枸杞干輻射殺菌工藝劑量研究

邱建輝　陳玉霞　谷峰　劉尚洪　林勇

摘要 [目的]研究枸杞干的輻射滅菌工藝劑量。[方法]采用不同劑量60Co-γ射線輻照枸杞干，研究不同劑量對(duì)枸杞干感觀品質(zhì)、微生物生存率以及蛋白質(zhì)等主要成分含量的影響。[結(jié)果]當(dāng)輻照劑量為3.98 kGy時(shí)，枸杞干中細(xì)菌總數(shù)降至4.30×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出，符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；計(jì)算得到枸杞干中細(xì)菌D10為1.61 kGy。當(dāng)輻照劑量低于8.11 kGy時(shí)，枸杞干的比重、色澤、氣味、滋味和口感以及可接受性與對(duì)照（未輻照）相比無明顯變化。輻照對(duì)枸杞干的蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量無明顯影響，對(duì)VE含量有影響。在枸杞干批量輻照時(shí)，產(chǎn)品箱中最低劑量點(diǎn)劑量不得低于4 kGy，經(jīng)劑量跟蹤，枸杞干吸收劑量為4.02～5.96 kGy，不均勻度為1.48，微生物含量符合要求。因此，枸杞干輻照滅菌的工藝劑量為4～8 kGy。[結(jié)論]該研究為枸杞干的輻照滅菌應(yīng)用提供了工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞 枸杞干；輻射滅菌；感觀品質(zhì)；微生物；D10；理化性質(zhì)；工藝劑量

中圖分類號(hào) TS255.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）18-0134-04

Study on Radiosterilization Processing of Dried Lycium barbarum L.

QIU Jianhui，CHEN Yuxia，GU Feng et al （Institute for Farm Products Processing and Nuclearagricultural Technology ， Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei 430064）

Abstract [Objective]To study the technology dose of radiation sterilization of dried Lycium barbarum.[Method]Using different doses of 60Co-γ ray to radiated the L. barbarum， studied the effects of different doses on the sensory quality， the survival rate of the microorganism and the contents of main components such as wolfberry protein， etc.[Result]When the irradiation dose was 3.98 kGy， the total number of bacteria falled to 4.30×102 CFU/g， mould content was less than 10 CFU/g and coli group were not detected in dried L. barbarum， it had been in line with the enterprise dried L. barbarum hygiene standards；the bacterial D10 value of the dried L. barbarum was calculated as 1.61 kGy. When the irradiation dose was lower than 8.11 kGy， the proportion， color， smell， taste， taste and acceptability of dried L. barbarum had no obvious change compared with the control （unirradiated）. Irradiation had no obvious effect on the content of the protein， fat and water of L. barbarum， but had an effect on the content of VE.When the dried L. barbarum mass were irradiated at the lowest dose point dose in product box shold not be less than 4 kGy. Dose tracking， the absorbed dose was 4.02～5.96 kGy， the uneven degree was 1.48.The content of the microorganism had been in line with the enterprise of hygiene standards.So the process dose of radiosterilization of wolfberry dry was 4-8 kGy.[Conclusion]The study provided technological parameters for the application of radiation sterilization of dried L.barbarum.

Key words Dried Lycium barbarum；Radiation sterilization；Sensory quality；Microorganism；D10；Physicochemical property；Technology dose

