電子束輻照對燒賣中微生物生長模型及貨架期的影響

顏偉強， 岳 玲， 李華平， 鄭 琦， 王海宏，戚文元， 陳志軍， 包英姿， 孔秋蓮*

(1.上海市農業科學院 作物所，上海 201106；2.上海束能輻照技術有限公司，上海 201401；3.淮安市食品藥品檢驗所，江蘇 淮安 223300)

燒賣在中國歷史悠久，傳統手工的燒賣制作一般是和面制皮、餡料制作和包餡子，其中面皮和餡料是制作是決定燒賣風味的關鍵，面皮和餡料做成上不封死的細褶兒形狀，蒸熟后食用[1]。 隨著生活節奏的加快，傳統美食燒賣在消費市場中基本是預制產品為主，購買后通過簡單蒸煮即可食用。 燒賣制作所選用的原料較多，營養豐富，因此產品若在加工或貯藏過程中控制不當，會出現微生物快速生長繁殖，容易誘發食品安全問題[2]，因此必須嚴格控制產品加工過程的衛生。

在實際生產中，殺滅食品中微生物的技術通常可分熱力滅菌與非熱力滅菌，由于熱力滅菌對產品的色香味影響較大[3]，而非熱力滅菌對食品色香味及營養物質影響相對較小。 輻照技術是目前最為常用的非熱滅菌技術之一，其突出優點是輻照可穿透被輻照產品包裝物，滅菌效果顯著[4]。 近年來高能加速器輻照以其滅菌速率高，裝置安全可靠，綜合性能高，在實際生產中應用越來越廣泛[5]。 在傳統的燒賣工業化生產中，產品中微生物生長與繁殖直接影響產品貨架期。 作者通過研究電子束輻照后的燒賣在不同貯藏條件下的微生物變化及生長模型，可以預估輻照后燒賣產品的貯藏期限， 保證食用安全。現有的關于食品微生物生長模型的研究較多，如李飛燕等研究貯藏過程中冷卻牛肉微生物模型來預測冷卻牛肉的微生物污染情況[6]，樊振江等研究鮮切蓮藕微生物模型用于預測產品的貨架壽命[7]，張宏偉等研究低溫儲存期間原料乳微生物預測模型用于預測產品品質安全貯藏時間等[8]。 常用微生物生長預測模型主要有Gompertz、Logistic、Richards 等[9-10]，由于Gompertz 模型最能體現微生物生長特點，因此該模型是目前研究中最為常用的方法[11]。 以市購燒賣為研究對象，研究不同電子束輻照劑量、貯藏條件等對燒賣的微生物變化、微生物生長模型和產品在貯藏過程主要品質指標（過氧化值）的變化，初步建立電子束輻照燒賣微生物生長模型，為預測產品貯藏期提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燒賣：上海清美綠色食品（集團）有限公司；平板計數瓊脂、孟加拉紅等培養基：北京陸橋技術股份有限公司；壓力蒸汽滅菌器LDZX-75KBS：上海申安；生物安全柜SHSN-W1-02-201S：賽默飛世爾科技公司；電子天平（精度0.01 g）：賽多利斯科學儀器；ZQZY-70BS 振蕩培養箱：上海知楚儀器。

1.2 輻照處理

清華同方威視高能電子加速輻照裝置，電子束能量10 MeV，功率20 kW，燒賣裝入PE 自封袋中，輻照劑量設定6、8、10 kGy，每個劑量水平設置3 次重復。

1.3 實驗方法

1.3.1 微生物測定本實驗中涉及微生物檢測項目如菌落總數、霉菌和酵母菌、金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌均采用現行的GB 4789 中的對應標準。

1.3.2 過氧化值測定采用沸程為30～60 ℃石油醚提取燒賣中脂肪，每次取樣量為30 g，加入5 倍取樣量的石油醚（mL），搖晃60 s，確保所取樣品完全浸泡在石油醚中， 在室溫避光處浸泡12 h 取出，搖晃后將石油醚與樣品通過無水Na2SO4過濾，收集到的濾液置于60 ℃恒溫水浴中揮發石油醚， 測定參照標準GB/T 5009.37 中滴定法進行[12]。

1.3.3 微生物生長模型建立采用Gompertz 模型對輻照后燒賣菌落總數、霉菌和酵母菌落生長情況進行擬合[13-14]，即通過實驗測得不同貯藏溫度下的微生物數量與其對應的貯藏時間進行擬合處理，模型方程為：

式中：N 為儲藏時間為t 時的微生物數量，CFU/g；a為初始菌落總數含菌量的對數值，lg （CFU/g）；c 為隨時間無限增加時菌增量的對數值，lg （CFU/g）；b 為時間為m 時的相對最大比生長速率，h-1；d 為儲藏時間t 與達到相對最大生長速率所需要的時間m 的差。

