電子束輻照對干枸杞生蟲及品質(zhì)的影響

程竹林，王曉雨，任貴平，倪小慧，楊晶，黃文書,2*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊 830052）

（2.新疆果品采后科學與技術(shù)重點實驗室，新疆烏魯木齊 830052）

枸杞（Lycium chinense）是一種藥食同源的名貴中藥材和營養(yǎng)滋補品[1,2]。傳統(tǒng)加工儲藏的制品以枸 杞干為主，它色澤鮮紅，粒大飽滿、營養(yǎng)豐富，具有滋補肝腎、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[3-6]。傳統(tǒng)加工儲藏的制品以枸杞干為主，干枸杞在儲藏、運輸、內(nèi)銷外貿(mào)過程中，易受害蟲的危害和微生物滋生繁殖使其腐敗變質(zhì)，難以長期保存，由此造成嚴重的經(jīng)濟損失[7,8]。雖然傳統(tǒng)的化學藥物熏蒸法具有一定的殺蟲滅菌效果，但所用化學藥劑對人、食品和環(huán)境均有危害[9,10]。

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，從而達到延長保藏期和提高食品品質(zhì)的目的[11,12]。其與傳統(tǒng)方法相比具有殺菌效果好、不需加溫、不需化學添加劑、無殘留、不會破壞產(chǎn)品原有品質(zhì)、不污染環(huán)境和能耗低等特點[13-15]。電子束輻照是一種新型的輻照處理辦法，與傳統(tǒng)輻照技術(shù)相比，擁有輻照劑量均勻、可控性強、射線利用率高、無射線廢源處理問題等眾多優(yōu)點，有研究表明，輻照處理會對果蔬貯藏過程中的微生物及害蟲生長繁殖產(chǎn)生抑制[16,17]。枸杞中主要色素為類胡蘿卜素，輻照可能會造成類胡蘿卜素的降解，對枸杞品質(zhì)產(chǎn)生破壞[18]。本研究對干枸杞進行不同劑量的輻照處理，研究電子束輻照對干枸杞生蟲及品質(zhì)的影響。確定干枸杞電子束輻照的工藝劑量，旨在將電子束輻照技術(shù)應(yīng)用于干枸杞的貯藏提供工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

枸杞干果。采摘于新疆維吾爾自治州博樂精河縣托里鎮(zhèn)的新鮮枸杞，經(jīng)挑選出表面無破損的枸杞果，在45 ℃的烘箱進行干制，待水分降至13%以下時，采用熱封包裝成（50±1）g每包的小包。

干枸杞的包裝材料為PET+PE復合材料，包裝為食品級材質(zhì)的透明光面真空袋，包裝袋大小為12×17 cm。

試劑：分析標準品葡萄糖、綠原酸、亮氨酸、蒽酮、硫代巴比妥酸、福林酚（純度均＞99%），上海源葉生物科技有限公司；乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、3.5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、亞硫酸鈉、碳酸鈉、茚三酮（分析純），天津市致遠化學試劑有限公司。濃硫酸、苯酚、磷酸、濃鹽酸、石油醚、丙酮（分析純），天津市鑫鉑化工有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

DZKW型電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；T6新世紀紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；電子萬用爐，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；LE204E/02電子天平，上海浦春計量儀器有限公司；烘箱NH-A-1808型高品質(zhì)電腦色差儀，深圳市三恩科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品分裝與存放

干枸杞在45 ℃烘箱中干制，采用水分測定儀測定枸杞水分含量，待干枸杞水分含量下降至13%以下時，取出，進行包裝，包裝規(guī)格為（50±1）g的小包。將包裝好的干枸杞輻照處理后，貯藏于室溫光照的環(huán)境中。實驗分三組進行，每組選用的干枸杞為同一批采摘干制的枸杞，每組每次取樣一包，進行各項指標的測定，取樣時間間隔為四周（28 d）。

1.3.2 輻照處理

將包裝好的干枸杞，送往新疆金士康藥業(yè)有限公司進行電子束輻照處理，型號為10 MeV、20 kW電子輻射加速器，能量為10 MeV。初始輻照劑量為2、4、6、8、10 kGy靜態(tài)連續(xù)輻照，輻照中途進行翻轉(zhuǎn)樣品，以確保輻照處理更為均勻，以未輻照處理的樣品為空白對照。