枸杞（Lycium barbarum L.）是一種藥食同源的名貴中藥材和營(yíng)養(yǎng)滋補(bǔ)品[1]。傳統(tǒng)加工儲(chǔ)藏的制品以枸杞干為主，它色澤鮮紅，粒大飽滿、營(yíng)養(yǎng)豐富，富含甜菜堿、酸漿紅素、枸杞多糖、多種氨基酸、胡蘿卜素、核黃素、煙酸、VC及微量元素，具有滋補(bǔ)肝腎、益精明目的功效，常用于治療虛勞精虧、腰膝酸痛、眩暈耳鳴、內(nèi)熱消渴、血虛萎黃、目昏不明等癥。但經(jīng)自然晾曬風(fēng)干制成的枸杞干，在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、內(nèi)銷外貿(mào)過程中，一是易受害蟲的危害，二是微生物滋生繁殖使其腐敗變質(zhì)，難以長(zhǎng)期保存，由此造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[2]。雖然傳統(tǒng)的化學(xué)藥物熏蒸法具有一定的殺蟲滅菌效果， 但所用化學(xué)藥劑對(duì)人、食品和環(huán)境均有危害[3]。食品輻射滅菌法是利用電離輻射與物質(zhì)相互作用的物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，殺滅食品中的害蟲和腐敗微生物、致病菌，從而達(dá)到延長(zhǎng)保藏期和提高食品品質(zhì)的目的。其與傳統(tǒng)方法相比具有殺菌效果好、不需加溫、不需化學(xué)添加劑、無殘留、不會(huì)破壞產(chǎn)品原有品質(zhì)、不污染環(huán)境和能耗低等特點(diǎn)[4]。20世紀(jì)50年代，不少國(guó)家開展了γ射線輻照殺菌保藏食品的研究， 取得了一定成效并應(yīng)用于商業(yè)化生產(chǎn)[5]。目前全世界有57個(gè)國(guó)家和地區(qū)的政府或國(guó)際組織批準(zhǔn)了230多種輻照食品可以上市，每年市場(chǎng)銷售總量超過40萬t。食品輻照加工已被列為國(guó)際重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)開展了輻照食品商業(yè)化的實(shí)際應(yīng)用研究[6-11]，到2014年6月，我國(guó)運(yùn)行的各類鈷源輻照裝置123座，有100多個(gè)單位對(duì)200多種食品進(jìn)行了輻照保鮮，全國(guó)每年輻照食品為18萬t以上。我國(guó)已批準(zhǔn)六大類、18個(gè)品種食品輻照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)十種輻照食品已進(jìn)入市場(chǎng)。該研究通過對(duì)枸杞干進(jìn)行不同劑量梯度的輻照，考察了輻照對(duì)枸杞干感觀品質(zhì)、微生物存活率、枸杞蛋白質(zhì)等含量的影響，并對(duì)枸杞干輻照滅菌的工藝劑量進(jìn)行了探討，旨在為枸杞干的輻照滅菌應(yīng)用提供工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試產(chǎn)品。枸杞干，紙箱包裝，外包裝規(guī)格為50 cm×31 cm×27 cm，單件重21.3 kg。

1.1.2 主要儀器。UV-Vis8500紫外可見分光光度計(jì)（上海天美光學(xué)儀器有限公司）；Sartorius電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；SX-93箱式節(jié)能茂福爐（湖北英山實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；SKD-1000全自動(dòng)定氮儀（上海沛歐分析儀器有限公司）；SE-A2脂肪測(cè)定儀（北京亞歐德鵬科技有限公司）；BCM-1000生物凈化工作臺(tái)（蘇州凈化設(shè)備有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品分裝。取枸杞干1件，稱取3.84 kg，分成64小包，每包60 g，用聚乙烯（PE）塑料袋真空包裝。樣品輻照以后，每處理取1包進(jìn)行微生物檢測(cè)，取1包進(jìn)行感觀測(cè)評(píng)，其余6包用于主要成分分析，未輻照處理為對(duì)照。

1.2.2 輻照處理。輻照處理在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所進(jìn)行，放射源為60Co-γ射線源，放射源活度為1.31×1016 Bq。設(shè)定0（CK）、2、3、4、5、6、7、8 kGy共8個(gè)處理，輻照時(shí)放射源距地高103 cm，鏈速8.3 Hz，動(dòng)態(tài)步進(jìn)式輻照。每個(gè)處理放置劑量計(jì)進(jìn)行劑量跟蹤，以實(shí)測(cè)值為準(zhǔn)。輻照結(jié)束后，樣品在室溫下保存，進(jìn)行感觀測(cè)評(píng)、微生物培養(yǎng)計(jì)數(shù)和主要成分分析。

1.2.3 感觀測(cè)評(píng)。取不同劑量輻照處理后的枸杞干樣品進(jìn)行感觀測(cè)評(píng)，每處理取80粒，先觀察枸杞干的顏色，再放入透明玻璃杯，用300 mL開水沖泡，由7名測(cè)評(píng)員進(jìn)行目測(cè)、鼻嗅和品嘗并記錄測(cè)評(píng)結(jié)果和可接受性，最后綜合分析7名測(cè)評(píng)員的測(cè)評(píng)結(jié)果，給出枸杞干經(jīng)不同劑量輻照處理的感觀品質(zhì)和可接受性。

