基于電子束輻照處理的粳糯糜子理化特性及抗氧化活性

楊 苗，林姿娜，王永倫，李 興，雷宏杰*，徐懷德*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

糜子（Panicum miliaceumL.）原名“稷”“黍”，是禾本科黍?qū)僖荒晟荼竞坦阮愖魑铮摎ず蠓Q為黃米或大黃米；因其營養(yǎng)豐富、氣候適應(yīng)力強(qiáng)、生長(zhǎng)周期短及經(jīng)濟(jì)可行性高等特點(diǎn)被列為未來智慧食物；其廣泛分布在干旱、半干旱地區(qū)，是我國重要的糧食來源[1]。根據(jù)糜子中直鏈淀粉含量的高、低分為粳性和糯性兩種[2]。糜子在收獲后的儲(chǔ)藏和加工過程中極易發(fā)生蟲害及霉變等問題，傳統(tǒng)的儲(chǔ)藏方法有化學(xué)熏蒸法儲(chǔ)藏和氣調(diào)庫儲(chǔ)藏等，但化學(xué)試劑如磷化氫的長(zhǎng)期使用會(huì)使倉儲(chǔ)害蟲對(duì)其產(chǎn)生一定的抗藥性，造成殺蟲效果變差，且磷化氫毒性較大[3]；氣調(diào)庫儲(chǔ)藏對(duì)倉房氣密性要求高且維護(hù)成本高[4]，這些問題在一定程度上限制了糜子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，探索一種綠色的糜子儲(chǔ)藏技術(shù)，并探明此項(xiàng)技術(shù)對(duì)糜子品質(zhì)特性的影響具有重要意義。

電子束輻照是通過高能電子加速器設(shè)備產(chǎn)生10 MeV以下的束流對(duì)物質(zhì)進(jìn)行輻照，使電子束流與物質(zhì)之間發(fā)生一系列的物理、化學(xué)和生物反應(yīng)，最終達(dá)到殺蟲、滅菌和延緩品質(zhì)劣變的目的；電子束輻照具有自動(dòng)化程度高、裝置安全、殺蟲滅菌效果好、經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[4-6]。近年來，越來越多的研究聚焦于輻照處理對(duì)果蔬、食用菌及大宗糧食作物殺蟲滅菌、品質(zhì)特性和儲(chǔ)藏特性的影響上。陳曉平等[7]確定了4 kGy劑量輻照處理大米可以達(dá)到99%的殺菌率，使大米中的細(xì)菌數(shù)量降低至83 CFU/g，霉菌數(shù)量降至2 CFU/g，大腸桿菌被完全殺滅；楊丹等[8]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過電子束輻照處理的稻米儲(chǔ)藏期間品質(zhì)劣變程度較小，可較好地保持稻米的品質(zhì)和營養(yǎng)，延長(zhǎng)稻米儲(chǔ)藏期；Na-Young等[9]的研究表明非糯性糙米和糯性糙米的水分、灰分和蛋白質(zhì)含量不受5 kGy或10 kGy劑量輻照的影響；Zhang Xinxia等[10]研究發(fā)現(xiàn)在30 kGy的劑量下電子束輻照可顯著提高大米蛋白的抗氧化活性。目前輻照對(duì)糧食的研究主要集中在大米、小麥和玉米等大宗糧食作物上，有關(guān)輻照對(duì)粳糯糜子理化特性、功能成分和抗氧化性等的影響研究較少。

因此，本研究以‘榆黍1號(hào)’（糯）和‘榆糜2號(hào)’（粳）兩種糜子為研究對(duì)象，采用電子束輻照處理，綜合評(píng)價(jià)不同輻照劑量對(duì)粳糯糜子理化特性和抗氧化性的影響，以期為糜子相關(guān)產(chǎn)品的原料預(yù)處理提供理論參考，推動(dòng)我國谷物產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘榆黍1號(hào)’（糯性）和‘榆糜2號(hào)’（粳性）兩種糜子購于陜西省榆林市府谷縣，于4 ℃冰箱中冷藏保存。

