枸杞干輻射殺菌工藝劑量研究

邱建輝　陳玉霞　谷峰　劉尚洪　林勇

摘要 [目的]研究枸杞干的輻射滅菌工藝劑量。[方法]采用不同劑量60Co-γ射線輻照枸杞干，研究不同劑量對枸杞干感觀品質(zhì)、微生物生存率以及蛋白質(zhì)等主要成分含量的影響。[結(jié)果]當輻照劑量為3.98 kGy時，枸杞干中細菌總數(shù)降至4.30×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出，符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標準；計算得到枸杞干中細菌D10為1.61 kGy。當輻照劑量低于8.11 kGy時，枸杞干的比重、色澤、氣味、滋味和口感以及可接受性與對照（未輻照）相比無明顯變化。輻照對枸杞干的蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量無明顯影響，對VE含量有影響。在枸杞干批量輻照時，產(chǎn)品箱中最低劑量點劑量不得低于4 kGy，經(jīng)劑量跟蹤，枸杞干吸收劑量為4.02～5.96 kGy，不均勻度為1.48，微生物含量符合要求。因此，枸杞干輻照滅菌的工藝劑量為4～8 kGy。[結(jié)論]該研究為枸杞干的輻照滅菌應(yīng)用提供了工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞 枸杞干；輻射滅菌；感觀品質(zhì)；微生物；D10；理化性質(zhì)；工藝劑量

中圖分類號 TS255.42 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2018）18-0134-04

Study on Radiosterilization Processing of Dried Lycium barbarum L.

QIU Jianhui，CHEN Yuxia，GU Feng et al （Institute for Farm Products Processing and Nuclearagricultural Technology ， Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei 430064）

Abstract [Objective]To study the technology dose of radiation sterilization of dried Lycium barbarum.[Method]Using different doses of 60Co-γ ray to radiated the L. barbarum， studied the effects of different doses on the sensory quality， the survival rate of the microorganism and the contents of main components such as wolfberry protein， etc.[Result]When the irradiation dose was 3.98 kGy， the total number of bacteria falled to 4.30×102 CFU/g， mould content was less than 10 CFU/g and coli group were not detected in dried L. barbarum， it had been in line with the enterprise dried L. barbarum hygiene standards；the bacterial D10 value of the dried L. barbarum was calculated as 1.61 kGy. When the irradiation dose was lower than 8.11 kGy， the proportion， color， smell， taste， taste and acceptability of dried L. barbarum had no obvious change compared with the control （unirradiated）. Irradiation had no obvious effect on the content of the protein， fat and water of L. barbarum， but had an effect on the content of VE.When the dried L. barbarum mass were irradiated at the lowest dose point dose in product box shold not be less than 4 kGy. Dose tracking， the absorbed dose was 4.02～5.96 kGy， the uneven degree was 1.48.The content of the microorganism had been in line with the enterprise of hygiene standards.So the process dose of radiosterilization of wolfberry dry was 4-8 kGy.[Conclusion]The study provided technological parameters for the application of radiation sterilization of dried L.barbarum.

Key words Dried Lycium barbarum；Radiation sterilization；Sensory quality；Microorganism；D10；Physicochemical property；Technology dose