1.2.4 微生物培養(yǎng)和計(jì)數(shù)。菌落總數(shù)測(cè)定參照GB4789.2—2010[12]標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，霉菌培養(yǎng)和計(jì)數(shù)參照GB4789.15—2010[13]標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，大腸菌群培養(yǎng)和計(jì)數(shù)參照GB4789.3—2010[14]標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2.5 主要成分分析。蛋白質(zhì)含量按GB/T5009.5—2010[15]方法測(cè)定；脂肪含量按GB/T5009.6—2003[16]方法測(cè)定；總糖采用GB/T18672—2014[17]附錄B方法測(cè)定；水分按GB5009.3—2010[18]方法測(cè)定；VE按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.82—2003[19]方法測(cè)定。

1.2.6 吸收劑量測(cè)量。參考JJG 1018-90[20]制作重鉻酸銀劑量計(jì)[經(jīng)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院國(guó)家劑量保證服務(wù)（NDAS）比對(duì)，測(cè)量誤差在±3%以內(nèi)]，用于樣品和批量輻照時(shí)劑量跟蹤，用紫外可見分光光度計(jì)于20 ℃，350 nm和440 nm波長(zhǎng)下測(cè)量低量程和高量程重鉻酸銀劑量計(jì)的吸光度，并計(jì)算劑量值。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理。先對(duì)所得到的菌落總數(shù)取對(duì)數(shù)，再以輻照劑量為自變量，相對(duì)應(yīng)的細(xì)菌總數(shù)的對(duì)數(shù)值為因變量進(jìn)行線性回歸擬合， 計(jì)算相關(guān)系數(shù)和耐輻射性能（D10），用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量輻照對(duì)枸杞干感觀品質(zhì)的影響

對(duì)不同輻照劑量處理的枸杞干樣品進(jìn)行感觀測(cè)評(píng)，主要從枸杞干的顏色、開水沖泡后枸杞干比重、溶液色澤、氣味、滋味與口感、可接受性六個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。每處理各取80粒，放入透明玻璃杯中，用開水沖泡，由食品輻照加工專業(yè)人員進(jìn)行看顏色、聞香氣、品味道等感觀測(cè)評(píng)，測(cè)評(píng)結(jié)果見表1。當(dāng)輻照劑量為1.96～6.93 kGy時(shí)，枸杞干的顏色暗紅色，開水沖泡后的溶液為淡黃色，嗅聞時(shí)香甜氣味濃郁，飲入時(shí)回味甘甜，與對(duì)照相同。當(dāng)輻照劑量為8.11 kGy時(shí)，枸杞干的顏色稍淡，為紅色，香氣和味道稍淡，但沒有其他異味，與對(duì)照相比差異不明顯，仍可接受。1.96～8.11 kGy輻照對(duì)枸杞干比重沒有影響，開水沖泡時(shí)，枸杞顆粒很快沉到杯底。因此，用8.11 kGy以下的劑量對(duì)枸杞干進(jìn)行輻照，不會(huì)對(duì)枸杞干的感觀品質(zhì)產(chǎn)生明顯影響。另外，樣品用PE塑料袋包裝，當(dāng)輻照劑量為1.96 kGy時(shí)，包裝袋顏色開始發(fā)生變化，隨著劑量的增加，顏色逐漸加深。當(dāng)輻照劑量為3.98 kGy時(shí)，包裝袋顏色為淡褐色，當(dāng)輻照劑量為6.02 kGy時(shí)，包裝袋顏色為黃褐色，當(dāng)輻照劑量為8.11 kGy時(shí)，包裝袋顏色為褐色。

2.2 不同劑量輻照對(duì)枸杞干中微生物存活狀況的影響

樣品輻照結(jié)束后，對(duì)各處理雜菌總數(shù)、霉菌、大腸菌群分別進(jìn)行檢測(cè)。由表2可知，枸杞干初始菌落總數(shù)為1.97×105 CFU/g，霉菌數(shù)為1.20×102 CFU/g，大腸菌群數(shù)為3.20×102 CFU/g，遠(yuǎn)超企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（菌落總數(shù)小于7.50×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群不得檢出），為不合格產(chǎn)品。當(dāng)輻照劑量為3.98 kGy 時(shí)， 樣品中細(xì)菌總數(shù)降至4.30×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出，符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)， 當(dāng)輻照劑量為6.93 kGy時(shí)，其菌落總數(shù)小于 10 CFU/g， 遠(yuǎn)低于企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 不同劑量輻照與存活微生物的關(guān)系