1.4 統計分析

每個處理平行檢測3 次，數據分析與圖像處理分別用SPSS 和Origin 軟件。

2 結果與分析

2.1 電子束輻照處理對燒賣微生物的影響

采用6.0 kGy 和8.0 kGy 劑量對燒賣進行電子束輻照處理，輻照后分別于30 ℃和4 ℃恒溫條件下貯藏，貯藏過程中產品菌落總數、霉菌和酵母菌變化情況見表1～2。 未經輻照滅菌處理燒賣的菌落總數、霉菌和酵母菌初始含菌量較高。 可以看出，采用6.0、8.0 kGy 電子輻照劑量對燒賣具有很好滅菌效果，產品輻照后的初期一般未檢出微生物，隨著貯藏時間的增加，微生物數量迅速增加，在貯藏溫度為30 ℃和4 ℃條件下， 當貯藏時間達20 h 和30 d后，微生物出現迅速生長繁殖趨勢。 這是因為產品經電子束輻照后，直接或間接破壞產品中微生物的核糖核酸、蛋白質和酶等生理活性物質，從而殺滅了微生物或抑制微生物正常代謝功能，所以輻照之后的產品在初始階段未檢出或檢出少量的微生物。本研究采用6～8 kGy 的輻照劑量，該范圍輻照劑量無法完全殺滅燒賣中所有微生物，即殘留的微生物正常代謝功能受到破壞或抑制，但由于產品含水率較高即水分活度高，這些受輻照破壞的部分微生物生理功能會重新自我修復，經過一定時間修復后部分微生物重新恢復正常生長與繁殖，即在合適條件下，其生長曲線恢復正常特征[15-16]。 比較表1 和表2中不同溫度下產品微生物變化，顯然采用低溫貯藏能夠有效抑制輻照后燒賣中微生物生長。

表1 不同輻照劑量燒賣在30 ℃條件下微生物數量Table 1 Effect of irradiation doses on microorganism of Shao-Mai stored under 30 ℃

表2 不同輻照劑量燒賣在4 ℃條件下微生物數量Table 2 Effect of irradiation doses on microorganism of Shao-Mai stored under 4 ℃

表3 是不同電子束輻照劑量對產品致病菌的滅菌效果。 結果顯示，采用6.0 kGy 和8.0 kGy 電子束輻照劑量對產品中致病菌（金黃色葡萄球菌和副溶血性弧菌）有很強的滅菌效果，在整個實驗觀察期內，輻照后產品均未檢出致病菌。

表3 不同輻照劑量燒賣在30 ℃條件下致病菌生長情況Table 3 Effect of irradiation doses on pathogenic bacteria of Shao-Mai stored under 30 ℃

2.2 電子束輻照燒賣微生物生長模型的建立

作者研究了經電子束輻照處理后燒賣在不同貯藏條件下的微生物生長情況，其微生物檢測結果采用Origin8.0 軟件處理，得到不同電子束輻照燒賣微生物Gomperz 生長模型。 在30 ℃貯藏條件下，輻照后的產品在相同條件下菌落總數的生長速度明顯高于霉菌和酵母菌的生長速度，見圖1～2。在較低溫度（4 ℃）下貯藏輻照后產品，微生物在30 d 內可以控制在一個較低水平。 不同輻照處理劑量產品其微生物生長呈S 狀曲線，采用高劑量輻照（8 kGy）處理能夠有效抑制產品的微生物生長繁殖速率，見圖3～4。

圖1 電子束輻照后燒賣在30 ℃的菌落總數生長模型Fig.1 Growth model of total bacterial count in Shao-Mai under EB irradiation stored under 30 ℃

圖2 電子束輻照后燒賣在30 ℃的霉菌和酵母菌生長模型Fig.2 Growth model of total moulds and yeasts count in Shao-Mai under EB irradiation stored under 30 ℃

圖4 電子束輻照后燒賣在4 ℃的霉菌和酵母菌生長模型Fig.4 Growth model of total moulds and yeasts count in Shao-Mai under EB irradiation stored under 4 ℃

表4 為電子束輻照燒賣微生物Gomperz 生長模型的參數。 不同條件下微生物生長模型擬合方程擬合度（R2）均大于0.95，同時各方程的a 值（初始含菌情況）基本都接近于0，這與輻照后產品微生物數量實際情況基本一致，說明Gomperz 模型適用于電子束輻照后燒賣的微生物生長趨勢，該模型曲線與相關肉品微生物生長模型基本一致[17]。

