紫外照射对留胚米稳定性的影响

1、紫外照射对留胚米稳定性的影响姜蓿i吕庆云孩周坚1,2金刚强3陈轩i(武汉轻工大学食品科学与工程学院武汉430023)(大宗粮油精深加工省部共建教育部重点实验室2,武汉430023)(衢州市库米赛诺粮食机械制造有限公司3,衢州324000)摘 要 为了提高留胚米的稳定性，采用紫外照射对留胚米进行稳定化处理。采用单因素实 验及响应面分析研究紫外照射对留胚米脂肪酶灭活率的影响，同时考察留胚米水分损失率、 碎米率和爆腰率的变化。结果表明：紫外照射最佳条件是照射时间11.50min,照射距离为 4.5cm,初始水分含量13%,此时脂肪酶灭活率66.73%、且碎米率增加0.12%、爆腰率增加 1.63%、

2、水分散失率增加0.38%,处于可以接受范围内，因此可以选为紫外照射稳定留胚米 的工艺参数。关键词留胚米紫外照射脂肪酶碎米率 中图分类号：tq646 文献标识码：a 文章编号：the effect of ultraviolet irradiation on the stability of embryo ricejiang bei1 lv qingyun1-2 zhou jia* jin gangqiang3 chen xuan1(wuhan polytechnic university, college of food science and technology1, wuhan 430023

3、)(key laboratory of the deep processing of bulk grain and oil authorized by ministry ofeducation 2, wuhan 430023)(quzhou kumisainuo food machinery manufacturing corporation3, quzhou 324000)abstract in order to improve the stability of embryo rice, uv irradiation was used to stabilize the embryo rice

4、. the single factor experiment and response surface analysis were used to study the effect of ultraviolet irradiation on the lipase inactivation rate of rice with embryo, and the changes of water loss rate, broken rice rate and burst waist rate of embryo rice. the results showed that the best condit

5、ion of uv irradiation was 11.50min, the irradiation distance was 4.5cm, and the initial moisture content was 13%. at this time, the lipase inactivation rate was 66.73%, the broken rice rate was increased by 0.12%, the burst waist rate was increased by 1.63%, and the water loss rate was increased by

6、0.38%, which was in the acceptable range. therefore, it could be selected as the process parameter of uv irradiation to stabilize embryo rice.key words embryo rice, ultraviolet irradiation, lipase, broken rice rate留胚米是指稻谷在经过轻度碾磨加工后，留胚率能达80%以上的一种米。留胚米与精 米相比营养丰富，口感相对于糙米又有所改善，是一种较为理想的优质主粮。其富含蛋白 质、脂肪、维生

7、素和矿物质等多种营养成分同。近年来，随着人们对健康营养饮食的要求越 来越高，留胚米日益成为高品质的粮食消费品，是大米加工的发展方向，其市场也随之越 来越大。留胚米中脂类含量丰富，同时脂类是导致留胚米储藏品质劣变的主要因素。储藏过 基金项目：国家重点研发计划子课题(2017yfd-01)收稿日期：2013-08-08作者简介：姜番，女，1996年出生，硕士，谷物资源开发利用通信作者：吕庆云，男，1980年出生，副教授，谷物资源开发利用 程中，由于失去稻壳的保护，留胚米中的脂类与氧气接触而氧化，在脂肪酶的作用下发生分 解，极易氧化酸败，致使留胚米品质劣变。因此开发有效的稳定化技术是延长留胚米货 架

8、期的关键，能有效延缓留胚米的品质劣变，对大米加工企业来说，具有积极的意义。目前，国内外留胚米的稳定技术较为普遍的是低温处理、微波处理留胚米、充气包装。 低温处理只能稳定较短时间并不能长时间保证其品质，且成本较高，在市场上，既不环保也 不易实现。微波处理留胚米可使其脂肪酶钝化，效果不错，但微波处理会使米粒的温度升高, 易增加碎米率和爆腰率，会影响留胚米的售出。充气包装可以隔绝氧气，但留胚米在酶的作 用下仍然会发生缓慢氧化，所以充气包装也是只能较短时间的稳定留胚米。紫外线是一种波 长范围为136390 nm的不可见光线，其波长在240280 nm的时候具有杀菌作用因为 紫外照射以投资少、能耗小、操