1.3.3 生蟲率檢測

通過放大鏡對50 g的干枸杞進行觀察，表面有霉點、蟲絮、蟲點等的干枸杞皆記為生蟲枸杞，生蟲率表示生蟲枸杞占總枸杞數(shù)的百分比。

1.3.4 干枸杞復水比測定[19]

稱取6 g左右的干枸杞，放置于燒杯中，加入80 ℃的熱水100 mL，放置在溫度為80 ℃的恒溫水浴鍋中，水浴20 min，取出后用干凈的濾紙吸干枸杞表面水分，陰涼處放置30 min，稱取復水前后枸杞質(zhì)量。復水比計算公式如下：

式中：

B——復水比；

M2——復水后質(zhì)量，g；

M1——復水前質(zhì)量，g。

1.3.5 干枸杞顏色值測定

色澤測定使用色差儀測定枸杞L*、a*、b*值，每次隨機選取5枚枸杞測定，每個樣品重復測量6次， 記錄平均值。并做精密度、重復性、穩(wěn)定性試驗，結(jié)果均良好。

1.3.6 干枸杞理化指標的測定

可溶性糖采用苯酚硫酸法。還原糖含量的測定采用DNS比色法[20]。游離氨基酸含量采用茚三酮比色法[21]。類胡蘿卜素含量測定參照楊麗的方法[22]。黃酮含量測定參照劉元林[23]的方法。枸杞多糖含量采用苯酚硫酸法[24]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有圖表采用Microsoft Excel 2010軟件進行繪制，IBM SPSS Statistics軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 輻照劑量對貯藏期干枸杞生蟲率的影響

枸杞不恰當?shù)馁A藏方法會導致干枸杞發(fā)生霉變、蟲蛀等品質(zhì)劣變。對包裝后的干枸杞進行不同劑量的輻照處理，干枸杞生蟲率如表1所示，未經(jīng)輻照的干枸杞在貯藏第84天，開始出現(xiàn)蟲果，貯藏結(jié)束時生蟲率為0.97%。輻照劑量為2 kGy時，在貯藏第112天時開始出現(xiàn)蟲果，貯藏結(jié)束時生蟲率為0.57%，而輻照劑量≥4 kGy的干枸杞直至實驗結(jié)束后，也未有蟲果的出現(xiàn)，由此可知，電子束輻照處理可顯著抑制干枸杞的生蟲率，且輻照劑量越高對生蟲率的抑制效果越顯著。干枸杞貯藏期間生蟲的原因可能有兩點，其一是枸杞再生、干制、加工過程中，本身攜帶了蟲卵；其二為貯藏過程中受到污染，導致生蟲。通過包裝，基本隔絕了貯藏期間外界環(huán)境對干枸杞的污染，而輻照處理則會殺死隱藏于干枸杞內(nèi)的蟲卵，從而達到減少干枸杞生蟲率的作用。與其他研究相比，王吉德[25]用γ射線輻照枸杞干，獲得殺死枸杞表面自然污染蟲卵的適宜輻照劑量為3.5 kGy，與本實驗所得輻照劑量相接近。

表1 不同輻照劑量下干枸杞的生蟲率Table 1 Insect growth rates of dried Lyciumbarbarum at different irradiation doses

2.2 輻照劑量對貯藏期干枸杞復水率的影響

通過測定干枸杞在貯藏期間的復水比，由表2可知，隨著儲藏時間的延長，各組樣品復水比均呈緩慢下降的趨勢。在輻照后第0~112天，輻照與未輻照樣品的復水比差別不大，甚至部分劑量樣品略高于未輻照，但至140 d，未輻照樣品的復水比明顯大于輻照樣品。這說明，輻照對干枸杞的表面結(jié)構(gòu)可能有輕微破壞，導致復水性能略有下降，品質(zhì)變化在貯藏后期才顯現(xiàn)。這與姜程耀等[26]研究結(jié)果一致，通過觀察電子束輻照后葵花子的微觀結(jié)構(gòu)，獲得輻照會改變葵花籽微觀結(jié)構(gòu)。輻照會對枸杞表皮的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。在實際的生產(chǎn)中要確定輻照工藝的最高耐受劑量。

