电子束辐照对偏高水分稻谷储藏品质及淀粉性质的影响

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稻谷是我国重要口粮,由于其产量大于消费量,高品质储藏至关重要。常规储藏方法主要通过降低稻谷水分(≤14.5%)以延长储藏期,但易导致稻谷品质下降,口感不佳。本研究从稻谷水分出发,选择两种水分(11.97%、15.03%)的稻谷,利用电子束辐照(Electron Beam Irradiation,EBI)技术进行处理,探究辐照剂量对不同水分稻谷储藏品质及其大米淀粉性质的影响;旨在利用EBI延缓偏高水分稻谷的品质劣变,实现安全储藏,稳定我国高品质粮食市场。主要研究内容及结果如下:首先,研究了EBI剂量(1 kGy、2 kGy、4 kGy、8 kGy、10 kGy)对稻谷储藏品质的影响,对EBI处理后稻谷的脂肪酸值(Fatty Acid Value,FAV)和脂肪酶活(Lipase Acitivity,LA)、糊化特性以及淀粉的微观形态和热特性等进行测定。结果显示:EBI处理对稻谷的FAV影响不显著,高剂量处理使稻谷的LA值显著降低。糊化特性结果显示,高剂量(≥8 kGy)辐照下,米粉糊的黏度急剧下降,糊化温度降低。同时,淀粉颗粒在高剂量辐照下也出现了破碎聚集的现象,淀粉颗粒粒径变小。此外,淀粉热力学性质表明,随着辐照剂量的升高,糊化温度降低。基于本研究中辐照剂量对稻谷性质的影响,后续选取了较低的辐照剂量(≤4 kGy)来进行储藏研究。其次,选取适宜的EBI剂量(1 kGy、2 kGy、3 kGy、4 kGy)对两种水分的稻谷进行处理,间隔60天分析稻谷的FAV和LA、菌落总数和霉菌总数以及水分变化,同时对EBI处理前后米粉的直链淀粉含量(Amylose Content,AC)、糊化性质、流变性质、膨润力(Swelling Power,SP)、水溶性指数(Water Solubility Index,WSI)、米饭的质构、感官评定及米粒的水分分布及水分迁移状态进行分析。结果显示:储藏过程中,低水分状态下FAV的增长比偏高水分状态下更快,未辐照的低水分稻谷和偏高水分稻谷分别上升了55.65%和45.08%,同时EBI处理使稻谷的FAV生成速率减慢;经EBI处理后,不同水分状态下的稻谷均随储藏时间的延长,LA下降,在低水分状态下,LA的降低速率快于偏高水分状态;与未处理的稻谷相比,辐照1 kGy和2 kGy、3 kGy、4 kGy剂量稻谷中微生物含量分别降低了1个和2个数量级,表明一定剂量下EBI对微生物的杀灭效果显著;储藏过程中,稻谷水分持续下降,且偏高水分稻谷降低速率快于低水分稻谷。在储藏前后,偏高水分稻谷的结合水含量比例高于低水分稻谷,物理吸附水转化或者散失,随着储藏时间延长,水分子与淀粉蛋白质等生物大分子物质的结合紧密程度下降;EBI有利于稻谷中水分迁移,低水分状态下更加明显;不同水分下AC增加;糊化及流变性质显示偏高水分稻谷受EBI影响弱于低水分稻谷;EBI处理及储藏时间对SP影响不显著,对WSI影响显著,且偏高水分稻谷中变化更明显;EBI处理储藏180天后,偏高水分米饭的食用品质更佳。最后,分离提取稻米淀粉,研究其经EBI处理后的性质变化,包括其微观颗粒结构、结晶特性、热特性、淀粉分子量和链长分布变化以及淀粉的营养消化特性。颗粒形态表明,辐照后颗粒聚集,储藏后颗粒变为分散;X射线衍射结果表明,EBI处理和储藏对大米淀粉晶型没有影响;热力学性质表明,低剂量辐照对偏高水分影响不显著;EBI对链长分布影响不显著,储藏后长链和中长链比例减少,短链比例增加,与上述RVA结果一致;相对分子量随辐照剂量的增加以及储藏时间的延长而减小;EBI对大米淀粉消化性无显著影响,水分低的大米淀粉快速消化淀粉含量较低,抗性淀粉含量较高,表现出较好的营养特性,随储藏时间延长,抗性淀粉含量显著降低。上述结果表明,EBI对偏高水分稻谷的各项性质影响较弱,同时低剂量的辐照对大米淀粉各项性质影响轻微。因此,偏高水分稻谷在储藏前可以采用低剂量EBI处理,这对稻米品质保持及稳定我国高品质粮食市场具有现实意义。
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