60Co-γ輻照對花生殺菌效果及其品質(zhì)的影響

鄭秀艷，孟繁博，林茂，李國林，黃道梅，陳曦，蔣力

（貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究所，貴州省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，貴州貴陽 550006）

花生（Arachis hypogaea.L）含有豐富的脂肪和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，在貯藏及運輸過程中，極易引起霉菌和大腸桿菌等微生物的繁殖，嚴(yán)重時產(chǎn)生黃曲霉毒素等有害物質(zhì)，發(fā)生霉變，致使花生品質(zhì)下降[1,2]。花生的微生物污染不僅影響其商品價值，還給食用者健康帶來巨大的安全危害，限制花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。目前，由于缺乏減少花生微生物污染的有效措施，我國花生霉變現(xiàn)象十分嚴(yán)重。因此，探討科學(xué)安全有效的花生貯藏方法抑制微生物繁殖，對于保證花生的貯藏品質(zhì)，延長市場供應(yīng)期，增加其經(jīng)濟效益意義重大。

60Co-γ輻照技術(shù)是一種冷殺菌方法，能高效殺滅微生物，且環(huán)保、無殘留，能較好的保持食品的生理活性物質(zhì)，最大限度地保留原料原有的色、香、味及營養(yǎng)成分[3～5]。目前，利用輻照技術(shù)保障食品安全及延長其貯藏期已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。近年來，將輻照技術(shù)應(yīng)用于花生及花生制品[6]方面也有一些報道。研究表明，輻照處理可以有效殺滅各種害蟲，抑制霉菌生長[7]，降解黃曲霉毒素B1[8]、影響多酚氧化酶活性（PPO）[9]，降低花生致敏蛋白的致敏性[10]，且認(rèn)為花生中的大部分蛋白對輻照處理呈現(xiàn)較強的穩(wěn)定性。馮敏等[11]通過觀察γ射線輻照處理散裝花生確定花生殺蟲最低有效劑量0.3 kGy，輻照防霉劑量范圍為1.0～4.0 kGy，但其僅僅從害蟲和微生物浸染程度和模糊的感官評價進行了研究，而對該輻照劑量范圍內(nèi)是否對花生的理化品質(zhì)產(chǎn)生影響尚不清楚。此外，目前報道的輻照技術(shù)多采用紫外線、電子加速器、X射線、γ射線方面，利用60Co-γ輻照花生殺菌技術(shù)應(yīng)用則較少。如何在輻照滅菌過程中使花生最大程度的保持原有品質(zhì)，是現(xiàn)階段亟需解決的問題。

本研究綜合考慮60Co-γ輻照對花生殺菌效果及其品質(zhì)的影響，確定花生輻照殺菌的最佳輻照劑量，以期為60Co-γ輻照技術(shù)應(yīng)用于花生貯藏加工提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

銅仁珍珠花生，由貴州省農(nóng)作物品種資源研究所提供；植物脂肪氧化酶（LOX）ELISA檢測試劑盒，上海鼓臣生物技術(shù)有限公司；其他試劑：均為分析純級以上。

TMS-Pro型物性測定儀，美國FTC公司；UV-2600紫外可見分光光度計，上?？茖W(xué)儀器有限公司；TYS-100粉粹機，浙江省永康市紅太陽機電公司；FA2004分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；Max Plus384酶標(biāo)儀，美國MD公司；60Co-γ動態(tài)輻照源：貴州金農(nóng)輻照股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 輻照處理

采用貴州金農(nóng)輻照科技有限責(zé)任公司的60Co-γ動態(tài)輻照源進行輻照加工，能量為20萬居里，試驗設(shè)定輻照劑量為0.00、0.75、1.50、2.25、3.00、3.75、4.50 kGy。花生采用透明聚乙烯塑料袋包裝，100 g/袋。每個劑量處理設(shè)3個重復(fù)。輻照后樣品室溫下保存，進行相關(guān)指標(biāo)的分析測定。

1.2.2 微生物檢驗

菌落總數(shù)、霉菌及酵母菌、大腸桿菌的測定分別依據(jù)GB 4789.2-2010、GB 4789.3-2010和GB 4789.15-2010方法，于輻照后第2 d進行。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 16.0軟件包進行統(tǒng)計分析，符合正態(tài)分布的計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；不符合正態(tài)分布的計量資料用中位數(shù)(四分位間距)[M(P25,P75)]表示，采用秩和檢驗，計數(shù)資料用χ2 檢驗，等級資料采用秩和檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

1.2.3 輻照殺菌劑量D10值的確定[12,13]

