胡 博，范大明*，吳曄君，陶 源，高藝書(shū)，連惠章，黃略略，趙建新,3，張 灝

（1.江南大學(xué) 國(guó)家功能食品工程技術(shù)研究中心，江蘇 無(wú)錫 214122；2.江南大學(xué)食品學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122；3.江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無(wú)錫 214122；4.無(wú)錫華順民生食品有限公司，江蘇 無(wú)錫 214218；5.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，廣東 深圳 518055）

水分等典型影響因素對(duì)微波場(chǎng)下米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基生成及貯藏穩(wěn)定性的干預(yù)

胡 博1,2，范大明2,3,*，吳曄君2，陶 源2，高藝書(shū)2，連惠章4，黃略略5，趙建新2,3，張 灝2

（1.江南大學(xué) 國(guó)家功能食品工程技術(shù)研究中心，江蘇 無(wú)錫 214122；2.江南大學(xué)食品學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122；3.江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無(wú)錫 214122；4.無(wú)錫華順民生食品有限公司，江蘇 無(wú)錫 214218；5.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用化學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，廣東 深圳 518055）

水分廣泛存在于物料中，且水分子作為極性分子在微波場(chǎng)中有著極強(qiáng)的響應(yīng)。結(jié)合大米中重要組分米蛋白與米淀粉，本研究從模擬米粉組分的角度出發(fā)，配制不同水分含量的米蛋白-淀粉復(fù)配體系，考察微波處理?xiàng)l件及復(fù)配比例對(duì)體系加熱過(guò)程中自由基生成及貯藏穩(wěn)定性的影響。采用電子順磁共振技術(shù)獲得微波致自由基的信號(hào)譜圖。研究發(fā)現(xiàn)水分含量高的體系自由基含量下降，說(shuō)明水分對(duì)自由基有一定的猝滅作用。對(duì)比微波場(chǎng)下不同比例的米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基的生成情況發(fā)現(xiàn)，米蛋白產(chǎn)生的自由基多于米淀粉，且二者生成的自由基之間無(wú)抑制作用。復(fù)配體系在貯存期內(nèi)經(jīng)微波加熱后產(chǎn)生大量自由基，自由基信號(hào)強(qiáng)度先逐漸增強(qiáng)，而后隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢且持續(xù)下降。

微波；水分含量；米粉復(fù)配；自由基；電子順磁共振

引文格式：

胡博, 范大明, 吳曄君, 等. 水分等典型影響因素對(duì)微波場(chǎng)下米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基生成及貯藏穩(wěn)定性的干預(yù)[J].食品科學(xué), 2017, 38(11): 148-154. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711024. http://www.spkx.net.cn

HU Bo, FAN Daming, WU Yejun, et al. Effect of water and other factors on the formation of free radicals and storage stability of rice protein and starch mixture under microwave irradiation[J]. Food Science, 2017, 38(11): 148-154. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711024. http://www.spkx.net.cn

自由基是指具有一個(gè)未成對(duì)電子的原子、分子或離子，通常具有生理及致病的雙重作用[1-2]。任何生物體內(nèi)都存在自由基，一般來(lái)說(shuō)，受控的自由基對(duì)機(jī)體是有益的，它們既可以輔助傳遞能量以維持生命活力，也可用于殺滅有害的細(xì)菌和寄生蟲(chóng)，還能參與機(jī)體內(nèi)毒素的排除[3]。在某些生理情況下，如果自由基的生成量超過(guò)一定限制，導(dǎo)致自由基過(guò)剩，則會(huì)出現(xiàn)自由基的“攻擊”作用，將破壞自由基的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，化學(xué)性質(zhì)活潑的自由基將攻擊周?chē)姆肿?，致使新的自由基生成，由此形成惡性循環(huán)。如果生物體適應(yīng)不了這種變化，不及時(shí)猝滅，則會(huì)在細(xì)胞、組織中不斷產(chǎn)生，這種破壞作用累積到一定程度則會(huì)直接或間接對(duì)機(jī)體造成損傷。有文獻(xiàn)表明，食品過(guò)度加工引發(fā)的自由基會(huì)對(duì)細(xì)胞層面造成負(fù)面影響，同時(shí)還與人體的衰老和疾病相關(guān)[4-5]。

