不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗貯藏效果研究

張　玥，劉　偉，靳健喬，楊　斌，賈福洲

（天津市技術(shù)物理研究所，天津 300192）

不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗貯藏效果研究

張玥，劉偉，靳健喬，楊斌，賈福洲

（天津市技術(shù)物理研究所，天津 300192）

使用電子加速器對新鮮板栗進(jìn)行不同劑量（0、150、300、450、600、750、900 Gy）輻照處理，0 Gy劑量貯藏在-18℃，其他輻照處理組貯藏在5℃，貯藏時(shí)間270 d，探討不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗的保鮮效果。結(jié)果表明，輻照處理組板栗可以達(dá)到未輻照板栗-18℃保存條件的含水效果；輻照處理后的板栗淀粉含量較低，而還原糖含量較高，對板栗粗蛋白含量影響不大；輻照處理對板栗具有較好的殺菌、抑菌效果，可以延長板栗貯藏期，且安全、無污染。其中150 Gy輻照處理的板栗菌落總數(shù)較低，水分、還原糖、淀粉、粗蛋白含量的變化綜合值較好，在5℃條件下可以保鮮板栗9個(gè)月以上。

板栗；電子束；保鮮；輻照

板栗是我國特產(chǎn)之一，營養(yǎng)豐富，含有人體所必需的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、鈣、鐵、磷、鉀、微量元素等50多種成分［1］。

輻照保鮮技術(shù)是利用電離輻射產(chǎn)生的γ、β、X射線及電子束對產(chǎn)品進(jìn)行加工處理，以達(dá)到保鮮目的的一種方法［2-3］。這些高能射線能使微生物發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，抑制果實(shí)的呼吸作用、內(nèi)源乙烯的產(chǎn)生、過氧化酶等酶活性，抑制發(fā)芽，殺滅害蟲及寄生蟲，防止腐爛，延長產(chǎn)品的貯藏時(shí)間［4］。目前農(nóng)產(chǎn)品輻照保鮮處理以γ射線應(yīng)用最多，60Co作為輻射源最普遍，其原因在于60Co制備相對容易，釋放出的γ射線能量大，穿透力強(qiáng)，半衰期較適中［5］。

輻照保鮮技術(shù)具有以下優(yōu)越性：①殺死微生物效果顯著，使用劑量可根據(jù)需要調(diào)節(jié)；②放射線的穿透力強(qiáng)、均勻、瞬間即逝，輻照過程可以精確控制；③幾乎不產(chǎn)生熱效應(yīng)，可最大限度保持食品的原有特性；④方法簡單、快捷，可對已包裝好或堆放好的原料進(jìn)行殺菌處理；⑤節(jié)約能源，與熱處理和干燥處理等食品保鮮技術(shù)相比，其能耗大幅降低［6-7］。

國內(nèi)外有關(guān)60Co-γ射線輻照板栗的研究已有報(bào)道，劉超等［8］研究表明，低劑量（0.3～0.5 kGy）輻照可以減少板栗的霉變，與0～4℃低溫冷藏結(jié)合可以使板栗貯藏10個(gè)月以上。馮敏等［9］的研究同樣表明，低劑量的輻照可抑制板栗的霉變，在1.0 kGy輻照劑量下效果尤為明顯。陳云堂等［10］采用打孔包裝材料、低溫（0±1）℃貯藏、輻照及保鮮劑等綜合保鮮技術(shù)使板栗貯藏330 d，好果率達(dá)97.5%，品質(zhì)無明顯劣變。

由于對板栗進(jìn)行輻照所采用的劑量較低，所以使用60Co-γ輻照源進(jìn)行輻照時(shí)通常選擇靜態(tài)堆碼源。堆碼源存在一定安全隱患，目前國家已出臺相應(yīng)政策逐步淘汰堆碼源，而采用懸掛鏈?zhǔn)解捲催M(jìn)行輻照，輻照劑量往往偏大。因而本文采用更為安全可靠，可以實(shí)現(xiàn)低劑量精準(zhǔn)輻照的電子加速器進(jìn)行輻照板栗方面的研究。分析不同劑量電子束輻照處理結(jié)合低溫貯藏對板栗保鮮效果的影響，為有效地保持板栗果實(shí)品質(zhì)，延長貯藏期提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)備

1.1.1材料與試劑

板栗采自河北省遷西縣栗樹灣板栗園，挑選無病蟲害、無霉?fàn)€發(fā)芽、大小基本一致的優(yōu)質(zhì)成熟果實(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