枸杞（Lycium barbarum L.）是一種藥食同源的名貴中藥材和營養(yǎng)滋補品[1]。傳統(tǒng)加工儲藏的制品以枸杞干為主，它色澤鮮紅，粒大飽滿、營養(yǎng)豐富，富含甜菜堿、酸漿紅素、枸杞多糖、多種氨基酸、胡蘿卜素、核黃素、煙酸、VC及微量元素，具有滋補肝腎、益精明目的功效，常用于治療虛勞精虧、腰膝酸痛、眩暈耳鳴、內(nèi)熱消渴、血虛萎黃、目昏不明等癥。但經(jīng)自然晾曬風干制成的枸杞干，在儲藏、運輸、內(nèi)銷外貿(mào)過程中，一是易受害蟲的危害，二是微生物滋生繁殖使其腐敗變質(zhì)，難以長期保存，由此造成嚴重的經(jīng)濟損失[2]。雖然傳統(tǒng)的化學藥物熏蒸法具有一定的殺蟲滅菌效果， 但所用化學藥劑對人、食品和環(huán)境均有危害[3]。食品輻射滅菌法是利用電離輻射與物質(zhì)相互作用的物理、化學和生物效應(yīng)，殺滅食品中的害蟲和腐敗微生物、致病菌，從而達到延長保藏期和提高食品品質(zhì)的目的。其與傳統(tǒng)方法相比具有殺菌效果好、不需加溫、不需化學添加劑、無殘留、不會破壞產(chǎn)品原有品質(zhì)、不污染環(huán)境和能耗低等特點[4]。20世紀50年代，不少國家開展了γ射線輻照殺菌保藏食品的研究， 取得了一定成效并應(yīng)用于商業(yè)化生產(chǎn)[5]。目前全世界有57個國家和地區(qū)的政府或國際組織批準了230多種輻照食品可以上市，每年市場銷售總量超過40萬t。食品輻照加工已被列為國際重點推廣項目。20世紀80年代以來，我國開展了輻照食品商業(yè)化的實際應(yīng)用研究[6-11]，到2014年6月，我國運行的各類鈷源輻照裝置123座，有100多個單位對200多種食品進行了輻照保鮮，全國每年輻照食品為18萬t以上。我國已批準六大類、18個品種食品輻照衛(wèi)生標準，數(shù)十種輻照食品已進入市場。該研究通過對枸杞干進行不同劑量梯度的輻照，考察了輻照對枸杞干感觀品質(zhì)、微生物存活率、枸杞蛋白質(zhì)等含量的影響，并對枸杞干輻照滅菌的工藝劑量進行了探討，旨在為枸杞干的輻照滅菌應(yīng)用提供工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試產(chǎn)品。枸杞干，紙箱包裝，外包裝規(guī)格為50 cm×31 cm×27 cm，單件重21.3 kg。

1.1.2 主要儀器。UV-Vis8500紫外可見分光光度計（上海天美光學儀器有限公司）；Sartorius電子天平（賽多利斯科學儀器有限公司）；SX-93箱式節(jié)能茂福爐（湖北英山實驗設(shè)備有限公司）；SKD-1000全自動定氮儀（上海沛歐分析儀器有限公司）；SE-A2脂肪測定儀（北京亞歐德鵬科技有限公司）；BCM-1000生物凈化工作臺（蘇州凈化設(shè)備有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品分裝。取枸杞干1件，稱取3.84 kg，分成64小包，每包60 g，用聚乙烯（PE）塑料袋真空包裝。樣品輻照以后，每處理取1包進行微生物檢測，取1包進行感觀測評，其余6包用于主要成分分析，未輻照處理為對照。

1.2.2 輻照處理。輻照處理在湖北省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所進行，放射源為60Co-γ射線源，放射源活度為1.31×1016 Bq。設(shè)定0（CK）、2、3、4、5、6、7、8 kGy共8個處理，輻照時放射源距地高103 cm，鏈速8.3 Hz，動態(tài)步進式輻照。每個處理放置劑量計進行劑量跟蹤，以實測值為準。輻照結(jié)束后，樣品在室溫下保存，進行感觀測評、微生物培養(yǎng)計數(shù)和主要成分分析。

1.2.3 感觀測評。取不同劑量輻照處理后的枸杞干樣品進行感觀測評，每處理取80粒，先觀察枸杞干的顏色，再放入透明玻璃杯，用300 mL開水沖泡，由7名測評員進行目測、鼻嗅和品嘗并記錄測評結(jié)果和可接受性，最后綜合分析7名測評員的測評結(jié)果，給出枸杞干經(jīng)不同劑量輻照處理的感觀品質(zhì)和可接受性。

1.2.4 微生物培養(yǎng)和計數(shù)。菌落總數(shù)測定參照GB4789.2—2010[12]標準執(zhí)行，霉菌培養(yǎng)和計數(shù)參照GB4789.15—2010[13]標準執(zhí)行，大腸菌群培養(yǎng)和計數(shù)參照GB4789.3—2010[14]標準執(zhí)行。

1.2.5 主要成分分析。蛋白質(zhì)含量按GB/T5009.5—2010[15]方法測定；脂肪含量按GB/T5009.6—2003[16]方法測定；總糖采用GB/T18672—2014[17]附錄B方法測定；水分按GB5009.3—2010[18]方法測定；VE按國家標準GB/T5009.82—2003[19]方法測定。

1.2.6 吸收劑量測量。參考JJG 1018-90[20]制作重鉻酸銀劑量計[經(jīng)中國計量科學研究院國家劑量保證服務(wù)（NDAS）比對，測量誤差在±3%以內(nèi)]，用于樣品和批量輻照時劑量跟蹤，用紫外可見分光光度計于20 ℃，350 nm和440 nm波長下測量低量程和高量程重鉻酸銀劑量計的吸光度，并計算劑量值。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理。先對所得到的菌落總數(shù)取對數(shù)，再以輻照劑量為自變量，相對應(yīng)的細菌總數(shù)的對數(shù)值為因變量進行線性回歸擬合， 計算相關(guān)系數(shù)和耐輻射性能（D10），用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量輻照對枸杞干感觀品質(zhì)的影響

