電子束輻照對蛋黃粉品質(zhì)及微生物的影響

顏偉強，岳　玲，孔秋蓮，王海宏，陳志軍,戚文元

(1上海束能輻照技術(shù)有限公司，上海 201401；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，上海201106)

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電子束輻照對蛋黃粉品質(zhì)及微生物的影響

顏偉強1,2，岳玲1,2，孔秋蓮1,2，王海宏2，陳志軍1,戚文元1,2

(1上海束能輻照技術(shù)有限公司，上海 201401；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，上海201106)

[摘要]【目的】 研究電子束輻照對蛋黃粉品質(zhì)和微生物生長的影響，為蛋黃粉殺菌方法的確定提供參考。【方法】 以蛋黃粉為原料，分別用0，1，2，3，4，6和8 kGy電子束進行輻照處理，比較不同劑量電子束輻照對蛋黃粉乳化性能、脂質(zhì)氧化性能、色澤的影響，并分析輻照后貯藏30 d蛋黃粉中微生物的變化，綜合不同輻照劑量對蛋黃粉品質(zhì)及微生物變化的影響，確定蛋黃粉電子束輻照處理的適宜加工工藝?！窘Y(jié)果】 蛋黃粉在輻照劑量為1～4 kGy時，其乳化能力、乳化穩(wěn)定性及脂質(zhì)過氧化值分別為392.4～351.4 mL/g，27.8～24.7 min和1.80～1.98 mmol/kg，與CK組(0 kGy)乳化能力(40.6 mL/g)、乳化穩(wěn)定性(28.3 min)和脂質(zhì)過氧化值(1.80 mmol/kg)相比無顯著差異(P>0.05)；輻照劑量為6 kGy時，其酸價(0.14 mg/g)和色澤L*與CK組比較無顯著變化；3～4 kGy的輻照劑量可以有效控制蛋黃粉中微生物的變化，并可有效防止產(chǎn)品貯藏過程中微生物的生長與繁殖?！窘Y(jié)論】 電子束輻照劑量控制在4 kGy內(nèi)，對蛋黃粉理化及感官品質(zhì)影響不大，并能有效殺滅產(chǎn)品中的微生物，4 kGy是蛋黃粉適宜的電子束輻照劑量。

[關(guān)鍵詞]電子束；輻照劑量；蛋黃粉；殺菌技術(shù)

雞蛋一直被人們稱為全營養(yǎng)食品，雞蛋中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪，是人體維生素和礦物質(zhì)的良好來源，其優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)易被人體吸收，利用率可達99.7%，此外還含有豐富的必需氨基酸。蛋黃是雞蛋中營養(yǎng)價值最為豐富的一部分，其總質(zhì)量約占雞蛋總質(zhì)量的28%～29%[1]。由于蛋黃良好的營養(yǎng)價值和優(yōu)良的乳化性能，其被廣泛應(yīng)用到食品工業(yè)中，如焙烤食品、休閑膨化食品、蛋黃醬等[2]。蛋黃液經(jīng)脫水干燥后制成的蛋黃粉，便于包裝、貯藏、運輸與使用，但由于加工工藝的原因，蛋黃粉產(chǎn)品的微生物，特別是大腸菌群易出現(xiàn)超標現(xiàn)象，需要一些合適的滅菌技術(shù)或方法，以保證在滅菌的同時維持其原有的理化特性。

輻照是解決蛋黃粉微生物出現(xiàn)超標問題的有效方法之一，目前蛋黃粉所采用的低溫冷殺菌方法主要是60Co輻照殺菌[3]。輻照是理想的冷殺菌技術(shù)之一，殺菌效果顯著，殺菌范圍廣，具有無毒、無殘留、綠色環(huán)保、低能耗等優(yōu)點[4-5]。電子加速器滅菌技術(shù)是應(yīng)用電子加速器所產(chǎn)生的高能電子束流，對各種微生物和害蟲實施有效殺滅和控制，目前已廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生用品殺菌消毒和食品殺菌等[6]。同60Co輻照技術(shù)相比，電子加速器輻照的最大優(yōu)點在于輻照電子束流集中定向、能源利用充分、輻照效率高且劑量分布均勻，而且不會產(chǎn)生放射性廢物。隨著鉆源售價與廢源處理費用的不斷上升，電子加速器輻照也顯示出其經(jīng)濟優(yōu)勢[7]。劉焱等[8]研究了蛋黃液的60Co輻照滅菌，表明采用0.4 kGy即能夠完全殺滅微生物，且蛋黃液感官指標不發(fā)生變化。關(guān)于電子加速器輻照技術(shù)在蛋黃粉輻照滅菌中的應(yīng)用，目前國內(nèi)外暫無相應(yīng)的報道。

