電子束輻照對(duì)芒果品質(zhì)的影響

董 婷,高 鵬,蔣 毅,李 華,王 丹,陳 浩,*

(1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,四川綿陽(yáng) 621002; 2.四川省原子能研究院,四川成都 610101; 3.輻照保藏四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610101)

芒果(MangiferaindicaL.)屬于呼吸躍變型果實(shí),采收季節(jié)正值夏季,采后因代謝旺盛而變黃軟化,易腐爛,從而大大降低芒果的食用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。電子束輻照是利用電子加速器產(chǎn)生的電子束與被輻照食品發(fā)生物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng),殺滅蟲卵及微生物、推遲成熟、抑制發(fā)芽等,從而達(dá)到食品保藏和保鮮的目的[2]。與60Co輻照源相比,電子束具有輻照劑量均勻、射線利用率高、加工時(shí)間短、工作效率高、可控性強(qiáng)、無(wú)射線廢源處理問(wèn)題和環(huán)境污染隱患等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。目前輻照保鮮技術(shù)已應(yīng)用在藍(lán)莓[5]、櫻桃[6]、蘋果[7]、菇類[8-9]、番茄[10-11]等果蔬中。葡萄經(jīng)2.1 kGy劑量輻照后,整個(gè)貯藏期其色澤變化小于未輻照的果實(shí)[12];鮮切哈密瓜經(jīng)電子束輻照處理后能延緩了其褐變[13];獼猴桃經(jīng)0.5～1.0 kGy電子束輻照處理后,能顯著地抑制其可滴定酸、可溶性固形物及VC含量的降低[14]。目前將電子束輻照應(yīng)用于芒果保鮮的研究非常少,本文以小臺(tái)農(nóng)芒果為試材,通過(guò)不同劑量的輻照處理,研究電子束輻照對(duì)芒果感官品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響,從而篩選最佳的輻照保鮮劑量。

表1 芒果感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring criteria for mango

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小臺(tái)農(nóng)芒果 廣西產(chǎn)地,挑選大小均勻,成熟度一致(七成熟)、無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)病蟲的水果為試材。

Ultimate 3000高效液相色譜儀 美國(guó)dionex公司;TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)FTC公司;CS-C600色差儀 杭州彩譜科技有限公司;MS104S型分析天平(精度0.1 mg) 瑞士Mettler Toledo公司;GJ-2型工業(yè)電子加速器 上海先鋒電器廠。

1.2 樣品處理

水果經(jīng)挑選、擦凈和分裝(每袋5～6個(gè)果),隨即經(jīng)過(guò)電子束輻照處理,分別經(jīng)過(guò)0.5、1.0、1.5和2.0 kGy劑量輻照后置于(23±2) ℃的室溫下,相對(duì)濕度78%,貯藏期為9 d,外觀品質(zhì)每隔3 d進(jìn)行檢測(cè),營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)每隔4 d進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 菌落總數(shù) 稱取芒果表皮部分100 g,加入滅菌生理鹽水至1000 g,均質(zhì)3 min,取勻液1 mL參照GB 4789.2-2016的測(cè)定計(jì)數(shù)方法[15]。

1.3.2 發(fā)病率 參照李雪暉等[16]的方法對(duì)芒果表皮病變情況進(jìn)行分級(jí)。水果發(fā)病率用失去商品價(jià)值的2～4級(jí)果占總果的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。每個(gè)處理用果15個(gè),設(shè)置3個(gè)平行樣品組,按公式進(jìn)行計(jì)算。

1.3.3 硬度 使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定,每個(gè)處理分別隨機(jī)選取5個(gè)芒果果實(shí)在5個(gè)不同部位進(jìn)行取點(diǎn)測(cè)量。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)置:感應(yīng)元量程25 N,TMS10 mm針形探頭,穿刺距離5 mm。