表4 電子束輻照后燒賣的微生物生長模型Table 4 Growth model of Shao-Mai under EB irradiation

2.3 電子束輻照對燒賣過氧化值（POV）的影響

不同貯藏條件下電子束輻照后燒賣的POV 與貯藏時間的關系見圖5～6。結果顯示，電子束輻照之后的產品過氧化值（POV）與未輻照產品的POV 有顯著差異 （P＜0.05），POV 隨輻照劑量增加而增加。輻照劑量為10 kGy 時的POV 達5.51 meq/kg，而輻照劑量為6 kGy 和8 kGy 的POV 差異并不顯著（P＞0.05）。 在30 ℃貯藏條件下，燒賣的POV 均出現增加， 未輻照產品POV 變化顯著高于輻照后產品，貯藏5 d 后， 未輻照產品與6、8 kGy 輻照產品的POV異差并不顯著（P＞0.05）；相對而言，在4 ℃貯藏條件下，輻照后產品POV 變化較為緩慢，而未輻照燒賣POV 升高最明顯， 貯藏30 d 的產品從最初2.32 meq/kg 升至9.43 meq/kg。 6、8 kGy 輻照后產品在30 d 貯藏期間，其POV 異差并不顯著（P＞0.05），10 kGy 輻照后的產品在貯藏過程中POV 升高，但相對緩慢。 比較輻照后燒賣在30 ℃和4 ℃的POV，說明輻照后燒賣應采用低溫貯藏，能夠有效減緩其脂質氧化的速度[3]。

圖5 貯藏溫度30 ℃時不同電子束輻照劑量對燒賣過氧化值的影響Fig.5 Effects of different irradiation doses on peroxide value of Shao-Mai at storage temperature of 30 ℃

圖6 貯藏溫度4 ℃時不同電子束輻照劑量對燒賣過氧化值的影響Fig.6 Effects of different irradiation dose on peroxide value of Shao-Mai at storage temperature of 4 ℃

對于含脂質類食品而言，輻照后產品過氧化值是評價輻照產品質量的一個重要指標[17]。 大量研究表明，含脂質類物質的食品經輻照后其POV 會出現不同程度增加，這是因為輻照產生的自由基誘發脂肪的過氧化反應， 且POV 增加與輻照劑量成正相關[18-19]。經6、8 kGy 輻照后POV 增加量相對較小，這是由于電子束處理時間短，自由基促使脂質氧化反應時間短，所以在電子束輻照結束時POV 數值變化較小，因此其POV 變化絕對值并不高。 類似產品經60Coγ 射線輻照后，其POV 值增加量大，主要是由于60Coγ 輻照時間長（通常需要數小時），因此輻照過程中持續產生自由基誘導脂質氧化，導致過氧化值迅速升高。 因此，高能電子束輻照高脂質類產品應結合低溫貯藏方法，可以有效克服輻照后產品POV 升高；在4 ℃貯藏20 d，未輻照產品POV 與輻照產品POV 逐漸趨于一致，這主要由于未輻照產品的微生物含量高，微生物生長代謝過程中會促使產品中脂肪氧化[20]，而輻照之后產品由于微生物數量少，其生長代謝能力相對較低，所以POV 變化較小。 未輻照燒賣在20 d 后由于微生物生長繁殖達到穩定期，因此其POV 顯著升高并超過所有輻照處理產品，該變化趨勢與前述微生物生長模型基本一致[21]。

3 結 語

研究電子束輻照對燒賣微生物生長及其過氧化值的影響，分析了電子束輻照對燒賣的微生物及其生長模型、脂質氧化的情況，通過建立Gompertz微生物生長模型，能有效地反映產品輻照后微生物生長情況。 6～8 kGy 輻照劑量經30 ℃貯藏3 d 后，其過氧化值與未輻照產品無顯著性差異（P＞0.05）。不同貯藏溫度對輻照后產品微生物生長繁殖速率影響大，電子束輻照后產品的微生物生長特點符合Gompertz 模型。 輻照產品貯藏于4 ℃條件下，當電子束輻照劑量低于8 kGy 時，對其過氧化值影響較小，輻照能夠有效殺滅產品中微生物，延長了產品貯藏期，依據其微生物生長模型，產品的貯藏期可達30 d。 由于作者所在實驗室采購的未滅菌的燒賣初始含菌量普遍較高，在貯藏過程中微生物迅速生長，產品貨架期在4 ℃貯藏低于10 d。 因此為了延長燒賣的貨架期，必須快速降低產品的初始微生物數量。 采用電子束輻照方式可以快速殺死產品中的微生物， 且在貨架期內其過氧化值無顯著性差異，達到延長產品保質期的目的。