聚乙烯保鮮袋（20 cm×30 cm，厚度0.013mm），用針在保鮮袋上每隔3 cm扎一個(gè)孔。

硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、磷酸二氫鉀、氯化鈉、氫氧化鈉、碘化鉀、乙醇，均為分析純，均由天津金匯太亞化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；溴甲酚綠指示劑、甲基亞藍(lán)指示劑、甲基紅指示劑，均由天津市福晨化學(xué)試劑廠生產(chǎn)；瓊脂培養(yǎng)基、α淀粉酶，均由北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；硫酸、鹽酸，均為分析純，由東莞市宏源化工有限公司生產(chǎn)。

1.1.2儀器與設(shè)備

DH-101電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，F(xiàn)W80微型高速萬能試樣粉碎機(jī)，DK20消化爐，KQ3200E超聲波清洗器，TOMYSX-500高溫高壓蒸汽滅菌鍋，SW-CJ-1FD單人單面凈化工作臺，HPX-9272MBE電熱恒溫培養(yǎng)箱，Gold Spectrumlab 54型紫外分光光度計(jì)，IS1007D駐波電子直線加速器。

1.2方法

1.2.1輻照處理

樣品的輻照處理在天津?yàn)I海輻照處理與檢測有限責(zé)任公司進(jìn)行，采用同方威視技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的7.5MeV/5 kW駐波電子直線加速器。

1.2.2劑量標(biāo)定

采用Fricke劑量計(jì)進(jìn)行劑量跟蹤。使用Gold Spectrum lab 54型紫外分光光度計(jì)進(jìn)行劑量檢測。

1.2.3處理方法

新鮮板栗隨機(jī)取樣，每500 g裝入已扎孔的保鮮袋中封口保存為一個(gè)樣本。將封存好的板栗樣本平鋪于輻照托盤內(nèi)，接受不同劑量的電子束輻照處理。輻照劑量分別為0、150、300、450、600、750、900 Gy，每個(gè)輻照劑量保存21個(gè)樣本。輻照后將板栗樣品貯藏，0Gy為冷凍貯藏（-18℃），其他輻照處理組板栗置于5℃條件下貯藏。每45 d分別從各輻照劑量處理組中取出3份樣本測定各項(xiàng)指標(biāo)，共測定7次。

1.2.4測定項(xiàng)目與方法

1.2.4.1含水率

參照GB 5009.3—2010［11］中的方法測定。

1.2.4.2還原糖含量

參照GB/T 5009.7—2008［12］中的方法測定。

1.2.4.3淀粉含量

參照GB/T 5514—2008［13］中的方法測定。

1.2.4.4粗蛋白含量

參照GB 5009.5—2010［14］中的第一法自動(dòng)蛋白質(zhì)測定儀測定。

1.2.4.5菌落總數(shù)

參照GB 4789.2—2010［15］中的方法測定。

1.2.5數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用EXCEL軟件計(jì)算并制圖。

2　結(jié)果與分析

2.1不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗含水率的影響

由圖1可以看出，貯藏期間不同劑量電子束輻照處理新鮮板栗的含水率呈上下波動(dòng)的趨勢，總體在42%～60%之間。貯藏0～90 d，各組板栗含水率總體呈上升趨勢，但缺少規(guī)律性，可能原因是各組所受輻照劑量不同，對板栗產(chǎn)生的影響不同；貯藏90～135 d，各組板栗的含水率呈快速下降趨勢，水分損失嚴(yán)重；貯藏135～270 d，板栗含水率呈上升-下降-上升的變化趨勢。貯藏135 d時(shí)，各個(gè)輻照劑量新鮮板栗的含水率達(dá)到最低點(diǎn)，但各處理組之間差異不顯著；貯藏

180 d時(shí)，各輻照劑量的新鮮板栗含水率達(dá)到最高點(diǎn)，但各處理組之間差異不顯著。0Gy處理的凍藏樣品與其他各劑量5℃貯藏的樣品含水率變化趨勢基本一致，說明輻照后的板栗在5℃冷藏條件下保存可以達(dá)到未輻照板栗-18℃保存的含水效果。