以表2中輻照劑量D為自變量，菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)值（lgN）為因變量進(jìn)行線性擬合，得a=5.48，b=-0.74，相應(yīng)的回歸方程為lgN=5.48-0.74D。由圖1可知，隨著輻照劑量的增加，存活細(xì)菌數(shù)逐漸減少，呈直線負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.995，經(jīng)F測(cè)驗(yàn)，F(xiàn)=23.2>F0.01（16.26）。該試驗(yàn)供試樣品照前菌落總數(shù)為1.97×105 CFU/g，由lgN=5.48-0.74D計(jì)算得到細(xì)菌D10（殺死90%的細(xì)菌所需要的輻照劑量）為1.61 kGy。當(dāng)N<10 CFU/g，N0=1.97×105 CFU/g時(shí)，計(jì)算得到D=7.00 kGy。即使用1.61 kGy的輻照劑量可以殺滅初始細(xì)菌總數(shù)為1.97×105 CFU/g的枸杞干中90%的細(xì)菌，使用7.00 kGy的輻照劑量即可有效殺滅枸杞干中的微生物。

2.4 不同劑量輻照對(duì)枸杞干主要成分含量的影響

枸杞干經(jīng)不同劑量輻照處理后，對(duì)其中的蛋白質(zhì)、脂肪、總糖、水分、VE等成分進(jìn)行測(cè)試分析。從表3可以看出，不同輻照劑量對(duì)枸杞干中的蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量無明顯影響。但輻照處理的總糖含量與對(duì)照相比有明顯差異，輻照處理的總糖含量均高于對(duì)照，在1.96～8.11 kGy輻照劑量范圍內(nèi)，隨著輻照劑量的增加，枸杞干中總糖含量逐漸升高。當(dāng)輻照劑量為8.11 kGy時(shí)，總糖含量為45.71%，比對(duì)照增加8.39%。輻照劑量對(duì)枸杞干中VE含量略有影響，當(dāng)輻照劑量為8.11 kGy時(shí)，VE含量最低為9.96 mg/kg，比對(duì)照低0.66 mg/kg，在1.96～8.11 kGy輻照劑量范圍內(nèi)，隨著輻照劑量的增加，枸杞干中VE含量逐漸降低。

2.5 枸杞干批量輻照的吸收劑量測(cè)量

根據(jù)枸杞干樣品劑量梯度試驗(yàn)結(jié)果，即當(dāng)輻照劑量為3.98 kGy時(shí)，細(xì)菌總數(shù)為4.3×102 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出，符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因此，在枸杞干批量輻照時(shí)，必須使枸杞干產(chǎn)品箱中最低劑量點(diǎn)劑量達(dá)3.98 kGy，以此確定輻照運(yùn)行速度和時(shí)間，再對(duì)枸杞干批量輻照的吸收劑量進(jìn)行實(shí)測(cè)。在測(cè)試期間，選取1個(gè)吊具進(jìn)行試驗(yàn)，其中有2列，每列5件產(chǎn)品，將其中的1列（ 5件） 作為一個(gè)整體，在上、下界及每層中間作橫切面，共7個(gè)橫切面。在每個(gè)橫切面的兩端及中間各布置3支高量程重鉻酸銀劑量計(jì)，每層9支，共63支。劑量計(jì)與產(chǎn)品一同輻照，當(dāng)達(dá)到輻照時(shí)間時(shí)取出劑量計(jì)進(jìn)行儀器檢測(cè)。由表4可知，最高劑量點(diǎn)劑量為5.96 kGy，最低劑量點(diǎn)劑量4.02 kGy，不均勻度為1.48。輻照后取樣進(jìn)行微生物檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌總數(shù)為110 CFU/g，霉菌數(shù)小于10 CFU/g，大腸菌群未檢出。

3 結(jié)論與討論

在該研究試驗(yàn)條件下，輻照對(duì)枸杞干感觀品質(zhì)無不良影響，低于6.93 kGy劑量的輻照，枸杞干開水沖泡溶液的色澤、香氣、滋味和口感以及可接受性與對(duì)照相比沒有變化，當(dāng)輻照劑量為8.11 kGy時(shí)，枸杞干顏色稍微變淡，開水沖泡溶液的香氣和口感稍淡，但無其他異味，仍可接受。因此，枸杞干輻照滅菌的最高耐受劑量為8 kGy。

