電子束輻照對鮮切西藍花冷藏保鮮的影響

戚文元,王海宏,岳 玲,鄭 琦,陳志軍,顏偉強,包英姿,孔秋蓮*

(1 上海市農業科學院,上海201403; 2上海束能輻照技術有限公司,上海201403)

西藍花富含多種營養成分,是具有防癌抗癌功效的保健蔬菜。 因為食用部位是幼嫩花球,新鮮西藍花采后呼吸代謝旺盛,易出現黃化、失水、衰老、腐爛等問題,長期保鮮難度較大。 研究表明,采后常溫貯運中,西藍花莖梗和花蕾失水而變松軟,葉綠素降解使花球2—3 d 就開始變黃,嚴重影響其商品價值[1]。鮮切蔬菜又稱最小加工蔬菜、切割蔬菜,是以新鮮蔬菜為原料,輕度加工而成的凈菜或即食蔬菜制品,微生物控制和保鮮技術應用在保證其產品品質中至關重要[2]。 鮮切西藍花是切割蔬菜的主要品種之一,也是新鮮西藍花供應的常見產品形式[3]。 為保障鮮切西藍花的食用安全,延長貨架期,普遍使用低溫、氣調和化學殺菌保鮮劑進行鮮切西藍花保鮮,其中低溫主要是采用0 ℃或4 ℃[4-5],氣調主要是利用聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、納米膜等不同種類的保鮮膜實現自發調氣[6-7]。 化學殺菌保鮮劑處理是鮮切西藍花貯運研究中普遍使用的技術措施,見于報道的有赤霉素、6-芐基腺嘌呤[8]、水楊酸[9]、乙醇[10]等生理調節物質,臭氧水[11]、曲酸[12]、植物精油類天然提取物[13]、硝普鈉[14]、二氧化氯[15]、次氯酸鈉[16]、過氧乙酸[17]、殼聚糖[18]等殺菌物質。 因化學處理的物質殘留和消費者接受度等問題,微波處理[19]、減壓貯藏[20]、靜電場處理[21]等物理方法也有用于鮮切西藍花保鮮研究的報道。

輻照作為一種物理殺菌保鮮技術,不僅可有效控制產品中的微生物數量,殺滅病原微生物,減少食源性疾病的發生,還可抑制鮮活農產品的生物酶活性,對保障新鮮果蔬的食用安全、延長產品保鮮期都有重要作用[22-23]。 電子束輻照速度快、加工時間短、產品溫升小,可實現產品低溫快速殺菌,對鮮切果蔬等有冷殺菌需求的產品尤其重要。 國內已有用于鮮切哈密瓜[24]、青椒[25]、牛蒡[26]、西洋芹[27]等果蔬的報道,但關于鮮切西藍花電子束輻照的研究還未見報道。 本試驗以鮮切西藍花為試材,明確電子加速器輻照對鮮切西藍花的保鮮效果、微生物存活水平和冷藏時間的影響,探索電子束輻照鮮切西藍花的應用可行性,為電子束輻照鮮切西藍花的產品質量控制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮西藍花就近超市賣場自購,冰袋保溫運至實驗室。 選取新鮮飽滿、大小均勻、無小花開放、無病蟲害、無機械損傷的西藍花,將西藍花修整,去掉主莖上的葉片,切去過長、老化的花莖,放入0.1‰次氯酸鈉水溶液中浸泡3 min,瀝干水分,用鋒利的刀具將其切分成直徑3—4 cm 的小花球,每個花球保留2—3 cm長的小莖。 將切分好的小花球隨機裝入0.03 mm 厚聚乙烯袋(PE)、0.02 mm 厚聚氯乙烯袋(PVC)、一次性聚丙烯保鮮盒(PP)3 種不同包裝中,每個包裝鮮切西藍花100 g 左右。 PE 和PVC 包裝用熱塑封口,PP 包裝蓋緊上蓋,放入(4 ±1)℃冰箱以備輻照處理,整個流程保證2 h 內進行輻照處理。 輻照后的鮮切西藍花置于(4 ±1)℃冰箱內冷藏存放30 d,定期檢測有關指標。

