不同劑量電子束輻照處理對甜櫻桃的保鮮效果

代守鑫

(山東管理學院，山東 濟南，250357)

甜櫻桃(Sweetcherry) 屬薔薇科李屬櫻亞屬果樹，又稱大櫻桃。是北方落葉果樹中成熟最早的樹種之一，素有“春果第一枝”的美稱[1-3]。果實色澤艷麗、晶瑩美觀，含有適量的碳水化合物、有機酸、維生素、酚類和黃酮類化合物，營養豐富，具有抗癌、抗氧化、抗衰老等優點[4-5]。近年來，由于生產規模不斷擴大，甜櫻桃產量也在不斷增加，甜櫻桃行業在中國繼續保持強勁發展勢頭。但由于甜櫻桃果實皮薄、果肉柔軟、多汁，加之采收季節高溫高濕環境使果實生理代謝旺盛，易出現軟化、褐變和腐爛等現象，不耐貯運，置于室溫(20℃)下7～10 d后會軟化并腐爛，嚴重影響甜櫻桃產業的發展[6-9]。目前，對甜櫻桃保鮮技術的研究主要集中在低溫保藏、氣體保藏、薄膜包衣以及熏蒸技術上[10-15]，但是這些技術仍未達到最佳效果。甜櫻桃果實的表面顏色變淺，果實的失水軟化，歸結于受到與貯藏有關的疾病的攻擊，并且在貯藏的后期階段，它們的質量下降，貯存期有限[16-18]。

電子束輻照是一種新型食品加工技術，其原理是通過電離輻射的產生達到殺菌、抑制微生物和保鮮產品的作用，可以提高食品的安全性和延長保質期，具有節能環保、方便、深入滲透的特點，適用于大規模加工[19-21]。對于不同類型的水果或不同品種，電子束輻照劑量的耐受程度是不同的。因此，本研究以甜櫻桃為研究對象，研究了不同劑量的電子束輻照對甜櫻桃中微生物的殺滅效果，甜櫻桃的爛果率、花青素、總酚、可溶性固形物及總糖的影響。旨在探討電子束輻照處理后對冷藏甜櫻桃衛生安全性和主要功能性成分的影響，為實現甜櫻桃的商業化、延長貨架期提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜櫻桃，采摘于山東甜櫻桃基地，挑選成熟度、大小和顏色一致、無病蟲害及機械損傷果實。將試驗用甜櫻桃放入兩層序列擺放于保鮮盒中，保鮮盒置于實驗室的2～4℃冷庫中貯藏。

1.2 儀器及設備

BW-11型靜態輻照源，安徽時代聚能技術公司；UV-21A型紫外分光光度計，上海智博儀器有限公司；BG-1型數字式折光儀，無錫奧特科技有限公司；KB型系列組合式冷庫，中國蘇州白雪制冷設備有限司；1200型Agilent液相色譜儀，美國安捷倫公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 電子束輻照處理

參考相關文獻[22-25]，試驗組電子束輻照處理劑量分別為1.05、 1.90、2.31、2.41、2.83kGy以未輻照(0 kGy)甜櫻桃為對照組。輻照結束后快速運回實驗室中，置于2～4℃的冷庫條件保鮮，并每隔15 d隨機采樣1次以測量各指標，各指標重復測定5次。

1.3.2 微生物的測定方法

細菌總數：參考標準GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》；

霉菌及酵母總數：參考標準GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》。

1.3.3 爛果率的測定

爛果是指果實表面至少有一處發生汁液外漏或腐爛，果實爛果率測定按照公式(1)計算：

(1)

式中：Y為果實爛果率, %；W1，貯藏前總果數；W2，測定時爛果數。

1.3.4 其他營養指標的測定

花青素采用HPLC法測定[26]；總酚含量采用福林酚法測定[27]；總糖采用蒽酮比色法[28]；可溶性固形物含量的測定方法為：每組隨機取10個甜櫻桃果實，搗碎成勻漿，用玻璃棒蘸少量汁液，使用折光儀測定可溶性固形物含量(Brix %)，重復測定5次。

1.4 數據分析

利用Origin 8.5 軟件統計所有數據，計算均值及標準偏差并繪制圖表。應用SPSS軟件進行方差分析，采用Duncan新復極差法比較因素水平間的差異(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照對甜櫻桃中微生物的殺滅效果

甜櫻桃果實表面微生物數量可作為衡量其鮮食安全性的重要指標。新鮮甜櫻桃經過不同劑量的電子束輻照處理后，立即進行細菌總數、霉菌總數和酵母菌總數的計數，結果如圖1、圖2所示。

A-細菌總數；B-霉菌；C-酵母菌圖1 不同劑量電子束輻照對甜櫻桃中細菌總數、霉菌、酵母菌的滅菌效果Fig.1 Inactivation of bacteria, mould and yeast in blueberry as a function of electron beam irradiation dose.注: 95%的置信帶用灰色區域表達。

