休閑豆干輻照滅菌研究

徐遠芳 李文革 彭 玲 張祺玲 周毅吉 郭 峰 王 芊

（湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所/湖南省農(nóng)業(yè)生物輻照工程技術(shù)研究中心/生物輻照技術(shù)湖南省工程研究中心 長沙410125）

隨著生活水平的不斷提高，我國休閑食品行業(yè)快速發(fā)展，以休閑豆干為代表的休閑豆制品深受消費者的喜愛，成為我國大豆食品行業(yè)發(fā)展最快的一類產(chǎn)品，尤其在湖南、四川和重慶三地盛行，其中湖南邵陽和平江均是重要生產(chǎn)基地［1-2］。由于休閑豆干富含蛋白質(zhì)和脂肪，且水分含量高，在儲藏期間易滋生微生物引起腐敗變質(zhì)［3-5］。 此外，許多休閑豆干生產(chǎn)企業(yè)的工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低、衛(wèi)生質(zhì)量差、產(chǎn)品保質(zhì)期短、品質(zhì)不穩(wěn)定，嚴重制約了休閑豆干產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［6-8］。

為延長休閑豆干的貯藏期，主要采用的保鮮方法有高溫法、超高壓法、微波法、輻照法、添加防腐劑等［9-15］。在實際生產(chǎn)中，則大多采用巴氏殺菌和高溫反壓殺菌法，但經(jīng)過高溫處理后休閑豆干的品質(zhì)會受到很大的影響，其質(zhì)地變硬、彈性下降、咀嚼性增加、風(fēng)味減弱［16］。輻照作為一種“冷殺菌”方法，克服了熱力殺菌的不足，具有殺菌效果好、營養(yǎng)損失小，對食品品質(zhì)影響不大，能有效延長食品的保質(zhì)期，被譽為21 世紀食品綠色加工技術(shù)。目前輻照技術(shù)在湖南休閑豆干加工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用還較少，作為休閑豆干的主要生產(chǎn)基地，省內(nèi)相關(guān)企業(yè)主要采用高溫高壓方法滅菌。

本試驗以休閑豆干為研究材料，分別采用不同吸收劑量（0 kGy、3.1 kGy、5.9 kGy、8.6 kGy、11.4 kGy）的60Co γ 射線輻照處理休閑豆干，以豆干中微生物存活數(shù)（菌落總數(shù)、霉菌數(shù)）、一般營養(yǎng)成分（水分、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分和氨基酸）、理化性質(zhì)（酸價、過氧化值）、質(zhì)構(gòu)特性（硬度、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和彈性）以及感官品質(zhì)（色澤、氣味與滋味、口感和可接受性）為評價指標(biāo)，考察60Co γ射線輻照對休閑豆干的殺菌效果及品質(zhì)的影響，旨在為輻照技術(shù)在休閑豆制品加工產(chǎn)業(yè)中的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

休閑豆干：湘氏休閑豆干，由長沙市國家級瀏陽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)某豆制品生產(chǎn)企業(yè)提供。營養(yǎng)瓊脂、孟加拉紅：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；氯化鈉、石油醚、濃硫酸、硫酸鉀、鹽酸：分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；正己烷：色譜純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；重鉻酸銀和重鉻酸鉀（銀）劑量計（實驗室自制）等。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

真空充氮包裝機：DZ-400/2S，諸城潤生食品機械；生化培養(yǎng)箱：SPX-250B，天津泰斯特儀器有限公司；霉菌培養(yǎng)箱：MJ，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；超凈工作臺：BCM-1000，蘇州凈化設(shè)備有限公司；立式壓力蒸汽滅菌鍋：LDZX-50KBS，上海申安醫(yī)療器械廠；全自動氨基酸分析儀： L-8900， 日 本 日 立 公 司； 電 子 天 平：AUW220D，日本島津公司；質(zhì)構(gòu)分析儀：TAXT2i，英國StableMicrosystem 公司；自動電位滴定儀：Metrohm809，瑞士萬通公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9246A，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；全自動凱氏定氮儀及消化儀：FOSS2300，丹麥福斯分析儀器公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

