60Co-γ射線輻照對油塔子殺菌效果及品質(zhì)的影響

沈阿倩 黃文書 利 通 陳舒唱 馮作山 白羽嘉

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

油塔子是以面粉、水、羊尾油、植物油、酵母粉、鹽等原料加工而成的新疆地區(qū)的一種地方性美食，因其形狀似塔，故稱油塔子[1]。油塔子一般在手工作坊加工，制作過程中容易受到微生物的侵染，極易腐敗變質(zhì)，貨架期只有2～3 d，嚴重影響油塔子產(chǎn)業(yè)化發(fā)展[2-3]。

現(xiàn)代食品殺菌技術(shù)主要有熱殺菌、化學(xué)殺菌和非熱殺菌[4-5]。食品輻照技術(shù)是一種新興的綠色殺菌技術(shù)，食品輻照(Food Irradiation)技術(shù)是利用鈷-60和銫-137等放射源所產(chǎn)生的電離輻射(X射線、γ射線或電子束)與物質(zhì)的相互作用所產(chǎn)生的物理、化學(xué)和生物反應(yīng)，達到殺蟲滅菌、防止霉變、提高食品的衛(wèi)生質(zhì)量、保持營養(yǎng)品質(zhì)及風(fēng)味、延長貨架期的一種有效的食品非熱殺菌技術(shù)[6-10]。目前，輻照技術(shù)在食品上應(yīng)用的范圍非常廣泛。近幾年研究的輻照食品有肉制品[11]、果汁(漿)[12]、面制品[13]、果蔬[14]、香辛料[15]、豆類[16]等。而將輻照應(yīng)用于油塔子的研究還未見報道。研究擬采用不同輻照劑量60Co-γ射線輻照油塔子，分析在不同貯藏溫度和不同貯藏時間下輻照劑量與油塔子中微生物、酸價(AV)、過氧化值(POV)及色差之間的關(guān)系，以期為油塔子產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油塔子：自制；

PET/PE包裝袋：市售；

特制一等小麥粉：含水量12.1%，濕面筋含量34%，蛋白質(zhì)含量10.3%，中糧八一面業(yè)有限公司；

高筋粉：含水量13.6%，濕面筋含量37%，蛋白質(zhì)含量12%，金健米業(yè)股份有限公司；

菜籽油：新疆烏魯木齊海陽霞油脂科技有限公司；

羊尾油：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)餐廳；

加碘日曬自然鹽：中鹽上海市鹽業(yè)有限公司；

安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；

酵母浸粉、蛋白胨、牛肉膏：生物試劑，北京奧博星生物技術(shù)有限責任公司；

冰乙酸：分析純，天津市致遠化學(xué)試劑有限公司；

三氯甲烷：分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司；

石油醚(沸程為30～60 ℃)：分析純，天津市北聯(lián)精細化學(xué)品開發(fā)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

陳列蒸包柜：ISQ-500H型，廣州市英紐特西廚設(shè)備有限公司；

海爾冰箱：BCD-269WDGB型，青島海爾股份有限公司；

智城恒溫培養(yǎng)振蕩器：ZWY-200D型，上海智城分析儀器制造有限公司；

雙人單面凈化工作臺：SW-CJ-2FD型，蘇州凈化設(shè)備有限公司；

蒸汽滅菌器：KG-SX-500型，日本Tomy Digital Biology公司；

電熱恒溫培養(yǎng)箱：DHP-9052型，上海市一恒科學(xué)儀器有限公司；

高品質(zhì)電腦色差儀：NH-A-1808型，深圳市三恩時科技有限公司；

電子天平：AL204-IC型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備 稱取原料，根據(jù)油塔子工藝制備成品，每3個油塔子為1份，用PET/PE包裝袋密封包裝，共84份，用于測定微生物指標和感官指標；每5個油塔子1份，用PET/PE包裝袋密封包裝，共84份，用于油塔子理化指標的測定。以上樣品制備好均立刻送到中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所(輻照中心)輻照。