輻照對(duì)枸杞干具有較好的殺菌效果。枸杞干生產(chǎn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定枸杞干菌落總數(shù)應(yīng)小于7.50×102 CFU/g，而該研究所用枸杞干的初始菌落總數(shù)為1.97×105 CFU/g，霉菌數(shù)為1.20×102 CFU/g，大腸菌群數(shù)為3.20×102 CFU/g。根據(jù)樣品劑量梯度試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)輻照劑量為3.98 kGy時(shí)，枸杞干中菌落總數(shù)即可降低到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。6.93 kGy的輻照劑量即可有效殺滅其中的微生物，使枸杞干中菌落總數(shù)小于10 CFU/g。3.07 kGy的輻照劑量可使霉菌數(shù)小于10 CFU/g，1.96 kGy的輻照劑量即可使大腸菌群未檢出。因此，確定輻照初始微生物含量不超過1.97×105 CFU/g，枸杞干的最低有效劑量為4 kGy。王吉德等[2]在研究枸杞干商業(yè)化殺蟲時(shí)，發(fā)現(xiàn)完全殺滅枸杞干表面自然污染害蟲的適宜劑量為3 kGy。該研究中當(dāng)輻照劑量為3.07 kGy時(shí)，枸杞干細(xì)菌總數(shù)為2.29×103 CFU/g，沒有達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此，輻照劑量4 kGy是既能殺滅枸杞干中全部害蟲，又能使其衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)達(dá)到要求的最低有效劑量。

輻照對(duì)枸杞干中蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量沒有明顯影響，這與劉春泉等[21]的研究結(jié)果基本一致。輻照對(duì)枸杞干中總糖含量影響明顯，這與陳靜萍等[22]的研究結(jié)果一致，輻照處理后水稻秸稈的產(chǎn)糖率有所增加，可能是由于射線破壞了其中纖維素大分子的結(jié)構(gòu)，纖維素發(fā)生降解，可溶性總糖含量增加。輻照對(duì)枸杞干中VE含量略有影響，隨著輻照劑量的增加，VE含量逐漸降低，這與勞華均等[23]的研究結(jié)果基本一致。

一般情況下，輻照產(chǎn)品最低有效劑量的確定，主要考慮產(chǎn)品的初始染菌量、所含微生物的耐輻照性能（D10）、最終要達(dá)到的滅菌程度、產(chǎn)品密度等多種因素，而該試驗(yàn)是直接從樣品劑量梯度試驗(yàn)中得出產(chǎn)品輻照的最低有效劑量，即在實(shí)際批量輻照滅菌過程中，產(chǎn)品箱中最低劑量點(diǎn)劑量要達(dá)4 kGy。批量輻照劑量跟蹤結(jié)果表明，其吸收劑量為4.02～5.96 kGy，這在該研究所得到的工藝劑量4～8 kGy范圍內(nèi)，輻照后微生物含量符合企業(yè)枸杞干衛(wèi)生學(xué)要求。

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[14] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)：GB 4789.3—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[15] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定：GB/T 5009.5—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[16] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.食品中脂肪的測(cè)定：GB/T 5009.6—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[17] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化方法委員會(huì).枸杞：GB/T 18672—2014[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[18] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.食品中水分的測(cè)定：GB/T 5009.3—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[19] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化方法委員會(huì).食品中維生A和維生素E的測(cè)定：GB/T 5009.82—2003[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[20] 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院.使用重鉻酸鉀（銀）劑量計(jì)測(cè)量γ射線水吸收劑量標(biāo)準(zhǔn)方法：JJG 1018—90[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1991.

[21] 劉春泉，劉春菊，宋江峰，等.輻照殺菌對(duì)核桃粉品質(zhì)的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2009，23（5）：825-828.

[22] 陳靜萍，王克勤，熊興耀，等.60Coγ輻照對(duì)稻草纖維組織及酶解效果的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2008，22（3）：304-309.

[23] 勞華均，傅俊杰.輻照滅菌對(duì)魷魚品質(zhì)的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2004，18（3）：225-227.