9、作简单方便、无污染等优点广泛应用到快速杀灭米粒内部 的虫卵和细菌。紫外照射对延缓果蔬的成熟衰老腐烂也有一定的效果。郑杨等【8发现紫外照 射处理能够显著降低韭菜的黄变率和腐烂率，且紫外处理诱导了韭菜中过氧化氢酶（catalase, cat）、过氧化物酶（peroxidase, pod）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, sod）活性的 增加，得出紫外照射处理有效的延缓了韭菜保质期，是一种有效的韭菜保鲜方法。刘璐等 采用紫外照射对新鲜玉米胚芽进行稳定化处理，测定紫外照射处理后玉米胚芽中脂肪酶残余 活性。发现在照射一定时间后可以钝化玉米胚芽中的脂肪酶活性。吴兴源廿。1研究得

10、出适当 剂量的紫外辐照，可以降低柑桔的过氧化物酶活性。本文主要研究紫外照射钝化留胚米的脂 肪酶活性，同时考察留胚米的爆腰率和碎米率、以及水分散失率，得到紫外处理最优的条件, 为开发留胚米的紫外照射稳定化技术与工艺提供参考。1材料与方法1.1实验材料与试剂留胚米（晚釉米）：衢州市库米赛诺粮食机械制造公司；国标一级大豆油等其他化学试 剂均为分析纯。1. 2实验设备sw-cj-2fd净化工作台：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；ex224zh型电子天平：奥 豪斯仪器（常州）公司；dh-420型恒温培养箱：北京永兴科伟仪器公司；电热鼓风干燥箱: 上海一恒科学仪器公司；高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器公司

11、1. 3实验方法1.3.1单因素实验取120g留胚米均匀平铺在纱布上，铺料厚度为1cm,放置253.7nni紫外灯下，通过改 变样品与紫外灯之间的距离改变紫外照射强度；由于新鲜的留胚米水分含量大约为16%左 右，将留胚米放置烘箱40笆烘干，每隔半个小时快速测定其水分，分别得到水分含量分别 为 11%、12%、13%、14%和 15% （其实际含水量为 10.55%、11.71%、12.86%、13.78%、 15.53%）。以照射时间为9min、样品与紫外灯之间的距离6cm、留胚米初始水分15%作为基 本条件，分别调整各因素，进行单因素实验。探究照射时间（3、6、9、12、15min）、样品

12、与紫外灯之间的距离（4、5、6、7、8cm）、留胚米初始水分（11、12、13、14、15%）对留 胚米稳定化的影响，每个处理3次重复。1. 3. 2脂肪酶活性的测定参考gb/t 5523-2008的方法测定脂肪酶活性，脂肪酶活性定义为：中和lg（干基）留 胚米样中脂肪酶水解国标一级油所产生的游离脂肪酸所需的k0h的毫克数七测定脂肪酶酶 活力，计算脂肪酶灭活率。1.3.3碎米率和裂纹率测定参考gb/t 217192008的方法测定碎米率；裂纹率又称爆腰率，参考gb 13502009 的方法测定爆腰率。1. 3.4水分损失率的测定参考gb 5009. 3-2016的方法测定食品安全国家标准食品中

13、水分，计算水分损失率。1. 3.5响应面优化微波灭酶工艺根据单因素实验的结果，以脂肪酶的活性为主要指标，同时兼顾水分散失率、爆腰率和 碎米率等留胚米品质特性，选取照射时间(a)、照射距离(b)、初始水分含量(c)进行三因素 三水平的中心组合实验设计，采用design-expertv8. 0. 6软件中的box-benhnken设计方法 对数据进行回归分析，研究紫外照射条件对留胚米中脂肪酶灭活率的影响，优化工艺参数。 各因素的编码值和实际值见表lo表1因素水平编码表水平因素照射时间a/min照射距离b/cm初始水分含量c/%-194120125131156141. 3. 6数据分析采用 spss