本研究以蛋黃粉為試材，研究了不同電子束輻照劑量對蛋黃粉理化性質(zhì)的影響，以及對微生物的滅菌效果，分析了不同劑量處理條件下蛋黃粉的乳化性能、脂肪氧化、色澤及微生物的變化，旨在為電子束輻照在蛋黃粉微生物殺菌中的應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

蛋黃粉，浙江湖州品格生物制品有限公司生產(chǎn)。

1.2輻照設(shè)施

上海束能輻照技術(shù)有限公司ESS-010-03 高能直線電子加速器，額定能量為1.602 177 33×10-12J(10 MeV)，功率10 kW，電子束流每秒掃描次數(shù)為5～550次，掃描電流9.8 A，掃描高度520 mm。

1.3方法

1.3.1輻照方法電子加速器每次輸出功率為10 kW，電子束流每秒掃描220次，試驗用蛋黃粉采用雙層聚乙烯袋密封包裝，每個包裝的質(zhì)量控制在(1.0±0.05) kg，厚度為4～5 cm，放置在電子束輻照專用金屬托盤上，不同電子束輻照劑量(0，1，2，3，4，6和8 kGy)是通過控制托盤在電子束下的傳送速度進行調(diào)整。

1.3.2乳化能力測定稱取0.5 g蛋黃粉，加入50 mL蒸餾水，10 000 r/min高速分散攪拌的同時緩慢滴入大豆色拉油，使大豆油完全分散，并用電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)率。當(dāng)電導(dǎo)率發(fā)生大幅減小時，記錄所消耗的大豆色拉油的量，并計算0.10 g樣品所需要消耗色拉油的體積(mL)，用其表示該蛋黃粉樣品的乳化能力，最終將計算結(jié)果的單位折算為 mL/g，每組試驗平行檢測5次，取平均值[9]。

1.3.3乳化穩(wěn)定性測定稱取0.30 g蛋黃粉，加30 mL pH 7.0的磷酸鹽緩沖溶液，緩慢加入大豆油(100 mL)，于10 000 r/min條件下乳化1 min，取10 mL乳化液于具塞試管后立即計時，以下層析出4 mL水相體積所需時間為乳化穩(wěn)定性評價指標，每組試驗平行檢測5個樣品，取平均值[10]。

1.3.4酸價與過氧化值測定稱取20 g蛋黃粉,置于500 mL錐形瓶中，加入沸程為30～60 ℃的石油醚100 mL，搖晃1 min，使樣品和有機溶劑充分接觸。然后封緊瓶口，置于陰涼避光處浸泡12 h。搖晃后經(jīng)無水硫酸鈉過濾，濾液置于60 ℃水浴中，揮盡成品油醚，以備待用[11]。酸價與過氧化值分別參照GB/T 5009.37中4.1和4.2節(jié)介紹的方法進行測定。

1.3.5色澤測定使用色差儀檢測，重復(fù)測定色澤參數(shù)(L*、a*、b*)3次。其中L*、a*、b*是三維矩形顏色空間參數(shù)，L*為明度軸參數(shù)，0表示黑，100表示白；a*為紅/綠軸參數(shù)，正值為紅，負值為綠，0為中性色；b*為藍/黃軸參數(shù)，正值為黃，負值為藍，0為中性色[12]。

1.3.6微生物測定菌落總數(shù)、大腸菌群測定依據(jù)《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗：菌落總數(shù)測定》(GB 4789-2010)的方法進行。

1.3.7統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0軟件進行分析，對其進行One-way方差分析(ANOVA)和均值差異性相關(guān)分析，顯著性水平為P<0.05；采用Oring8.0軟件進行圖像繪制與曲線擬合。

2結(jié)果與分析

2.1電子束輻照對蛋黃粉乳化性能的影響

2.1.1乳化能力蛋黃具有很強的乳化能力，對油脂和水都有很強的親和力，是制造蛋黃醬、色拉調(diào)味料及蛋糕時起乳化作用的重要配料。蛋黃中的卵磷脂是O/W型乳化劑，膽固醇又是W/O型乳化劑，但一般認為蛋黃乳化主要是卵磷脂和蛋白質(zhì)結(jié)合而成的脂蛋白的作用[13]。蛋黃粉經(jīng)不同電子束輻照劑量處理之后的乳化能力見圖1。從圖1可知，蛋黃粉的乳化能力隨不同輻照劑量而變化，輻照劑量小于4 kGy時，其乳化能力基本維持在350～400 mL/g，與對照相比并無顯著差異(P>0.05)，當(dāng)輻照劑量達到6和8 kGy時，其乳化能力為285和269 mL/g，與其他處理間均存在顯著差異(P<0.05)。電子束輻照對蛋黃粉的乳化能力有一定影響，主要是由于高能電子束破壞了蛋黃粉中包括卵磷脂在內(nèi)的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而影響到其乳化時所形成空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)輻照劑量超過一定范圍時，隨著對物質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞程度的增加，對其乳化能力產(chǎn)生了不同程度的影響[14]。