兒茶素、槲皮素、阿魏酸、蘆丁、沒食子酸等標(biāo)準(zhǔn)品，1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）試劑，福林-酚（Folin-Ciocalteu）試劑，2,2-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）試劑 北京索萊寶科技有限公司；山柰酚、黃岑素等標(biāo)準(zhǔn)品 河南北方偉業(yè)計(jì)量技術(shù)有限公司；2,4,6-三吡啶基三嗪 上海源葉生物科技有限公司；石油醚、乙醚、濃硫酸、無水乙醇、鹽酸等（均為分析純） 四川西隴科學(xué)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SC-G自動(dòng)考種儀 杭州萬深檢測(cè)科技有限公司；LC-2030 Plus高效液相色譜儀、UV1780紫外-可見分光光度計(jì) 日本島津公司；CM-5型色差儀 美國HunterLab公司；PTX-FA110電子天平 福州華志科學(xué)儀器有限公司；HC-3018R高速冷凍離心機(jī) 安徽中佳科學(xué)儀器有限公司；FW-100型高速萬能粉碎機(jī)上海書培實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SHA-BA恒溫水浴振蕩器金壇市宏華儀器廠；KJELTEC 2300全自動(dòng)凱氏定氮儀丹麥Foss分析儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 輻照處理

新鮮收獲的糜子（‘榆黍1號(hào)’‘榆糜2號(hào)’）脫殼曬干后，將其（鋪平后的厚度約為1 cm）裝入自封袋（聚乙烯）中（1 kg/袋）密封包裝，然后送至楊凌核盛輻照技術(shù)有限公司采用高能電子加速器（電子束能量10 MeV、功率20 kW）輻照處理，輻照劑量設(shè)定為2、4、6、8、10 kGy，以未輻照樣品為對(duì)照（CK）。輻照后，所有樣品密封放置在4 ℃冰箱中，以待后續(xù)相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.2 物理指標(biāo)測(cè)定

1.3.2.1 千粒質(zhì)量的測(cè)定

使用SC-G自動(dòng)考種儀記錄1 000 粒脫殼后的糜子籽粒，每個(gè)樣品5 個(gè)重復(fù)，使用分析天平稱取籽粒質(zhì)量。

1.3.2.2 長(zhǎng)度、寬度、長(zhǎng)寬比測(cè)定

使用自動(dòng)考種儀獲得脫殼后籽粒的長(zhǎng)度、寬度和長(zhǎng)寬比。

1.3.2.3 色澤測(cè)定

使用色度儀測(cè)定脫殼后糜子籽粒的色澤，顏色特性分別使用L*、a*和b*值表示。L*值代表亮度：當(dāng)L*值為0時(shí)代表黑色，L*值為100時(shí)為白色；a*值代表紅色（＋）和綠色（-）；b*值代表黃色（＋）和藍(lán)色（-）[11]?？偵睿é）按式（1）計(jì)算。

式中：?L*為輻照前后糜子L*差值；?a*為輻照前后糜子a*差值；?b*為輻照前后糜子b*差值。

1.3.3 化學(xué)指標(biāo)測(cè)定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》測(cè)定；蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》測(cè)定；粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)參照GB/T 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》測(cè)定；灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》測(cè)定；淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)參照GB 5009.9—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測(cè)定》測(cè)定。

1.3.4 總酚、總黃酮含量的測(cè)定及酚類組成分析

1.3.4.1 提取液的制備

將糜子粉碎，過60 目篩，稱取5 g糜子粉，加入30 mL體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液（含0.16 mol/L HCl），在恒溫水浴振蕩器（60 ℃）中溫和振蕩浸提4 h，接著4 000 r/min離心10 min，收集上清液。殘留物加入20 mL體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液（含0.16 mol/L HCl），在恒溫水浴振蕩器（60 ℃）中再次提取2 h，4 000 r/min離心10 min，合并提取液，抽濾，用體積分?jǐn)?shù)60%乙醇溶液（含0.16 mol/L HCl）定容至50 mL，4 ℃保存[12]。

1.3.4.2 總酚含量測(cè)定

采用Folin-Ciocalteu法[12]測(cè)定糜子提取液中總酚含量。將1 mL提取液加入到1 mL 10% Folin-Ciocalteu試劑中，搖勻后滴加3 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)20% Na2CO3溶液，加蒸餾水補(bǔ)足至10 mL，于25 ℃的恒溫水浴鍋中避光反應(yīng)，放置2 h后測(cè)定765 nm波長(zhǎng)處吸光度。以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，總酚含量測(cè)定結(jié)果以每100 g樣品所含沒食子酸質(zhì)量表示，單位為mg/100 g。