從豆制品生產(chǎn)車間取當(dāng)天生產(chǎn)的滅菌前休閑豆干，用透明PE 袋分裝，每袋約25 g，共15 份，用于休閑豆干微生物試驗；每袋約50 g，共60份，用于休閑豆干理化指標(biāo)測定及感官品質(zhì)評定試驗。分裝后的樣品用真空包裝機抽真空包裝并立即進行輻照。

1.2.2 輻照處理

輻照處理在湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所瀏陽輻照中心進行，放射源為60Co，單板源，活度為3.14×1016Bq，采用動態(tài)方式進行輻照。輻照過程中貨箱前后自動換面，上下自動換層。為保證吸收劑量的均勻度，將樣品放置于平均劑量率約8.33 Gy/min的固定區(qū)域，貨箱每運行1圈的時間約為5 h，平均吸收劑量約2.5 kGy，每輻照1圈即取出相應(yīng)的樣品，并手動將其余樣品放置在原區(qū)域繼續(xù)輻照。輻照過程采用重鉻酸銀和重鉻酸鉀（銀）劑量計進行劑量跟蹤，每個劑量設(shè)3個平行樣，劑量計經(jīng)中國計量科學(xué)研究院國家劑量保證服務(wù)（NDAS）比對標(biāo)定。實驗的設(shè)計劑量分別為0 kGy、2.5 kGy、5 kGy、7.5 kGy、10 kGy，實測劑量分別為0 kGy、3.1 kGy、5.9 kGy、8.6 kGy、11.4 kGy。樣品輻照完成后貯藏于4 ℃冰箱中待檢測，所有樣品檢測均重復(fù)3次以上。

1.2.3 測定方法

參照GB 4789.2—2016方法測定休閑豆干菌落總數(shù)［17］；參照GB 4789.15—2016 方法測定休閑豆干霉菌數(shù)［18］。

按GB 5009.3—2016方法測定休閑豆干水分的含量［19］；按GB 5009.5—2016方法測定蛋白質(zhì)的含量［20］；按GB 5009.6—2016 方法測定脂肪的含量［21］；按GB 5009.4—2016 方法測定灰分的含量［22］；按GB 5009.124—2016的方法測定氨基酸的含量［23］；按GB 5009.229—2016 方法測定酸價［24］；按GB 5009.227—2016方法測定過氧化值［25］。

質(zhì)構(gòu)測定參數(shù)：探頭為P/50，測試速度為1.0mm/s，壓縮形變量為20%。每個樣品重復(fù)測試9次，取平均值［26］。

1.2.4 感官品質(zhì)評定

輻照完成后，取適量不同吸收劑量輻照處理后的休閑豆干置于清潔、干燥的白色瓷盤中，在自然光條件下，采用目測、鼻嗅和口嘗評定方法，記錄各個樣品的色澤、氣味與滋味、口感等。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運用SPSS 22.0 統(tǒng)計分析軟件進行方差分析，采用一般線性模型中的Tukey 檢驗在5%顯著水平上比較各項指標(biāo)的平均值有無顯著差異，數(shù)據(jù)以±s表示，并用Excel繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 60Co γ 射線輻照對休閑豆干微生物存活數(shù)的影響

經(jīng)不同吸收劑量輻照處理后休閑豆干的微生物存活數(shù)見表1。由表1可知，60Co γ射線輻照對休閑豆干微生物具有較好的抑制效果，吸收劑量越大，抑制作用越強。初始菌落總數(shù)為2.9×105CFU/g、霉菌數(shù)為3.0×105CFU/g的休閑豆干，經(jīng)3.1 kGy吸收劑量輻照處理可殺死其中90%以上的污染微生物，8.6 kGy 即可使其菌落總數(shù)和霉菌數(shù)均降至10 CFU/g以下。