2.2不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗還原糖含量的影響

由圖2可見，不同輻照劑量處理板栗的還原糖含量隨貯藏時(shí)間的延長整體呈上升趨勢，經(jīng)150Gy處理板栗的還原糖含量較高，尤其在135～180 d期間上升較明顯。0Gy冷凍貯藏板栗的還原糖含量在貯藏期間處于較低水平，貯藏135 d前后變化較為明顯，貯藏225 d時(shí)含量最低。貯藏45～90 d，0、300、450Gy處理板栗的還原糖含量呈下降趨勢，而其他4個(gè)處理為上升趨勢；90～135 d，750 Gy處理板栗的還原糖含量呈下降趨勢，而其他6個(gè)處理則為上升趨勢；

135～180 d，0 Gy和300 Gy處理組板栗的還原糖含量下降，而其他5個(gè)處理則為上升趨勢。150Gy處理板栗的還原糖含量貯藏期間呈穩(wěn)步上升后下降又快速上升的趨勢。貯藏期間，600Gy處理板栗的還原糖含量波動(dòng)較小。貯藏0、45、90、225 d各組間還原糖含量差異不顯著；135 d時(shí)750 Gy處理組顯著低于其他各組（P＜0.05）；180 d時(shí)0 Gy處理顯著低于其他各組（P＜0.05），150Gy處理組顯著高于其他各組（P＜0.05）；270 d時(shí)150Gy處理組顯著高于0 Gy處理組（P＜0.05）。0Gy處理板栗的還原糖含量始終處于較低水平，說明輻照處理有利于板栗中還原糖的生成。225 d時(shí)各組還原糖含量均快速下降，其原因還有待于進(jìn)一步分析。

2.3不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗淀粉含量的影響

由圖3可見，貯藏期間，各處理板栗淀粉含量變化的總趨勢為先上升后下降，貯藏0～45 d整體呈快速上升趨勢，并于45 d出現(xiàn)峰值。0Gy處理凍藏板栗淀粉含量的變化趨勢與張勇等［16］對馬鈴薯在山體庫貯藏過程中淀粉含量的變化相似。貯藏45～90 d時(shí)，150、450、600、750Gy四個(gè)處理板栗的淀粉含量較穩(wěn)定，0、300、900Gy處理組淀粉含量下降明顯；貯藏90 d時(shí)，450Gy處理板栗的淀粉含量最高，300Gy處理板栗的淀粉含量最低；180 d后各組淀粉含量變化趨于穩(wěn)定。0Gy處理凍藏板栗的淀粉含量始終處于較高水平，但與其他各組差異不顯著。結(jié)合還原糖含量的變化曲線可以看出，-18℃凍藏抑制了板栗的生理代謝活動(dòng)，而5℃的貯藏溫度下板栗的生理代謝活動(dòng)較-18℃凍藏旺盛，板栗中的淀粉轉(zhuǎn)化為單糖及熱量，所以各輻照處理板栗的淀粉含量較低，而還原糖含量較高，但各輻照劑量組別間對淀粉含量的影響并不明顯。

2.4不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗粗蛋白含量的影響

由圖4可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長，各處理板栗粗蛋白含量總體呈下降-上升-下降-上升的變化趨勢。貯藏45 d時(shí)，各處理板栗的粗蛋白含量降低，其中750、900Gy處理下降尤為突出，150、450、600Gy處理相對變化較小但也有所下降；貯藏135 d時(shí)，各處理板栗的粗蛋白含量達(dá)到峰值，其中輻照劑量為150Gy的板栗粗蛋白含量最高；180 d時(shí)，各處理板栗的粗蛋白含量下降，之后穩(wěn)步回升。粗蛋白含量輻照組和未輻照組差異不明顯，表明輻照處理對板栗粗蛋白含量影響不大。

2.5不同劑量電子束輻照處理對新鮮板栗菌落總數(shù)的影響

由圖5可見，隨貯藏時(shí)間的延長，各處理板栗的菌落總數(shù)呈先略下降后上升的變化趨勢，輻照劑量為150、900Gy的板栗菌落總數(shù)始終處于較低水平，而未經(jīng)輻照處理板栗貯藏期間菌落總數(shù)始終較高，表明電子束輻照能有效殺滅微生物。貯藏180 d時(shí)，各處理板栗中的菌落增長較快。各輻照處理板栗的菌落總數(shù)差別較小，表明低劑量輻照就可有效抑制微生物的生長。而0Gy凍藏處理，即使溫度達(dá)到-18℃，微生物的生長也沒有被很好地抑制。因此輻照處理是一個(gè)很好的殺菌、抑菌方式。

