储藏糙米各指标的相关性分析

由表2可知，除脂肪酸值外，辐照剂量与每个指标都具有显著的相关性，这说明辐照会显著影响储藏糙米的品质。TBA值的增加会导致米饭陈臭味明显，本研究中，TBA值与米饭的感觉评价综合评分呈极显著负相关(r= －0.484，P＜0.01);b值与脂肪酸值极显著正相关(r=0.428，P ＜0.01)，由于辐照糙米在储藏过程中，游离脂肪酸的生成与脂肪在酶作用下发生水解或者氧化有关，而多数生物材料的氧化过程必然伴随着颜色的改变;b值与辐照剂量极显著正相关(r= －0.588，P ＜0.01)，b值与感官得分极显著负相关(r= －0.552，P ＜0.01)，说明辐照剂量越大，米饭越黄，感官得分越低。辐照剂量与菌落总数极显著负相关(r= －0.683，P＜0.01)，达0.2 kGy的辐照剂量，菌落总数就显著下降(图2)。

表1 γ辐照后糙米储藏1年后的米饭感官评分

脂肪酸值与储藏时间呈极显著正相关(r=0.959，P ＜0.01)，与辐照剂量和感官评价得分相关性不明显(P ＞0.05)。

大米的膨胀力越大，其蒸煮过程中淀粉颗粒吸水范围越宽，米饭的质构越软。在本研究中，辐照剂量与膨胀力显著正相关(r=0.451，P ＜0.05)，由 2.5可知，0.2 kGy的辐照处理后糙米膨胀力与未辐照糙米差异不显著，0.5 kGy及以上剂量的辐照可显著提高辐照糙米在蒸煮过程中的膨胀力，获得更软的质构，提高食用口感。糙米在储藏1年后，0.5 kGy及以上辐照剂量的处理后，糙米表面颜色b值与未辐照糙米相比，显著增加。

表2 γ辐照后储藏糙米各指标间的相关性

3 结论

糙米TBA值与辐照剂量具有显著正相关性，TBA值在1年的储藏过程中先上升后降低;糙米经1.0 kGy和2.0 kGy的辐照处理后，表面颜色b值增加，米饭发黄，在感官评价中，得分显著低于对照，b值随着储藏时间而少量增大;明度L值随着辐照剂量的增加而降低，储藏时间对明度L值没有显著影响。辐照剂量与膨胀力显著正相关，辐照后米饭质地变软，辐照处理的糙米在蒸煮过程中膨胀力与未辐照糙米相比显著上升，大米蒸煮后的口感显著改善。低剂量水平的辐照(0.2～0.5 kGy)可显著优化储藏糙米理化指标，提高感官品质;中低剂量辐照(1.0～2.0 kGy)可显著改善大米质构，但感官品质变差。

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