表2 不同輻照劑量干枸杞貯藏期間復水比變化Table 2 Changes in rehydration rate of dried Lycium barbarum during storage of different irradiation doses

2.3 輻照劑量對貯藏期干枸杞色差值的影響

色澤變化是評價果蔬品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標，色澤直接影響著消費者對產(chǎn)品的接受程度。如表3所示，輻照處理劑量≥8 kGy的干枸杞L*值會顯著降低，貯藏0 d時，干枸杞L*值分別為52.30、52.24、52.56、52.24、51.48、51.33，輻照組與對照組差異不顯著，從第28~56 d開始，輻照劑量為8、10 kGy的干枸杞L*值顯著低于其他處理組。如表4所示，貯藏0 d時，對照組干枸杞a*值為38.15，這與輻照劑量為2、4、 6 kGy的干枸杞a*值沒有顯著性差異，顯著高于輻照劑量為8、10 kGy的干枸杞a*值。貯藏56 d時，輻照劑量為8、10 kGy的干枸杞a*值顯著低于對照組的30.18。貯藏84~140 d時，輻照劑量為10 kGy的干枸杞a*值顯著低于對照組，其他輻照處理組與對照組差異不顯著。由此可知，當輻照劑量≥8 kGy會使干枸杞a*值降低。如表5所示，輻照劑量≥8 kGy的干枸杞b*顯著低于對照組。貯藏0 d時，干枸杞b*值輻照組與對照組之間差異不顯著；貯藏28~140 d時，對照組與輻照劑量為2、4、6 kGy的干枸杞b*之間差異不顯著，輻照劑量≥8 kGy的干枸杞b*值顯著低于對照組。綜上所述，輻照劑量≥8 kGy的干枸杞L*、a*、b*值均顯著低于對照組，由此可知，當輻照劑量 ≥8 kGy，干枸杞顏色會產(chǎn)生破壞。與其他研究相比， Kortei[27]用γ射線輻照蘑菇，獲得輻照會對蘑菇貯藏期間色澤值產(chǎn)生影響。由此可知，干枸杞輻照劑量應(yīng)低于8 kGy。

表4 不同輻照劑量干枸杞貯藏期間a*值變化Table 4 Changes in a* values during storage of dried Lycium barbarum at different irradiated doses

表5 不同輻照劑量干枸杞貯藏期間b*值變化Table 5 Changes in b* values during storage of dried Lycium barbarum at different irradiated doses

2.4 輻照劑量對干枸杞貯藏期間糖含量的影響

2.4.1 輻照劑量對貯藏期干枸杞還原糖的影響

不同輻照劑量對干枸杞中枸杞還原糖含量的影響見表6。由表6可知，隨著貯藏期的延長，不同輻照劑量干枸杞還原糖含量均呈現(xiàn)下降趨勢。貯藏期為0 d時，輻照處理組與對照組之間還原糖含量差異不顯著。在貯藏期為140 d時，對照組還原糖含量為0.33 g/g，顯著低于各輻照組。說明輻照處理能延緩干枸杞還原糖含量的下降。 的干枸杞，在貯藏期為140 d時，對照組干枸杞枸杞多糖含量為4.43 g/100 g，顯著低于各處理組。在整個貯藏過程中，干枸杞枸杞多糖含量下降率依次為

表6 不同輻照劑量貯藏期間干枸杞還原糖含量變化Table 6 Changes in reducing sugar content of dried Lycium barbarum during storage of different irradiation doses

42.02%、26.13%、21.07%、21.58%、24.13%、30.29%，由此可知，輻照會使干枸杞枸杞多糖含量顯著增加，且能夠延緩干枸杞枸杞多糖含量的下降。

2.4.3 輻照劑量對貯藏期干枸杞可溶性糖的影響

2.4.2 輻照劑量對貯藏期干枸杞枸杞多糖的影響

不同輻照劑量對干枸杞中枸杞多糖含量的影響見表7。由表7可知，在貯藏期為0 d時，干枸杞枸杞多糖含量為7.64 g/100 g，顯著低于輻照劑量為10 kGy不同輻照劑量對干枸杞中可溶性糖含量的影響見表8。由表8可知，不同輻照劑量處理干枸杞貯藏期間可溶性糖含量均呈現(xiàn)下降趨勢。在整個貯藏過程中，輻照組可溶性糖含量與對照組之間并無顯著性差異（P＜0.05），說明輻照處理對干枸杞可溶性糖含量無顯著性影響。