休閑豆干菌落總數(shù)和霉菌數(shù)的對數(shù)值（lgN）與吸收劑量（D）的關(guān)系曲線見圖1。根據(jù)擬合方程y=-0.549 1x+5.388 8（R2=0.993 2）和y=-0. 491 9x+5.462 7（R2=0.996 2），推算出60Co γ 射線輻照對休閑豆干中菌落總數(shù)和霉菌數(shù)的吸收劑量D10值分別為1.82 kGy 和2.03 kGy。D10值是指使某種微生物的數(shù)量下降為原來的10%所需要的吸收劑量，是影響輻照滅菌效果的重要參數(shù)。不同種類豆制品的輻照殺菌效果一致，但D10值有所差異［27-28］。一方面與豆制品的含水量等理化條件有關(guān)，另一方面是由于其雜菌菌群組成結(jié)構(gòu)不同，不同菌種間 輻射抗性有差異［29］。

表1 60Co γ射線輻照對休閑豆干中微生物存活數(shù)的影響Table 1 Effects of 60Co γ ray irradiation on microbial survival of leisure dried bean curd

2.2 60Co γ 射線輻照對休閑豆干一般營養(yǎng)成分的影響

每種食品加工技術(shù)都會不同程度地影響產(chǎn)品的品質(zhì)，輻照技術(shù)作為一種“冷加工”技術(shù)也不例外［30］。圖2 為不同吸收劑量輻照后休閑豆干一般營養(yǎng)成分含量的變化情況。

由圖2，與對照組樣品（0 kGy）相比，輻照樣品中水分、蛋白質(zhì)和灰分的含量沒有發(fā)生明顯的變化（p＞0.05），而輻照樣品的脂肪含量則顯著下降（p＜0.05），但與吸收劑量沒有明顯的相關(guān)性。輻照是傳遞能量的過程，大豆蛋白質(zhì)經(jīng)一定劑量的輻照后會發(fā)生變性，因此，通過適宜吸收劑量的輻照處理可改善大豆蛋白質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)及功能特性［31-32］。γ 射線具有很強的氧化性，容易引起脂類物質(zhì)的氧化效應(yīng)，因此，60Co γ射線輻照處理后休閑豆干的脂肪含量減少與脂肪的氧化反應(yīng)有關(guān)［33］。

2.3 60Co γ 射線輻照對休閑豆干氨基酸各組分含量的影響

經(jīng)不同吸收劑量的60Co γ射線輻照后，休閑豆干氨基酸各組分的含量變化情況見圖3。

由圖3可以看出，休閑豆干氨基酸的種類和含量豐富，共檢測出7種必需氨基酸和8種非必需氨基酸。經(jīng)5.9 kGy 和11.4 kGy 吸收劑量輻照處理后，休閑豆干氨基酸各組分的含量均有所增加，但與對照組樣品相比沒有明顯的差異（p＞0.05）。結(jié)果表明，11.4 kGy 以內(nèi)劑量的60Co γ 射線輻照不會對休閑豆干氨基酸各組分產(chǎn)生明顯的破壞效果，且60Co γ 射線輻照有改善休閑豆干營養(yǎng)品質(zhì)的作用。但有研究發(fā)現(xiàn)，γ射線輻照處理會引起支鏈氨基酸、含硫氨基酸、帶醇羥基氨基酸的輻解反應(yīng)［34］。

2.4 60Co γ 射線輻照對休閑豆干理化性質(zhì)的影響

酸價和過氧化值均是反映食品中油脂氧化程度的重要指標(biāo)，油脂氧化是典型的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，輻照會加快油脂中自由基的生成速率，從而加速油脂的氧化過程，吸收劑量越大，氧化程度越高［35］。圖4表示經(jīng)不同吸收劑量的60Co γ射線輻照后，休閑豆干酸價和過氧化值的變化情況。

由圖4可以看出，休閑豆干的酸價隨著吸收劑量的增加先升后降，5.9 kGy 時，休閑豆干的酸價最高，顯著高于對照組樣品（p＜0.05）；11.4 kGy時，則顯著低于對照組樣品（p＜0.05）。經(jīng)不同吸收劑量輻照后，各輻照樣品的過氧化值均顯著低于對照組樣品（p＜0.05），且隨著吸收劑量的增加有下降的趨勢，休閑豆干的過氧化值對吸收劑量的線性擬合方程式為y=-0.006 5x+0.056 3，R2=0.989 9，說明休閑豆干的過氧化值與吸收劑量有明顯的線性相關(guān)性。這與已有的研究結(jié)論不一致，可能是由于休閑豆干成分以蛋白質(zhì)為主，油脂含量不高，其本身過氧化值較低，沒有客觀反映出輻照對脂肪的氧化效應(yīng)。結(jié)果表明，經(jīng)不同吸收劑量的60Co γ射線輻照后，休閑豆干的酸價與對照組樣品相比有所差異，但酸價的變化與吸收劑量沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。休閑豆干的過氧化值隨著吸收劑量增加有下降的趨勢，且各輻照樣品的過氧化值均顯著低于對照組樣品（p＜0.05）。

