輻照對火龍果果漿殺菌效果及品質(zhì)的影響

杜曉靜，白新鵬,*，李卓婷，劉 品，曹 君，姜澤放，鄧志勇，高曉東

（1.海南大學食品學院，生物活性物質(zhì)與功能食品開發(fā)重點實驗室，海南 ?？?570228；2.中核海南海原開發(fā)有限公司，海南 海口 570228；3.海南北緯十八度果業(yè)有限公司，海南 東方 572600）

火龍果（pitaya）又名青龍果、紅龍果，是仙人掌科（Cactaceae）量天尺屬（Hylocereus）和蛇鞭柱屬（Selenicerus）植物，紅心火龍果現(xiàn)主要分布在我國海南及廣西、廣東等大陸南部地區(qū)[1]。成熟果實果肉肥厚、口感香甜、色澤鮮亮誘人，并且富含人體所需的多種營養(yǎng)成分如VC、糖類和多種有機酸等。但由于紅心火龍果含水量高，營養(yǎng)豐富，受到機械作用后組織結(jié)構(gòu)易遭到破壞，導致呼吸作用加快，并發(fā)生失水皺縮等現(xiàn)象；同時也為微生物的生長創(chuàng)造了有利的條件，導致微生物大量繁殖，極大程度地降低了營養(yǎng)品質(zhì)并縮短了貨架期[2-3]。由于鮮果保存期不長，為了適應(yīng)市場的需要，常把鮮果制成果漿進行出售。因此，研究火龍果果漿的保鮮問題具有實用價值。

為了最大限度地保持果漿產(chǎn)品的新鮮程度，目前使用的殺菌手段主要有熱處理[4]、超高壓[5]、高壓脈沖電場[6]、紫外線[7]、臭氧[8]以及輻照[9]等。在實際工業(yè)生產(chǎn)中常采用熱殺菌方法，如巴氏殺菌，但熱殺菌技術(shù)容易破壞果蔬原有的營養(yǎng)成分[10]。冷殺菌技術(shù)能夠很好地保持果汁中色、香、味。輻照殺菌是一種高效的冷殺菌技術(shù)，不僅可以減少害蟲滋生和微生物生長引起的果實腐爛，還可以延緩果實的成熟與衰老，是一種效果好、安全、成本低、適用面廣的殺菌技術(shù)[11]。近年來，國內(nèi)外學者已經(jīng)對輻照在果蔬汁的保鮮上做出了一定的研究，但輻照對火龍果果漿的殺菌效果和生理生化的影響鮮見報道。Song等[12]報道了輻照處理對蘿卜汁與羽衣甘藍汁在微生物、營養(yǎng)成分、感官特性方面的影響；Lee等[13]報道了輻照處理對望子汁微生物、抗氧化活性及色澤在貯藏期間的影響；喬宇等[14]對錦橙汁輻照后相關(guān)品質(zhì)（色度、pH值、VC含量及香氣成分）進行了分析。對于果蔬汁這種不適于高溫滅菌的食品，輻照殺菌是一種理想的方法。

實驗采用60Co-γ射線輻照處理紅心火龍果果漿，通過不同輻照劑量處理后在常溫下進行貯藏實驗，考察火龍果果漿中微生物、營養(yǎng)品質(zhì)和微生物的變化，確定出適宜的輻照劑量，之后在不同溫度下進行貯藏穩(wěn)定性實驗，最終確定出適宜溫度，探索輻照保鮮的可行性，為火龍果產(chǎn)品輻照保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅心火龍果由海南省東方市北緯十八度果業(yè)有限公司提供。

酵母浸膏 上海盛思生化科技有限公司；胰蛋白胨廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；乳糖 廣東化學試劑廠；十二烷基硫酸鈉 國藥集團試劑有限公司；硫酸、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀（均為分析純） 西隴科學股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

G154DW壓力蒸汽滅菌鍋 致微（廈門）儀器有限公司；723PC可見分光光度計 上海奧譜勒儀器有限公司；DK-8D電熱恒溫水浴鍋 金壇市科興儀器廠；EL204電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SW-CJ-1F超凈工作臺 蘇凈集團蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；SHZ-D循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限公司；MLR-351生化培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司；PHS-3D型酸度計 上海精密科學儀器有限公司；水浴恒溫振蕩器 上海龍躍儀器設(shè)備有限公司；GL-20G-II冷凍高速離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 紅心火龍果果漿的制備