1.3.2 輻照處理 輻照處理在中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所(輻照中心)進行，輻照源為60Co-γ射線，放射性活度為4.4×1015Bq，采用0(CK)，1，3，5，7，9 kGy 6個輻照劑量，靜態(tài)連續(xù)輻照，輻照中途進行翻轉(zhuǎn)樣品，以確保照射更均勻，每個處理置劑量計跟蹤，以實測計量為準。輻照過程采用經(jīng)中國計量科學(xué)院標定的硫酸亞鐵劑量計進行劑量跟蹤。γ射線輻照實測劑量分別為0.00，1.04，3.12，5.22，7.33，9.35 kGy。輻照結(jié)束后，樣品分別在室溫和4 ℃貯藏，定期測定油塔子的微生物指標和理化指標。

1.3.3 微生物指標檢測

(1) 菌落總數(shù)：依據(jù)GB/T 4789.2—2010。

(2) 霉菌/酵母數(shù)：依據(jù)GB 4789.15—2010。

(3) 大腸桿菌數(shù)：依據(jù)GB 4789.3—2010。

1.3.4 色差的測定 依據(jù)文獻[17]。

1.3.5 酸價的測定 依據(jù) GB 5009.229—2016。

1.3.6 過氧化值的測定 依據(jù) GB 5009.227—2016。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.5進行作圖，SPSS 20進行差異性分析，顯著性水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照殺菌處理對油塔子貯藏期間菌落總數(shù)的影響

60Co-γ射線輻照后油塔子在常溫貯藏條件下菌落總數(shù)變化如圖1所示。第0天時油塔子中的菌落總數(shù)和霉菌數(shù)均為未輻照數(shù)量(CK：前處理同試驗組，但未進行輻照處理)。常溫貯藏期間，油塔子菌落總數(shù)呈上升趨勢，經(jīng)不同劑量γ射線輻照后油塔子中的菌落總數(shù)含量明顯下降，且隨輻照劑量的增大，殺菌效果越明顯。說明殺菌效果與輻照劑量呈正比，與張春紅等[18]研究結(jié)果一致。貯藏第2天，1 kGyγ射線輻照后，油塔子的菌落總數(shù)從初始2.34 lg(CFU/g)上升到2.47 lg(CFU/g)，而其他輻照劑量的油塔子中菌落總數(shù)均低于初始菌落總數(shù)且有顯著性差異(P<0.05)。常溫貯藏第4天時，1 kGyγ射線輻照的油塔子，表面有霉點出現(xiàn)，不再對其進行指標測定，3 kGyγ射線輻照的油塔子在第6天時變?yōu)楦瘮∮退樱豢墒秤?。? kGyγ射線輻照油塔子，在常溫貯藏第8天時，菌落總數(shù)為3.89 lg(CFU/g)，未超過國家標準限值[5 lg(CFU/g)][19]。輻照劑量為7，9 kGyγ的油塔子，在常溫貯藏10 d時其菌落總數(shù)分別為2.41，1.56 lg(CFU/g)。貯藏期內(nèi)油塔子菌落總數(shù)均未超過國家標準限值。課題組[20]前研究發(fā)現(xiàn)，常溫條件下，未處理的油塔子貯藏期僅為2 d。結(jié)果表明，γ射線輻照后的油塔子貯藏期比空白對照組均有延長，常溫貯藏條件下，γ射線輻照油塔子的劑量范圍在1～3 kGy時，與未處理的油塔子貯藏期沒有顯著差異(P>0.05)，說明在此輻照劑量范圍下照射，對油塔子沒有明顯的殺菌效果。而5～9 kGy輻照劑量可將油塔子貯藏期延長至8～10 d，還未腐敗變質(zhì)。說明在此劑量范圍，γ射線輻照可以延長油塔子貯藏期。試驗過程中均未檢出大腸桿菌。