圖2 冷藏105 d后不同輻照劑量甜櫻桃中細菌、霉菌及酵母菌的數量Fig.2 Colony counts of bacteria, mould and yeastin blueberry at different irradiation dose after 105days cold storage注：數據采用平均值(n=5)±標準偏差；不同小寫英文字母表示相同菌類不同輻照劑量間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

由圖1可看出，隨著輻照劑量從0 kGy增加到2.83 kGy，電子束輻照處理后甜櫻桃果實中細菌總數、霉菌總數和酵母菌總數都逐漸降低，且輻照劑量越大，滅菌效果越顯著，說明電子束輻照可顯著有效地抑制微生物的數量。對照組(0kGy)的甜櫻桃中細菌總數、霉菌總數、酵母菌總數的分別為3.61×103CFU/g、 2.55×102CFU/g、3.14×103CFU/g；而輻照處理后，隨著劑量增高，甜櫻桃中的細菌總數、霉菌總數、酵母菌總數逐漸下降，且符合線性回歸方程，通過計算D10值(即殺滅90%細菌所需劑量)，得出細菌、霉菌、酵母菌的D10值分別為1.85 kGy(r2=0.988 3)、 2.10 kGy (r2=0.986 1)、 2.27 kGy(r2=0.984 7)。

由圖2可看出，冷藏到后期(105 d)，經過電子束輻照處理的甜櫻桃中微生物增長趨勢比未經輻照處理組要緩慢。隨著輻照劑量增加,甜櫻桃中細菌、霉菌、酵母菌的數量減少。各輻照處理組相比于對照組(0 kGy) 的甜櫻桃中細菌、霉菌、酵母菌的數量明顯下降(P<0.05)。其中2.41 kGy和2.83 kGy輻照處理效果最好，說明電子束輻照劑量越高就能夠達到滅菌的數量越多，效果越明顯，可延長冷藏期。

2.2 電子束輻照對甜櫻桃爛果率的影響

爛果率是評價水果貯藏效果的重要指標，爛果原因是由果實自身組織衰老和環境條件引發致病菌侵擾的結果，同時一些營養元素的丟失，也會加速果實的腐爛，爛果是隨著時間的延長而加快。新鮮甜櫻桃經過不同劑量的電子束輻照處理后，爛果率的變化如圖3所示。

圖3 不同劑量電子束輻照對甜櫻桃中爛果率的影響Fig.3 Effect of different doses of electron beam irradiationon the rate of spoiled fruit in blueberry

由圖3可看出，甜櫻桃果實經過電子束輻照處理后相比于對照組(0 kGy)在貯藏過程中爛果率降低很顯著(P<0.05)，這說明電子束輻照的確對甜櫻桃起到了殺菌的作用，抑制了微生物的活動，使甜櫻桃的貯藏期得到延長。在1.05 kGy的輻照劑量與未經處理組相比，能顯著改善甜櫻桃的爛果情況，但是在貯藏后期，與其他劑量相比，效果不明顯。貯藏后期(60、105 d)，2.83 kGy輻照處理組的甜櫻桃爛果率>2.41 kGy的輻照處理組，這可能因為輻照劑量太大導致甜櫻桃果實在貯藏后期品質不穩定。在整個貯藏時間，2.31和2.41 kGy的輻照處理組的甜櫻桃爛果率始終保持較低。在第45天貯藏時，爛果率僅為2.63%和3.17%，比對照組降低了約43.64%和47.80%。因此，合適的輻照劑量處理可以有效降低甜櫻桃的爛果率，特別是貯藏至30～45 d，2.31 kGy和2.41 kGy的輻照處理組的甜櫻桃爛果率均未高于對照組貯藏15 d時的爛果率5%(爛果率值一般控制在此值內較佳)，所以可延長甜櫻桃的貯藏期30～45 d。

2.3 電子束輻照對甜櫻桃冷藏過程中花青素與總酚含量的影響

甜櫻桃果實的營養元素在冷藏過程中會發生變化，特別是花青素和酚類物質受到電子束輻照的劑量不同而造成不同影響。電子束輻照不同劑量對甜櫻桃中花青素含量(柱狀圖)和總酚含量(折線圖)的影響如圖4所示。

圖4 不同劑量電子束輻照對甜櫻桃中花青素含量和總酚含量的影響Fig.4 Effect of different doses of electron beam irradiationon anthocyanin content and total phenolic content in blueberry