電子順磁共振（electron paramagnetic resonance，EPR）技術(shù)檢測(cè)食品大分子中自由基的研究，主要集中在淀粉、谷物類物料[6-10]。早期對(duì)于食品體系自由基的研究主要是純淀粉質(zhì)物料，Ciesielski等[11-14]對(duì)淀粉經(jīng)熱解后生成自由基情況進(jìn)行了研究，結(jié)合EPR檢測(cè)手段發(fā)現(xiàn)，熱解淀粉的未成對(duì)電子未均勻分布于淀粉的結(jié)晶區(qū)和不定型區(qū)，并推測(cè)自由基的生成是由化學(xué)鍵如C—H、O—H、C—O等的斷裂導(dǎo)致。?abanowska等[15]對(duì)高溫處理后的淀粉進(jìn)行了自由基檢測(cè)和化學(xué)結(jié)構(gòu)變化研究，根據(jù)電子耦合裂分規(guī)律結(jié)合軟件擬合分析手段推測(cè)出自由基的信號(hào)組成，如淀粉葡萄糖環(huán)上C1和C6自由基的形成及脫水，同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著加熱溫度的升高，自由基信號(hào)的成分也有相應(yīng)的變化。也有研究針對(duì)米淀粉[16]與米蛋白[17]等單一組分，研究表明米淀粉或米蛋白在微波場(chǎng)中能夠產(chǎn)生碳自由基，且自由基生成情況受多種因素影響，包括微波參數(shù)、水分含量等。

微波作為一種熟化和干燥技術(shù)，廣泛應(yīng)用于谷物類物料的加工[18-19]。微波加熱依據(jù)物質(zhì)的介電特性及吸波性能，具有靶向加熱的特點(diǎn)，針對(duì)食品中的極性分子在微波場(chǎng)中的響應(yīng)實(shí)現(xiàn)快速加熱過(guò)程[20-21]。近年來(lái)隨著微波爐的普及，微波加工引發(fā)的食品安全問(wèn)題備受關(guān)注[22]，已有初步研究表明微波致淀粉和蛋白自由基的存在，但鮮有研究分析微波條件和物料基本組分對(duì)自由基生成情況的影響。本研究采用ERP技術(shù)，探究在民用微波頻率（2 450 kHz）條件下，不同水分含量的米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基的生成及目標(biāo)產(chǎn)品貯藏穩(wěn)定性，旨在為相關(guān)研究提供借鑒和食品微波加工過(guò)程的安全性評(píng)價(jià)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

大米淀粉、大米蛋白 江西金農(nóng)生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

EMX-8/2.7型電子自旋共振儀 德國(guó)Bruker公司；MultiSyNTH微波單模多模合成儀 意大利Milestone公司；FA-st lab水分活度儀 法國(guó)GBX公司；光纖溫度探針、溫度測(cè)定系統(tǒng) 加拿大Fiso公司；分散機(jī) 德國(guó)IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 基本成分的測(cè)定

蛋白質(zhì)、淀粉、粗脂肪、水分及金屬元素含量的測(cè)定分別依據(jù)AACC 46-10改進(jìn)凱氏定氮法、GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測(cè)定》酸水解法、GB/T 22427.3—2008《食品中脂肪的測(cè)定》索氏抽提法及GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》105℃恒質(zhì)量法；金屬元素含量的測(cè)定均采用原子吸收法，具體根據(jù)GB/T 5009.90—2003《食品中鐵、鎂、錳的測(cè)定》測(cè)定Fe、Mn元素含量，GB/T 5009.91—2003《食品中鉀、鈉的測(cè)定》測(cè)定K、Na元素含量，GB/T 5009.13—2003《食品中銅的測(cè)定》測(cè)定Cu元素含量。