對不同輻照劑量處理的枸杞干樣品進行感觀測評，主要從枸杞干的顏色、開水沖泡后枸杞干比重、溶液色澤、氣味、滋味與口感、可接受性六個方面進行評價。每處理各取80粒，放入透明玻璃杯中，用開水沖泡，由食品輻照加工專業(yè)人員進行看顏色、聞香氣、品味道等感觀測評，測評結(jié)果見表1。當輻照劑量為1.96～6.93 kGy時，枸杞干的顏色暗紅色，開水沖泡后的溶液為淡黃色，嗅聞時香甜氣味濃郁，飲入時回味甘甜，與對照相同。當輻照劑量為8.11 kGy時，枸杞干的顏色稍淡，為紅色，香氣和味道稍淡，但沒有其他異味，與對照相比差異不明顯，仍可接受。1.96～8.11 kGy輻照對枸杞干比重沒有影響，開水沖泡時，枸杞顆粒很快沉到杯底。因此，用8.11 kGy以下的劑量對枸杞干進行輻照，不會對枸杞干的感觀品質(zhì)產(chǎn)生明顯影響。另外，樣品用PE塑料袋包裝，當輻照劑量為1.96 kGy時，包裝袋顏色開始發(fā)生變化，隨著劑量的增加，顏色逐漸加深。當輻照劑量為3.98 kGy時，包裝袋顏色為淡褐色，當輻照劑量為6.02 kGy時，包裝袋顏色為黃褐色，當輻照劑量為8.11 kGy時，包裝袋顏色為褐色。

2.2 不同劑量輻照對枸杞干中微生物存活狀況的影響

樣品輻照結(jié)束后，對各處理雜菌總數(shù)、霉菌、大腸菌群分別進行檢測。由表2可知，枸杞干初始菌落總數(shù)為1.97×105 CFU/g，霉菌數(shù)為1.20×102 CFU/g，大腸菌群數(shù)為3.20×102 CFU/g，遠超企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標準（菌落總數(shù)小于7.50×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群不得檢出），為不合格產(chǎn)品。當輻照劑量為3.98 kGy 時， 樣品中細菌總數(shù)降至4.30×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出，符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標準， 當輻照劑量為6.93 kGy時，其菌落總數(shù)小于 10 CFU/g， 遠低于企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標準。

2.3 不同劑量輻照與存活微生物的關(guān)系

以表2中輻照劑量D為自變量，菌落總數(shù)的對數(shù)值（lgN）為因變量進行線性擬合，得a=5.48，b=-0.74，相應(yīng)的回歸方程為lgN=5.48-0.74D。由圖1可知，隨著輻照劑量的增加，存活細菌數(shù)逐漸減少，呈直線負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.995，經(jīng)F測驗，F(xiàn)=23.2>F0.01（16.26）。該試驗供試樣品照前菌落總數(shù)為1.97×105 CFU/g，由lgN=5.48-0.74D計算得到細菌D10（殺死90%的細菌所需要的輻照劑量）為1.61 kGy。當N<10 CFU/g，N0=1.97×105 CFU/g時，計算得到D=7.00 kGy。即使用1.61 kGy的輻照劑量可以殺滅初始細菌總數(shù)為1.97×105 CFU/g的枸杞干中90%的細菌，使用7.00 kGy的輻照劑量即可有效殺滅枸杞干中的微生物。

2.4 不同劑量輻照對枸杞干主要成分含量的影響

枸杞干經(jīng)不同劑量輻照處理后，對其中的蛋白質(zhì)、脂肪、總糖、水分、VE等成分進行測試分析。從表3可以看出，不同輻照劑量對枸杞干中的蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量無明顯影響。但輻照處理的總糖含量與對照相比有明顯差異，輻照處理的總糖含量均高于對照，在1.96～8.11 kGy輻照劑量范圍內(nèi)，隨著輻照劑量的增加，枸杞干中總糖含量逐漸升高。當輻照劑量為8.11 kGy時，總糖含量為45.71%，比對照增加8.39%。輻照劑量對枸杞干中VE含量略有影響，當輻照劑量為8.11 kGy時，VE含量最低為9.96 mg/kg，比對照低0.66 mg/kg，在1.96～8.11 kGy輻照劑量范圍內(nèi)，隨著輻照劑量的增加，枸杞干中VE含量逐漸降低。