1.2 方法

1.2.1 電子束輻照

包裝好的鮮切西藍花分別用不同劑量電子束輻照,設定劑量為0 kGy(未輻照)、2.4 kGy、4 kGy 共3個水平,每個劑量水平設置8 次重復。 鮮切西藍花包裝單層擺放于不銹鋼托盤中,避免花球互相疊壓,進行電子束單面輻照。 使用重鉻酸鉀(銀)液體化學劑量計[28]對實際輻照劑量進行監測,控制劑量誤差范圍≤±5%,劑量計校準按照GB∕T 16640—2008 進行[29]。 電子束輻照設備為清華同方威視IS1020 電子加速器(10 MeV、20 kW)。

1.2.2 黃化率、失重率和腐爛率測定

黃化率參考史君彥等[14]方法并做修改。 0 級:花球綠色無變黃;1 級:花球＜1∕8 面積變黃;2 級:花球1∕8—1∕4 面積變黃;3 級:花球1∕4—1∕2 面積變黃;4 級:花球＞1∕2 面積變黃。

失重率采用質量法測定。 失重率=(初始質量-調查質量)∕初始質量×100%

腐爛率以有小花發生褐變腐爛計算,腐爛率為發生腐爛的花球數占包裝內總花球數的百分比。

1.2.3 花球堅實度測定

英國Stable Micro Systems 公司TA-XT Plus 型質構儀檢測,利用P∕50 圓柱形探頭對鮮切西藍花花球進行壓縮模式測試。 分別選取不同處理的花球,稍微修剪花球邊緣,保證無擠壓狀態下裝入相同規格的玻璃燒杯中,下壓測試。 測前、測中、測后速度均為1.00 mm∕s,位移為15.00 mm,觸發力為20.0g。 以最大正峰對應的力值(kg)表示堅實度。

1.2.4 總葉綠素含量測定

丙酮提取,比色法測定[13],以葉綠素a 和葉綠素b 的含量之和計算總葉綠素含量。

1.2.5 組織相對電導率測定

參考高佳等[15]方法。 使用雷磁DDS-307 電導率儀測定。 從每個處理樣品中取15 g 西藍花小花球,加入150 mL 去離子水,室溫(20 ℃)100 r∕min 振蕩30 min 后測定樣品組織電導率,記為E1。 再將測定樣品置于-20 ℃冷凍24 h,取出解凍(50 ℃,60 min),測定解凍后樣品組織電導率,記為E2。

組織相對電導率E=E1∕E2×100%

1.2.6 微生物學檢驗

測定菌落總數、霉菌和酵母、大腸菌群3 項指標,分別參照GB∕T 4789—2016[30]中的系列標準《食品微生物學檢驗菌落總數測定》、《食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》、《食品微生物學檢驗大腸菌群計數》進行。

1.3 數據統計與分析

采用SPSS 19.0 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照對不同包裝冷藏鮮切西藍花黃化率、失重率和腐爛率的影響

小花變黃衰老是西藍花保鮮中的主要問題之一。 在本試驗條件下,PP 保鮮盒包裝的鮮切西藍花最早出現黃化現象,4 ℃冷藏至12 d 時有小花變黃,其他包裝處理在冷藏至18 d 時開始有黃化發生。 由圖1看出,黃化率隨著冷藏時間延長而增加,不同處理間的黃化率始終以PP 保鮮盒最高,PE 保鮮袋次之,PVC保鮮袋最低。 電子束輻照可抑制黃化發生,2.4 kGy 處理的效果優于4 kGy 處理。 采用0.02 mm 厚PVC保鮮袋處理結合2.4 kGy 輻照,可最大程度抑制黃化發生,4 ℃冷藏18 d 時黃化率為2.2%,24 d 時為3.9%,30 d 時為12.2%,始終低于同期其他處理。