14、 version 22 (ibm®spss®statistics, usa)、originpro8.5 和 excel 软件进行数据 分析。测定结果均重复三次。采用多样本均数比较(anovar lsd检验计算结果的显著性 差异。图中的误差与标准差相对应。2结果与分析2.1紫外照射对留胚米脂肪酶活性的影响留胚米中脂肪酶的含量与脂肪酸的含量没有直接关系，在良好的条件情况下储藏留胚 米，脂肪酶的含量是降低的e-。但无论储藏环境如何，都不能钝化脂肪酶的活性，所以储 藏的留胚米中脂肪酸值会不断地升高ml。不断产生的脂肪酸值会引起脂肪氧化酸败，从而 影响留胚米的品质，缩短留胚米的保质期

15、。为了延长留胚米的储藏期，必须钝化脂肪酶酶活 性。如图1所示，随着紫外照射时间的增加，脂肪酶灭活率会逐渐增加，当照射时间超过 12min后，再继续增加照射时间，脂肪酶灭活率增加幅度较小。为了节约能源，应尽量缩短 照射时间，因此，选择紫外照射时间为12 mine随着紫外照射距离增加，紫外照射的强度 会降低，脂肪酶灭活率会逐渐下降，当照射距离超过5cm后，脂肪酶灭活率会下降的较为 明显，所以照射距离宜为45cm。可见紫外照射处理具有一定程度灭活脂肪酶的效果，从而 可以适当延长留胚米的贮藏时间。朱松等时利用微波处理留胚米，脂肪酶灭活率为68%, 豁银强等【4利用脉冲微波处理留胚米，处理后脂肪酶的活力

16、降低至原来的50%左右，在留胚 米脂肪酶灭活方面，紫外处理基本达到了微波处理的效果。随着留胚米初始水分含量的增加, 脂肪酶灭活率呈现先平缓后下降趋势，当初始水分含量为13%时，脂肪酶灭活达到最高为 61.38%,且较高水分的留胚米比低水分的留胚米食用品质好。当初始水分含量继续增加时, 脂肪酶灭活率随之下降，且水分含量过大，会增加后期储藏难度，高水分含量会使留胚米呼 吸作用旺盛，脂肪酶、蛋白酶活性较高，代谢速度较快，加速留胚米品质的劣变'。所以留 胚米的初始水分含量应控制在13%左右。60- - o o5 4810894紫外照射距离(cm)567315181516116912初始水分含量

17、(%)121314图1紫外照射对脂肪酶灭活率的影响2.2紫外照射对水分散失率的影响水分含量的差别会影响留胚米的货架期及食用品质，水分过低虽然可抑制微生物的生命 活动，但米饭的食用品质也会降低很多，留胚米水分含量高，脂肪酶活性也会较高，储藏期 间会加速留胚米品质的劣变；留胚米水分含量低，也就能降低脂肪酶的活性，从而稳定留胚 米品质。低水分含量虽能保证留胚米的稳定性，却很难保证留胚米的口感和新鲜度潘 巨忠等人i研究不同含水量大米储藏效果，得出不同水分条件的大米的保鲜效果不同。因 此,适当控制留胚米的水分含量，既能保证留胚米的口感和新鲜度又能保障留胚米的稳定性。 由图2可知，紫外照射时间从3min增

18、加到15min,水分散失率的变化幅度低于0.1%,说明 紫外照射时间对留胚米的水分含量影响不大。紫外照射距离从4cm增加到8cm,水分散失 率变化幅度低于0.2%,由此可得知改变紫外照射距离不会影响留胚米的水分含量。留胚米 的初始水分含量不同，经紫外照射后，留胚米的水分损失率变化幅度不超过0.17%,所以不 同初始水分含量的留胚米经过紫外照射后，对水分含量影响较小。根据豁银强等人的研究, 脉冲微波处理后，微波热效应导致留胚米温度升高明显，从而导致原料含水量下降了 3%左 右，而原料含水量的变化更容易引起留胚米食用品质的变化，与此比较，紫外处理基本不引 起原料温度的升高，水分含量损失更少，在稳定