1.3.2 米蛋白-淀粉復(fù)配體系的制備

參照米粉中蛋白與淀粉含量的真實(shí)比例，配制5%、10%、15%、20%蛋白含量的復(fù)配體系。以總質(zhì)量200 g為基準(zhǔn)，稱量相應(yīng)比例含量的米蛋白與米淀粉，用分散機(jī)以500 r/min速率不斷攪拌物料直至分散均勻。

1.3.3 米蛋白-淀粉復(fù)配體系水分含量的調(diào)節(jié)

結(jié)合谷物干燥前的水分含量及米改性濕熱處理?xiàng)l件（水分含量18%～27%），配制16%、22%、28% 3 個(gè)水分梯度的樣品。將配制好的復(fù)配體系平鋪于容器中，向表面均勻噴灑去離子水，通過(guò)噴水前后的質(zhì)量差控制水分含量，用GB 5009.3—2010中直接干燥法測(cè)定水分含量，根據(jù)結(jié)果加適量復(fù)配體系/去離子水，直至樣品水分含量達(dá)到水分梯度要求值（±0.50）。

1.3.4 微波加熱方法

稱?。?.00±0.02） g樣品于微波合成儀專用配套石英試管中，輕敲試管壁使得樣品均勻分布于試管底部，并保證試管內(nèi)樣品上表面水平。將裝有樣品的試管放入微波專用的聚酯套管中，旋緊套管蓋使樣品處于密閉的環(huán)境。再將套管放入微波合成儀腔體，進(jìn)行單模處理，微波頻率2 450 kHz，最大功率400 W/g。處理結(jié)束后立即將樣品進(jìn)行EPR檢測(cè)，每組樣品平行測(cè)定3 次。

1.3.5 傳導(dǎo)加熱方法

傳導(dǎo)加熱與微波加熱方式的原理完全不同，微波加熱是直接與反應(yīng)體系中的極性分子耦合，達(dá)到靶向加熱物料的效果，而傳導(dǎo)加熱是采用直接或間接熱源對(duì)容器內(nèi)的物料進(jìn)行處理的方法。以水分活度為0.84的樣品為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以控制相同加熱溫度和時(shí)間的思路變換加熱方式，準(zhǔn)確稱取1.0 g蛋白樣品于內(nèi)徑為1.2 cm的石英試管中，設(shè)置烘箱溫度為100 ℃，將樣品置于烘箱中加熱30 min。對(duì)加熱過(guò)程的自由基信號(hào)變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分別在2、4、6、8、10、15、20、25、30 min時(shí)取樣品進(jìn)行EPR測(cè)定，每組樣品平行測(cè)定3 次。

1.3.6 樣品的貯存方法

稱取微波處理后的樣品60～80 mg于核磁管中，轉(zhuǎn)移至密封容器，在室溫（20 ℃）條件下避光保存，在微波處理的1 d內(nèi)密集測(cè)定EPR信號(hào)變化，測(cè)定時(shí)間點(diǎn)分別為0.25、0.50、1.00、2.00、10.00 h和24.00 h，處理1 d后取5、10、30、60、90、120 d的時(shí)間點(diǎn)，分別進(jìn)行ERP檢測(cè)。

1.3.7 ERP檢測(cè)方法

綜合參考?abanowska[6]、劉意驍[23]等的方法將微波處理前后的樣品于內(nèi)徑3 mm的樣品核磁管內(nèi)，用分析天平準(zhǔn)確稱取裝樣前后核磁管的質(zhì)量，將樣品管置于諧振腔。設(shè)置儀器的微波頻率和調(diào)試頻率分別為9.85 Hz和100 kHz。在室溫20 ℃條件下測(cè)定，設(shè)定中心磁場(chǎng)為350 mT，調(diào)制幅度為0.6 T，掃場(chǎng)寬度為10 mT，微波功率為20 mW。采用比較法測(cè)定朗德因子g值，將一個(gè)已知g值等于1.980 0的標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測(cè)樣品分別置于雙樣品微波諧振腔的前后腔中，分別記錄下兩個(gè)樣品的ERP譜圖。由于兩樣品在同一微波頻率v下產(chǎn)生共振，則由共振條件式可求得：