1.3.4 失重率 用電子天平稱取各處理組芒果樣品的重量,每組固定15個(gè)水果,按公式進(jìn)行計(jì)算。

1.3.5 色澤 每組隨機(jī)取10個(gè)果實(shí),用色差儀進(jìn)行測(cè)定色澤參數(shù)L*、a*和b*。L*、a*、b*是三維矩形顏色空間參數(shù),L*為明度軸參數(shù)(亮度),0表示黑,100表示白;a*為紅、綠軸參數(shù),正值為紅,負(fù)值為綠,0為中性色;b*為藍(lán)/黃軸參數(shù),正值為黃,負(fù)值為藍(lán),0為中性色[17]。

1.3.6 感官評(píng)價(jià) 由食品專業(yè)經(jīng)過(guò)感官評(píng)定培訓(xùn)的5名男生和5名女生組成感官評(píng)定小組。采用評(píng)分法,根據(jù)謝佚等[18]在感官評(píng)價(jià)制定的一般方法和對(duì)果實(shí)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),對(duì)果實(shí)的味道、色澤、氣味、質(zhì)地與組織形態(tài)各方面進(jìn)行評(píng)分,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.7 可溶性固形物、抗壞血酸、總酸、還原糖含量 可溶性固形物測(cè)定參照NY 2637-2014的方法[19];抗壞血酸測(cè)定參照GB 5009.86-2016的方法[20];總酸測(cè)定參照GB 12456-2008的方法[21];還原糖測(cè)定參照GB 5009.7-2016的方法[22]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,數(shù)據(jù)采用Excel 2010計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤,用SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan’s多重差異顯著性分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照對(duì)貯藏期芒果發(fā)病率的影響

水果發(fā)生褐變,不僅直接降低其品質(zhì),還會(huì)進(jìn)一步加劇腐爛和變質(zhì)進(jìn)程,縮短其貨架期。如圖1所示,第3 d時(shí),1.5和2.0 kGy輻照組出現(xiàn)褐變,褐變率分別達(dá)到20%和25%。到第6 d時(shí),CK、0.5和1.0 kGy輻照組雖然均出現(xiàn)褐變腐爛,但是,輻照處理的樣品褐變腐爛率顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。在第9 d時(shí),對(duì)照組的褐變腐爛率已經(jīng)達(dá)到45%,1.5和2.0 kGy輻照組也分別達(dá)到了45%和70%,而0.5和1.0 kGy輻照處理的褐變腐爛率僅分別為15%和20%,說(shuō)明高劑量輻照增加了果實(shí)的褐變腐爛程度,其中0.5 和1.0 kGy輻照處理效果最好。龍明秀等[23]的研究也表明2.0 kGy高劑量輻照產(chǎn)對(duì)果實(shí)組織結(jié)構(gòu)造成一定的損傷,加快了果實(shí)的衰老和品質(zhì)的劣變。

圖1 不同輻照劑量對(duì)發(fā)病率的影響Fig.1 Influence of different radiation dose on the incidence of disease

2.2 輻照對(duì)貯藏期芒果微生物的控制效果

如表2所示,輻照處理能夠顯著殺滅芒果表面微生物,且劑量越高殺滅效果越好。輻照完當(dāng)天檢測(cè),0.5 kGy輻照處理與對(duì)照相比菌落總數(shù)降低2個(gè)數(shù)量級(jí),且當(dāng)輻照劑量大于1.0 kGy幾乎完全殺滅表面微生物。到第8 d時(shí),對(duì)照表面菌落總數(shù)為7.60×104CFU/g,而輻照組表面菌落總數(shù)仍比其低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

表2 不同輻照劑量對(duì)菌落總數(shù)的影響Table 2 Effect of different irradiation doses on the total number of colonies

2.3 輻照對(duì)貯藏期芒果感官品質(zhì)的影響

硬度變化是衡量果實(shí)成熟衰老進(jìn)程的特征之一,果實(shí)硬度的下降,主要是因?yàn)楣麑?shí)內(nèi)的原果膠被多種水解酶水解導(dǎo)致[24]。如圖2A所示,輻照處理后芒果硬度顯著低于對(duì)照組(P<0.05),說(shuō)明輻照在一定程度上會(huì)降低水果硬度。但是從第6 d開始,對(duì)照組硬度下降幅度加大,下降了1.79 N,而經(jīng)0.5 kGy輻照處理的樣品組硬度變化最小,下降了0.40 N,說(shuō)明該劑量下輻照對(duì)果實(shí)硬度下降抑制效果較好,能保持其原有的品質(zhì),且輻照組組間樣品的硬度沒有顯著性差異(P>0.05)。

