陈晓平，金 玉，孟 岩，谢 晶，刘 超
（吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林 长春 130118）
摘 要：分别采用剂量为0、1、2、3、4、5、6 kGy的电子束辐照大米样品，考察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水分含量和浸泡吸水率无显著影响（P＞0.05）；随着辐照剂量的增加，大米的加热吸水率、体积膨胀率显著下降（P＜0.05）；辐照剂量显著影响米饭的蒸煮品质（P＜0.05），剂量为5 kGy时蒸煮米饭出现明显的褐变。电子束辐照大米的剂量不宜超过2 kGy，以1 kGy的辐照剂量较佳。
关键词：大米；辐照；色差；质地剖面分析；食用品质
稻谷是世界上最重要的粮食作物之一，我国是世界第一大稻谷生产国和消费国，在世界稻谷市场具有重要地位。然而，大米很容易受到细菌和害虫的侵害，使粮食加工企业受损严重 [1]。用传统的杀虫技术只能杀灭谷粒表面的虫卵，不能杀灭谷粒内部的虫卵，并且有药剂残留，从而影响食品的色、香、味及营养价值 [2]。因此，绿色防虫储粮技术成为近年来粮食储藏领域研究的热点和重点，主要集中在气调贮藏 [3-5]、微波贮藏 [6]和辐照贮藏技术等 [7-9]。
食品辐照技术耗能少、杀菌效果明显且不添加任何化学物质，已经逐渐成为替代化学药物的有效方法，现已存在辐照杀菌延长食品货架期的大量研究 [10-11]。食品辐照手段包括 60Co、 137Cs放射性元素产生的γ射线辐照和电子加速器产生的电子束辐照 [12]。与γ射线辐照装置相比，电子加速器具有不受能源限制、操作可控性强、安全、节能、环保、对食用安全基本无影响等优点 [13]。在工业辐照领域，根据辐照加工产品的不同要求，电子能量设计在0.15～10 MeV之间（低：0.15～0.3 MeV；中：0.3～3 MeV；高：3～10 MeV）。
近年来，电子束辐照技术的研究在国际范围内进入快速发展阶段，虽然国内对电子束辐照技术的研究工作仍处于尝试阶段，但已取得一定进展。王殿轩 [14]和王晶磊 [15]等研究发现电子束对储粮害虫嗜卷书虱、赤拟谷盗等具有很好的防治效果。虽然电子束射线辐照应用于杀灭谷物中的害虫效果显著，但是辐照会改变食品的理化性质，并且辐照过程中会产生少量的辐解产物使食品产生一种令人不愉快的气味从而影响辐照食品的感官品质 [16-17]。国内目前有关 60Co γ射线辐照对谷物食用品质的影响研究较多，而电子束辐照在这方面的研究很少。因此，本实验系统地研究了高能电子束辐照对大米食用品质的影响，考察大米的最大耐受剂量，为大米辐照贮藏提供数据支持，为辐照技术在储粮技术中的应用提供理论依据。
1.1 材料与仪器
大米样品为当季新磨的稻花香米，购买自吉林省永吉县。
电子辐照加速器 吉林省意孚电子加速器有限责任公司；食品物性仪 美国FTC公司；Hunter Lab色差仪上海信联创作电子有限公司；电热恒温鼓风干燥箱上海精宏实验设备有限公司；美的FS406电饭煲 美的集团；不锈钢MDZ-26二层蒸锅 美厨集团；FA1104A电子天平 上海精天电子仪器有限公司。
1.2 方法
1.2.1 样品处理
将购买来的应季粳稻进行脱壳，装进塑料编织袋内进行分装，每袋2.5 kg，共计21 袋。然后置电子加速器下处理，能量为9.5 MeV，束流2 mA，扫描频率为10 Hz。辐照剂量分别为0、1、2、3、4、5、6 kGy，每个剂量3 次重复，然后在常温下对大米样品进行品质指标的测定。
1.2.2 大米水分含量的测定
参照GB 5497—85《粮食、油料检验水分测定法》 [18]进行测定。
1.2.3 大米蒸煮品质的分析
1.2.3.1 浸泡吸水率
取米粒10.00 g，浸泡于盛有125 mL蒸馏水的烧杯中，浸泡30 min后，将米粒倒出，滤出大部分表面水分后，将米粒置于滤纸上。然后用软纸擦干米粒表面，对照浸泡前后米粒质量。浸泡吸水率的计算见下式。
1.2.3.2 加热吸水率和体积膨胀率
称取10.00 g大米置于已知质量的铜丝笼中，冲洗后将铜丝笼置于250 mL高型烧杯中，加蒸馏水100 mL，在沸水锅中蒸20 min，取出铜丝笼置烧杯上沥水2 min，然后置于洁净的干纱布上冷却0.5 h，称质量，分别量出蒸煮前大米体积、质量和蒸煮后铜丝笼中米饭体积、质量，然后按下式计算加热吸水率和体积膨胀率 [19]。