式中：h表示Planck常數(shù)（6.63×10－34J?s）；v表示微波頻率/mW；β表示Bohr磁子；g表示朗德因子；H表示磁感應(yīng)強(qiáng)度/Gs；下標(biāo)s、x分別表示標(biāo)準(zhǔn)樣品和未知樣品；Hs和Hx可用核磁共振高斯計(jì)測(cè)得。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)計(jì)算和圖譜分析制作應(yīng)用了Office Excel 2013軟件以及Origin Pro 8 SR1軟件；數(shù)據(jù)用±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 原材料基本組成

原材料的純度對(duì)其在微波場(chǎng)中的自由基反應(yīng)具有一定影響，且實(shí)驗(yàn)需探究不同淀粉含量對(duì)蛋白自由基生成的影響，原材料越純，其他成分對(duì)微波致蛋白自由基反應(yīng)的干擾越少。米蛋白及米淀粉的基本成分結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 米蛋白及米淀粉中基本組分含量Table 1 Basic components of rice protein and starch

物料在制備過(guò)程中往往會(huì)引入一些金屬成分，并且谷物類的麩皮中含有豐富的金屬元素，其加工精度也能顯著影響物料的金屬含量。研究表明，一些金屬元素如堿土金屬元素（K、Mg）和過(guò)渡金屬元素（Fe、Cu）由于自身性質(zhì)的不同對(duì)淀粉熱處理產(chǎn)生自由基的種類和數(shù)量影響不同[6,24-25]，因此推測(cè)蛋白及淀粉中的金屬離子對(duì)于微波致自由基反應(yīng)具有催化作用，能夠促進(jìn)或抑制自由基生成。由表1中數(shù)據(jù)可知，金屬元素含量較低，對(duì)于ERP檢測(cè)的影響水平相對(duì)較低，并且將空核磁管與裝有米蛋白樣品的核磁管進(jìn)行ERP檢測(cè)，將得到的譜圖進(jìn)行比較可知（圖1），譜圖信號(hào)中g(shù)＝4.3處均有比較明顯的Fe元素信號(hào)峰[26]，但裝樣前后Fe元素信號(hào)強(qiáng)度差異不大，推測(cè)原因可能是核磁管本身含有一定量的Fe元素，且含量遠(yuǎn)大于樣品中Fe含量，故本研究暫且忽略金屬元素對(duì)ERP譜圖的影響。

圖1 裝樣前后自由基信號(hào)強(qiáng)度的比較Fig. 1 Comparison of signal intensity of free radicals with or without sample

2.2 微波加熱米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基種類

圖2 復(fù)配樣品160 W/g處理6 min的自由基信號(hào)強(qiáng)度Fig. 2 Free radical signal intensity of mixture samples treated for 6 min with microwave power at 160 W/g

將米蛋白-淀粉復(fù)配體系進(jìn)行微波處理，比較不同蛋白含量的樣品自由基的生成情況，結(jié)果如圖2所示。參照1.3.7節(jié)中樣品g值的確定方法，計(jì)算得到各復(fù)配體系自由基的g值均在2.004 1～2.005 4之間，且微波處理后自由基信號(hào)明顯，峰形接近，均為上下兩個(gè)相對(duì)稱的峰，由此可以判定米蛋白-淀粉復(fù)配體系所產(chǎn)生的自由基為碳自由基[6,27-30]。

2.3 微波場(chǎng)下米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基的生成規(guī)律

圖3 復(fù)配樣品在不同功率下微波處理6 min的自由基信號(hào)強(qiáng)度Fig. 3 Free radical signal intensity of mixture samples treated for 6 min at different microwave powers

