CN114246210A - 应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法 - Google Patents
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Abstract
应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法。稻米储藏技术研究主要针对精米，保鲜方法包括气调贮藏法、保鲜剂法、低温冷藏法、涂膜保鲜法以及辐射保鲜技术。本发明包括如下步骤：钴源辐照装置MC建模；采用95%留胚率的胚芽米进行辐照及贮藏实验，并采用蒙特卡罗软件MCNP5对剂量场分布进行建模；剂量场的选定；采用高温高湿环境对胚芽米开展贮藏实验；米饭蒸煮特性评价；对储存后的胚芽米样品以鲜胚芽米和未经辐照预处理的胚芽米为对照，胚芽米米饭质构特性评价；从蒸煮特性和蒸煮特性得出胚芽米辐照保鲜剂量。本发明用于胚芽米保鲜辐照工艺制定，胚芽米辐照保鲜剂量(1‑2)kGy为宜。
Description
技术领域
本发明涉及涉及食品保鲜、核技术领域，具体涉及一种应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法。
背景技术
目前，稻米储藏技术研究主要针对精米，保鲜方法包括气调贮藏法、保鲜剂法、低温冷藏法、涂膜保鲜法以及辐射保鲜技术。辐射保鲜过程不产生高温，适当辐射场对稻米营养影响极小，不产生质变的致病致疾物质。辐射保鲜技术具有其他保鲜技术难与匹敌的优势：γ射线穿透力极强，易于产品包装后进行保鲜处理；利用γ射线的生物效应可以杀死胚芽米生产加工过程携带的细菌、霉菌及致病细菌，有效提高胚芽米制品的安全性；γ射线在有效降低胚芽米制品初始菌落数量同时降低胚芽中一些分解酶失去活性，获得比其他保鲜方法更长的食用期；采用经高能剂量场处理后使稻米蒸煮时间变短，可减少维生素和其他营养物质的损失。高能γ射线是延长食品储藏期的有效手段，具有处理速度快、不污染食品和环境、穿透性强、提高食品安全性等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，该方法包括如下步骤：
（1）钴源辐照装置MC建模；
采用95%留胚率的胚芽米进行辐照及贮藏实验，并采用蒙特卡罗软件MCNP5对剂量场分布进行建模；
（2）剂量场的选定；
采用通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所试验位置的当量剂量率，利用化学剂量计进行辐照试验，进而计算剂量率与模拟结果进行对比；
（3）95%留胚率的胚芽米进行辐照及贮藏实验
采用不同剂量开展胚芽米辐照实验，并在高温高湿环境对胚芽米开展贮藏实验；
（4）米饭蒸煮特性评价；
对储存后的胚芽米样品以鲜胚芽米和未经辐照预处理的胚芽米为对照，分别将其制成米饭对蒸煮特性、质构特性进行测定；
（5）胚芽米米饭质构特性评价；
（6）从蒸煮特性和质构特性得出胚芽米辐照保鲜剂量。
所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的步骤（1）中的中心钴源活度为10万居里，花篮由24根源棒组成。
所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的步骤（2）的具体过程为：采用通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所试验位置的当量剂量率，利用化学剂量计进行辐照试验，在25℃、相对湿度RH=50%，利用紫外分光光度在440nm波长下，测得吸光度变化值∆A，通过D=KÍ∆A(Gy)，其中K=58798，进而计算剂量率与模拟结果进行对比，选取低剂量率10Gy/h，均匀度好的区域进行实验，并且剂量与剂量率互相存在一定的补偿作用；分别采用1、2、3 kGy的高能γ射线对留胚率95%的胚芽米进行辐照预处理。
所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的步骤（3）中的储藏是在37℃、60%的储藏温度和相对湿度的加速储藏环境中保存3个月。