鮮切西藍花的失重率變化見圖2。 電子束輻照對失重率影響不明顯。 隨冷藏期間延長,失重率增加,PVC 保鮮袋處理的增幅最小,PE 保鮮袋處理次之,PP 保鮮盒處理最大。 0—6 d 內鮮切西藍花失重率增幅較大,但0—18 d 內,所有處理的失重率均小于3%,且各處理間差別不大。 4 ℃冷藏18 d 時,PVC 保鮮袋電子束輻照處理的失重率最低,其中2.4 kGy 處理為1.2%,4 kGy 處理為1.0%。 18 d 后,PE 保鮮袋和PP 保鮮盒處理的失重率增幅較大,30 d 冷藏結束時,PVC 保鮮袋處理的失重率均低于PE 保鮮袋和PP 保鮮盒處理,但所有處理的失重率均未超過5%。

鮮切西藍花冷藏期間腐爛率變化見表1。 由表1 看出,冷藏至18 d 時,PVC 和PE 保鮮袋包裝的電子束輻照處理鮮切西藍花均無腐爛發生;同期未輻照鮮切西藍花的腐爛率以PVC 保鮮袋最低,PP 保鮮盒次之,PE 保鮮袋最高。 隨冷藏時間延長,鮮切西藍花腐爛率增加,但仍表現為PVC 保鮮袋包裝低于同劑量其他包裝處理。 冷藏30 d 時,PVC 保鮮袋結合電子束輻照處理鮮切西藍花的腐爛率未超過8%。 統計分析表明,電子束輻照顯著抑制腐爛發生,其中未輻照鮮切西藍花在冷藏24 d、30 d 的腐爛率均顯著高于電子束輻照處理。

表1 電子束輻照對不同包裝4 ℃冷藏鮮切西藍花腐爛率的影響Table 1 E-beam irradiation on decay rate of fresh-cut broccoli in different packages at 4 ℃ %

2.2 電子束輻照對不同包裝冷藏鮮切西藍花花球堅實度的影響

貯藏期間的失水、小花衰老開花等都會導致西藍花花球堅實度下降,商品性降低。 鮮切西藍花入貯時花球堅實度為11.1 kg,結合黃化現象的發生對冷藏12 d、18 d、24 d 和30 d 的鮮切西藍花花球堅實度進行監測。 由圖3 看出,冷藏期間花球堅實度逐漸降低,PVC 保鮮袋處理的花球堅實度高于PE 保鮮袋和PP 保鮮盒處理。 電子束輻照處理的鮮切西藍花花球堅實度大于未輻照處理,其中2.4 kGy 保持花球堅實度效果最好,其花球堅實度在4 ℃冷藏18 d 時為9.1 kg,為入貯初值的82.3%,24 d 時為8.3 kg,為入貯初值的74.8%。

2.3 電子束輻照對不同包裝冷藏鮮切西藍花總葉綠素含量的影響

鮮切西藍花冷藏期間總葉綠素含量呈下降趨勢,PVC 保鮮袋處理降幅最小,PP 保鮮盒處理降幅最大。電子束輻照可抑制總葉綠素含量下降,2.4 kGy 效果優于4 kGy。 冷藏至18 d 時,PVC 保鮮袋2.4 kGy處理的總葉綠素含量為11.5 mg∕[(100 g)FW],是入貯初值84.6%,PP 保鮮盒未輻照處理的總葉綠素含量最低,僅為入貯初值的50%。 所有處理的總葉綠素含量在冷藏24 d 后快速下降,至冷藏30 d 時,PP 保鮮盒、PE 保鮮袋、PVC 保鮮袋不同包裝處理中的最高總葉綠素含量分別為入貯初值的21.1%、26.5%、42.4%(圖4)。

2.4 電子束輻照對不同包裝冷藏鮮切西藍花組織相對電導率的影響

由圖5 看出,鮮切西藍花的組織相對電導率在冷藏期間呈上升趨勢,冷藏18 d 時,PP 保鮮盒未輻照處理的組織相對電導率最高,為10.8%,較入貯初值升高151.2%;PVC 保鮮袋2.4 kGy 處理的組織相對電導率最低,為5.4%,較入貯初值升高25.6%。 冷藏24 d 時,所有處理的組織相對電導率均出現較大幅度上升,PVC 保鮮袋2.4 kGy 處理的組織相對電導率仍保持所有處理中最低水平,為8.1%,較入貯初值升高88.4%。