2.3.1 微波功率對(duì)復(fù)配體系自由基生成的影響由不同微波功率下的ERP結(jié)果由圖3可知，6 種體系自由基水平增長(zhǎng)趨勢(shì)均隨微波功率的增大而上升。其中，各體系自由基基本在功率大于40 W/g后便表現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，米淀粉體系增長(zhǎng)速率最為緩慢，120 W/g后才表現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。由此可以得出，蛋白質(zhì)對(duì)于淀粉自由基的生成無(wú)抑制作用，且在復(fù)配體系中，蛋白質(zhì)生成的自由基顯著影響總自由基的增長(zhǎng)趨勢(shì)。另外，在微波加熱過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，微波功率大于160 W/g時(shí)會(huì)導(dǎo)致部分樣品的焦糊，為了比較過(guò)/非過(guò)熱狀態(tài)下微波加熱致自由基的變化情況，后續(xù)微波功率采用80 W/g和160 W/g。

2.3.2 加熱時(shí)間對(duì)米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基生成的影響

圖4 復(fù)配樣品微波加熱不同時(shí)間后的自由基信號(hào)強(qiáng)度Fig. 4 Free radical signal intensity of mixture samples radicals microwaved for different times

實(shí)驗(yàn)設(shè)定微波功率分別為80 W/g和160 W/g，得到復(fù)配體系在不同加熱時(shí)間下自由基信號(hào)的增長(zhǎng)情況。由圖4可知，加熱時(shí)間對(duì)復(fù)配體系自由基的影響趨勢(shì)基本一致，均隨時(shí)間的增加自由基強(qiáng)度逐漸增大。80 W/g條件下，加熱時(shí)間對(duì)復(fù)配體系自由基的增長(zhǎng)作用影響較小，自由基含量增長(zhǎng)最多僅為原始樣品的2～3 倍；而在160 W/g條件下，自由基的增長(zhǎng)速率在加熱4 min后顯著提高，自由基水平最多可達(dá)到原始樣品的8 倍。由此可見(jiàn)，高功率及長(zhǎng)時(shí)間的微波處理可使自由基呈現(xiàn)階段性快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

2.3.3 水分含量對(duì)米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基生成的影響

選取微波功率為80 W/g和160 W/g，微波加熱時(shí)間為6 min，處理不同水分含量的樣品，對(duì)處理后的樣品進(jìn)行EPR檢測(cè)。兩種微波功率下不同水分含量對(duì)應(yīng)的自由基信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系如圖5所示，80 W/g微波功率下自由基信號(hào)強(qiáng)度的變化相對(duì)較小，且水分含量越高，各體系間自由基含量的差值越小，可見(jiàn)水分子對(duì)自由基具有較強(qiáng)的猝滅作用。在160 W/g條件下，水分含量增加，復(fù)配體系自由基信號(hào)強(qiáng)度均有較為明顯的下降趨勢(shì)，且下降速率幾乎一致，各體系自由基含量差異隨水分含量的增加而減小，由此可以得到水分對(duì)物料生成自由基的猝滅作用較為顯著。

圖5 不同水分含量的復(fù)配樣品微波處理6 min后的自由基信號(hào)強(qiáng)度Fig. 5 Free radical signal intensity of mixture samples with different water contents microwaved for 6 min

2.4 米蛋白-淀粉復(fù)配體系自由基對(duì)貯藏穩(wěn)定性的影響

為了考察蛋白含量影響復(fù)配體系自由基在貯藏期的增長(zhǎng)與衰減，將不同蛋白含量的樣品于微波功率為160 W/g條件下加熱6 min，對(duì)樣品進(jìn)行EPR檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 微波加熱復(fù)配樣品自由基信號(hào)強(qiáng)度的變化Table 3 Changes in free radical signal intensity of mixture sample after microwave treatment