1.3.4.3 總黃酮含量測(cè)定

采用氯化鋁比色法[12]測(cè)定糜子提取液中總黃酮含量。精確量取樣品提取液1 mL于10 mL離心管中，向其中加入體積分?jǐn)?shù)40%乙醇溶液至5 mL，再滴加0.3 mL 5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）亞硝酸鈉溶液反應(yīng)6 min，繼續(xù)滴加0.3 mL 10% Al(NO3)3溶液反應(yīng)6 min，最后加入4 mL 4% NaOH溶液，用體積分?jǐn)?shù)40%乙醇溶液定容，搖勻，反應(yīng)15 min，以體積分?jǐn)?shù)為40%的乙醇溶液作空白，于510 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。總黃酮含量以每100 g樣品所含蘆丁質(zhì)量表示，單位為mg/100 g。

1.3.4.4 酚類組成分析

根據(jù)Xiang Jinle[13]的方法并略作修改。分析柱是Waters C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）。用自動(dòng)進(jìn)樣器注入10 μL樣品，用由A（含0.1%甲酸的水溶液）和B（甲醇）組成的二元流動(dòng)相通過色譜柱洗脫，流速為1 mL/min。洗脫程序?yàn)椋?～5 min，95% B；5～25 min，12% B；25～40 min，30% B；40～50 min，45% B；50～60 min，5% B。流速為1 mL/min，柱溫箱溫度為30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為280 nm和360 nm。

將兒茶素、槲皮素、阿魏酸、蘆丁、沒食子酸、對(duì)香豆酸等標(biāo)準(zhǔn)品分別配制成質(zhì)量濃度為2 mg/mL的溶液，分別進(jìn)樣以確定出峰時(shí)間。以峰面積為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)建立線性關(guān)系。酚酸標(biāo)準(zhǔn)品和樣品（糜子提取液）的進(jìn)樣量均為10 μL，將峰面積帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程即可得到10 μL樣品中該酚酸類物質(zhì)含量。

1.3.5 DPPH自由基清除能力測(cè)定

DPPH自由基清除能力測(cè)定參照王曉琳[12]的方法并稍作修改。精確量取1 mL樣品提取液于10 mL離心管中，加入2 mL 0.11 mmol/L的DPPH溶液（無水乙醇配制），再加入2 mL無水乙醇，室溫避光反應(yīng)30 min，在517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度A1。同時(shí)測(cè)定2 mL 0.11 mmol/L的DPPH溶液（無水乙醇配制）與3 mL無水乙醇混合液的吸光度A2，以及1 mL樣品提取液與4 mL無水乙醇混合液的吸光度A0。DPPH自由基清除率按式（2）計(jì)算。

1.3.6 ABTS陽離子自由基清除能力測(cè)定

參照Re等[14]的方法測(cè)定ABTS陽離子自由基清除能力。精確量取樣品提取液1 mL于10 mL離心管中，加入ABTS工作液5.0 mL，渦旋混勻后避光靜置6 min，于734 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，ABTS陽離子自由基的清除率按式（3）計(jì)算。

式中：A0為空白管（蒸餾水）的吸光度；A1為樣品吸光度；A2為ABTS工作液吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤的計(jì)算；采用Minitab 18.0統(tǒng)計(jì)軟件的Tukey法進(jìn)行差異顯著性分析（以P＜0.05表示組間差異顯著）；采用Origin 21.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子籽粒外觀品質(zhì)的影響

籽粒的外觀品質(zhì)包括大小、形狀和顏色等，是衡量籽粒品質(zhì)優(yōu)劣的一個(gè)重要方面；外觀品質(zhì)在一定程度上會(huì)影響消費(fèi)者對(duì)谷物的接受程度。籽粒的千粒質(zhì)量和長(zhǎng)度、寬度、長(zhǎng)寬比作為谷物籽粒的物理指標(biāo)，對(duì)谷物的外觀和產(chǎn)量具有重要影響。電子束輻照處理后糯性和粳性糜子籽粒的千粒質(zhì)量、長(zhǎng)度、寬度、長(zhǎng)寬比分別為5.63～5.97 g和6.38～6.53 g、1.60～1.64 mm和1.58～1.65 mm、1.41～1.46 mm和1.35～1.47 mm、1.13～1.15和1.13～1.20（表1），與對(duì)照組相比，電子束輻照處理并沒有顯著改變粳糯糜子的外觀品質(zhì)（P＜0.05），且籽粒的長(zhǎng)寬比在1.13～1.20之間，表明去殼糜子籽粒接近球形。對(duì)玉米、水稻和小麥的研究表明，籽粒的長(zhǎng)度、寬度和粒質(zhì)量是由數(shù)量基因控制的性狀[15]，這在糜子中還需要進(jìn)一步的研究。