3　結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)不同劑量電子束輻照處理后的板栗，貯藏135 d時(shí)水分損失較大，各處理間差異不顯著，且輻照處理板栗在5℃冷藏條件下貯藏可以達(dá)到未輻照板栗-18℃保存的含水效果；還原糖含量變化在0.5%～2.5%之間，輻照處理有利于板栗中還原糖的生成；各劑量輻照板栗的淀粉含量較低，且各輻照劑量組別間對淀粉含量的影響并不明顯；貯藏45 d時(shí)，輻照劑量為750、900Gy的板栗粗蛋白含量降到最低值，其他劑量輻照的板栗整體變化趨勢相同，波動(dòng)較小，但輻照處理對板栗粗蛋白含量影響不大；150、900Gy電子束輻照的板栗菌落總數(shù)較少，可以有效殺滅微生物，說明電子束輻照技術(shù)結(jié)合低溫貯藏不僅可以延長板栗的貯藏期，且安全、無污染。

由于試驗(yàn)時(shí)間和條件的限制，本研究只探討了不同劑量輻照處理對板栗中主要成分的影響，對其微量成分未進(jìn)行深入研究；同時(shí)由于板栗種類、產(chǎn)地及貯藏條件的差異，對劑量的設(shè)定也難以進(jìn)行完全統(tǒng)一。而具體輻照劑量的設(shè)定需要綜合考慮板栗的種類、污染程度、菌種耐輻照能力以及營養(yǎng)安全性等多方面因素，所以有待進(jìn)一步研究。

綜合考慮，長期貯藏板栗應(yīng)選用的輻照劑量為150Gy，此時(shí)板栗的菌落總數(shù)較低，且與0Gy處理組相比其水分、還原糖、淀粉、粗蛋白含量的變化綜合值較好，在5℃條件下可以保鮮板栗9個(gè)月以上。

［1］李文中，葛惠民.板栗液膜保鮮貯藏研究初報(bào)［J］.安徽農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1992，19（2）：108-110.

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［4］化工部化工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)審查委員會.農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1991.

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［11］中華人民共和國衛(wèi)生部.食品中水分的測定：GB 5009.3—2010［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［12］中華人民共和國衛(wèi)生部.食品中還原糖的測定：GB/T5009.7—2008［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［13］中華人民共和國衛(wèi)生部.糧油檢驗(yàn)糧食、油料中淀粉含量測定：GB/T 5514—2008［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［14］中華人民共和國衛(wèi)生部.食品中蛋白質(zhì)的測定：GB 5009.5—2010［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［15］中華人民共和國衛(wèi)生部.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)，食品微生物學(xué)檢驗(yàn)，菌落總數(shù)的測定：GB 4789.2—2010［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［16］張勇，高海寧，王恩軍，等.山體庫貯藏馬鈴薯淀粉、還原糖含量及淀粉酶活性的變化［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（12）：106-111.

Storage Effectsof Different Dosesof Electron Beam Irradiation on Fresh Chinese Chestnut

ZHANG Yue，LIUWei，JIN Jian-qiao，YANG Bin，JIA Fu-zhou
（Tianjin Instituteof Technical Physics，Tianjin 300192，China）

The fresh Chinese chestnutswere irradiated by differentelectron beams（0，150，300，450，600，750，900Gy），and then stored for 270 days（Chinese chestnuts irradiated by 0 Gy were stored at-18℃，and the other irradiation treatmentswere stored at 5℃），and the storage effects of different electron beam irradiation on fresh Chinese chestnutswere studied.The results showed that，the Chinese chestnuts treated by electron beam irradiation had the similar water content to the non irradiation treatmentwhich stored at-18℃.The Chinese chestnuts treated by electron beam irradiation had lower starch content and higher reducing sugar content，and the electron beam irradiation had little effect on the content of crude protein.Irradiation treatment had better sterilization and antibacterial effects on Chinese chestnuts，and could prolong the storage period of Chinese chestnuts，and it was safe and pollution-free. The Chinese chestnut irradiated by 150 Gy had low total number of colonies，the better comprehensive values of contents of water，reducing sugar，starch and crude protein，and the Chinese chestnuts could be stored more than 9 months at 5℃.

Chinese chestnut；electron beam；storage；irradiation

S664.2

A

10.3969/j.issn.1009－6221.2016.04.010

天津市技術(shù)開發(fā)工作扶持經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（YSK 2012-6）

張玥（1985—），女，漢族，碩士，工程師，主要從事輻照食品技術(shù)研究工作。

2016-03-30