輻照殺菌劑量D10是一個重要的技術(shù)參數(shù)，它是指令某種微生物數(shù)量下降為原來的10%所需的輻照劑量。它反映了被輻照樣品中的微生物對射線的耐受能力。輻照劑量與微生物的關(guān)系為：

lgN=lgN0+kD

式中，N0為輻照前的初始含菌數(shù)，N為輻照后的殘留菌數(shù)，D為輻照劑量。

將微生物常用對數(shù)與輻照劑量的關(guān)系建立回歸直線方程，即y=kx+b，D10值通過公式D10=-1/k得到。

1.2.4 感官分析[14]

圖1 感官評價示意圖Fig.1 Schematic diagram of sensory evaluatio

表1 感官評定評分表Table 1 The sensory analysis table

甜度：花生嚼碎后感到的甜味強度。香味度：花生嚼碎后在口中的香味濃郁程度。脆度：花生在口中第一次嚼碎時的口感稱為脆度。柔嫩度：表示花生咀嚼時的綿軟程度與費力程度的指標(biāo)。細膩度：在咀嚼花生時，殘渣顆粒小而少，說明口感較細膩，咀嚼后殘渣顆粒較多，口感粗糙。苦味：口感有苦味。品嘗時6人組成評定小組，每個樣品品嘗后用25 ℃左右的溫開水漱口，感官評分見表1。

感官評價的總分為30分，通過考察甜度、香味、脆度、柔嫩度、細膩度后進行各項評分，分值越高，其感官品質(zhì)越好。

1.2.7 脂肪氧化酶(LOX)的活性測定

脂肪氧化酶活性采用脂肪氧化酶ELISA檢測試劑盒測定。

1.3 統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進行處理，并進行顯著性分析（p<0.05）。

1.2.5 營養(yǎng)成分分析

脂肪、蛋白、纖維和脂肪酸含量分別按NY/T 1285-2007、GB/T 24318-2009、GB/T 5575-2008和GB/T 17277-2008測定。水分含量用水分測定儀在101.30 kPa、105 ℃條件下進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 60Co-γ輻照花生的殺菌效果

1.2.6 質(zhì)構(gòu)特性分析

花生樣品測試前處理：將外形大小一致的花生手工將花生分成兩瓣，把兩瓣之間的種胚移除，用刀片將花生修平整后測定。

TPA測試條件：選取已經(jīng)處理好的花生樣品，每次1瓣，平穩(wěn)的放置在測試操作板上，為降低操作時產(chǎn)生的誤差，每次放置方向、位置及測試部位保持一致，測試完成后得到平均數(shù)據(jù)進行分析。參照林茂[14]測試彩色花生優(yōu)化的測定條件進行測定，用TMS-Pro型物型測定儀進行質(zhì)構(gòu)剖面分析（TPA）測定，采用50 mm圓盤擠壓探頭，測試速度為40 mm/min，壓縮量以壓縮形變量百分量表示，為45%，兩次壓縮中間停頓時間3.00 s，觸發(fā)值為1.50 N。記錄TPA質(zhì)構(gòu)參數(shù)（硬度、黏附性、彈性、內(nèi)聚性、膠黏性和咀嚼性），每個樣品平行測定15次，結(jié)果取平均值。

60Co-γ輻照后花生的微生物變化情況如表2所示。由表2可知，經(jīng)不同劑量的γ射線輻照后，花生中的微生物含量明顯下降，且隨著輻照劑量的增大，滅菌效果越明顯。0.75 kGy輻照時，花生中的菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌分別從9033 CFU/g和686 CFU/g下降至815 CFU/g和140 CFU/g，滅菌率分別達到90.98%和79.59%；1.50 kGy輻照時，菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌的滅菌率分別達到94.58%和95.63%，滅菌率均達到90%以上；2.25 kGy輻照時，花生中的菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌的滅菌率分別高達95.83%和98.54%，菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌幾乎全部去除?！遁椪崭晒愋l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14891.3-1997)中對經(jīng)γ射線或電子束輻照的花生仁的微生物限量進行了規(guī)定，即菌落總數(shù)≤750個/g，大腸桿菌≤30 MPN/100 g。采用輻照劑量不低于1.50 kGy時，花生中微生物含量達到該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

表2 60Co-γ輻照花生的殺菌效果Table 2 Bactericidal effect of 60Co-γ irradiation on the peanuts

表3 60Co-γ輻照花生的微生物變化回歸分析結(jié)果Table 3 Regression analysis of microbial changes in peanuts irradiated by 60Co-γ