紅心火龍果去皮后榨成果漿（含火龍果籽），果漿進行60 目過篩去籽后，每25 g樣品用聚乙烯自封袋密封包裝，包裝50 份，用于微生物檢測；另將每100 g樣品用聚乙烯自封袋包裝密封，包裝50 份，用于理化和感官品質(zhì)的檢測。

1.3.2 輻照處理

由中核海南海原開發(fā)有限公司利用60Co-γ輻照源進行動態(tài)輻照，輻照源活度為5.27×105Bq，劑量率為682 Gy/圈，每圈為2.5 h；利用重鉻酸銀劑量計進行劑量跟蹤，劑量測定結(jié)果與中國計量科學研究院的標準劑量進行對比。預輻照劑量為1、2、3、4、5 kGy，實測劑量為1.24、2.52、3.28、4.02、5.6 kGy，對照組為0 kGy，輻照后的樣品在25 ℃下貯藏，每15 d進行各項指標的測定。

1.3.3 微生物的測定

菌落總數(shù)的檢測依據(jù)GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》[15]，采用平板計數(shù)瓊脂計數(shù)，樣品平板在37 ℃下培養(yǎng)48 h計數(shù)。大腸菌群數(shù)量的檢測依據(jù)GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸桿菌測定》[16]，采用結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂平板計數(shù)，接種后置于37 ℃下培養(yǎng)2 d后計數(shù)。霉菌數(shù)量的檢測依據(jù)GB 4789.15—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌及酵母菌測定》[17]，采用孟加拉紅培養(yǎng)基在25 ℃下培養(yǎng)5 d后計數(shù)。

1.3.4 火龍果果漿理化指標的測定

采用分光光度法測定花青素含量[18]；采用吸光度法測定甜菜苷含量[19]；采用苯酚-硫酸法測定總糖質(zhì)量濃度[20]；采用酸堿滴定法測定可滴定酸含量[21]；采用酸度計測pH值；采用紫外分光光度法測定VC含量[22]。

1.3.5 感官評價

感官評價由11 位經(jīng)過嚴格培訓的評價員組成，主要用目測、嗅聞、口感和觸摸的方式對火龍果果漿的色澤、滋味、組織狀態(tài)進行打分，對總體可接受度進行綜合性的感官評價，按3位數(shù)隨機編號待評價的樣品；感官評價采用5 分制，4～5 分表示品質(zhì)很好，3 分表示可接受，0～3 分表示不可接受。

1.3.6 適宜貯藏溫度的確定

結(jié)合微生物數(shù)量、理化品質(zhì)、感官得分3 個指標篩選出適宜輻照劑量，之后分別在-4、10、25 ℃溫度下進行實驗，最終確定出適宜貯藏溫度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照對火龍果果漿貯藏期間活菌數(shù)量的影響

2.1.1 輻照對火龍果果漿貯藏期間菌落總數(shù)的影響

表1 輻照及貯藏時間對火龍果果漿菌落總數(shù)的影響Table1 Effects of irradiation dose and storage time on total bacterial count of pitaya pulp lg（CFU/mL）

由表1可知，輻照劑量越大殺菌效果越明顯?；瘕埞麧{初始細菌總數(shù)為3.29（lg（CFU/mL）），當輻照劑量不小于3 kGy、貯藏時間0 d時，貯藏初期細菌總數(shù)低于100 CFU/mL，符合免疫缺陷病人對菌落總數(shù)的要求（低于500 CFU/mL）[23]。輻照劑量大于3 kGy時，在貯藏的前15 d內(nèi)均沒有細菌檢出，對照組和各輻照組細菌數(shù)量都隨貯藏時間的延長逐漸增多。在不同貯藏時間細菌總數(shù)的數(shù)量級不同，其中對照組的菌落總數(shù)明顯高于1～5 kGy各輻照組。

2.1.2 輻照對火龍果果漿貯藏期間大腸菌群數(shù)量的影響

表2 輻照及貯藏時間對火龍果果漿大腸菌群數(shù)量的影響Table2 Effects of irradiation dose and storage time on coliform count of pitaya pulp lg（CFU/mL）