60Co-γ射線輻照后油塔子在冷藏條件下菌落總數(shù)變化如圖2所示。冷藏期間，油塔子菌落總數(shù)呈上升趨勢，經(jīng)不同劑量γ射線輻照后油塔子中的菌落總數(shù)含量明顯下降，且隨輻照劑量的增大，殺菌效果越明顯。貯藏第3天，1，3，5，7，9 kGyγ射線輻照后，油塔子的菌落總數(shù)分別從初始的2.34 lg(CFU/g)下降到1.09，0.70，0.56，0.50，0.26 lg(CFU/g)，說明在低溫條件下，輻照可以明顯延長油塔子的貨架期。這與岳玲等[21]的研究結(jié)果一致。冷藏條件下，1，3，5 kGyγ射線輻照后貯藏21 d時油塔子的菌落總數(shù)分別為2.64，2.48，2.11 lg(CFU/g)；7 kGyγ射線輻照后貯藏26 d時油塔子的菌落總數(shù)為2 lg(CFU/g)；9 kGy γ射線輻照后貯藏31 d時油塔子的菌落總數(shù)為1.71 lg(CFU/g)，均未超過國家標準限值。結(jié)果表明，冷藏條件下，1～9 kGyγ射線輻照均可延長油塔子貯藏期，在測定其菌落總數(shù)期間均未超過國家標準限值。

圖1 輻照殺菌處理對油塔子常溫貯藏期間菌落總數(shù)的影響

2.2 輻照殺菌處理對油塔子貯藏期間霉菌數(shù)的影響

60Co-γ射線輻照后油塔子在常溫貯藏條件下霉菌數(shù)量變化如圖3所示。常溫貯藏期間，油塔子霉菌數(shù)呈上升趨勢，經(jīng)不同劑量γ射線輻照后油塔子中的霉菌數(shù)含量明顯下降，且隨輻照劑量的增大，霉菌數(shù)量減少。貯藏第2天，1 kGyγ射線輻照的油塔子霉菌數(shù)為2.09 lg(CFU/g)，貯藏第3天，1 kGyγ射線輻照的油塔子表面出現(xiàn)霉點，變?yōu)楦瘮∮退?，所以在?天時未對1 kGyγ射線輻照的油塔子進行微生物指標的測定。3，5，7，9 kGy輻照后的油塔子霉菌數(shù)分別在貯藏第4，8，10，10天時達到2.80，3.19，2.23，2.19 lg(CFU/g)，超過國家標準限值[2.18 lg(CFU/g)][19]。結(jié)果表明，常溫條件下，合適的輻照劑量可以延長油塔子的貯藏期，3 kGy γ射線輻照可以將油塔子保質(zhì)期延長至4 d；5 kGyγ射線輻照可以將油塔子保質(zhì)期延長至8 d；7，9 kGyγ射線輻照可以將油塔子保質(zhì)期延長至10 d。由此說明，油塔子在常溫貯藏條件下，60Co-γ射線輻照劑量為3～7 kGy 比較適宜。

圖2 輻照殺菌處理對油塔子冷藏期間菌落總數(shù)的影響

圖3 輻照殺菌處理對油塔子常溫貯藏期間霉菌數(shù)的影響

60Co-γ射線輻照后油塔子在冷藏條件下霉菌數(shù)量變化如圖4所示。隨著輻照劑量的增大，殘留的霉菌數(shù)量越少。冷藏時間延長，油塔子霉菌數(shù)不斷增加，貯藏第3天，1 kGyγ射線輻照后，油塔子的霉菌數(shù)從初始的0.94 lg(CFU/g) 上升到1.15 lg(CFU/g)，而其他輻照劑量的油塔子中霉菌數(shù)均低于初始霉菌數(shù)量。貯藏第21天，1，3，5 kGyγ射線輻照的油塔子霉菌數(shù)分別為2.95，2.89，2.73 lg(CFU/g)，均超過國家標準限值。1，3 kGyγ射線輻照對油塔子霉菌數(shù)在貯藏16 d后無顯著差異(P>0.05)；5，7，9 kGyγ射線輻照對油塔子霉菌數(shù)影響趨勢比較接近，且與1，3 kGyγ射線輻照有顯著差異(P<0.05)。7 kGyγ射線輻照的油塔子在第26天時霉菌數(shù)高達2.81 lg(CFU/g)，超過國家標準限值，變?yōu)楦瘮∮退印? kGyγ射線輻照的油塔子在第31天時霉菌數(shù)為2.10 lg(CFU/g)，未超過國家標準限值。試驗結(jié)果表明，低溫貯藏結(jié)合適宜的輻照劑量殺菌能延長油塔子的貨架期。