表7 不同輻照劑量貯藏期間干枸杞枸杞多糖含量變化Table 7 Changes in polysaccharide content of dried Lycium barbarum during storage of different irradiation doses

表8 不同輻照劑量貯藏期間干枸杞可溶性糖含量變化Table 8 Changes in soluble sugar content of dried Lycium barbarum during storage of different irradiation doses

通過對輻照組和對照組貯藏期將還原糖、枸杞多糖和可溶性糖含量進行測定。對照組還原糖、枸杞多糖含量顯著低于輻照組，輻照后干枸杞還原糖枸杞多糖含量上升的原因在于，輻照促使大分子物質(zhì)分解。與其他研究相比，金友蘭[28]用γ射線輻照綠茶茶渣，獲得隨著輻照劑量的增大，還原糖含量顯著提高，糖含量增加的原因在于輻照會使大分子降解為小分子物質(zhì)，從而引起糖含量的增加。干枸杞貯藏期間，可溶性糖含量輻照組與對照組差異不顯著。與其他研究相比，Liu等[29]用劑量為0~10 kGy的電子束輻照花生，獲得輻照對糖含量影響不大，與本實驗獲得的研究結(jié)果一致。

2.5.輻照劑量對貯藏期干枸杞營養(yǎng)成分的影響

2.5.1 輻照劑量對貯藏期干枸杞類胡蘿卜素的影響

不同輻照劑量對干枸杞類胡蘿卜素含量的影響見表9，由表9可知，輻照處理降低了干枸杞中類胡蘿卜素含量，但不同劑量輻照處理對干枸杞類胡蘿卜素含量的影響存在差異。貯藏期內(nèi)，對照組干枸杞類胡蘿卜素含量依次為41.14、38.78、36.24、32.25、30.25、30.40 mg/g，這與輻照劑量為2、4 kGy時干枸杞類胡蘿卜素含量不存在顯著性差異，當輻照劑量為6、8、10 kGy時，干枸杞類胡蘿卜素含量顯著低于對照組 （P＜0.05）。由此可知，輻照劑量≥6 kGy的干枸杞類胡蘿卜素含量顯著下降。與其他研究相比，Omeera等[30]用γ射輻照紅辣椒，獲得9 kGy輻照會導致辣椒類胡蘿卜素含量顯著降低，這與本實驗獲得的最高耐受劑量存在一定差異，原因在于辣椒與枸杞品種不同，最高耐受劑量亦存在差異。

表9 不同輻照劑量貯藏期間干枸杞類胡蘿卜素含量變化Table 9 Changes in carotenoid content of dried Lycium barbarum during storage of different irradiation doses

2.5.2 輻照劑量對貯藏期干枸杞黃酮含量的影響

枸杞黃酮是中藥材枸杞子主要的有效成分，也是其質(zhì)量優(yōu)劣的主要評價指標。由表10可知，隨著貯藏期的延長，不同輻照劑量干枸杞黃酮含量均呈現(xiàn)下降趨勢。在貯藏0 d時，對照組黃酮含量為1.50 g/100 g，這與輻照劑量為2、4 kGy的干枸杞黃酮含量差異不顯著，當輻照劑量為6、8、10 kGy時，干枸杞黃酮含量為1.41、1.39、1.37 g/100 g，顯著低于對照組，在貯藏期為28~ 112 d時，對照組黃酮含量依次為1.40、1.27、1.12、 0.99 g/100 g，這與輻照劑量為2、4、6 kGy干枸杞黃酮含量差異不顯著，顯著高于輻照劑量為8、10 kGy的干枸杞。在貯藏期為140 d時，對照組黃酮含量為 0.86 g/100 g，輻照劑量為2、4、6、8 kGy的干枸杞黃酮含量為0.87、0.85、0.85、0.84 g/100 g，兩者之間黃酮含量差異不顯著，當輻照劑量為10 kGy時，干枸杞黃酮含量為0.77 g/100 g，顯著低于對照組。由此可知，輻照劑量≥8 kGy的干枸杞，黃酮含量顯著低于對照組。與其他研究相比，Abd El Rahman[31]用γ射線輻照干薄荷，獲得輻照劑量為5、10、15 kGy的干薄荷在黃酮含量上顯著低于對照組，這與本實驗獲得的高劑量的輻照處理會使干枸杞黃酮含量產(chǎn)生破壞的結(jié)果一致。