芒果采摘后,呼吸作用造成的內(nèi)含物損耗、果實(shí)水分流失和果實(shí)萎蔫是芒果貯藏過(guò)程中質(zhì)量損失的主要原因之一[25]。如圖2B所示,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),各組芒果樣品的失重率均呈上升趨勢(shì),3 d后對(duì)各組芒果失重率進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)輻照組失重率均低于對(duì)照,且0.5和1.0 kGy輻照處理的芒果失重率顯著低于其它輻照組(1.38%、1.27%,P<0.05),第6 d各處理組間無(wú)顯著差異,且其中對(duì)照組失重率最高,0.5 kGy失重率最低,第9 d對(duì)照組的失重率達(dá)到4.74%顯著高于輻照組(P<0.05),其中0.5 kGy失重率最低為3.68%。這說(shuō)明了低劑量輻照能有效推遲果實(shí)后熟,延緩果實(shí)失水皺縮。

如圖2C所示,輻照后當(dāng)天各組間感官品質(zhì)之間無(wú)顯著差異,在第3 d時(shí)1.5和2.0 kGy輻照組由于表皮出現(xiàn)了褐變,導(dǎo)致其感官評(píng)分顯著低于其它處理組(P<0.05);但在隨后0.5和1.0 kGy輻照組的分顯著高于其它組(P<0.05)。

圖2 不同輻照劑量對(duì)感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of different irradiation dose on physical and chemical quality注:柱狀圖中同一天組間小寫字母不同, 表示差異顯著(P<0.05);圖3同。

作為水果的基本物性,色澤變化是評(píng)價(jià)水果質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo),很大程度上影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的選擇度。如表3所示,從第3 d開始,經(jīng)0.5 kGy輻照組的L*均極顯著高于其他處理組(P<0.01),而在貯藏后期2.0 kGy輻照處理的芒果樣品L*值顯著低于其他處理組(P<0.05)。如表4和表5所示,貯存過(guò)程中從第3 d開始,對(duì)照組的a*值極顯著高于輻照組(P<0.01),說(shuō)明對(duì)照組綠度降低、紅度增加,顏色由綠向紅轉(zhuǎn)變,逐漸成熟,其樣品外觀直觀表現(xiàn)為對(duì)照組芒果表皮顏色逐步變黃,而輻照組樣品的a*值則保持相對(duì)穩(wěn)定,其黃變進(jìn)程緩慢。1.5和2.0 kGy輻照處理組在貯存至第3 d開始,其b*值極顯著低于其它輻照處理組(P<0.01),其樣品外觀直觀表現(xiàn)為這兩組樣品果皮黃度降低,開始發(fā)生褐變。

表3 不同劑量輻照對(duì)L*值的影響Table 3 Effect of irradiation dose on L* value

表4 不同劑量輻照對(duì)a*值的影響Table 4 Effect of irradiation dose of on a* value

表5 不同劑量輻照對(duì)b*值的影響Table 5 Effect of irradiation dose of irradiation on b* value

以上結(jié)果表明,0.5和1.0 kGy能延緩其亮度降低,降低芒果的變黃和褐變速度,而1.5和2.0 kGy輻照處理則降低了果皮亮度,同時(shí)也加快了芒果的變黃和褐變速度。徐赟等[26]也研究表明泰芒經(jīng)0.85 kGy以下的劑量輻照處理時(shí),能夠抑制芒果后熟轉(zhuǎn)黃,同時(shí)不會(huì)造成高劑量褐變。

