輻照強度對燕麥片物理特性的影響

關(guān) 健, 許 尨, 薛淑靜, 陳學玲, 何建軍,梅 新, 程 薇, 李 露

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工研究分中心，湖北武漢 430064；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工與核能技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）

輻照強度對燕麥片物理特性的影響

關(guān) 健1,2, 許 尨2, 薛淑靜1,2, 陳學玲1,2, 何建軍1,2,梅 新1,2, 程 薇1,2, 李 露1,2

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工研究分中心，湖北武漢 430064；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工與核能技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）

研究了輻照強度對燕麥片基本營養(yǎng)成分的影響，并測定了輻照前后燕麥片的理化性質(zhì)。研究結(jié)果表明，經(jīng)過輻照劑量從0～9 kGy的變化，在2 kGy時燕麥中脂肪質(zhì)量分數(shù)最低為7.7%，水分質(zhì)量分數(shù)達到最高9.72%，黏度和蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)隨輻照劑量的增加表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，淀粉質(zhì)量分數(shù)在低于6 kGy劑量輻照處理條件下有所下降，樣品之間無明顯色差。研究表明，不同強度輻照光對于長鏈淀粉分子的切割，導致了燕麥片物理特性的變化，其他短鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)及物理特性并無明顯變化。

燕麥片；輻照；理化性質(zhì)

燕麥常被用于許多功能性食品和非食品領(lǐng)域中，例如藥療領(lǐng)域和化妝品中。燕麥本身是一種低糖、高營養(yǎng)、高能食品［1］。燕麥經(jīng)過精細加工制成麥片，成為深受歡迎的保健食品。燕麥中的膳食纖維可降低甘油三脂的低密度脂肪蛋白，促進膽固醇排泄［2］，同時對預(yù)防糖尿病，降低糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生有促進作用；長期食用燕麥可改善習慣性便秘［3］。燕麥片屬低熱食品，食后易引起飽腹感，長期食用具有減肥功效［4-6］。

食品輻照就是將食品暴露在電離狀態(tài)下的過程，例如放射性同位素發(fā)出的伽馬射線60Co和137Cs或者由機器產(chǎn)生的高能電子和X射線［7］。根據(jù)吸收的輻射劑量不同，可以延緩食品在存儲過程中的損失，延長食品保質(zhì)期，降低食品中微生物和寄生蟲的數(shù)量。每種食品都有不同的輻照劑量標準，只要執(zhí)行合理的劑量標準，輻照食品中的營養(yǎng)物質(zhì)便幾乎不會受到破壞［8-10］。在蒸煮、煎炒等烹調(diào)過程中極易破壞失效的生育酚和硒，輻照處理后保留率可高達90%以上。燕麥作為世界上第五大禾谷類作物，在中國每年生產(chǎn)量約為300萬t。目前為止，中國的燕麥消費水平非常低。除了因為消費者的購買習慣，另一個關(guān)鍵原因是缺乏詳細的燕麥在飲食中的優(yōu)勢分析。人們對于燕麥的營養(yǎng)問題研究較多，但是對于低劑量的輻照對燕麥產(chǎn)品營養(yǎng)物質(zhì)的影響還沒有涉及，本文開展輻照強度對燕麥片理化性質(zhì)的影響研究，希望對燕麥在生產(chǎn)過程中的營養(yǎng)物質(zhì)添加提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕麥片，桂林西麥生物技術(shù)開發(fā)有限公司；60Co輻照裝置（裝源量1.85×1013貝克），中國核工業(yè)集團；UV 2000型紫外分光光度計，尤尼柯上海儀器有限公司；HYP-304型智能消化爐，上海纖檢儀器有限公司。NDJ-1型旋轉(zhuǎn)式黏度計，上海精科實業(yè)有限公司；SC-80 C型色差計，北京康光儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 脂肪的測定

按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》第一法索氏抽提法進行［11］。

1.2.2 水分的測定

按食品安全國家標準GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》第一法直接干燥法進行［12］。

1.2.3 蛋白質(zhì)的測定

按食品安全國家標準GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》第二法分光光度法進行［13］。

1.2.4 淀粉的測定

按GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測定》第一法酶水解法進行［14］。

1.2.5 黏度的測定

稱取10.0 g燕麥片，加入70 mL，95℃水，放置6 min后測其黏度，使用3#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為12 r/min，測定時間為30 s。