所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的源棒孔位排列方式为：源棒中心红色区域为直径3.5mm的钴放射源，外围黄色区域为厚度2mm的不锈钢外皮，外围的相邻两根放射源与整个圆形区域的圆心连线所夹角度为18度，外圈放射源距离圆心24.2厘米，内圈放射源距离圆心12.1厘米，各放射源高度均为46cm。
所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的步骤（2）中的化学剂量计为重铬酸钾（银）。
有益效果：
1.本发明是辐射法保鲜胚芽米关键技术是高能剂量场对胚芽米理化性质的影响及吸收剂量的控制方法。
2.本发明采用高温高湿环境对胚芽米开展贮藏实验，辐照组样品无霉变和生虫现象发生，而对照组发生虫蛀现象，证明1000Gy剂量对胚芽米虫蛀现象有较好的效果。
3.本发明辐照处理能够促使脂肪酶和过氧化物酶发生失活，降低了胚芽米中氧化应激的反应，同时适当的辐照处理也会使蛋白和淀粉分子发生一定程度的变性，进而延缓储藏过程中发生的感官品质的衰减。当辐照剂量过大会导致胚芽米呈现一种辐照产生的气味，且辐照也会诱导产生一定的自由基破坏淀粉基质和蛋白分子，造成脂肪和蛋白发生氧化反应和褐变反应，引起感官品质下降。
附图说明：
附图1是试验位置的当量剂量率图。
具体实施方式：
实施例1：
一种应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，该方法包括如下步骤：
（1）钴源辐照装置MC建模；
采用95%留胚率的胚芽米进行辐照及贮藏实验，并采用蒙特卡罗软件MCNP5对剂量场分布进行建模；
（2）剂量场的选定；
采用通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所试验位置的当量剂量率，利用化学剂量计进行辐照试验，进而计算剂量率与模拟结果进行对比；
（3）采用高温高湿环境对胚芽米开展贮藏实验；
（4）米饭蒸煮特性评价；
对储存后的胚芽米样品以鲜胚芽米和未经辐照预处理的胚芽米为对照，分别将其制成米饭对蒸煮特性、质构特性进行测定；
（5）胚芽米米饭质构特性评价；
（6）从蒸煮特性和蒸煮特性得出胚芽米辐照保鲜剂量，剂量场根据辐照装置不同，利用MC程序尽量选择均匀场，避免高剂量率对营养物质的损伤和批量加工的不均匀导致产品质量变劣，利用辐射保鲜胚芽米显著改善贮藏期内的加工特性和烹煮特性。
实施例2：
根据实施例1所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的步骤（1）中的中心钴源活度为10万居里，花篮由24根源棒组成。
实施例3：
根据实施例1或2所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的步骤（2）的具体过程为：采用通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所试验位置的当量剂量率，利用化学剂量计进行辐照试验，在25℃、相对湿度RH=50%，利用紫外分光光度在440nm波长下，测得吸光度变化值∆A，通过D=KÍ∆A(Gy)，其中K=58798，进而计算剂量率与模拟结果进行对比，选取低剂量率10Gy/h，均匀度好的区域进行实验，并且剂量与剂量率互相存在一定的补偿作用；分别采用1、2、3 kGy的高能γ射线对留胚率95%的胚芽米进行辐照预处理，如图1所示，在试验场中，由于不同源棒放射源活度不同，图中显示的活度强弱分布与目前原子能院辐照中心钴源的排布方式完全一致，说明了程序的有效性。为验证仿真结果的可靠性；
表1 程序计算结果与实际测量值对比
实施例4：
根据实施例1或2或3所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的步骤（3）中的储藏是在37℃、60%的储藏温度和相对湿度的加速储藏环境中保存3个月，采用高温高湿环境对胚芽米开展贮藏实验，辐照组样品无霉变和生虫现象发生，而对照组发生虫蛀现象，证明1000Gy剂量对胚芽米虫蛀现象有较好的效果。
分别将其制成米饭对蒸煮特性、质构特性进行测定。对感观品质进行测定。参考GB/T15682-2008《粮油检验稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》，对胚芽米米饭的色泽、外观结构、气味、适口性、滋味等方面进行感官评定，选定具有粮油感官评定基础的人员10名（5男5女），年龄在20～40岁之间。期间还将为评价小组提供饮用水，以中和样品之间的口感，减小多种样品对评价人员所产生的影响。