2.4 輻照對(duì)貯藏期芒果營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

水果中的總酸含量由多種有機(jī)酸組成,是影響水果風(fēng)味和貯藏品質(zhì)的重要因素之一。如圖3A所示,芒果樣品中的總酸含量經(jīng)輻照后明顯都低于對(duì)照組(1.57 g/kg)。但隨著貯藏時(shí)間增加,果實(shí)中的總酸含量下降,尤其是對(duì)照組含量降低趨勢(shì)明顯(P>0.05),最終對(duì)照組和輻照組中的總酸含量下降速度趨于平緩,各組之間的總酸含量保持穩(wěn)定,無(wú)顯著性差異。說(shuō)明輻照處理一定程度上能降低水果酸度,改善口感,使其低酸更甜。在貯藏過(guò)程中,輻照處理對(duì)芒果總酸的含量無(wú)顯著影響(P>0.05)。

還原糖的含量反映了果實(shí)的成熟度,貯藏初期果實(shí)的還原糖含量隨果實(shí)的成熟而增加,在果實(shí)完全成熟后,糖類被分解消耗,呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。如圖3B所示,輻照組的還原糖含量均先增高后降低,而對(duì)照組的還原糖含量一直在下降,這說(shuō)明輻照處理可以抑制后熟過(guò)程中小臺(tái)農(nóng)芒的后熟,保持新鮮。第4 d時(shí)輻照處理與對(duì)照之間還原糖含量差異不顯著(P>0.05),而在第8 d時(shí),對(duì)照組還原糖含量為4.36 g/100 g,顯著低于各輻照組(P<0.05),且輻照組間2.0 kGy輻照處理還原糖含量為4.70 g/100 g,顯著低于其他輻照組(P<0.05)。這說(shuō)明0.5～1.5 kGy輻照處理能延緩芒果中還原糖含量的下降。

圖3 不同輻照劑量對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of different irradiation doses on nutritional quality

抗壞血酸是芒果的主要營(yíng)養(yǎng)理化性質(zhì)指標(biāo)之一,它對(duì)果實(shí)的抗氧化、抗褐變和抗衰老能力的提高有著重要的作用,其在貯藏運(yùn)輸過(guò)程中易被抗壞血酸氧化酶氧化分解[27]。如圖3C所示,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),抗壞血酸含量逐步下降,第4 d時(shí),經(jīng)不同劑量輻照的芒果果實(shí)其抗壞血酸含量均高于對(duì)照組,但差異不顯著。第8 d時(shí),0.5和1.5 kGy輻照的芒果抗壞血酸含量(分別為15.07、16.43 mg/100 g)明顯高于對(duì)照組(12.9 mg/100 g);在整個(gè)貯存期間,對(duì)照組的抗壞血酸含量下降明顯,而輻照處理組其含量則較為穩(wěn)定(第8 d,1.0 kGy輻照組除外),說(shuō)明輻照處理可以延緩芒果在貯藏過(guò)程中抗壞血酸含量下降的速度,使果實(shí)保持良好的口感風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),雷慶等[28]的研究也表明通過(guò)電子束輻照能延緩草莓中抗壞血酸、還原糖含量的下降。

可溶性固形物含量是反映果實(shí)耐藏能力和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)[29]。如圖3D所示,隨著貯存期延長(zhǎng),可溶性固形物含量逐漸增加,這是因?yàn)樾虏烧⒐€未完全成熟,貯藏過(guò)程中后熟,部分有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為糖類物質(zhì),從而引起可溶性糖逐漸增加,口感變甜。在整個(gè)貯藏過(guò)程中,輻照組可溶性固形物含量略高于對(duì)照組(2.0 kGy處理組除外),但各組之間并無(wú)顯著性差異(P>0.05),說(shuō)明輻照處理對(duì)芒果可溶性固形物含量無(wú)顯著影響。

3 結(jié)論

研究表明,芒果經(jīng)電子束輻照處理后,并不會(huì)明顯降低果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分,但不同輻照劑量對(duì)芒果外觀品質(zhì)的影響存在差異。其中,0.5和1.0 kGy處理能延緩果實(shí)褐變速率,降低腐爛率和失重率,抑制果實(shí)后熟轉(zhuǎn)黃,保持水果的色澤和亮度;而輻照劑量達(dá)到1.5 kGy及以上時(shí),則加速了芒果的褐變和腐爛,并使其外觀品質(zhì)和色澤降低。因此,對(duì)芒果來(lái)說(shuō),其電子束輻照的適宜輻照劑量為0.5～1.0 kGy。