2.5 枸杞干批量輻照的吸收劑量測量

根據(jù)枸杞干樣品劑量梯度試驗結(jié)果，即當輻照劑量為3.98 kGy時，細菌總數(shù)為4.3×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出，符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標準。因此，在枸杞干批量輻照時，必須使枸杞干產(chǎn)品箱中最低劑量點劑量達3.98 kGy，以此確定輻照運行速度和時間，再對枸杞干批量輻照的吸收劑量進行實測。在測試期間，選取1個吊具進行試驗，其中有2列，每列5件產(chǎn)品，將其中的1列（ 5件） 作為一個整體，在上、下界及每層中間作橫切面，共7個橫切面。在每個橫切面的兩端及中間各布置3支高量程重鉻酸銀劑量計，每層9支，共63支。劑量計與產(chǎn)品一同輻照，當達到輻照時間時取出劑量計進行儀器檢測。由表4可知，最高劑量點劑量為5.96 kGy，最低劑量點劑量4.02 kGy，不均勻度為1.48。輻照后取樣進行微生物檢測，發(fā)現(xiàn)細菌總數(shù)為110 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出。

3 結(jié)論與討論

在該研究試驗條件下，輻照對枸杞干感觀品質(zhì)無不良影響，低于6.93 kGy劑量的輻照，枸杞干開水沖泡溶液的色澤、香氣、滋味和口感以及可接受性與對照相比沒有變化，當輻照劑量為8.11 kGy時，枸杞干顏色稍微變淡，開水沖泡溶液的香氣和口感稍淡，但無其他異味，仍可接受。因此，枸杞干輻照滅菌的最高耐受劑量為8 kGy。

輻照對枸杞干具有較好的殺菌效果。枸杞干生產(chǎn)企業(yè)標準規(guī)定枸杞干菌落總數(shù)應(yīng)小于7.50×102 CFU/g，而該研究所用枸杞干的初始菌落總數(shù)為1.97×105 CFU/g，霉菌數(shù)為1.20×102 CFU/g，大腸菌群數(shù)為3.20×102 CFU/g。根據(jù)樣品劑量梯度試驗結(jié)果，當輻照劑量為3.98 kGy時，枸杞干中菌落總數(shù)即可降低到企業(yè)標準規(guī)定的范圍。6.93 kGy的輻照劑量即可有效殺滅其中的微生物，使枸杞干中菌落總數(shù)小于10 CFU/g。3.07 kGy的輻照劑量可使霉菌數(shù)小于10 CFU/g，1.96 kGy的輻照劑量即可使大腸菌群未檢出。因此，確定輻照初始微生物含量不超過1.97×105 CFU/g，枸杞干的最低有效劑量為4 kGy。王吉德等[2]在研究枸杞干商業(yè)化殺蟲時，發(fā)現(xiàn)完全殺滅枸杞干表面自然污染害蟲的適宜劑量為3 kGy。該研究中當輻照劑量為3.07 kGy時，枸杞干細菌總數(shù)為2.29×103 CFU/g，沒有達到企業(yè)標準的要求，因此，輻照劑量4 kGy是既能殺滅枸杞干中全部害蟲，又能使其衛(wèi)生學指標達到要求的最低有效劑量。

輻照對枸杞干中蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量沒有明顯影響，這與劉春泉等[21]的研究結(jié)果基本一致。輻照對枸杞干中總糖含量影響明顯，這與陳靜萍等[22]的研究結(jié)果一致，輻照處理后水稻秸稈的產(chǎn)糖率有所增加，可能是由于射線破壞了其中纖維素大分子的結(jié)構(gòu)，纖維素發(fā)生降解，可溶性總糖含量增加。輻照對枸杞干中VE含量略有影響，隨著輻照劑量的增加，VE含量逐漸降低，這與勞華均等[23]的研究結(jié)果基本一致。

一般情況下，輻照產(chǎn)品最低有效劑量的確定，主要考慮產(chǎn)品的初始染菌量、所含微生物的耐輻照性能（D10）、最終要達到的滅菌程度、產(chǎn)品密度等多種因素，而該試驗是直接從樣品劑量梯度試驗中得出產(chǎn)品輻照的最低有效劑量，即在實際批量輻照滅菌過程中，產(chǎn)品箱中最低劑量點劑量要達4 kGy。批量輻照劑量跟蹤結(jié)果表明，其吸收劑量為4.02～5.96 kGy，這在該研究所得到的工藝劑量4～8 kGy范圍內(nèi)，輻照后微生物含量符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生學要求。

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