1.2.6 輻照對樣品顏色的測定

在色空間（CIELAB）中，L*為亮度，a*、b*是色度坐標，圖1所示的a*、b*色度圖中，a*、b*表示色方向，+a*為紅色方向，-a*為綠色方向，b*為黃色方向，-b*為藍色方向，中央為消色區(qū)，當a*、b*值增大時，色點遠離中心，色飽和度增大。

采用D 65標準光源（色溫為3 200 K的正常日光，包括紫外線波長區(qū)），利用白板進行校正，測定記錄L*、a*、b*等幾個顏色指標，每個樣品測定3次，算出平均值，測定結(jié)果直接輸出。

圖1 色度的原理圖Fig.1 Principle of chromaticity diagram

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照劑量對脂肪含量的影響

實驗確定脂肪測定方法，對輻照劑量設(shè)計10個水平：0～9 kGy，做3次平行實驗，結(jié)果如圖2。

圖2 輻照劑量對脂肪質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.2 Effect of irradiation dosages on fat content

由圖2可以看出，輻照劑量在2 kGy時脂肪含量最低，在這個輻照劑量下分子間發(fā)生的初級反應(yīng)和次級反應(yīng)中的化學鍵斷裂易產(chǎn)生自由基過氧化物，從其變化中看，考慮到實驗誤差，小于10 kGy輻照劑量對于脂肪無明顯影響。

2.2 輻照劑量對水分的影響

實驗確定水分測定條件和方法，對輻照劑量設(shè)計10個水平：0～9 kGy，進行3次平行實驗，結(jié)果如圖3。

圖3 輻照劑量對水分的影響Fig.3 Effect of irradiation dosages on moisture content

經(jīng)輻照的農(nóng)產(chǎn)品在一定程度上內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生不同程度的損傷，這種變化會引起水分含量的變化。由圖3可以看出，水分含量隨著輻照劑量的增加呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢，在輻照劑量為2 kGy時水分含量最高，之后隨著輻照劑量的增加，水分含量的變化趨勢不明顯，這是由于經(jīng)過輻照后燕麥細胞內(nèi)的水分不斷向外遷移，干物質(zhì)隨著細胞的破壞也不斷向表層遷移，使得表層變得越來越致密，阻礙了水分的散失。

2.3 輻照劑量對蛋白質(zhì)含量的影響

實驗確定蛋白質(zhì)的測定方法，對輻照劑量設(shè)計10個水平：0～9 kGy，做3次平行實驗，結(jié)果如圖4。

由圖4可以看出，隨著輻照劑量的增加蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢。這是因為輻照過程對蛋白質(zhì)分子間相互作用力的影響，使其分子間作用力改變，部分蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)斷裂；同時輻照時間一致，輻照劑量增加后，蛋白質(zhì)之間的分子作用改變，導致在8 kGy后蛋白質(zhì)含量下降至最低。

圖4 輻照劑量對蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.4 Effect of irradiation dosages on protein content

2.4 輻照劑量對淀粉含量的影響

實驗確定淀粉測定方法，對輻照劑量設(shè)計10個水平：0～9 kGy，做3次平行實驗，結(jié)果如圖5。

圖5 輻照劑量對淀粉質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.5 Effect of irradiation dosages on starch content

輻照對淀粉類物質(zhì)的作用主要以兩種方式進行：一是通過射線的輻射直接作用于淀粉分子；二是通過射線電離引發(fā)淀粉分子產(chǎn)生自由基，間接作用于淀粉分子，作用的結(jié)果使淀粉的結(jié)構(gòu)遭到破壞，物理和化學性質(zhì)發(fā)生改變。從圖5可以看出，麥片在低于6 kGy劑量輻照處理條件下，淀粉含量下降明顯，超過6 kGy淀粉含量變化不明顯。分析認為淀粉在小于6 kGy時加速酶解或酸解成還原糖，當劑量大于6 kGy時，淀粉酶解或酸解成還原糖緩慢。