由表2可知，隨著輻照劑量的增大火龍果果漿中的大腸菌群數(shù)量整體下降。貯藏時間0 d時，火龍果果漿的大腸菌群數(shù)量隨著輻照劑量的增大逐漸減小，當輻照劑量不小于2 kGy，無大腸菌群檢出。隨著貯藏時間的延長，各組別的大腸菌群數(shù)量均呈上升趨勢，且對照組在貯藏期間大腸菌群數(shù)量大于輻照組?；瘕埞麧{輻照前初始大腸菌群數(shù)量為1.57（lg（CFU/mL）），當輻照劑量不小于2 kGy時，貯藏15 d內(nèi)均未檢出大腸菌群。由此可知，當輻照劑量不小于2 kGy可達到減菌的目的。

2.1.3 輻照對火龍果果漿貯藏期間霉菌數(shù)量的影響

表3 輻照及貯藏時間對火龍果果漿霉菌數(shù)量的影響Table3 Effects of irradiation dose and storage time on mold count of pitaya pulp lg（CFU/mL）

如表3所示，隨著輻照劑量的增大，火龍果果漿中的霉菌數(shù)量明顯減小，貯藏時間0 d時，霉菌數(shù)量隨輻照劑量的增加而減小，且在輻照劑量不小于2 kGy時，火龍果果漿中的霉菌均未檢出。隨著貯藏時間的延長，對照組和1～5 kGy輻照處理組的霉菌數(shù)量均有所增加，在貯藏75 d時霉菌數(shù)量分別上升了3.71、2.79、2.62、2.50、2.02、1.03（lg（CFU/mL）），輻照處理組的果漿霉菌數(shù)量低于對照組，可知輻照處理后的火龍果果漿，在貯藏期間其中的微生物生長受到明顯抑制。

2.2 輻照及貯藏時間對火龍果果漿理化品質(zhì)的影響

2.2.1 輻照及貯藏時間對火龍果果漿花青素、甜菜苷含量的影響

圖1 輻照對火龍果果漿貯藏過程中花青素（A）、甜菜苷（B）含量的影響Fig.1 Effects of irradiation dose and storage time on anthocyanin (A)and betanin (B) contents of pitaya pulp

由圖1A可知，火龍果果漿花青素含量隨輻照劑量的增大呈下降趨勢。在貯藏45 d時，對照組和1～5 kGy輻照組花青素含量與輻照前相比分別下降了64.42%、58.01%、53.02%、53.73%、61.94%、64.87%；由此可知，在貯藏前期1～3 kGy輻照處理可延緩花青素含量下降，且劑量增高，下降幅度增大。在貯藏75 d時，對照組及1～5 kGy輻照處理組的果漿花青素含量分別下降至29.21、32.23、34.02、33.21、20.14、18.26 mg/g。由此可知，輻照劑量2～3 kGy可達到減菌效果的同時可延緩花青素含量下降。

由圖1B可知，經(jīng)不同劑量輻照的火龍果果漿甜菜苷含量下降速率不同。在整個貯藏期間，對照組和輻照組的果漿甜菜苷含量均呈下降趨勢，在貯藏45 d時，對照組和1～5 kGy輻照處理組的甜菜苷含量分別為1.96、2.25、2.01、1.99、1.51、0.72 mg/100 g，可知1～3 kGy輻照處理組的果漿甜菜苷含量下降的速率小于對照組和高劑量輻照組。在貯藏75 d時，對照組及1～5 kGy輻照組的甜菜含量與輻照前相比分別下降了83.9%、78.5%、78.3%、79.1%、84.4%、94.2%；由此可知，1～3 kGy輻照處理火龍果果漿可延緩甜菜苷含量的下降。

2.2.2 輻照及貯藏時間對火龍果果漿總糖質(zhì)量濃度、可滴定酸含量、pH值和VC含量的影響

圖2 輻照及貯藏時間對火龍果果漿總糖質(zhì)量濃度（A）、可滴定酸含量（B）、pH值（C）和VC含量（D）的影響Fig.2 Effects of irradiation dose and storage time on total sugar content (A), titratable acid content (B), pH (C) and VC content (D) of pitaya pulp