2.5 60Co γ 射線輻照對休閑豆干質(zhì)構(gòu)特性的影響

休閑豆干具有質(zhì)地柔軟、韌勁足、口感細膩、味美可口、風(fēng)味獨特等特點，這些感官品質(zhì)與休閑豆干的質(zhì)構(gòu)特性密切相關(guān)，其中，硬度、咀嚼性、凝聚性等為評價豆干品質(zhì)的關(guān)鍵質(zhì)構(gòu)指標(biāo)［36-37］。圖5 為經(jīng)不同吸收劑量的60Co γ 射線輻照后休閑豆干質(zhì)構(gòu)特性的變化情況。可以看出，在不同吸收劑量輻照條件下，休閑豆干的5種質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的變化表現(xiàn)有所差異，其中硬度、咀嚼性和膠著性值隨著吸收劑量的增加呈現(xiàn)升降交替波動的趨勢，而咀嚼性和彈性值的變化則不明顯。但與對照組樣品相比，各輻照處理后的樣品硬度、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和彈性值等5種質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均沒有發(fā)生明顯變化（p＞0.05）。說明11.4 kGy 以內(nèi)吸收劑量的60Co γ射線輻照不會對休閑豆干的質(zhì)構(gòu)特性產(chǎn)生明顯的影響。

2.6 60Co γ 射線輻照對休閑豆干感官品質(zhì)的影響

休閑豆干的感官品質(zhì)主要從色澤、氣味與滋味、口感和可接受性等4個方面進行評定。不同吸收劑量輻照處理后休閑豆干的感官評定結(jié)果見表2。未輻照處理的休閑豆干外觀呈棕黃色，長條形，表面附著有紅色辣椒油，有麻辣味和豆香味，質(zhì)地密實，咀嚼時有韌性。經(jīng)3.1～5.9 kGy 吸收劑量輻照處理后，對休閑豆干的色澤、氣味與滋味、口感和可接受性無明顯影響。輻照吸收劑量為8.6 kGy時，辣椒油紅色變淡，有輕微的輻照味，但不影響其可接受性。經(jīng)11.4 kGy劑量輻照后，辣椒紅油褪色明顯，輻照味增強，可接受性降低。表明采用8.6 kGy 以下的吸收劑量輻照處理不會對休閑豆干感官品質(zhì)產(chǎn)生明顯的不良影響。

表2 60Co γ射線輻照對休閑豆干感官品質(zhì)的影響Table 2 Effects of 60Co γ ray irradiation on sensory quality of leisure dried bean curd

3 結(jié)論

60Co γ 射線輻照對休閑豆干具有較好的殺菌效果，隨著吸收劑量的增加，抑制作用逐漸增強，8.6 kGy 吸收劑量輻照處理即可使休閑豆干的菌落總數(shù)和霉菌數(shù)均降至10 CFU/g 以下。除脂肪外，60Co γ射線輻照對休閑豆干一般營養(yǎng)成分的含量沒有明顯影響。60Co γ射線輻照處理后休閑豆干的酸價和過氧化值無顯著升高，說明60Co γ射線輻照不會明顯加速休閑豆干的氧化反應(yīng)。60Co γ射線輻照也不會對休閑豆干的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生明顯的破壞效果，小于8.6 kGy 吸收劑量的輻照處理對其感官品質(zhì)無明顯的不良影響。在實際應(yīng)用中，采用8.6 kGy 以下適宜吸收劑量的60Co γ射線輻照處理休閑豆干以達到殺菌的效果，同時不會明顯影響其營養(yǎng)品質(zhì)和感官品質(zhì)。