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，可得到微生物常用對數(shù)（y）與殺菌劑量（x）的回歸線性方程，列于表3。由表3可知，菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌的D10分別為2.33 kGy和1.104 kGy。從兩者D10的差異可以看出，菌落總數(shù)對60Co-γ射線的耐受能力高于霉菌和酵母菌。但由于本試驗樣品自身原因，未觀察到不同劑量的γ射線對大腸桿菌的作用效果。大量研究表明，菌落總數(shù)輻照（γ射線）的D10值在1.20～3.00 kGy范圍內(nèi)，本試驗結(jié)果也在此范圍內(nèi)。菌落總數(shù)和霉菌及酵母菌的線性回歸分析結(jié)果的相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)（r）均高于0.90，說明回歸方程可信度高，可以用于預(yù)測輻照劑量對微生物的影響程度。因此，采用60Co-γ輻照技術(shù)進行花生仁的輻照殺菌在技術(shù)上可行，只要選取合適的輻照劑量，便可使花生仁中的含菌量降低，達到相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 60Co-γ輻照對花生感官品質(zhì)的影響

由表4感官評定結(jié)果可以看出，花生經(jīng)低劑量輻照處理，考察的6個方面感官品質(zhì)變化不大，輻照劑量增加到一定程度時，花生感官品質(zhì)出現(xiàn)了明顯下降。輻照劑量低于1.5 kGy，花生甜度、香味度、細膩度、脆度及苦味感官評分沒有出現(xiàn)明顯差異，輻照劑量在2.25～4.50 kGy時，花生甜度、香味度、細膩度、脆度、柔嫩度及苦味感官得分明顯下降，且隨著輻照劑量的增大，花生的感官評分越低，并呈現(xiàn)出顯著性差異。馮敏等[11]從視覺和嗅覺角度對輻照花生進行感官評價，認(rèn)為當(dāng)輻照劑量低于4 kGy時，輻照不會對花生的色澤和氣味產(chǎn)生明顯影響，而本試驗從食用者口感上更直接具體的對花生主要存在甜度、香味、脆度、柔嫩度、細膩度、苦味6個感官品質(zhì)進行評價，發(fā)現(xiàn)低于4 kGy輻照處理會對花生的感官屬性和味道產(chǎn)生影響，并呈現(xiàn)出明顯差異。由此表明，在花生感官評價方面，食用者口感能比視覺和嗅覺更能敏感區(qū)分出花生食用品質(zhì)差異。由實驗結(jié)果可知，花生的輻照劑量≤1.5 kGy時，花生食用品質(zhì)在消費者可接受范圍內(nèi)。

表4 60Co-γ輻照花生的感官評分Table 4 Sensory evaluation scores of peanuts irradiated by 60Co-γ

2.3 60Co-γ輻照對花生營養(yǎng)成分的影響

表5 60Co-γ輻照對花生營養(yǎng)成分的影響Table 5 Effects of 60Co-γ irradiation on the nutritional compositions of peanuts

由表5可知，花生經(jīng)輻照處理后，在0.00～4.50 kGy劑量范圍內(nèi)，其水分、脂肪、蛋白、12中脂肪酸的含量變化不大，沒有出現(xiàn)顯著性差異，說明花生仁中水分、脂肪、粗蛋白及上表列出的12種脂肪酸對輻照呈現(xiàn)較強的穩(wěn)定性，該結(jié)果與王爍[15]和李苑等[16]對輻照花生中含有的脂肪、蛋白和水分評價結(jié)果相一致。而對花生中含有的粗纖維而言，當(dāng)輻照劑量低于1.50 kGy時，其含量變化不大，當(dāng)輻照劑量高于1.50 kGy時，粗纖維含量出現(xiàn)明顯下降，出現(xiàn)顯著性差異。說明較高劑量的輻照處理會對花生中粗纖維產(chǎn)生一定的降解作用。我們知道，粗纖維對人體具有特殊的生理功能，可降低血糖和膽固醇，提高腸胃功能，是人體重要的七大營養(yǎng)素。綜合考慮，選擇輻照劑量不高于1.50 kGy時，60Co-γ輻照處理不會對花生的主要影響成分產(chǎn)生明顯影響。由此可見，將60Co-γ輻照技術(shù)應(yīng)用于花生滅菌是可行的。