表1 輻照劑量對(duì)粳糯糜子脫殼后籽粒物理性狀的影響Table 1 Effect of irradiation dose on physical properties of hulled grains of waxy and non-waxy proso millet

由表2可以看出，經(jīng)電子束輻照處理后，粳糯糜子的L*值略微浮動(dòng)，a*、b*值顯著降低（P＜0.05），粳糯糜子a*值分別由8.63和6.16降到7.05和5.41，b*值分別由43.34和39.33降到38.06和35.73。值得注意的是，粳性糜子的b*值高于糯性，L*值低于糯性，說明粳性糜子籽粒色澤較暗且發(fā)黃，糯性糜子籽粒色澤光亮發(fā)白，與楊清華[15]的研究結(jié)果相同。楊丹等[8]的研究結(jié)果表明電子束輻照可使稻谷、糙米和精米的a*、b*值顯著增加，這是由于大米經(jīng)輻照后發(fā)生了一定程度的非酶促褐變反應(yīng)，且褐變程度隨著輻照劑量的增加而增加。這與本研究結(jié)果不同，可能是由于樣品不同或?qū)﹄娮邮椪彰舾行圆煌仍?。綜合?E與感官觀察以及消費(fèi)者對(duì)糜子籽粒色澤的接受程度考慮，電子束輻照劑量低于6 kGy較為適宜。

表2 輻照劑量對(duì)粳糯糜子脫殼后籽粒色澤的影響Table 2 Effect of irradiation dose on color parameters of hulled grains of waxy and non-waxy proso millet

2.2 電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子基本組分的影響

2.2.1 水分

稻谷品質(zhì)的優(yōu)劣主要由米飯的色澤、黏度、香味等各項(xiàng)指標(biāo)綜合反映，受稻谷中脂肪、淀粉、蛋白質(zhì)、水分等影響，其中水分是主要因素[16-17]。由表3可知，未經(jīng)電子束輻照處理的對(duì)照組粳糯糜子水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.72%和7.74%，經(jīng)過電子束輻照處理的粳糯糜子的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在8.67%～8.93%和7.76%和8.01%之間；電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著性影響（P＞0.05），這與潘麗紅[18]的研究結(jié)果一致。

表3 輻照劑量對(duì)粳糯糜子基本組分的影響Table 3 Effect of irradiation dose on basic components of waxy and non-waxy proso millet

2.2.2 粗脂肪

由表3可知，經(jīng)過電子束輻照處理粳糯糜子的粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體高于未經(jīng)電子束輻照處理的對(duì)照組（P＜0.05）。經(jīng)過電子束輻照處理的粳糯性糜子粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.58%～2.64%和2.75%～2.80%之間，當(dāng)電子束輻照劑量為10 kGy時(shí)均達(dá)到最大值（2.64%和2.80%），這與王若蘭等[19]對(duì)秈稻的研究結(jié)果相似。糜子粗脂肪含量的增加可能是因?yàn)殡娮邮椪仗幚韺?duì)糜子組織結(jié)構(gòu)有破壞作用，使結(jié)合態(tài)脂類和淀粉、蛋白質(zhì)聯(lián)接疏松，導(dǎo)致結(jié)合態(tài)脂類分離，游離態(tài)脂類含量增加[20]。

2.2.3 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)含量是衡量谷物品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，這與其營養(yǎng)和加工品質(zhì)密切相關(guān)。由表3可知，電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子的蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著性影響（P＞0.05），這是可能因?yàn)榈鞍踪|(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定采用凱氏定氮法，所測(cè)的蛋白質(zhì)實(shí)際上是各種含氮物的總量。經(jīng)過電子束輻照處理的糯性和粳性糜子蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在11.17%～11.22%和10.72%～11.10%之間，平均蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.20%和10.82%，糯性糜子平均蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)比粳性糜子高0.38 個(gè)百分點(diǎn)，這與楊清華[15]報(bào)道的結(jié)果一致。