圖 1　電子束輻照劑量對蛋黃粉乳化能力的影響

2.1.2乳化穩(wěn)定性蛋黃粉是一種良好的乳化劑，Wong等[15]曾利用濁度法考察蛋黃粉的乳化穩(wěn)定性，結(jié)果顯示蛋黃粉的乳化穩(wěn)定性優(yōu)于脫脂奶粉和大豆?jié)饪s蛋白等。蛋黃粉經(jīng)不同電子束輻照劑量處理后乳化穩(wěn)定性的變化如圖2所示。圖2顯示，蛋黃粉的乳化穩(wěn)定性隨輻照劑量的增加而降低，當(dāng)輻照劑量在1～4 kGy時，其乳化穩(wěn)定時間是 27.8～24.7 min，與對照組(28.3 min)并無顯著差異(P>0.05)，當(dāng)輻照劑量達到6和8 kGy時，其穩(wěn)定時間分別是21.5和20.4 min，同其他輻照劑量相比均存在顯著差異(P<0.05)。輻照劑量對蛋黃粉乳化穩(wěn)定性的影響主要是由于，電子束會一定程度破壞蛋黃粉中脂肪與蛋白質(zhì)的原有質(zhì)構(gòu)，從而影響到脂質(zhì)與蛋白質(zhì)相互交聯(lián)的穩(wěn)定性。此外，蛋黃粉乳化液中蛋白質(zhì)的等電點會受溶液pH值的影響，蛋黃粉中蛋白質(zhì)等電點的pH值約為5.5[16]，而輻照對蛋黃粉中脂肪的降解作用及游離脂肪酸的增加，使乳化體系的pH值更趨于等電點，使乳化液的穩(wěn)定性降低，但相比蛋黃粉的乳化能力，輻照對蛋黃粉乳化穩(wěn)定性影響更大。

圖 2　電子束輻照劑量對蛋黃粉乳化穩(wěn)定性的影響

2.2電子束輻照對蛋黃粉氧化性能的影響

2.2.1酸價酸價是脂肪中游離脂肪酸含量的標志，可作為脂肪酸敗的指標，酸價越低說明蛋黃粉的新鮮度越好。圖3是不同電子束輻照劑量對蛋黃粉酸價的影響。圖3結(jié)果顯示，蛋黃粉酸價隨輻照劑量的增加而升高，在輻照劑量達8 kGy時酸價為0.18 mg/g，除與6 kGy處理的酸價差異不顯著外，均顯著高于對照和其他輻照劑量處理。而在電子束輻照劑量小于6 kGy時，蛋黃粉的酸價為0.12～0.14 mg/g，各處理蛋黃粉的酸價與對照組相比差異均不顯著(P>0.05)。劉焱等[8]研究了輻照對蛋黃液品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在輻照劑量達到2 kGy時，蛋黃液的酸價即會出現(xiàn)明顯的變化。本研究結(jié)果表明，蛋黃粉輻照處理時酸價發(fā)生顯著變化的輻照劑量點為6 kGy，這可能主要是由于蛋黃粉與蛋黃液含水率不同所致，蛋黃粉含水率低，其脂肪與蛋白質(zhì)等物質(zhì)相互之間包容可以降低輻照時的降解作用，而蛋黃液中的脂肪基本是分散或游離在水溶液中，在輻照過程中更易于被破壞。因此，在同等劑量下輻照對蛋黃粉酸價的影響相對較小。