趙菊鵬等[24]報道，番石榴果實經(jīng)218 Gy以下的60Co-γ射線輻照后，果實的還原糖、蔗糖、總糖含量與未輻照組果實無明顯差異。有研究報道輻照對水果中的碳水化合物結(jié)構(gòu)影響較小，50 kGy內(nèi)的劑量不會使糖類的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，表現(xiàn)非常穩(wěn)定[25]。由圖2A可知，對照組和各輻照處理組的火龍果果漿總糖質(zhì)量濃度變化無明顯差異，實驗結(jié)果與楊宗渠等[25]研究輻照對水果中總糖含量的結(jié)果一致；這可能是因為輻照不會引起糖類質(zhì)量濃度的明顯變化。隨著貯藏時間的延長，對照組與各輻照劑量的總糖質(zhì)量濃度均呈下降趨勢，在貯藏45 d后，輻照組的總糖質(zhì)量濃度下降速率低于對照組；可能是因為在貯藏后期果漿發(fā)酵，微生物將糖代謝成乙醇，在貯藏后期乙醇又進一步被代謝成乙酸，從而引起了在貯藏期間總糖含量整體下降，總酸含量增加[26]。

酸是影響果實風味的重要因素之一[27]。由圖2B可知，在貯藏前15 d內(nèi)，可滴定酸含量整體呈下降趨勢，3 kGy劑量輻照組的可滴定酸含量略微增加。在貯藏30 d后，火龍果果漿的可滴定酸含量開始上升，并伴有酸敗味的產(chǎn)生，且對照組變化更明顯，輻照劑量不小于2 kGy時可起到延緩可滴定酸含量上升的作用；這與陸秋君[28]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照處理的桃果實在貯藏后期可滴定酸含量增加、Buedo等[29]研究的濃縮桃汁中可滴定酸含量在貯藏期間增加的趨勢相同。這可能是火龍果果漿在貯藏后期由于微生物生長消耗糖類產(chǎn)酸，導致果漿酸敗，從而引起果漿中的可滴定酸質(zhì)量濃度增加。綜上，輻照劑量不小于2 kGy處理可起到延緩果漿酸敗作用。

由圖2C可知，對照組和各劑量輻照處理組pH值變化規(guī)律無明顯差異，說明輻照對pH值的影響較小。隨著貯藏時間的延長，在30 d內(nèi)對照組與各輻照劑量處理的果漿pH值均呈下降趨勢；這可能是果漿在貯藏后期酸敗，導致pH值下降。在貯藏45 d后，對照組pH值下降速率要高于各劑量輻照組。

VC是一種還原性物質(zhì)，對果蔬起到保護作用，但采后的果實在貯藏過程中VC易分解損失，當其含量降低到一定程度時，會對細胞組織產(chǎn)生損害而加快衰老速率[30]。由圖2D可知，經(jīng)1～5 kGy輻照處理后，VC含量從7.57 mg/100 g分別下降到了6.50、5.61、5.25、5.01、4.50 mg/100 g。在整個貯藏期間，1～3 kGy劑量輻照組果漿中VC含量下降緩慢，當輻照劑量大于3 kGy時，VC含量下降速率明顯增加。這可能是因為低劑量輻照組果漿中的糖類和有機酸對VC起了保護作用，高劑量輻照組下降幅度大可能是因為VC是對輻照較敏感的水溶性維生素[31]，輻照后VC損失可能是因為在輻照過程中抗壞血酸轉(zhuǎn)化為脫氫抗壞血酸[12]。因此，當輻照劑量為1～3 kGy時可有效保護果漿中的VC。

2.3 輻照及貯藏時間對火龍果果漿的感官評定

表4 不同輻照劑量及貯藏時間對火龍果果漿感官評分的影響Table4 Effects of irradiation dose and storage time on sensory acceptability of pitaya pulp

根據(jù)GB 14891.5—1997《輻照新鮮水果、蔬菜類衛(wèi)生標準》[32]對新鮮果蔬感官的要求，經(jīng)過輻照處理的新鮮水果應(yīng)保持原有的色、香、味和形狀且無腐爛異味。從表4可以看出，常溫貯藏相同時間，隨著輻照劑量的增大，果漿的總體感官得分下降。在貯藏60 d內(nèi)，0～2 kGy輻照組有失色、水析現(xiàn)象，且伴有腐敗異味的產(chǎn)生；3 kGy輻照組有輕微失色現(xiàn)象，但總體可接受；4～5 kGy輻照組的樣品失色嚴重、伴有玻璃化現(xiàn)象；總體不可接受。

