電子束輻照對(duì)煙葉殺菌效果及感官質(zhì)量的影響

摘要：試驗(yàn)研究電子束輻照對(duì)煙葉霉菌和細(xì)菌的殺滅效應(yīng)及其感官質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，1～5 kGy劑量的電子束輻照均能有效殺死煙葉中的霉菌和細(xì)菌，防止煙葉霉變。煙葉經(jīng)1 kGy劑量輻照后，霉菌數(shù)由60 CFU/g下降到0 CFU/g；煙葉經(jīng)3 kGy劑量輻照后，細(xì)菌總數(shù)由1 400 CFU/g下降到30 CFU/g。隨著輻照劑量增加，煙葉吸食品質(zhì)呈同步下降趨勢(shì)，當(dāng)輻照劑量為3 kGy及以下時(shí)，煙葉感官質(zhì)量無(wú)顯著變化，且醇化12個(gè)月后，其感官質(zhì)量還是接近于沒(méi)有輻照的對(duì)照。因此，采用電子束輻照技術(shù)進(jìn)行煙葉殺菌防霉的方法是可行的，不會(huì)影響煙葉的自然醇化進(jìn)程和感官質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電子束輻照；煙葉；殺菌；感官質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)：S124+.1；TS41+4；TS47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）12-2844-04

Effects of Electron Beam Irradiation on Bactericidal Efficacy and Sensory Quality of Tobacco Leaves

WANG Juan-juan1，CHEN Yun-tang1，TIAN Zhan-jun2，SHANG Fei-fei1，CHENG Zhong-jie1

（1. Isotope Institute Co.， Ltd.， Henan Academy of Sciences/Key Laboratory of Nuclear Agriculture of Henan Province， Zhengzhou 450015， China； 2. Tianchang International Tobacco Co.， Ltd.， Xuchang 461000， Henan， China）

Abstract： Effects of different dose of electron beam irradiation on sterilization and sensory quality of tobacco leaves were investigated. The results showed that moulds and bacteria in tobacco leaves could be killed by electron beam irradiation at 1～5 kGy dose. After electron beam irradiation at 1 kGy， the moulds count decreased from 60 CFU/g to 0 CFU/g. After the electron beam irradiation at 3 kGy， the bacteria count decreased from 1 400 CFU/g to 30 CFU/g. The smoking quality of tobacco leaves decreased with the increase of irradiation dose. The sensory quality was not affected when the irradiation dose was below 3 kGy， and was similar with that of control after 12 months for aging. Therefore， it is feasible to use electron beam irradiation for sterilization and mould proof of tobacco leaves. The aging and sensory quality of tobacco leaves were not affected by electron beam irradiation.

Key words： electron beam irradiation； tobacco leaves； bactericidal； sensory quality

煙葉用于卷煙生產(chǎn)之前需要經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程，這一方面是為煙廠貯存足夠的生產(chǎn)原料，另一方面是為了通過(guò)醇化來(lái)提高煙葉質(zhì)量。煙葉自然醇化期一般需1～3年[1]，由于煙葉吸濕性強(qiáng)，且含有微生物生長(zhǎng)所需要的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在醇化期或者是貯存期間極易滋生各種微生物[2，3]而使煙葉發(fā)霉變質(zhì)，從而嚴(yán)重影響了煙葉的外觀質(zhì)量和感官品質(zhì)，降低了煙葉的使用價(jià)值，給企業(yè)及國(guó)家造成了巨大損失，尤其是在濕度、溫度高的夏季更是如此。目前，國(guó)內(nèi)外在控制和防止煙葉霉變方面采取的技術(shù)措施主要是降低煙葉的含水量、控制貯存環(huán)境中的溫度和濕度變化以及密封降氧、使用化學(xué)藥劑等，以達(dá)到抑制微生物生長(zhǎng)的目的[4-9]。這些措施雖然對(duì)減少煙葉霉變起到了一定作用，但很難達(dá)到理想的防治效果[10]。控制貯存環(huán)境中的溫度、濕度對(duì)庫(kù)房的要求很高，要安裝大量的調(diào)溫調(diào)濕設(shè)備，并要消耗大量的電能，存在效果差、投資大、運(yùn)轉(zhuǎn)成本高等缺陷；使用化學(xué)藥劑很難噴灑均勻與全面，因而效果有限，另外也很難避免化學(xué)藥劑對(duì)環(huán)境和食品造成的不良影響；密封降氧對(duì)建筑材料要求較高，所以造價(jià)昂貴，貯存成本高[7，9，10]。現(xiàn)在采用輻照技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品實(shí)施滅菌已有較多研究[11-19]，并且在電子束輻照技術(shù)實(shí)際應(yīng)用與推廣上取得了很大的進(jìn)步[20-23]。但用電子束進(jìn)行煙葉的輻照滅菌及其對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響研究尚未見(jiàn)報(bào)道，為此試驗(yàn)用電子加速器輻照裝置對(duì)煙葉輻照滅菌的劑量選擇及其對(duì)感官質(zhì)量的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 材料