1.2.3.3 米饭的感官评定
样品准备参照GB/T 15682—2008《粮食检验 稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》 [20]。先将7 个样品进行随机编号。每份称取试样大米500 g，快速加入1 500 mL水，每次顺时针搅拌10 圈，逆时针搅拌10 圈，快速换水重复上述操作1 次，再用1 500 mL蒸馏水淋洗一次，沥尽余水后倒入相应电饭煲内。洗米时间控制在3～5 min。然后加650 mL蒸馏水（1∶1.3，m/V）后开始蒸煮，待电饭锅开关跳开后再焖制20 min；将制成的不同试样的蒸饭分装于一次性餐盘上，每盘3 份试样，趁热品尝。评价小组由经挑选、培训，具有感官分析能力且有一定感官分析经验的10 名专家组成，对蒸煮米饭进行感官评分，结果取平均值。
1.2.4 米饭质构的测定
利用食品物性仪测定大米的蒸煮特性，测定参数如下：运行模式：质构剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式；压缩探头：P36/R圆柱型；触发点力：5.0 g；测试距离10.0 mm；测定速率：0.5 mm/s；形变百分率：70%。
样品准备参照GB/T 15682—2008 [20]方法，取20 g样品大米加入26 mL水（1∶1.3，m/V），浸泡25 min后放入蒸锅中蒸25 min后再焖10 min，取出后测定质构参数。每个样品平行测定6 次，去掉硬度最大和硬度最小的两组，剩下的4 组计算平均值。测定时，每次在蒸煮米饭中心的不同位置取3 粒米，保持颗粒完整，呈放射状摆放在测量探头的正下方，进行测定 [21-22]。
1.2.5 米饭色差的测定
样品准备同1.2.4节，然后用色差仪进行测定 [23]。以ΔE、L*、a*、b*表示米饭颜色变化，其中ΔE为总色差，定义ΔE＝（Δa* 2＋Δb* 2＋ΔL* 2） 1/2，ΔL*值表示亮度（0＝黑色、100＝白色）、a*值表示红绿色度（＋a*＝红色，－a*＝绿色）、b*值表示黄蓝色度（＋b*＝黄色，－b*＝蓝色）。每次测量10 g米饭，没过测量皿底部，测定ΔL*、Δa*、Δb*值，每个样品测定6 次，求平均值。
1.3 数据处理与分析
利用SPSS 13.0软件对数据进行处理与分析，以P＜0.05作为差异显著性判断标准，差异显著者进行Duncan’s多重比较。
2.1 不同剂量电子束辐照对大米水分含量的影响
大米的水分含量对米饭的硬度、黏度和食味都有着显著的影响，当米粒的含水量较低时，米饭会失去弹性并且开花现象严重。由表1可知，辐照前后的大米水分含量差异不明显（P＞0.05），说明电子束辐照不会引起大米含水量的变化。
表1 不同剂量电子束辐照对大米吸水特性的影响
Table1 Effect of different doses of electron beam irradiation on water content and water-absorbing capacity of rice
注：同列小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。表2、3同。
辐照剂量/kGy水分含量/%浸泡吸水率/%加热吸水率/%体积膨胀率/% 013.07±0.6520.23±0.40334.95±3.19 a412.71±3.76 a1 13.30±0.4419.95±0.07298.28±2.19 b386.42±3.67 b212.78±0.5820.18±0.28263.53±1.86 c333.45±0.72 c312.88±0.8320.11±0.38256.00±1.75 d329.48±1.48 d412.98±0.6020.39±0.40239.09±1.49 e326.48±1.89 d513.43±0.4919.68±0.30233.07±1.49 f321.00±2.15 e613.23±0.5620.08±0.52225.47±0.44 g315.19±0.80 f
2.2 不同剂量电子束辐照对大米吸水特性的影响
研究表明，米饭的品质在一定时间范围内随浸泡吸水率的增加而增加 [24]。由表1可知，大米辐照前后的浸泡吸水率无显著性差异（P＞0.05），说明电子束辐照对大米的浸泡吸水率没有影响。