2.2.4 淀粉

由表3可知，未經(jīng)電子束輻照處理的對(duì)照組粳糯糜子淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70.32%和65.70%，粳性糜子的淀粉含量明顯高于糯性糜子，與趙寧等[21]報(bào)道的結(jié)果一致；而Yang Qinghua等[22]的研究表明，粳性糜子和糯性糜子的總淀粉含量無顯著差異，這可能與所采用的測(cè)定方法或糜子品種不同有關(guān)。經(jīng)過電子束輻照處理的粳糯糜子淀粉含量在66.12%～72.99%和60.46%～68.74%之間，與對(duì)照組相比，經(jīng)過電子束輻照處理的粳糯糜子其淀粉含量隨著輻照劑量的增加總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在2 kGy處均達(dá)到最大值（72.99%和68.74%）。Xue Peiyu[23]和Du Zhihong[24]等的研究表明，電子束輻照對(duì)玉米粉淀粉含量以及藜麥直鏈淀粉含量有顯著影響（P＜0.05），且Xue Peiyu等[23]的研究表明玉米粉淀粉含量隨著輻照劑量的增加逐漸降低；與本研究結(jié)果略有不同，這可能是由于不同谷物對(duì)電子束輻照的敏感性不同，淀粉含量的變化可歸因于輻照引起的淀粉鏈降解。

2.2.5 灰分

灰分含量的高低能夠反映糧食籽粒加工精度的大小。由表3可知，未經(jīng)電子束輻照處理的對(duì)照組粳糯糜子灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.62%和0.80%，經(jīng)過輻照的粳糯糜子灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.65%～1.05%和0.65%～0.82%之間。與對(duì)照組相比，隨著輻照劑量的增加，糯性糜子灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)；而粳性糜子灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)則始終呈上升趨勢(shì)且顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），10 kGy時(shí)達(dá)到峰值1.05%。Na-Young等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，γ輻照對(duì)糯性和非糯性糙米的灰分含量沒有顯著影響，Reddy等[25]的研究表明，γ輻照對(duì)小米灰分含量影響顯著，其灰分含量隨著輻照劑量的增加逐漸增加。這可能是品種不同或?qū)﹄娮邮椪彰舾行圆煌斐傻摹?/p>

2.3 電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子總酚、總黃酮含量及體外抗氧化性的影響

2.3.1 電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子總酚和總黃酮含量的影響

總酚和總黃酮能對(duì)人類健康產(chǎn)生積極影響，例如促進(jìn)新陳代謝、抗衰老、抗炎和預(yù)防癌癥等。電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子總酚和總黃酮含量的影響分別如圖1A、B所示。經(jīng)過電子束輻照處理的粳性和糯性糜子總酚、總黃酮含量均高于對(duì)照組樣品，粳性糜子的總酚、總黃酮含量在4 kGy時(shí)達(dá)到最高值，分別為76.19、14.84 mg/100 g；糯性糜子總酚、總黃酮含量在8 kGy時(shí)達(dá)到最高值，分別為74.60、23.84 mg/100 g；與未經(jīng)電子束輻照處理的樣品相比，粳性糜子總酚、總黃酮顯著增加了11.34、6.66 mg/100 g；糯性糜子總酚、總黃酮顯著增加了14.86、12.96 mg/100 g（P＜0.05）。這可能是由于輻照處理可顯著分解植物細(xì)胞壁的化學(xué)結(jié)構(gòu)，有利于活性物質(zhì)的溶出[26]。這與Marathe等[27]的研究結(jié)果相似，多酚含量的增加歸因于酶活性（例如苯丙氨酸解氨酶和過氧化物酶活性）的增強(qiáng)或者組織的可提取性提升；在本研究中，總酚和總黃酮含量的增加可能是由于輻照處理增強(qiáng)了組織的可提取性。值得注意的是，粳性和糯性糜子的總酚、總黃酮含量在8～10 kGy范圍內(nèi)逐漸降低。因此，4、8 kGy的輻照劑量分別是提高粳性和糯性糜子活性物質(zhì)含量的最佳劑量，從經(jīng)過電子束輻照處理的糜子中提取總酚和總黃酮的效率比不經(jīng)過電子束輻照處理的樣品明顯提高。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電子束輻照預(yù)處理有效提高了多酚和黃酮類抗氧化成分的含量。