由圖4可知，花青素含量隨著輻照劑量的增加整體呈現出先增大后減小的趨勢，差異顯著(P<0.05)，但是在貯藏后期(60、105 d)這種趨勢不明顯，差異不顯著(P>0.05)。這可能是因為輻照處理可以直接破壞甜櫻桃果實中的花青素，但是適當輻照處理又可以幫助甜櫻桃果實的保鮮。在貯藏前期(15、30和45 d)，1.90 kGy和2.31 kGy組的甜櫻桃果實中花青素含量最高且下降速度最慢，而到貯藏后期(60、105 d)，甜櫻桃中花青素含量大幅度的下降，各處理組和對照組的差異反而不顯著(P>0.05)。這可能是因為在后期輻照處理對甜櫻桃中的花青素所起到的作用逐漸消失，而導致花青素含量下降。在整個貯藏時間，1.90 kGy劑量和2.31 kGy劑量的甜櫻桃中花青素含量總是最高(在第45天時為421 mg/100 g和392 mg/100 g)。

對于總酚含量由圖4可看出，隨著時間的延長各處理組由相比于對照組的甜櫻桃果實總酚含量升高很顯著(P<0.05)。說明電子束輻照對甜櫻桃果實中酚類物質的冷藏時間起到了積極的作用。在冷藏過程中甜櫻桃果實的總酚含量均呈先升高后降低的規律。其中各輻照處理組在冷藏30 d后達到峰值，最高是2.83 kGy含量為251 mg/100 g。達到峰值之后總酚含量逐漸降低，特別是冷藏后期(60、105 d)各組的甜櫻桃果實中總酚含量下降很多。因此，電子束輻照對甜櫻桃中總酚含量的作用在冷藏前期(30 d)達到峰值，而在后期作用逐漸消失。在各處理組中，2.83 kGy總酚含量最高，說明較高劑量的輻照處理有助于總酚的保存，這與電子束輻照對花青素含量影響的結論一致。

2.4 電子束輻照對甜櫻桃冷藏過程中可溶性固形物與總糖含量的影響

果實中可溶性固形物以及總糖含量兩項參數一般用作確定果實成熟最佳階段的指標，該參數還與產品的甜味、品質、貯藏質量等指標相關。電子束輻照不同劑量對甜櫻桃中可溶性固形物含量(柱狀圖)和總糖含量(折線圖)的影響如圖5所示。

圖5 電子束輻照不同劑量對甜櫻桃中可溶性固形物含量和總糖含量的影響Fig.5 Effect of different doses of electron beamirradiation on soluble solids content and total sugarcontent in blueberry

由圖5可知，整個冷藏期間，對照組和各個輻照處理組的甜櫻桃果實中可溶性固形物含量均呈先升高后降低的趨勢，差異很顯著(P<0.05)。其中各輻照處理組在冷藏30 d達到峰值，最高是1.90 kGy組含量為15.1%和2.31 kGy組含量為14.9%。這可能是甜櫻桃果實的軟化引起可溶性果膠含量升高所致。達到峰值之后，冷藏45 d時以上，可溶性固形物含量逐漸降低，特別是冷藏后期(60、105 d)各組的甜櫻桃果實中可溶性固形物含量下降較多。這可能是果實成熟達到峰值后，果膠酶活性增強并加速原始果膠的降解。總之，冷藏前期30 d處理1.90 kGy和2.31 kGy的輻照劑量能夠減緩甜櫻桃果實中可溶性固形物含量的所示，延長貯藏時間。

由圖5電子束輻照對甜櫻桃果實中總糖含量在冷藏時間的變化曲線可知，甜櫻桃果實中總糖整體上呈降低趨勢，差異明顯(P<0.05)。說明電子束輻照對甜櫻桃在冷藏期間對糖類物質產生了一定的抑制作用有關。第45天時，各組的總糖含量略有上升。其中最高是2.31 kGy組含量為17.45%，達到最高后總糖含量開始下降。到冷藏后期時(60、105 d)，總糖含量下降較多，但各處理組很明顯高于對照組(P<0.05)，其中2.31、2.43和2.83kGy劑量組變化最慢。在整個冷藏時間中，高劑量輻照對甜櫻桃中總糖含量的影響在冷藏后期較為明顯。因此，選擇較高的輻照劑量具有利于甜櫻桃果實中糖類物質的貯藏，從而提高甜櫻桃的營養價值，并使口感變好。

3 結論

在冷藏過程中，由于果實軟化和衰老，甜櫻桃果實具有較高的微生物侵襲的風險，從而導致腐爛。電子束輻照技術的高強度滲透性能夠獲得防腐效果且不會移動包裝，從而保存果實的原始狀態。研究結果表明，1.90～2.41 kGy電子束輻照處理能很好地減少甜櫻桃果實爛果率，且能更好抑制細菌的生長，保持甜櫻桃花青素、總酚、可溶性固形物以及總糖的含量。其中2.31kGy和2.41 kGy處理在冷藏條件下可延長甜櫻桃的貯藏期至30～45 d，具有較好的商品率和衛生安全性，為有效保持甜櫻桃果實品質，延長貯藏期提供參考。