2.4 適宜輻照劑量的確定

微生物方面，當輻照劑量不小于3 kGy、貯藏時間0 d時，無大腸桿菌、霉菌檢出，細菌檢出量極少；可知輻照劑量不小于3kGy輻照處理可顯著抑制果漿微生物的生長。營養(yǎng)品質(zhì)方面，當輻照劑量為2～3 kGy時，可延緩花青素、甜菜苷、VC含量下降，并可延緩酸敗，但對總糖質(zhì)量濃度和pH值無明顯影響。感官評價方面，當輻照劑量為3 kGy時，火龍果果漿在貯藏期內(nèi)有輕微失色，無水析和玻璃化現(xiàn)象，總體可接受度高。因此，2～3 kGy為輻照有效劑量，3 kGy為最高工藝劑量，在達到抑菌的同時不影響感官和營養(yǎng)指標。故篩選出紅心火龍果漿的適宜輻照劑量為3 kGy，之后研究經(jīng)3 kGy輻照處理的果漿在不同貯藏溫度下品質(zhì)的變化。

2.5 3 kGy輻照處理的火龍果果漿在不同貯藏溫度下品質(zhì)的變化

2.5.1 3 kGy輻照樣品在不同貯藏溫度下花青素、甜菜苷含量的變化

圖3 3 kGy輻照的果漿在不同貯藏溫度下花青素（A）、甜菜苷（B）含量的變化Fig.3 Changes in anthocyanin (A) and betanin (B) contents of pitaya pulp irradiated at 3 kGy at different storage temperatures

如圖3A、B所示，在不同貯藏溫度條件下，溫度越高，花青素、甜菜苷含量下降得越快，在-4、10、25 ℃條件下貯藏75 d時，花青素含量分別下降了26.2%、54.9%、77.36%；甜菜苷含量分別下降了32.3%、34.3%、59.5%；由此可見，-4 ℃可延緩花青素和甜菜苷含量的下降。

2.5.2 3 kGy輻照樣品在不同貯藏溫度下總糖質(zhì)量濃度、可滴定酸含量、pH值及VC含量的變化

圖4 3 kGy輻照樣品在不同貯藏溫度下總糖質(zhì)量濃度（A）、可滴定酸含量（B）、pH值（C）及VC含量（D）的變化Fig.4 Changes in sugar content (A), titratable acid content (B), pH (C)and VC content (D) of pitaya pulp irradiated at 3 kGy at different storage temperatures

由圖4A可知，在不同溫度下貯藏，隨著貯藏時間的延長，火龍果果漿總糖質(zhì)量濃度呈下降趨勢，在-4、10、25 ℃條件下貯藏75 d，總糖質(zhì)量濃度分別下降了28.92%、52.44%、68.41%，低溫條件下總糖質(zhì)量濃度下降趨勢較緩；這可能是因為在貯藏期間果漿中微生物生長需要消耗糖類，而低溫抑制微生物生長[33]。

由圖4B可知，火龍果果漿在整個貯藏過程中，在-4、10、25 ℃條件下可滴定酸含量的變化趨勢相同，均呈先降低后增加趨勢，但在25 ℃下火龍果果漿貯藏前期可滴定酸含量下降幅度及在貯藏后期上升的幅度均比低溫下貯藏的果漿大。

由圖4C可知，在不同貯藏溫度下，火龍果果漿貯藏過程中pH值整體呈下降趨勢，-4 ℃貯藏溫度下果漿pH值下降速率相對緩慢，在-4、10、25 ℃條件下貯藏45 d，pH值分別下降到4.90、4.87、4.52；在貯藏75 d時，pH值分別降至4.71、4.25、4.01。這可能是因為貯藏后期可滴定酸含量的增加使得pH值降低。

由圖4D可知，不同溫度條件下的火龍果果漿在貯藏期間VC含量呈下降趨勢，在-4、10、25 ℃ 條件下貯藏15 d時VC含量與0 d相比分別下降了19.2%、7.3%、22.8%；在第75天時，VC含量分別下降了68.2%、60.8%、76.4%；在-4 ℃貯藏的果漿VC含量下降速率比10 ℃條件下快，這可能是因為-4 ℃貯藏條件下，果漿的解凍過程一定程度上造成了VC的損失。

3 結(jié) 論

60Co-γ輻照對紅心火龍果果漿的減菌效果顯著，在減菌、營養(yǎng)品質(zhì)和感官品質(zhì)保持方面效果均較好的最低有效輻照劑量為3 kGy。用輻照劑量3 kGy處理后的火龍果果漿在-4、10、25 ℃條件下貯藏，發(fā)現(xiàn)-4 ℃貯藏75 d時總體仍可接受，滿足實際生產(chǎn)需要。綜合分析得出，3 kGy、-4 ℃分別為火龍果果漿的適宜60Co-γ輻照劑量和貯藏溫度。