圖4 輻照殺菌處理對油塔子冷藏期間霉菌數(shù)的影響

2.3 輻照殺菌處理對油塔子貯藏期間酸價的影響

國家規(guī)定糕點衛(wèi)生標準酸價≤5 mg/g[19]。由圖5可知，試驗中油塔子在貯藏期間的酸價均遠低于國家標準限值。常溫貯藏期間，油塔子酸價呈上升趨勢，經(jīng)不同劑量γ射線輻照后油塔子的酸價增加幅度不同，隨著輻照劑量的增加，酸價值降低。這與已有的研究結(jié)論一致，馮敏等[22]和郭軍等[11]報道了輻照能減緩貯藏期間樣品中酸價升高的趨勢，酸價變化原因主要與微生物的生命活動有關(guān)。

圖5 輻照殺菌處理對油塔子常溫貯藏期間酸價的影響

60Co-γ射線輻照后油塔子在冷藏期間酸價變化如圖6 所示。冷藏期間，油塔子酸價呈上升趨勢，經(jīng)不同劑量γ射線輻照后油塔子的酸價增加幅度不同，隨著輻照劑量的增加，酸價值降低。貯藏11 d前，各輻照劑量的油塔子酸價值變化幅度較小，1，3，5 kGyγ射線輻照的油塔子在貯藏11 d后酸價值均呈快速上升趨勢；7 kGyγ射線輻照的油塔子在貯藏16 d后酸價值也快速增大，9 kGyγ射線輻照的油塔子在貯藏期間酸價變化幅度比較小。酸價的變化與油塔子中菌落總數(shù)和霉菌數(shù)量的變化趨勢類似，酸價變化可能與油塔子中微生物的生長有關(guān)。

圖6 輻照殺菌處理對油塔子冷藏期間酸價的影響

2.4 輻照殺菌處理對油塔子貯藏期間過氧化值的影響

過氧化值則反映樣品中脂質(zhì)的氧化程度，輻照會加速脂肪氧化的作用[23]。國家規(guī)定糕點衛(wèi)生標準過氧化值≤0.25 g/100 g[19]，試驗中，油塔子的過氧化值均遠低于國家標準限值。60Co-γ射線輻照后油塔子在常溫貯藏期間過氧化值變化如圖7所示。常溫貯藏期間，前4 d，隨著輻照劑量的增加，油塔子過氧化值增加，說明輻照會加速油塔子中脂肪氧化，貯藏后期，隨著貯藏時間的延長波動較大。這與徐遠芳等[24]研究的電子束輻照風(fēng)味豆干的結(jié)果類似。γ射線為高能射線，輻照會使脂肪氧化加速從而引起過氧化值上升，過氧化物為脂肪氧化的中間產(chǎn)物，隨著貯藏時間的延長，油塔子中過氧化物的進一步氧化的速度超過其生成速度，所以含量下降[25]。因此油塔子過氧化值上下波動可能是貯藏時間和輻照劑量雙重影響的結(jié)果。

圖7 輻照殺菌處理對油塔子常溫貯藏期間過氧化值的影響

60Co-γ射線輻照后油塔子在冷藏期間過氧化值變化如圖8所示。冷藏期間，1 kGyγ射線輻照的油塔子在冷藏期間過氧化值的變化趨勢為先上升后下降，因輻照劑量小，對油塔子中脂肪氧化的影響最小，與哈益明等[26]的研究結(jié)果一致。3 kGyγ射線輻照的油塔子在冷藏期間過氧化值的變化趨勢為升高—下降—升高，貯藏第6天，過氧化值達到高點，為0.08 g/100 g。5，7，9 kGyγ射線輻照的油塔子在冷藏期間過氧化值波動較大，貯藏3 d時，過氧化值較高，但貯藏6 d時，過氧化值下降，隨后過氧化值又增加，與王柏楠等[27]的研究結(jié)果一致。γ射線輻照會加速食品脂肪的氧化過程，且輻照劑量越大，氧化程度越高。另外在油塔子中加入油脂為羊尾油和植物油混合油脂。羊尾油飽和程度較植物油高，穩(wěn)定性更高。γ射線輻照對兩種油脂氧化速度的影響可能不同，從而導(dǎo)致過氧化值波動較大。