2.5 輻照劑量對黏度的影響

實驗確定黏度測定方法，對輻照劑量設(shè)計10個水平：0～9 kGy，做3次平行實驗，結(jié)果如圖6。

由于輻照后麥片淀粉或纖維素斷裂在通常條件下是永久和不可逆轉(zhuǎn)的，其黏度特性變化也是穩(wěn)定的。雖然輻照麥片黏度隨輻照劑量增加有明顯下降的趨勢，但下降值范圍不大，保持在0.3左右，對口感，感官影響不明顯。

圖6 輻照劑量對黏度的影響Fig.6 Effect of irradiation dosages on viscosity

2.6 輻照劑量對燕麥顏色的影響

實驗確定色度測定方法，對輻照劑量設(shè)計10個水平：0～9 kGy，做3次平行實驗，結(jié)果如表1。

表1 燕麥色度Tab.1 Chromaticity table of oats

由表1可以看出，隨輻照劑量的增加ΔE變化值范圍不大，樣品之間無明顯色差。

3 結(jié) 論

采用不同輻照劑量的輻照光對燕麥產(chǎn)品進行照射。實驗表明，低于10 kGy輻照劑量的照射，對于燕麥的脂肪、水分、黏度、色度影響不明顯，但對于燕麥中蛋白質(zhì)與淀粉產(chǎn)生了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞，導致其物理特性有所變化。本研究認為，由于脂肪、水分屬于短鏈分子結(jié)構(gòu)，低劑量的輻照對于這一類分子結(jié)構(gòu)影響較小，而對于蛋白質(zhì)、淀粉這一類長鏈大分子，由于輻照對其產(chǎn)生的切割，使其物理特性發(fā)生變化，含量降低；對于黏度、色度這一類的表觀物理特性，低劑量的輻照對其影響較小。

［1］梁敏.燕麥的功能性及保健食品的開發(fā)［J］.糧油加工與食品機械，2006（4）：67-69.

［2］黃艾祥，肖蓉.燕麥及其營養(yǎng)食品的研究開發(fā)［J］.糧食與飼料工業(yè)，2000（9）：49-50.

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［5］周建新.大有開發(fā)前途的燕麥保健食品［J］.食品科技，1999（6）：55-56.

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［11］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.6—2003食品中脂肪的測定［S］.北京：中國標準出版社，2003.

［12］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.3—2010食品中水分的測定［S］.北京：中國標準出版社，2010.

［13］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.5—2010食品中蛋白質(zhì)的測定［S］.北京：中國標準出版社，2010.

［14］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.9—2008食品中淀粉的測定［S］.北京：中國標準出版社，2008.

Effect of Irradiation Intensity on Physical Properties of Oat

GUAN Jian1，2， XU Meng2， XUE Shujing1，2， CHEN Xueling1，2， HE Jianjun1，2，MEI Xin1，2， CHENG Wei1，2， LI Lu1，2
（1.Agricultural Product Processing Innovation Subordinate Center，Hubei Innovation Center of Agricultural Science and Technology，Wuhan 430064，China；2.Agricultural Product Processing and Nuclear-Agricultural Institute of Technology，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China）

The main nutrition components and physico-chemical properties of oatmeal treated by different dosages irradiation（0 to 9 kGy）were evaluated in this study.The results showed that the lowest fat content and the highest moisture content was 7.7%and 9.72%when the irradiation dosage was 2 kGy.The viscosity，protein content，and starch content decreased with the increasing irradiation dosages.Additionally，the starch content was slightly decreased when the irradiation dosage was lower than 6 kGy.The color was not affected by the irradiation treatment.The irradiation treatment degraded the long-chain compounds，but the physico-chemical properties of the short-chain compounds were not changed.

oatmeal；irradiation；physico-chemical properties

葉紅波）

TS213.3

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.01.012

2095-6002（2015）01-0065-04

關(guān)健，許尨，薛淑靜，等.輻照強度對燕麥片物理特性的影響［J］.食品科學技術(shù)學報，2015，33（1）：65-68.

GUAN Jian，XU Meng，XUE Shujing，et al.Effect of irradiation intensity on physical properties of oat［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（1）：65-68.

2013-12-11

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃（2012BAD34B08-15）；湖北省創(chuàng)新中心課題（2013-620-007-001）。

關(guān) 健，男，副研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工方面的研究。