微波加熱結(jié)束后，立即對(duì)樣品的EPR進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示，在微波加熱后的前1 h內(nèi)，自由基的信號(hào)強(qiáng)度呈現(xiàn)衰減趨勢(shì)，衰減較為緩慢，在1 h內(nèi)自由基信號(hào)強(qiáng)度平均衰減8%。1 h后自由基信號(hào)強(qiáng)度逐漸上升，直至3～5 d左右，信號(hào)強(qiáng)度開(kāi)始下降，且下降趨勢(shì)持續(xù)且緩慢。蛋白含量不同，自由基信號(hào)強(qiáng)度有很大差異，但整體趨勢(shì)基本一致。自由基信號(hào)強(qiáng)度隨蛋白含量的增加而上升，微波加熱后，米蛋白與米淀粉均產(chǎn)生自由基，且米蛋白產(chǎn)生的自由基較多，由表3可知，米淀粉生成的自由基對(duì)米蛋白微波加熱后產(chǎn)生自由基并無(wú)抑制作用，同時(shí)，自由基信號(hào)強(qiáng)度在1 h后的上升趨勢(shì)表明蛋白和淀粉生成的自由基也存在偶極-偶極相互作用，這種相互作用既可能是各自分子內(nèi)的相互作用，即淀粉葡萄糖環(huán)分子內(nèi)脫水和復(fù)水反應(yīng)生成C1位置上的自由基之間的相互作用及蛋白表面氨基酸殘基失去電子生成自由基的相互作用，也可能是蛋白與淀粉生成的碳自由基之間進(jìn)一步耦合所致。總之，淀粉含量對(duì)米蛋白自由基的影響主要表現(xiàn)在自由基的產(chǎn)生數(shù)量不同，而對(duì)貯藏期自由基含量的變化趨勢(shì)影響不大。

3 結(jié) 論

本研究模擬米粉中米蛋白與米淀粉的真實(shí)配比配制復(fù)配體系，通過(guò)微波處理探究復(fù)配體系自由基的生成規(guī)律及貯藏穩(wěn)定性。結(jié)果得到復(fù)配體系產(chǎn)生的自由基是以碳為中心的自由基。微波加熱不同水分含量復(fù)配體系，水對(duì)自由基具有一定猝滅作用；且隨處理時(shí)間延長(zhǎng)，樣品體系溫度升高，自由基信號(hào)強(qiáng)度呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，增長(zhǎng)速率遞增。隨著大米蛋白比例的上升，自由基信號(hào)強(qiáng)度增加。大米蛋白生成的自由基數(shù)量較大米淀粉更多，并且還能與淀粉產(chǎn)生的碳自由基通過(guò)偶極-偶極協(xié)同作用增強(qiáng)穩(wěn)定性。在貯藏期間，微波處理后的復(fù)配體系自由基信號(hào)強(qiáng)度先呈略微上升趨勢(shì)，而后隨時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生緩慢且持續(xù)的下降。

[1] KEHRER J P, KLOTZ L O. Free radicals and related reactive species as mediators of tissue injury and disease: implications for health[J]. Critical Reviews in Toxicology, 2015, 45(9): 765-798. DOI:10.3109/ 10408444.2015.1074159.

[2] B?HM F, EDGE R, TRUSCOTT G. Interactions of dietary carotenoids with activated (singlet) oxygen and free radicals: potential effects for human health[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 2012, 56(2): 205-216. DOI:10.1002/mnfr.201100222.

[3] RAHMAN S H, AMMORI B J, LARVIN M, et al. Increased nitric oxide excretion in patients with severe acute pancreatitis: evidence of an endotoxin mediated inflammatory response?[J]. Gut, 2003, 52(2): 270-274. DOI:10.1136/gut.52.2.270.

[4] DEVASAGAYAM T P, TILAK J C, BOLOOR K K, et al. Free radicals and antioxidants in human health: current status and future prospects[J]. Journal of the Association of Physicians of India, 2004, 52: 794-804.

[5] SARAVIA J, LEE G I, LOMNICKI S, et al. Particulate matter containing environmentally persistent free radicals and adverse infant respiratory health effects: a review[J]. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology, 2013, 27(1): 56-68. DOI:10.1002/jbt.21465.

[6] ?ABANOWSKA M, FILEK M, KURDZIEL M, et al. Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy characterization of wheat grains from plants of different water stress tolerance[J]. Journal of Plant Physiology, 2012, 169(13): 1234-1242. DOI:10.1016/ j.jplph.2012.04.020.

[7] AHN J J, AKRAM K, KIM H K, et al. Electron spin resonance spectroscopy for the identification of irradiated foods with complex ESR signals[J]. Food Analytical Methods, 2013, 6(1): 330-308. DOI:10.1007/s12161-012-9440-4.