供試煙葉為2009年產(chǎn)自于河南省三門(mén)峽市的B2F復(fù)烤片煙30 kg，樣品分裝在自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。電子加速器輻照裝置為實(shí)驗(yàn)室已安裝的AB 5.0型電子直線加速器（無(wú)錫愛(ài)邦輻射技術(shù)有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 輻照處理 采用電子直線加速器對(duì)煙葉實(shí)施電子束輻照處理，能量為5 MeV，輻照劑量分別為0（CK）、1、3、5 kGy，共4個(gè)處理，每處理6 kg煙葉。輻照結(jié)束后立即分別從各處理中取出煙葉1 kg存放于冰庫(kù)（非自然醇化）中，用于試驗(yàn)結(jié)束后片煙感官質(zhì)量評(píng)吸對(duì)比；將剩余煙葉樣品置于煙葉醇化庫(kù)中存放（自然醇化）。

1.2.2 煙葉中微生物的檢驗(yàn) 分別在電子束輻照后的當(dāng)月、4個(gè)月、8個(gè)月、12個(gè)月時(shí)取樣檢測(cè)煙葉樣品中霉菌總數(shù)和細(xì)菌總數(shù)，檢測(cè)方法依據(jù)國(guó)家規(guī)定的方法[24，25]進(jìn)行。

1.2.3 細(xì)菌、霉菌存活率和D10值的計(jì)算 細(xì)菌、霉菌的存活率用公式[26]計(jì)算，

存活率=（N/N0）×100%。

式中，N0為輻照前的初始菌數(shù)（CFU/g）；N為輻照后吸收一定劑量射線后的存活菌數(shù)（CFU/g）。

D10值是電子束輻照加工中使用的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，指被輻照物中的細(xì)菌（霉菌）總數(shù)降低到原始值1/10時(shí)所需要的輻照劑量[27]，反映了被輻照物中的微生物對(duì)電子束的耐受能力。一般細(xì)菌的指數(shù)存活曲線[28]用數(shù)學(xué)公式表示為：

lg（N/N0）=-kD，

式中，D為吸收劑量（kGy）；N0和N意義同上，k為直線部分的斜率，即-1/D10。用DPS軟件進(jìn)行單因素回歸分析，以細(xì)菌（霉菌）的指數(shù)存活曲線作為因變量（y），把電子束輻照劑量作為自變量（x），將細(xì)菌（霉菌）的指數(shù)存活曲線與輻照劑量的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型直線方程，得到一元線性回歸方程y=ax+b，通過(guò)直線回歸的方法求得a、b值及相關(guān)系數(shù)，進(jìn)而求出D10。

1.2.4 感官質(zhì)量評(píng)吸鑒定 在電子束輻照后的12個(gè)月，取自然醇化的各處理煙葉樣品1 kg，與試驗(yàn)初期存放冰庫(kù)的非自然醇化樣品進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)吸對(duì)比。將不同處理的烤煙樣品去梗切絲（切絲寬度為0.9 mm±0.1 mm），將切好的烤煙煙絲樣品卷制成長(zhǎng)70.0 mm、圓周27.5 mm的煙支（每支約l g重），經(jīng)過(guò)挑選、平衡水分[29]后，由天昌國(guó)際煙草有限公司組織邀請(qǐng)9名國(guó)內(nèi)卷煙企業(yè)煙草評(píng)吸專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)吸鑒定。烤煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性和灰色共9項(xiàng)[30，31]，以國(guó)家煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[32]為基礎(chǔ)，確定了烤煙感官評(píng)價(jià)各指標(biāo)基礎(chǔ)賦值方法和感官質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重，具體見(jiàn)表1。總分計(jì)算方法是將評(píng)吸員對(duì)每項(xiàng)感官指標(biāo)的評(píng)分進(jìn)行平均后，乘以各感官指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，再將各感官指標(biāo)得分之和乘以系數(shù)11.11轉(zhuǎn)換為百分制。