大米的加热吸水率与米饭的质构特性存在正相关的关系，米饭的体积膨胀率与米饭的感官评价成负相关的关系 [25]。在表1中，随着辐照剂量的不断增加，大米的加热吸水率和体积膨胀率呈现不断下降的趋势，其中，辐照剂量为2 kGy时，大米的加热吸水率和体积膨胀率分别比未经辐照组降低了21.3%和19.2%，下降趋势显著。因此，从蒸煮指标的角度分析，电子束辐照剂量不宜超过2 kGy。
2.3 不同剂量电子束辐照对米饭色泽的影响
表2 不同剂量电子束辐照对米饭色泽的影响
Table2 Effect of different doses of electron beam irradiation on the color of cooked rice
辐照剂量/kGyL*a*b*ΔE 072.09±0.27 a－2.47±0.31 a14.02±0.02 a170.89±0.09 b－1.88±0.02 b15.53±0.18 b2.01 270.43±0.15 c－0.99±0.04 c18.69±0.05 c5.18 370.30±0.08 c－0.46±0.04 d19.12±0.21 d5.77 469.12±0.12 d－0.36±0.04 d23.40±0.13 e10.06 569.01±0.03 d－0.33±0.02 d23.91±0.08 f10.57 668.96±0.12 d0.04±0.02 e25.44±0.10 g12.10
ΔE值越大说明其色泽变化越大，当ΔE＜1.5时，说明样品与对照组无差异；1.5＜ΔE＜3.0时稍有差异；3.0＜ΔE＜6.0时有差异；ΔE＞6.0时有显著差异。由表2可知，总色差△E值随着辐照剂量的增加明显增大，其中辐照剂量大于3 kGy时，实验组开始与对照组产生显著差异，严重影响米饭的食用品质。因此，考虑到消费者对米饭色泽的接受程度，电子束辐照剂量不宜大于3 kGy。
2.4 不同剂量电子束辐照对米饭TPA结果的影响
采用食品物性仪的方法测定蒸煮大米的质构特性，是一种比感官评价更简单更客观的方法。由表3可知，米饭的硬度、胶黏性和咀嚼性随着辐照剂量的增加而下降。当辐照剂量达到2 kGy时，辐照组大米的米饭硬度、胶黏性和咀嚼性显著下降，分别比未辐照组降低了21.5%、19.3%、24.6%。因此，分析质构特性指标得出，电子束辐照剂量不宜超过2 kGy。
表3 不同剂量电子束辐照对米饭TPA结果的影响
Table3 Effect of different doses of electron beam irradiation on TPA results of cooked rice
辐照剂量/ kGy硬度/N黏附性/（N·mm）弹性/mm内聚性胶黏性/N咀嚼性/mJ 014.08±0.75 a0.68±0.110.59±0.010.32±0.024.40±0.24 a2.60±0.12 a112.48±0.61 b0.73±0.260.56±0.050.31±0.01 3.88±0.10 ab2.16±0.22 ab211.05±0.70 bc0.76±0.020.55±0.040.30±0.05 3.55±0.68 bc1.96±0.05 b310.75±1.67 cd0.84±0.140.55±0.070.30±0.01 3.23±0.39 bcd1.79±0.45 bc410.02±0.93 cde0.84±0.040.57±0.060.30±0.03 2.90±0.82 cd1.65±0.42 bc59.35±1.73 de0.85±0.100.51±0.020.29±0.02 2.73±0.59 cd1.57±0.54 bc68.90±1.25 e0.91±0.180.50±0.030.29±0.032.55±0.50 d1.33±0.48 c
2.5 不同剂量电子束辐照对米饭感官评分的影响
表4 不同剂量电子束辐照对米饭感官评分的影响
Table4 Effect of different doses of electron beam on sensory evaluation of riiccee
注：同行小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。