| 组别 | 色泽 | 外观结构 | 气味 | 适口性 | 滋味 | 总分 |
| 新鲜胚芽米 | 13.54±0.51a | 18.25±0.81a | 18.99±0.65a | 17.25±0.88a | 15.95±0.62a | 83.98±2.96a |
| 贮藏后胚芽米 | 9.95±0.68bc | 18.14±1.12a | 16.59±0.61b | 11.73±0.76d | 10.17±0.77c | 66.58±1.89d |
| 1kGy剂量贮藏 | 10.28±0.24b | 18.22±1.04a | 17.33±0.39b | 13.65±1.04c | 11.02±0.62c | 70.50±3.14c |
| 2kGy剂量贮藏 | 9.57±0.47c | 18.01±0.92a | 18.25±0.57a | 15.14±0.69b | 13.65±1.06b | 74.62±2.53b |
| 3kGy剂量贮藏 | 8.42±0.35d | 18.16±0.39a | 13.42±0.65c | 12.65±0.91c | 10.92±0.84c | 63.57±2.61cd |
由上表可知，与新鲜胚芽米相比，经过储藏后的恒温贮藏3个月后，胚芽米色泽、气味、适口性、滋味和米饭感官评价总分均显著降低，但外观结构无显著变化，具体表现为米粒色泽逐渐加深变黄、失去光泽、粘弹性和油滑感降低、硬度升高、米饭香气和滋味变弱等。这表明胚芽米经过一定时间的储藏后，其内部的化学成分如蛋白质、淀粉、脂肪酸和内部结构发生改变均会导致储藏后食用品质发生下降。尤其是胚芽米含有较高生物活性的淀粉酶、脂肪酶和过氧化物酶等，脂肪酶和过氧化物酶会参与脂肪氧化过程，使脂肪氧化降解成为醛、酮等羰基化合物。随着辐照预处理的剂量升高，胚芽米米饭的色泽呈现下降趋势，外观结构无显著变化，而气味、适口性、滋味和感官评分总分呈现先升高后下降的趋势。这表明辐照预处理对胚芽米白度有一定影响，但是适当剂量处理后可以对气味、适口性、滋味等感官品质呈现正向作用。这可能是因为辐照处理能够促使脂肪酶和过氧化物酶发生失活，降低了胚芽米中氧化应激的反应，同时适当的辐照处理也会使蛋白和淀粉分子发生一定程度的变性，进而延缓储藏过程中发生的感官品质的衰减。当辐照剂量过大会导致胚芽米呈现一种辐照产生的气味，且辐照也会诱导产生一定的自由基破坏淀粉基质和蛋白分子，造成脂肪和蛋白发生氧化反应和褐变反应，引起感官品质下降。结果表示，适当剂量的辐照预处理能够延缓胚芽米在储藏期间发生的感官品质下降。
米饭的质构特性能直接反映胚芽米颗粒在人体口腔的咀嚼特性。而硬度、黏聚性、弹性和咀嚼型是评价米饭常用的感官参数。由下表可知，胚芽米经过储藏后，焖后的米饭硬度呈现上升趋势，黏聚性、咀嚼性和弹性呈现显下降趋势。随着辐照剂量的升高，硬度呈现先下降后上升的趋势，而弹性、黏聚性和咀嚼性呈现先升高后下降的趋势。高能γ射线预处理对胚芽米米饭质构品质特性的影响结果见表2。
表2 高能γ射线预处理对胚芽米米饭质构特性分析
Tab.2 Textural characterization of germ rice by high-energy γ-ray
pretreatment
| 组别 | 硬度/ | 黏着性/（g·s） | 弹性 | 黏聚性 | 咀嚼型/g | 回复性 |
| 新鲜胚芽米 | 1814.11±85.62<sup>d</sup> | 55.24±3.56<sup>a</sup> | 0.65±0.03<sup>a</sup> | 0.79±0.04<sup>a</sup> | 833.54±43.12<sup>a</sup> | 0.14±0.02<sup>a</sup> |
| 贮藏后胚芽米 | 2351.25±87.15<sup>a</sup> | 24.58±2.75<sup>d</sup> | 0.58±0.02<sup>b</sup> | 0.37±0.02<sup>e</sup> | 814.65±42.18<sup>b</sup> | 0.15±0.03<sup>a</sup> |
| 1kGy剂量贮藏 | 2104.37±78.32<sup>b</sup> | 33.62±2.89<sup>c</sup> | 0.59±0.05<sup>a</sup> | 0.42±0.03<sup>d</sup> | 857.51±44.36<sup>a</sup> | 0.14±0.02<sup>a</sup> |