圖8 輻照殺菌處理對油塔子冷藏期間過氧化值的影響

2.5 輻照殺菌處理對油塔子貯藏期間色差的影響

由圖9可知，常溫貯藏條件下，未輻照新鮮油塔子色澤明亮，其對應(yīng)的色差值L*=83.00，a*=1.66，b*=13.96，不同劑量輻照后油塔子的L*值在輻照之后，油塔子的明亮值均有不同程度的降低，且隨著貯藏時間的延長，油塔子的L*值呈先上升后下降的趨勢，與張根生等[28]得出的試驗結(jié)論一致，說明γ射線輻照處理會使油塔子表面色澤變暗，但隨著貯藏時間的延長，油塔子表面色澤會緩慢回升，再隨著貯藏時間的延長，微生物的生長等原因，最終導(dǎo)致油塔子明度又下降，與課題組[20]前期研究的紫外殺菌對油塔子L*值的影響結(jié)果一致。從圖9還可以看出，γ射線輻照對油塔子貯藏期間的a*值變化是隨貯藏時間的延長而增加，貯藏末期，a*值會快速上升，紅色強度增大，可能與油塔子中微生物的生長有關(guān)，使油塔子呈不常規(guī)的色澤。貯藏期間，油塔子的b*值總體現(xiàn)上升趨勢，說明油塔子色澤隨貯藏時間的延長，黃度會上升，變得更黃，影響油塔子的品質(zhì)，與Verdú等[29]的研究結(jié)果一致。

圖9 輻照殺菌處理對油塔子常溫貯藏期間色差的影響Figure 9 Effect of irradiation sterilization on color difference of Youtazi during storage at room temperature

如圖10所示，冷藏條件下，不同輻照劑量后的油塔子色澤變化和常溫變化趨勢一致，L*值在79.00左右，可能是因為油塔子中的脂肪發(fā)生非酶褐變，生成黑色素一類物質(zhì)，導(dǎo)致L*值下降；a*值和b*值的變化與常溫貯藏條件下變化一致，但在冷藏條件下油塔子色澤變化比較穩(wěn)定，可能是因為溫度較低且處于封閉空間，脂肪氧化及微生物生長的速度較慢。結(jié)果表明，輻照處理對油塔子的色差值有顯著影響(P<0.05)，L*值隨貯藏時間的延長先下降再上升；a*值和b*值均隨貯藏時間的延長而增加，且油塔子的色差值與輻照劑量沒有明顯的相關(guān)性。

圖10 輻照殺菌處理對油塔子冷藏貯藏期間色差的影響Figure 10 Effect of irradiation sterilization on color difference of Youtazi during cold storage

3 結(jié)論

60Co-γ射線輻照對油塔子有明顯的殺菌作用，微生物數(shù)量隨輻照劑量的增加而減少，隨著貯藏時間的延長而增多，輻照能抑制油塔子在貯藏期間酸價和過氧化值的升高，雖然輻照會使油塔子明度降低，但隨著貯藏時間的延長又會恢復(fù)，不影響油塔子的感官品質(zhì)且其黃度和紅度與輻照劑量沒有明顯的相關(guān)性。實際應(yīng)用中，輻照劑量范圍在3～7 kGy比較適宜，能夠保證油塔子的衛(wèi)生安全且延長其貨架期。后期研究中，可以從油塔子中營養(yǎng)成分以及其風(fēng)味物質(zhì)的變化中更進一步地研究其最適的輻照劑量，在最大限度保持品質(zhì)的基礎(chǔ)上，延長油塔子的貨架期，給消費者提供更營養(yǎng)、更安全的油塔子產(chǎn)品。