辐照剂量/kGy 0123456气味（20）18.56±0.3418.13±0.5417.73±0.1517.26±0.1317.19±0.6716.57±0.3315.01±0.25颜色（7）6.39±0.37 a5.01±0.74 a4.57±0.88 ab4.18±0.33 ab3.32±0.53 b3.01±0.19 c2.53±0.37 d光泽（8）7.23±1.346.74±1.156.65±1.006.33±0.746.12±0.336.01±0.985.32±0.71饭粒完整性（5）4.32±1.11 a4.13±0.99 a3.41±1.00 ab2.93±0.97 b2.88±0.79 c2.86±1.00 c2.86±0.97 d黏性（10）8.00±0.97 a7.89±0.74 a6.46±0.54 b6.11±1.13 bc5.55±1.32 c5.13±0.77 c5.01±1.00 d弹性（10）8.53±1.12 a7.33±1.00 b7.11±1.22 b6.76±0.96 b6.55±0.88 bc6.32±1.06 c5.33±0.45 c软硬度（10）7.22±0.567.45±0.997.46±1.007.99±0.798.02±1.118.11±0.558.09±0.79滋味（25）21.32±1.4320.22±0.9819.11±1.3318.23±1.0018.00±0.7817.33±0.7715.78±0.99冷饭质地（5）2.99±0.323.13±0.563.36±0.973.55±0.583.60±0.673.72±0.443.80±0.24总评分（100）84.56±6.01 a80.03±5.33 ab75.86±5.12 b73.34±2.33 bc71.23±1.57 c69.06±1.13 c63.73±0.95 d感官指标（分数）
由表4可知，电子束辐照后的大米其米饭品质随着辐照剂量的增加呈现明显的下降趋势，辐照剂量为5、6 kGy的实验组米饭发生了严重的褐变，3、4 kGy实验组的米饭发生稍轻的褐变，1、2 kGy实验组发生轻微褐变。5、6 kGy实验组的米饭总评分已低至70 分以下，不建议进行食用。辐照剂量超过4 kGy的大米做成的米饭出现明显褐变，可能不会被消费者接受。
实验结果表明，大米经电子束辐照后，水分含量和浸泡吸水率没有明显变化；辐照剂量为2 kGy时大米的加热吸水率和体积膨胀率分别比未经辐照组降低了21.3%和19.2%，影响大米的蒸煮品质；随着辐照剂量的增加，米饭色差变化较大，剂量超过3 kGy时消费者可能很难接受；电子束辐照对米饭的颜色、饭粒完整性、黏性、弹性产生较大影响，辐照剂量为5 kGy时米饭出现明显褐变、饭粒爆裂等现象，食用品质下降显著。综合本实验结果可确定，电子束辐照大米的剂量不宜超过2 kGy，且以1 kGy辐照大米的品质较佳。
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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)
Abstract：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.
Key words：rice; irradiation; color aberration; texture profile analysis; eating quality
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201603014
中图分类号：TS205.9
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）03-0071-04
引文格式：
陈晓平, 金玉, 孟岩, 等. 高能电子束对大米食用品质的影响[J]. 食品科学, 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
收稿日期：2015-05-06
基金项目：吉林省重点科技攻关项目（20140204037NY）
作者简介：陈晓平（1963—），男，教授，博士，研究方向为食品生物化学与功能食品。E-mail：372893223@qq.com