表10 不同輻照劑量貯藏期間干枸杞黃酮含量變化Table 10 Variation of flavonoid content in dried Lycium barbarum during storage of different irradiation doses

2.5.3 輻照劑量對貯藏期干枸杞游離氨基酸含量影響

游離氨基酸是枸杞果實的主要營養(yǎng)成分，同時也是重要的功效成分，其種類和含量決定果實營養(yǎng)品質(zhì)和藥用價值。如表11所示，在貯藏結(jié)束時，未經(jīng)輻照的干枸杞游離氨基酸含量為8.53%，輻照劑量為2、4、6、8、10 kGy的干枸杞游離氨基酸含量依次為8.48%、8.38%、8.41%、8.42%、8.35%，輻照組與對照組游離氨基酸含量差異不顯著。由此可知，輻照對干枸杞貯藏期間游離氨基酸含量不存在顯著性影響。與其他研究相比，顧可飛[32]用劑量為0~10 kGy的電子書輻照甜高粱，獲得輻照對氨基酸含量影響不大，與本實驗獲得的研究結(jié)果一致。

表11 不同輻照劑量貯藏期間干枸杞游離氨基酸含量變化Table 11 Changes in free amino acid content of dried Lycium barbarum during storage of different irradiation doses

3 討論

從電子束輻照對干枸杞生蟲率的抑制效果來看，對照組干枸杞于貯藏84 d時出現(xiàn)生蟲枸杞，在貯藏時間達到140 d時，生蟲率為0.97%，顯著高于輻照組。輻照劑量為2 kGy的干枸杞于貯藏112 d時開始出現(xiàn)生蟲枸杞，貯藏140 d時生蟲率為0.57%，顯著高于其他輻照處理組。

從輻照對干枸杞復水比和顏色的影響上看，過高的輻照劑量會對干枸杞的表皮結(jié)構(gòu)和顏色產(chǎn)生破壞，與對照組相比輻照處理會使干枸杞復水比下降，干枸杞復水比下降率顯著增加。同輻照劑量處理干枸杞，輻照劑量≥8 kGy，L*、a*、b*值均顯著低于對照組。

從輻照對干枸杞營養(yǎng)成分的影響上看，過高劑量會對干枸杞營養(yǎng)成分產(chǎn)生破壞。輻照對干枸杞營養(yǎng)成分的影響也可以確定干枸杞的最高耐受計量。輻照會使干枸杞還原糖含量升高，枸杞多糖含量顯著上升，輻照劑量≥8 kGy的干枸杞類胡蘿卜素、黃酮含量顯著顯著低于對照組，與對照組相比輻照處理對干枸杞可溶性糖、游離氨基酸含量影響不顯著。

綜上所述，干枸杞輻照滅蟲的劑量應(yīng)低于8 kGy，高于這個劑量干枸杞顏色等品質(zhì)指標會顯著低于對照組，輻照劑量應(yīng)高于4 kGy，低于這個輻照劑量則不能達到理想的滅蟲效果。

4 結(jié)論

本實驗通過采用電子輻照加速器對干枸杞進行輻照處理，研究輻照處理后及貯藏期間干枸杞生蟲率、復水比、顏色、糖以及營養(yǎng)成分的變化，探究干枸杞電子束輻照處理的最適劑量。通過研究獲得輻照處理抑制生蟲的效果顯著，輻照的劑量應(yīng)在4~8 kGy范圍內(nèi)。該輻照劑量范圍內(nèi)，可以達到理想的抑制生蟲效果，而且對干枸杞顏色、營養(yǎng)物質(zhì)影響較小，可以滿足干枸杞貯藏的需求。