圖1 輻照劑量對(duì)粳糯糜子的植物化學(xué)成分和抗氧化能力的影響Fig.1 Effect of irradiation dose on phytochemical composition and antioxidant activity of waxy and non-waxy proso millet

2.3.2 電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子單體酚組成和含量的影響

為了進(jìn)一步分析電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子酚類物質(zhì)的影響，本研究又對(duì)粳糯糜子的單體酚類及含量進(jìn)行鑒定，確定出6 種酚酸和5 種類黃酮（表4）。原兒茶酸和白藜蘆醇是糜子中的主要酚酸，分別占46.4%和40.7%以上，糜子中的主要黃酮類物質(zhì)是表兒茶素和蘆丁，質(zhì)量濃度分別達(dá)30.56 mg/L和15.22 mg/L（粳性）、30.11 mg/L和13.51 mg/L（糯性）。電子束輻照處理顯著影響了酚類物質(zhì)的含量，與未經(jīng)電子束輻照處理的對(duì)照組樣品相比，經(jīng)過處理的糯性糜子提取液中對(duì)香豆酸、沒食子酸、阿魏酸、咖啡酸、白藜蘆醇、兒茶素、蘆丁、槲皮素和山柰酚質(zhì)量濃度明顯上升（其中兒茶素和蘆丁質(zhì)量濃度上升幅度最大）；而粳性糜子提取液中僅有沒食子酸、咖啡酸、白藜蘆醇、兒茶素和山柰酚質(zhì)量濃度明顯上升，對(duì)香豆酸、阿魏酸和蘆丁含量明顯下降。上述結(jié)果表明電子束輻照處理有利于糜子粉中酚類化合物的降解釋放。此前有研究表明，輻照劑量為3.0 kGy的λ射線可以促進(jìn)杏干中與酚類化合物連接的糖苷成分的釋放，將較大的酚類化合物降解為較小的酚類化合物，且由于輻照后杏干的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這也進(jìn)一步提高了酚類化合物的提取性[28]。Fanaro等[29]用5.0 kGy的劑量對(duì)水分活度為0.6的綠茶進(jìn)行輻照時(shí)發(fā)現(xiàn)，綠茶中的主要酚類化合物（包括表兒茶素和兒茶素）的減少和沒食子酸的增加可能是多酚的降解所致，這與本研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)電子束輻照處理對(duì)某些酚類的作用明顯不同：電子束輻照處理使粳糯糜子提取液中沒食子酸、咖啡酸、白藜蘆醇、兒茶素和山柰酚含量上升，而原兒茶酸和表兒茶素含量?jī)H有略微浮動(dòng)，幾乎保持穩(wěn)定；對(duì)于對(duì)香豆酸、阿魏酸和蘆丁，電子束輻照處理使之在糯性糜子中含量上升，在粳性糜子中含量下降。

表4 輻照劑量對(duì)粳糯糜子單體酚的組成和含量的影響Table 4 Effect of irradiation dose on phenolic profiles of waxy and non-waxy proso millet mg/L