2.5 電子束輻照對不同包裝冷藏鮮切西藍花微生物學指標的影響

電子束輻照對不同包裝冷藏鮮切西藍花菌落總數的影響見圖6。 電子束輻照可大幅降低鮮切西藍花的菌落總數水平。 冷藏期間,不同包裝未輻照處理的菌落總數水平均大于104CFU∕g,并隨冷藏時間延長而增加。 各包裝輻照處理的菌落總數水平在輻照后大幅降低,但不同劑量間差異不大。 冷藏6 d 時,除PE 保鮮袋2.4 kGy 處理的菌落總數接近102CFU∕g 外,其他各電子束輻照處理均無菌落總數檢出。 隨冷藏時間延長,各輻照處理的菌落總數逐漸增加,但在冷藏18 d 時未超過103CFU∕g,冷藏24 d 時未超過104CFU∕g,均低于輻照前2.3 ×105CFU∕g。

各處理鮮切西藍花冷藏期間霉菌和酵母計數的變化見圖7。 未輻照處理的霉菌和酵母計數在冷藏期間變化不大,在104—106CFU∕g 范圍內波動。 電子束輻照可降低霉菌和酵母水平,0—18 d 內4 kGy 的效果優于2.4 kGy。 但各輻照處理對霉菌和酵母的殺滅效果低于菌落總數,冷藏6 d 時,除PVC 保鮮袋4 kGy處理的霉菌和酵母沒有檢出外,其他各輻照處理均有檢出。 不同包裝輻照處理的霉菌和酵母計數隨冷藏時間延長而增加,PVC 保鮮袋4 kGy 處理18 d 內無霉菌和酵母檢出,其后有較大幅度增加,其他各輻照處理霉菌和酵母計數在30 d 冷藏期間上升幅度不大。 冷藏30 d 時所有輻照處理的霉菌和酵母計數均低于輻照前1.6 ×105CFU∕g。

鮮切西藍花在加工過程中有0.1‰次氯酸鈉水溶液浸泡除菌處理,但浸泡后仍有大腸菌群檢出,輻照前為460 CFU∕g。 6—30 d 保鮮期內,不同包裝未輻照處理的大腸菌群隨冷藏時間延長而增加。 電子束輻照殺滅大腸菌群效果良好,不同包裝2.4 kGy 處理的鮮切西藍花18 d 內均無大腸菌群檢出,PVC 保鮮袋和PP 保鮮盒的4 kGy 處理30 d 內無大腸菌群檢出,PE 保鮮袋的4 kGy 輻照處理24 d 內無大腸菌群檢出。 冷藏30 d 時,不同包裝輻照處理鮮切西藍花的大腸菌群均低于輻照前460 CFU∕g(表2)。

表2 電子束輻照對不同包裝4 ℃冷藏鮮切西藍花大腸菌群的影響Table 2 Effect of e-beam irradiation on coliform bacteria of fresh-cut broccoli in different packages at 4 ℃ CFU·g -1

3 結論

鮮切西藍花是切割蔬菜的主要供應品種之一,也是新鮮西藍花供應的重要產品形式。 因代謝旺盛,含水量高,冷藏期間易出現黃化、花球變軟、微生物腐爛等不良現象,室溫下保鮮期不超過3 d[1],低溫冷藏時保鮮期在12—15 d[11-12]。 本研究表明,電子束輻照作為一種物理冷殺菌技術,可滿足鮮切西藍花低溫殺菌的技術需求,有效提高冷藏鮮切西藍花的貯藏品質,延長保鮮期。 0.02 mm 厚PVC 保鮮袋結合2.4 kGy電子束輻照,4 ℃冷藏18 d 時,鮮切西藍花的黃化率為2.2%,失重率小于1.3%,花球堅實度為入貯初值的82.3%,總葉綠素含量為11.5 mg∕[(100 g)FW],是入貯初值的84.6%。 無腐爛發生,無大腸菌群檢出。 綜合考慮黃化率、失重率、腐爛率、葉綠素含量等保鮮效果和理化指標變化趨勢,建議0.02 mm厚PVC 保鮮袋結合2.4 kGy 電子束輻照處理鮮切西藍花在4 ℃冷藏條件下的保鮮期為18—24 d。