| 2kGy剂量贮藏 | 1914.23±84.65<sup>c</sup> | 43.57±3.24<sup>b</sup> | 0.63±0.04<sup>a</sup> | 0.66±0.02<sup>b</sup> | 849.37±43.56<sup>a</sup> | 0.14±0.03<sup>a</sup> |
| 3kGy剂量贮藏 | 2281.94±86.24<sup>a</sup> | 26.65±2.81<sup>d</sup> | 0.56±0.02<sup>b</sup> | 0.59±0.05<sup>c</sup> | 829.91±43.08<sup>a</sup> | 0.13±0.01<sup>b</sup> |
实施例5：
根据实施例1或2或3或4所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，所述的源棒孔位排列方式为：源棒中心红色区域为直径3.5mm的钴放射源，外围黄色区域为厚度2mm的不锈钢外皮，外围的相邻两根放射源与整个圆形区域的圆心连线所夹角度为18度，外圈放射源距离圆心24.2厘米，内圈放射源距离圆心12.1厘米，各放射源高度均为46cm。
实施例6：
根据实施例1或2或3或4或5所述的步骤（2）中的化学剂量计为重铬酸钾（银）。
Claims (6)
1.一种应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
（1）钴源辐照装置MC建模；
采用蒙特卡罗软件MCNP5对钴源装置建立剂量场分布模型；
（2）剂量场的选定；
采用通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所试验位置的当量剂量率，利用化学剂量计进行辐照试验，进而计算剂量率与模拟结果进行对比；
（3）95%留胚率的胚芽米进行辐照及贮藏实验；
（4）采用高温高湿环境对辐照后胚芽米开展贮藏实验；
（5）烹煮成米饭开展蒸煮特性评价；
对储存后的胚芽米样品以鲜胚芽米和未经辐照预处理的胚芽米为对照，分别将其制成米饭对蒸煮特性、质构特性进行测定；
（6）胚芽米米饭质构特性评价；
（7）从蒸煮特性和质构特性得出胚芽米辐照保鲜剂量。
2.根据权利要求1所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，其特征是：所述的步骤（1）中的中心钴源活度为10万居里，花篮由24根源棒组成。
3.根据权利要求2所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，其特征是： 所述的步骤（2）的具体过程为：采用通量法来计数与计算，将总粒子通量乘以光子在材料中的比势能因子后，即可求出所试验位置的当量剂量率，利用化学剂量计进行辐照试验，在25℃、相对湿度RH=50%，利用紫外分光光度在440nm波长下，测得吸光度变化值∆A，通过D=KÍ∆A(Gy)，其中K=58798，进而计算剂量率与模拟结果进行对比，选取低剂量率10Gy/h，均匀度好的区域进行实验，并且剂量与剂量率互相存在一定的补偿作用；分别采用1、2、3 kGy的高能γ射线对留胚率95%的胚芽米进行辐照预处理。
4.根据权利要求3所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，其特征是：所述的步骤（3）中的储藏是在37℃、60%的储藏温度和相对湿度的加速储藏环境中保存3个月。
5.根据权利要求4所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，其特征是：所述的源棒孔位排列方式为：源棒中心红色区域为直径3.5mm的钴放射源，外围黄色区域为厚度2mm的不锈钢外皮，外围的相邻两根放射源与整个圆形区域的圆心连线所夹角度为18度，外圈放射源距离圆心24.2厘米，内圈放射源距离圆心12.1厘米，各放射源高度均为46cm。
6.根据权利要求5所述的应用于胚芽米保鲜辐照工艺制定方法，其特征是：所述的步骤（2）中的化学剂量计为重铬酸钾（银）。
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