2.3.3 電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子抗氧化性的影響

谷物含有豐富的抗氧化分子，如植酸、酚酸及其衍生物類黃酮和單寧；據(jù)報(bào)道，所有這些化合物都具有高效的自由基清除活性，因此可以作為一種良好的抗氧化劑[26]。本研究使用DPPH自由基和ABTS陽離子自由基清除能力表征粳糯糜子在不同輻照劑量下的抗氧化活性。如圖1C、D所示，電子束輻照處理可顯著提高粳糯糜子的DPPH自由基和ABTS陽離子自由基清除率（P＜0.05）。經(jīng)過電子束輻照處理后，粳糯糜子的DPPH自由基清除率均高于未經(jīng)電子束輻照處理的對(duì)照組樣品，且分別在10、4 kGy的輻照劑量下達(dá)到最大值（78.01%和70.22%），分別提高了4.58%和4.84%；粳糯糜子經(jīng)輻照處理后ABTS陽離子自由基清除率也顯著升高，均在10 kGy處達(dá)到最高值（61.51%和50.57%），分別增加了5.31%和18.34%。值得注意的是，粳性糜子ABTS陽離子自由基清除率在2、4 kGy時(shí)較對(duì)照組有所下降，這可能是由于電子束輻照處理后，粳性糜子中酚類化合物、抗氧化成分的含量不同。表5中ABTS陽離子自由基清除能力與阿魏酸、對(duì)香豆酸質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān)，以及表4中輻照劑量為2、4 kGy時(shí)阿魏酸和對(duì)香豆酸質(zhì)量濃度明顯下降的結(jié)果可以印證上述推斷。已有研究報(bào)道電子束輻照處理后抗氧化活性的增強(qiáng)可能與物質(zhì)中總酚和總黃酮化合物含量的增加有關(guān)[30]。經(jīng)過電子束輻照處理的粳糯糜子DPPH自由基清除率分別在76.78%和67.27%左右，ABTS陽離子自由基清除能力分別在58.54%和47.73%左右。由此可知，經(jīng)過電子束處理的粳糯糜子具有較高的抗氧化性。

表5 酚類和抗氧化活性之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)Table 5 Pearson’s correlation coefficients between phenolic compounds and antioxidant activity

2.3.4 酚類物質(zhì)和抗氧化活性相關(guān)性分析

為進(jìn)一步分析粳糯糜子中酚類物質(zhì)與抗氧化活性之間的關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表5所示。總酚含量與兒茶素、槲皮素質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與阿魏酸、蘆丁和沒食子酸質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；總黃酮含量與表兒茶素質(zhì)量濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與蘆丁、沒食子酸質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；DPPH自由基清除率和ABTS陽離子自由基清除率與兒茶素、阿魏酸、對(duì)香豆酸質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。類黃酮被證明是清除活性氧的主要貢獻(xiàn)者，并具有有效的細(xì)胞保護(hù)作用[31]。然而，經(jīng)過電子束輻照處理的粳糯糜子的抗氧化活性和大部分黃酮類化合物（表兒茶素、蘆丁、山柰酚、槲皮素）水平之間沒有顯著的相關(guān)關(guān)系，但與酚類化合物（阿魏酸、對(duì)香豆酸）水平有顯著正相關(guān)關(guān)系。因此，可以得出結(jié)論，其他酚類化合物（除黃酮類化合物）對(duì)抗氧化活性的貢獻(xiàn)可能更大，這與Carocho等[32]的研究結(jié)果相似。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)研究了電子束輻照處理對(duì)粳糯糜子理化特性、抗氧化活性及酚類物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，粳糯糜子籽粒長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、千粒質(zhì)量、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不受輻照劑量的影響，基本組分（粗脂肪、淀粉、灰分）雖有相關(guān)數(shù)據(jù)的變化，但變化幅度較?。唤?jīng)電子束輻照處理后，粳糯糜子提取液中總酚和總黃酮的含量增加，與對(duì)照組相比提高了17%和81%以上；抗氧化活性增強(qiáng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的DPPH自由基清除活性（分別約為78.01%和70.22%）和ABTS陽離子自由基清除活性（分別約為61.51%和50.57%）；單體酚類中沒食子酸、咖啡酸、白藜蘆醇、兒茶素和山柰酚質(zhì)量濃度的增加較為明顯。相關(guān)性分析結(jié)果表明，總酚含量與兒茶素、槲皮素質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)；總黃酮含量與蘆丁、沒食子酸質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)；抗氧化活性與兒茶素、阿魏酸、對(duì)香豆酸質(zhì)量濃度呈顯著正相關(guān)，這一結(jié)果印證了糜子功能活性的變化結(jié)果。這項(xiàng)工作也說明電子束輻照處理在提高天然產(chǎn)物的提取率和抗氧化活性方面成效顯著。綜合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，電子束輻照處理糜子的劑量不宜超過6 kGy，且以4 kGy輻照的糜子品質(zhì)最佳。下一步研究將分析電子束輻照處理對(duì)糜子儲(chǔ)藏、蒸煮和消化特性的影響，以期為電子束輻照處理在糜子產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用提供理論參考。