圖 3　電子束輻照劑量對蛋黃粉酸價的影響

2.2.2過氧化值過氧化值(POV)是衡量輻照產(chǎn)品中脂肪氧化的一個重要指標[3]，物料經(jīng)輻照處理后會產(chǎn)生一定的自由基，這些自由基可以誘導(dǎo)脂肪的過氧化反應(yīng)和其他的化學(xué)變化。電子束輻照對蛋黃粉過氧化值(POV)的影響如圖4所示。從圖4可知，輻照劑量超過6 kGy時，蛋黃粉的過氧化值與4 kGy以下輻照處理的POV值有顯著差異(P<0.05)，而當(dāng)輻照劑量小于4 kGy時，蛋黃粉POV為1.80～1.84 mmol/kg，總體上POV值隨輻照劑量的增加而增加，但各處理間差異并不顯著(P>0.05)；當(dāng)輻照劑量為6和8 kGy時，POV值分別達到2.10和2.32 mmol/kg。

本研究結(jié)果表明，POV值隨輻照劑量的增加而增加，在輻照劑量小于4 kGy時，蛋黃粉的POV值差異并不顯著，這可能是由于電子束處理時間短，輻照時自由基的產(chǎn)生及自由基與脂肪氧化反應(yīng)等，需要一定時間積累，因此其POV變化不明顯。鈷源輻照蛋黃液時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輻照劑量達2 kGy時其過氧化值便會產(chǎn)生顯著變化[8]，這可能是由于鈷源輻照時間長，在輻照過程中脂肪與不斷產(chǎn)生的自由基反應(yīng)時間較長，POV變化加快，因此電子束輻照能夠減少過氧化物的產(chǎn)生是電子束輻照技術(shù)的一大優(yōu)勢。

2.3電子束輻照對蛋黃粉色澤的影響

表1是不同劑量電子束輻照后蛋黃粉色澤參數(shù)的變化情況。

表 1　電子束輻照劑量對蛋黃粉色澤參數(shù)的影響

注：同列數(shù)據(jù)后標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note:Different letters in each column indicate significant difference (P<0.05).

由表1可知，總體而言L*、a*、b*值均隨輻照劑量的增加而減小，當(dāng)輻照劑量小于6 kGy時，L*值總體上隨輻照劑量的增加而減小，但各處理間并無顯著差異(P>0.05)，而當(dāng)輻照劑量為8 kGy時，各蛋黃粉的L*值均較其余處理低，與0，1，2，3，4 kGy處理的差異達到了顯著水平(P<0.05)。同樣的，當(dāng)輻照劑量為0，1，2，3，4 kGy時蛋黃粉的a*值無顯著差異，輻照劑量為6和8 kGy時，a*值顯著小于輻照劑量0，1，2，3 kGy處理，而與4 kGy處理差異不顯著。蛋黃粉的b*值在0，1，2，3 kGy處理間差異不顯著，但均顯著大于4～8 kGy輻照處理。本試驗肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輻照劑量達8 kGy時，產(chǎn)品色澤與對照組和1～4 kGy小劑量輻照處理相比明顯偏淡，這是因為輻照總體導(dǎo)致蛋黃粉亮度L*值降低，紅/綠軸參數(shù)a*值和藍/黃軸參數(shù)b*值的色澤趨向綠、藍轉(zhuǎn)變所致，b*值對輻照較為敏感，可能是由于蛋黃粉色澤的主要呈色物質(zhì)是類胡蘿卜素，其中以葉黃素和玉米黃素為主，而葉黃素和玉米黃素對輻照較為敏感。Sehaeffer等[17]和董丹等[18]在輻照殺菌對辣椒粉色澤影響中也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果。

2.4電子束輻照對蛋黃粉的滅菌效果

表2～3分別是不同劑量電子束輻照對蛋黃粉滅菌效果及滅菌后存放過程中微生物的變化情況。從表2可以看出，電子束輻照對蛋黃粉的滅菌效果非常明顯，在較低劑量(3 kGy)時即可控制蛋黃粉中微生物的數(shù)量。表3顯示，輻照之后的產(chǎn)品經(jīng)過30 d貯藏后，除1和2 kGy較小劑量輻照處理蛋黃粉的微生物略有增長外，其余劑量處理的微生物數(shù)量仍在可控范圍內(nèi)。這主要是由于輻照之后微生物的自我修復(fù)作用所致，但當(dāng)輻照劑量較高時其修復(fù)能力基本被抑制，另外這與蛋黃粉水分含量和水分活度低也有關(guān)系[19]。