19、留胚米食用品质方面具有一定优势。紫外照射距离（cm）图2紫外照射对水分散失率的影响2. 3紫外照射对碎米率、爆腰率的影响碎米率和爆腰率都会影响留胚米的食用品质和市场价值，因此在处理留胚米时要控制碎米率和爆腰率。由表2可知，紫外照射条件的变化对留胚米的碎米率和爆腰率的影响。随着 照射时间的增加，碎米率会逐渐增加，增加幅度为0.33%；爆腰率也会随之增加，增加幅度 为0.53%。由表3可知，紫外照射距离对碎米率没有影响。随着紫外照射距离的增加，爆腰 率会逐渐下降，下降幅度为0.27%。由表4可知，留胚米初始水分含量对碎米率没有影响。 爆腰率会随初始水分的降低而增加，增加幅度为3.6%,但不能排除样

20、品前处理的影响。由2.1可知，初始水分含量越低，脂肪酶灭活率越高，但爆腰率也随之增加，所以留胚米初始 水分含量应控制在12%13%。该结论与2.2紫外照射对水分散失率的影响结论一致，紫外 线照射会引起留胚米部分水分散失，而紫外线穿透能力不如微波，推测损失的水分主要在表 面，表面水分的散失，造成留胚米内外水分重新分布，受力不均匀形成部分裂纹和碎米，与 脉冲微波处理后爆腰率和碎米率增加近3%比较，紫外处理具有一定优势。照射时间3min6min9mini2mini5min碎米率（%）0.6±0.2a0.77±0.06ab0.77±0.15ab0.83±0.15

21、ab0.93±0.15b爆腰率（%）2.93±0.06a2.93+0.15a3.23±o.15b3.27±0.06b3.47±0.06c表3不同照射距离对碎米率和爆腰率影响照射距离4cm5cm6cm7cm8cm碎米率（%）0.6±0.1a0.57±0.12a0.67±0.06a0.63±0.06a0.53±0.06a爆腰率（%）3.03±0.06c2.97±0.llbc2.87±0.16而2.83±0.06ab2.77±0.05a表4不同初始水分

22、含量对碎米率和爆腰率影响初始水分含量15%14%13%12%11%碎米率（）o.53±o.o5c0.83±0.06c1.17±0.12c1.13±0.06h1.23±0.05a表2不同照射时间对碎米率和爆腰率影响爆腰率（）3.37±0.05d5.6±0.08d6.30+0.10e6.87±0.i5b6.97±0.21a注：研究不同照射时间对碎米率和爆腰率影响时，照射距离为6cm,初始水分含量为15%；研究不同照射距离对碎米率和爆腰 率影响时，照射时间为9min,初始水分含量为15%；研究不同初始水分含量对

23、碎米率和爆腰率影响时，照射时间为9min,照射 距离为6cm。同一行中的数值(平均值土标准偏差)。同一行字母表示不同处理时间显著性差异(p<0.05)2. 4响应面优化紫外照射最佳条件 2. 4. 1实验设计及结果 根据box-behnken响应面设计原理，结合单因素实验，响应面设计试验方案见表5o表5响应面实验设计及其响应值实验号因素照射时间a照射距离b初始水分含量c脂肪啊灭活率111044.972-10-160.3230-1162.9640-1-163.495-1-1060.32610-155.567-10161.38800067.20901-158.731000067.201100

24、064.551210148.1513-11059.791400064.021501i57.671600064.55171-1059.262.4.1响应面模型的建立 按照表5进行实验，并对响应面实验结果进行多元二次回归分析, 可以获得脂肪酶灭酶率关于照射时间(a)、照射距离(b)、初始水分含量(c)的二次多元 回归方程为：y(%)=65. 5-4. 23a-3. 11b-0. 99c-3. 44ab-2. 12ac-0. 13bc-6. 89a-2. 53b-2. 26c22.4. 2各因素对脂肪酶灭活率的影响 模型统计参数和方差分析结果见表6。由表6可知， 回归方程的模型是极显著的(p=0.