2.4 60Co-γ輻照對花生質(zhì)構(gòu)特性的影響

花生的質(zhì)地如硬度、彈性等是評價其品質(zhì)的重要因素，國內(nèi)外較常采用口感判斷，具有一定的模糊性，且會產(chǎn)生一定的誤差。因此，為了客觀具體的評價花生質(zhì)地和組織結(jié)構(gòu)的變化，本試驗采用質(zhì)構(gòu)分析儀對花生進行了TPA測定。表6表示花生仁經(jīng)γ射線不同劑量輻照后的TPA測定結(jié)果。經(jīng)不同劑量輻照花生仁的硬度1、硬度2和膠黏性均有顯著變化（p<0.05），內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性則沒有顯著變化（p>0.05）。未輻照花生仁的硬度1、硬度2和膠黏性分別為57.01 N、48.05 N和14.52 N，隨著輻照劑量的增加，花生仁硬度1由65.99 N增到72.48 N、硬度2由54.68 N增到60.00 N和膠黏性由14.17 N增到17.21 N。硬度是衡量花生仁軟硬度的重要指標(biāo)，在一定范圍內(nèi)，硬度數(shù)值越小，表示越柔軟。輻照后，花生仁的硬度數(shù)值增大，表明花生仁的柔軟度降低。膠黏性表示花生仁吞咽前破碎它需要的能量，數(shù)值越大，需要的能量越高。輻照處理后，花生的膠黏性數(shù)值有增大趨勢，說明需要破碎花生的能量逐漸升高，但未呈現(xiàn)顯著性差異。輻照前后花生仁彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性變化不大，表明花生具有較穩(wěn)定的膨脹性、柔韌度和組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，輻照處理不會對此產(chǎn)生明顯影響。由TPA結(jié)果可知，輻照處理對花生仁的硬度影響較大，對其它質(zhì)構(gòu)特性影響不明顯。

表6 60Co-γ輻照對花生質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effects of 60Co-γ irradiation on the texture characteristics of peanuts

2.5 60Co-γ輻照對花生脂肪氧化酶活性的影響

花生種子脂肪含量平均達到50%，不飽和脂肪酸含量占油脂的80%以上?；ㄉ趦Σ剡^程中極易發(fā)生氧化、酸敗和走油等現(xiàn)象，脂肪代謝過程是其品質(zhì)劣變的重要原因。脂肪氧化酶是花生脂肪代謝途徑的關(guān)鍵酶，能催化不飽和脂肪酸脂質(zhì)氧化及脂肪水解反應(yīng)產(chǎn)生游離脂肪酸。在不同植物中，脂肪氧化酶與種子裂變關(guān)系不同，高奇等[17]認(rèn)為，花生脂肪氧化酶活力與其種子活力呈極顯著正相關(guān)，高脂肪氧化酶的花生種子貯藏壽命也較長。

表7為不同輻照劑量對花生脂肪氧化酶含量的影

圖2 脂肪氧化酶的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 The standard curve of lipoxygenase

由表7可知，輻照花生的脂肪氧化酶含量與未輻照花生的含量相差不大，沒有顯著性差異（p>0.05）。因此，60Co-γ輻照處理不會對花生中脂肪氧化酶活性產(chǎn)生明顯影響。

表7 60Co-γ輻照對花生脂肪氧化酶活性的影響Table 7 Effects of 60Co-γ irradiation on the activity of lipoxygenase of peanuts

3 結(jié)論

60Co-γ輻照能有效控制花生仁中的微生物含量，且輻照劑量越大，殺菌效果越顯著。輻照劑量為1.50 kGy時，菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌的滅菌率分別達到94.58%和95.63%，均達到90%以上；從微生物與殺菌劑量的回歸性分析來看，菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌的D10分別為2.33 kGy和1.10 kGy，菌落總數(shù)對60Co-γ射線的耐受能力高于霉菌和酵母菌。模糊感官評價綜合得分隨輻照劑量的增加而降低，輻照劑量在0.00～1.50 kGy時，輻照對花生的感官品質(zhì)影響不大，在消費者可接受范圍內(nèi)，輻照劑量高于1.50 kGy時，花生的感官品質(zhì)出現(xiàn)明顯下降，并呈現(xiàn)顯著性差異。輻照劑量不高于1.50 kGy時，輻照對花生仁的脂肪、蛋白質(zhì)、粗纖維及脂肪酸等營養(yǎng)成分無影響，但輻照劑量較高時，對花生中粗纖維會產(chǎn)生一定的降解作用。同時，60Co-γ輻照處理除會增加花生仁的硬度以外，不會對花生仁原有的質(zhì)構(gòu)特性產(chǎn)生明顯的影響。此外，輻照處理不會對花生仁中的脂肪氧化酶活性產(chǎn)生明顯影響。綜合考慮，60Co-γ輻照劑量不高于1.50 kGy時，能有效殺滅花生仁中微生物的同時，最大限度保持花生原有的食用品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性和營養(yǎng)成分。

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