表 2　不同輻照劑量對蛋黃粉滅菌效果的影響

蛋黃粉實際生產(chǎn)中通常采用巴氏消毒與噴霧干燥相結(jié)合的方式進行殺菌處理，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中基本能夠殺滅大多數(shù)的微生物，因此產(chǎn)品的菌落總數(shù)并不高，其微生物問題主要表現(xiàn)在大腸菌群易超標。有研究表明，大腸菌群和致病菌對輻照非常敏感：黃小波等[19]研究了液態(tài)蛋全蛋液輻照冷殺菌技術(shù)，結(jié)果表明，在輻照劑量為0.4～0.6 kGy時能夠達到較好的殺菌效果，可以將沙門氏菌數(shù)量降低2個數(shù)量級，Kim等[20]對腌制泡菜粉進行電子束輻照滅菌時大腸菌群的D10值約為600 Gy(D10值是指使微生物的數(shù)量降低到原始數(shù)量10%時所需要的輻照劑量值，是電離輻射殺菌中估算輻照劑量的重要參數(shù))，金黃色葡萄球菌在生理鹽水(0.9%)中的D10值為116 Gy[21]。由此可見，采用電子束輻照處理技術(shù)可以有效解決蛋黃粉產(chǎn)品的微生物超標問題，且輻照劑量低，不會對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生影響。

表 3　不同輻照劑量處理存放30 d后蛋黃粉中微生物的變化

3結(jié)論

本試驗通過研究不同電子束輻照劑量對蛋黃粉品質(zhì)及微生物的影響，結(jié)果顯示電子束輻照會對蛋黃粉的乳化性能產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)輻照劑量小于4 kGy時，其乳化能力和乳化穩(wěn)定性不會發(fā)生顯著變化；在電子束輻照劑量小于6 kGy時，蛋黃粉的酸價變化不大；輻照劑量不超過4 kGy，蛋黃粉的過氧化值和色澤也不會產(chǎn)生明顯變化；電子束輻照還能夠有效殺滅蛋黃粉中的微生物，3～4 kGy的輻照劑量即可以發(fā)揮有效滅菌作用。在實際生產(chǎn)中，輻照主要是用于控制產(chǎn)品中的微生物，雖然通過電子束輻照能夠有效控制微生物生長和繁殖，但輻照劑量不宜過高，否則會影響到產(chǎn)品的乳化性能、色澤等理化品質(zhì)，因此在實際生產(chǎn)中需要控制蛋黃粉生產(chǎn)過程中的衛(wèi)生狀況，輻照只能作為一種輔助的微生物控制方法加以推廣。

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Effect of electron beam on quality and microorganism of egg yolk

YAN Wei-qiang1,2,YUE Ling1,2,KONG Qiu-lian1,2,WANG Hai-hong2,CHEN Zhi-jun1,QI Wen-yuan1,2

(1ShanghaiShunengIrradiationTechnologyCo.,Ltd.,Shanghai201401,China;2ShanghaiAcademyofAgricultureScience,Shanghai201106,China)

Abstract:【Objective】 The objective was to investigate the effect of electron beam irradiation on quality and microorganism of egg yolk,which would provide information for determination of sterilization treatment on egg yolk.【Method】 Egg yolk was irradiated by electron accelerator at 0,1,2,3,4,6 and 8 kGy before being stored for 30 d.The effect of irradiated dose on quality of egg yolk was studied in terms of emulsifying capacity,fat oxidation and color,and microorganism change of egg yolk was tested during the 30 day storage.The optimal irradiation dose was obtained according to quality and microorganism of egg yolk.【Result】 When egg yolk was irradiated at the doses of 1-4 kGy,the emulsifying capacity,emulsion stability,and peroxide values were 392.4-351.4 mL/g,27.8-24.7 min and 1.80-1.98 mmol/kg,respectively,without significant differences compared to control group (CK) values of 40.6 mL/g,28.3 min and 1.80 mmol/kg (P>0.05).When the dose was 6 kGy,acid value (0.14 mg/g) and L* value were not significantly different from CK.The dose of 3-4 kGy was the best to control the quality and growth of microorganisms in egg yolk.【Conclusion】 The dose of no more than 4 kGy for electron beam irradiation was optimal since the effect on physical and chemical properties of egg yolk was negligible and the control of microorganisms was efficient.

Key words:electron beam;irradiation dose;egg yolk;sterilization technology

[文章編號]1671-9387(2016)01-0211-06

[中圖分類號]TS253.4

[文獻標志碼]A

[作者簡介]顏偉強(1974-)，男，福建仙游人，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工研究。[通信作者]戚文元(1963-)，男，上海人，研究員，主要從事輻照保鮮加工研究。E-mail:webweifree@163.com

[基金項目]國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2011AA100804)；上海市科委國際合作項目(12390700700)

[收稿日期]2014-05-14

DOI：網(wǎng)絡(luò)出版時間:2015-12-0214:2510.13207/j.cnki.jnwafu.2016.01.031

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151202.1425.062.html