[8] BIDZI?SKA E, MICHALEC M, PAWCENIS D. Effect of thermal treatment on potato starch evidenced by EPR, XRD and molecular weight distribution[J]. Magnetic Resonance in Chemistry, 2015, 53(12): 1051-1056. DOI:10.1007/s12161-012-9440-4.

[9] KRUPSKA A, WOJTOWICZ E, AUGUSTYNIAK-JAB?OKOW M. Electron paramagnetic resonance study of organic radicals in some herbal plants[J]. Acta Physica Polonica A, 2016, 129(6): 1201-1204. DOI:10.12693/APhysPolA.129.1201.

[10] VILLANUEVA M E, DIEZ A M, GONZ?LEZ J A, et al. Antimicrobial activity of starch hydrogel incorporated with copper nanoparticles[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(25): 16280-16288. DOI:10.1021/acsami.6b02955.

[11] CIESIELSKI W. Starch radicals Part Ⅲ: semiartificial complexes[J]. European Food Research and Technology, 1998, 207(4): 292-298. DOI:10.1007/s002170050335.

[12] CIESIELSKI W, BACZKOWICZ M, ACHREMOWICZ B, et al. Starch radicals. Part Ⅱ: cereals-native starch complexes[J]. Carbohydrate Polymers, 1997, 34(4): 303-308. DOI:10.1016/S0144-8617(97)00115-X.

[13] CIESIELSKI W, TOMASIK P. Starch radicals Part Ⅳ: thermoanalytical studies[J]. European Food Research and Technology, 1998, 207(4): 299-303. DOI:10.1007/s002170050336.

[14] CIESIELSKI W, TOMASIK P. Starch radicals. Part I. thermolysis of plain starch[J]. Carbohydrate Polymers, 1997, 31(4): 205-210. DOI:10.1016/S0144-8617(96)00122-1.

[15] ?ABANOWSKA M, WESE?UCHABIRCZy?SKA A, KURDZIEL M, et al. The mechanism of thermal activated radical formation in potato starch studied by electron paramagnetic resonance and Raman spectroscopies[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 91(1): 339-347. DOI:10.1016/j.carbpol.2012.08.039.

[16] 劉意驍, 范大明, 王麗云, 等. 微波處理淀粉自由基的生長(zhǎng)和衰減[J].食品科學(xué), 2014, 35(13): 114-117. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201413021.

[17] 胡博, 范大明, 烏斯嘎勒, 等. 微波致米蛋白的自由基生成及氧化特性研究[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2015(4): 151-156. DOI:10.13982/ j.mfst.1673-9078.2015.4.024.

[18] N?CHTER M, ONDRUSCHKA B, BONRATH W, et al. Microwave assisted synthesis: a critical technology overview[J]. Green Chemistry, 2004, 6(3): 128-141. DOI:10.1039/B310502D.

[19] WRAY D, RAMASWAMY H S. Novel concepts in microwave drying of foods[J]. Drying Technology, 2015, 33(7): 769-783. DOI:10.1080/ 07373937.2014.985793.

[20] CHANDRASEKARAN S, RAMANATHAN S, BASAK T. Microwave food processing: a review[J]. Food Research International, 2013, 52(1): 243-261. DOI:10.1016/j.foodres.2013.02.033.

[21] RESURRECCION F, LUAN D, TANG J, et al. Effect of changes in microwave frequency on heating patterns of foods in a microwave assisted thermal sterilization system[J]. Journal of Food Engineering, 2015, 150: 99-105. DOI:10.1016/j.jfoodeng.2014.10.002.

[22] TANG J M. Unlocking potentials of microwaves for food safety and quality[J]. Journal of Food Science, 2015, 80(8): 1776-1793. DOI:10.1111/1750-3841.12959.

[23] 劉意驍. 微波加熱致大米淀粉自由基的生成及穩(wěn)定性研究[D].無(wú)錫: 江南大學(xué), 2014: 6-7.