25、000k0.01),失拟项不显著(p=0. 5345>0. 05),表明实验 数据与模型拟合度较好，代表性达到良好水平，信噪比为17.418,表明方程的可信度高， 选择恰当，可用于预测脂肪酶灭活率实验结果分析，c.v值越小，实验的可靠性越高，本实 验的c.v值为0.0252,说明实验操作的准确度高,比较可靠。rm. 9723, r2adj=0. 9367,这 些数据说明二次模型的模拟是合理的，并且可信度较高。由p值可以得出a、b> ab. a2对脂肪酶灭活率的影响极显著，ac、b c2对脂肪酶灭活率的影响显著，c、bc对脂肪酶灭活 率的影响不显著。表6方差分析和统计模型参数来源总平

26、方和自由度均方f值p值显著性模型561.96962.4427.300.0001a-照射时间143.401143.4062.70<0.0001*b-照射距离77.31177.3133.810.0007*c-初始水分7.8817.883.450.1058ab47.33147.3320.700.0026*ac17.94117.947.840.0265*bc0.0710.0700.0310.8659a2199.851199.858739<0.0001b226.94126.9411.780.0110*c221.54121.549.420.0181*残差16.0172.29失拟项6.2332.

27、080.850.5345纯误差9.7842.44总和577.9716决定系数r2=0.9723adjr2=o.9367信噪比17.418c.v (%)2.52注：*. p<0. 05表示显著；*. p<0. 01表示极显著。2.4.3交互作用 由回归方程，做出等高线及响应曲面，根据拟合响应面的形状分析各因素 对脂肪酶灭活率的影响，等高线的形状反应出交互作用的强弱趋势。图7到图8为 desgin-expert软件对ab、ac对脂肪酶灭酶率影响的响应面和等高线图，由图7可知，等 高线图形为椭圆，说明照射时间和照射距离交互作用对脂肪酶灭活率存在影响，且影响较显 著，即选择合适的照射时间和

28、照射距离搭配更加有利于提高脂肪酶灭活率。由图8可知，等 高线图近似圆形的椭圆，说明照射时间和初始水分含量对脂肪酶灭活率存在影响，但交互作 用较弱。图7照射时间和照射距离对脂肪酶灭活率的影响点 一 ££图8照射时间和初始水分含量对脂肪酶灭活率的影响2.5最优参数的确定及模型验证根据求解方程，得出脂肪酶灭活率最高的紫外处理条件为照射时间11.52min、照射距离 4.5cm,初始水分含量12.87%,此时脂肪酮灭活率为66.69%。由于考虑到计算优方案的实 际操作可行性，将条件修正为照射时间11.50min、照射距离4.5cm、初始水分含量13%,通 过3次重复实验进行模型验证

29、，实验结果为66.73%,这和预测模型基本一致。且在此条件 下，碎米率增加0.12%、爆腰率增加1.63%、水分散失率增加0.38%,处于可以接受范围内, 因此，利用响应面分析法优化得到的脂肪酶灭活工艺是可行的。3结论本研究采用紫外照射处理留胚米，发现紫外照射处理可以有效降低脂肪酶酶活力，且考 察了紫外照射对留胚米的水分散失率、爆腰率和碎米率的影响。以脂肪酶灭活率为主要指标, 同时考虑水分散失率、爆腰率和碎米率，根据单因素实验结果，设计响应面优化实验，得到 了留胚米紫外照射稳定化最佳工艺参数为：照射时间11.50min、照射距离4.5cm、初始水分 含量13%。此条件下脂肪酶灭活率达到66.7

30、3%、且碎米率增加0.12%、爆腰率增加1.63%、 水分散失率增加0.38%,处于可以接受范围内，因此可以选为紫外照射稳定留胚米的工艺参 数。参考文献1 王汝华,高雪燕,严娜，等.留胚米的研究进展j.农产品加i, 2017,(10): 65-67.wang ruhua, gao xueyan, yan na, et al. advances in the research of rice germplasmjj. agricultural products processing, 2017, (10): 65-67.2 谢骏琦，李莉，时优，等.纳米抗菌包装对胚芽米储藏过程中陈化的抑制作用j.

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