[24] ?ABANOWSKA M, KURDZIEL M, BIDZI?SKA E, et al. Influence of metal ions on thermal generation of carbohydrate radicals in native and modified starch studied by EPR[J]. Starch-St?rke, 2013, 65(5/6): 469-482. DOI:10.1002/star.201200165.

[25] HU E, CHENG H F. Catalytic effect of transition metals on microwave-induced degradation of atrazine in mineral micropores[J]. Water Research, 2014, 57(12): 8-19. DOI:10.1016/ j.watres.2014.03.015.

[26] ?ABANOWSKA M, KURDZIEL M, FILEK M, et al. The influence of the starch component on thermal radical generation in flours[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 101(1): 846-856. DOI:10.1016/ j.carbpol.2013.10.005.

[27] MAUPOIL V, ROCHETTE L. Evaluation of free radical and lipid peroxide formation during global ischemia and reperfusion in isolated perfused rat heart[J]. Cardiovascular Drugs and Therapy, 1988, 2(5): 615-621. DOI:10.1007/BF00054201.

[28] HOGG N. Detection of nitric oxide by electron paramagnetic resonance spectroscopy[J]. Free Radical Biology and Medicine, 2010, 49(2): 122-129. DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2010.03.009.

[29] LASSMANN G, KOLBERG M, BLEIFUSS G, et al. Protein thiyl radicals in disordered systems: a comparative EPR study at low temperature[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2003, 5(11): 2442-2453. DOI:10.1039/B302601A.

[30] SHIMOYAMA Y, UKAI M, NAKAMURA H. ESR detection of wheat flour before and after irradiation[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2006, 63(4): 888-890. DOI:10.1016/j.saa.2005.10.022.

Effect of Water and Other Factors on the Formation of Free Radicals and Storage Stability of Rice Protein and Starch Mixture under Microwave Irradiation

HU Bo1,2, FAN Daming2,3,*, WU yejun2, TAO yuan2, GAO yishu2, LIAN Huizhang4, HUANG Luelue5, ZHAO Jianxin2,3, ZHANG Hao2
(1. National Engineering Research Center for Functional Food, Jiangnan University, Wuxi 214122, China; 2. State Key Laboratory of Food Science and Technology, School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China; 3. Collaborative Innovation Center of Food Safety and Quality Control in Jiangsu Province, Wuxi 214122, China; 4. Wuxi Huashun Minsheng Food Co. Ltd., Wuxi 214218, China; 5. School of Applied Chemistry and Biological Technology, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen 518055, China)

Water is widely existed in materials, and it as a polar molecule has a strong response in microwave fi eld. The major components of rice (protein and starch) were chosen to prepare mixtures with different water contents depending on the proportion of rice fl our. The effect of microwave treatment conditions and mixing proportion on the generation of free radicals and storage stability of mixtures was investigated. Electron paramagnetic resonance (EPR) was applied to investigate the nature of free radicals in microwaved samples. The free radical content of mixtures with higher water content decreased, which showed that water had a quenching effect on free radicals. Comparison of mixtures of different proportions of rice protein and starch in microwave fi eld showed that rice protein produced more free radicals than starch, and the generation of free radicals from both components had no inhibitory effect on each other. A large number of free radicals were generated in microwaved samples during storage period, and then the EPR signal continued to decline at a slow rate with increasing time of storage.

microwave; water content; mixture of rice protein and starch; radical; electron paramagnetic resonance (EPR)

10.7506/spkx1002-6630-201711024

TS201.6

A

1002-6630（2017）11-0148-07

2016-11-21

江蘇省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（BK20130141）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD04B03）；無(wú)錫市科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)引導(dǎo)資金項(xiàng)目（0302-B010504-130003-PB）；江蘇省科技計(jì)劃項(xiàng)目（農(nóng)業(yè)）省重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（BK2016309）

胡博（1991—），女，碩士，研究方向?yàn)槭称芳庸ぜ吧锛夹g(shù)。E-mail：hubo@jiangnan.edu.cn

*通信作者：范大明（1983—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称芳庸ぜ吧锛夹g(shù)。E-mail：dmfan@jiangnan.edu.cn