感官質(zhì)量總分=（香氣質(zhì)×25%+香氣量×25%+濃度×5%+雜氣×10%+勁頭×3%+刺激性×10%+余味×15%+燃燒性×5%+灰色×2%）×11.11。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉電子束輻照滅菌效果

電子直線加速器對(duì)煙葉實(shí)施輻照處理后的當(dāng)月滅菌效果見(jiàn)表2，由表2可見(jiàn)，用電子束輻照煙葉的殺菌效果顯著。隨著輻照劑量的增加，含菌量呈同步下降趨勢(shì)：經(jīng)1 kGy劑量輻照后，煙葉的霉菌數(shù)由原來(lái)的60 CFU/g下降到0 CFU/g，滅活率為100%；經(jīng)1 kGy劑量輻照后，煙葉的細(xì)菌總數(shù)由原來(lái)的1 400 CFU/g下降到350 CFU/g，滅活率為75%，經(jīng)3 kGy劑量輻照后，細(xì)菌總數(shù)由1 400 CFU/g下降到30 CFU/g，輻照劑量達(dá)到5 kGy時(shí)可完全殺滅細(xì)菌。表明采用電子束進(jìn)行煙葉的輻照殺菌在技術(shù)上是可行的，只要選擇合適的輻照劑量，便可以使煙葉中的含菌量大大降低，這對(duì)于防止煙葉霉變具有重大意義。

2.2 電子束輻照后煙葉中細(xì)菌的D10值

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，以細(xì)菌存活數(shù)的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)、電子束輻照劑量為橫坐標(biāo)作圖，即得到輻照劑量與煙葉中細(xì)菌總存活數(shù)的關(guān)系曲線，具體見(jiàn)圖1。由表2知煙葉中細(xì)菌總數(shù)初始菌量為1 400 CFU/g，而在圖1中可以看出，隨著電子束輻照劑量的增加，菌落總數(shù)呈下降趨勢(shì)，并符合一次線性方程，直線方程=-0.834 5 x+0.912， R2=0.974 8，a=-0.834 5，b=0.912，D10=1.198 kGy。由此可知，細(xì)菌的存活數(shù)和輻照劑量之間存在著顯著的相關(guān)性。

2.3 電子束輻照后煙葉貯存期間含菌量的變化

電子束輻照后煙葉在醇化庫(kù)中分別貯存4、8、12個(gè)月，其間的霉菌和細(xì)菌含量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，用電子束輻照煙葉后，煙葉醇化期間的微生物增長(zhǎng)速度明顯放慢，且隨著輻照劑量的增加，其霉菌和細(xì)菌的含菌量呈急劇下降的變化趨勢(shì)。隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照的霉菌總數(shù)無(wú)明顯變化，細(xì)菌總數(shù)逐漸增加；1 kGy劑量處理的輻照煙葉其細(xì)菌總數(shù)也隨時(shí)間進(jìn)程呈逐漸增加的趨勢(shì)；而當(dāng)輻照劑量在3 kGy及以上時(shí)，細(xì)菌生長(zhǎng)基本被抑制住，且在醇化期間細(xì)菌的總數(shù)無(wú)明顯變化。可見(jiàn)經(jīng)3 kGy劑量輻照后，可以有效殺滅煙葉中的霉菌，并控制了細(xì)菌總數(shù)的增長(zhǎng)。

2.4 電子束輻照對(duì)烤煙感官質(zhì)量的影響

在電子束輻照后的12個(gè)月，取各處理煙葉1 kg樣品（自然醇化）及當(dāng)初輻照處理后立即存入冰庫(kù)的1 kg樣品（非自然醇化），分別卷制煙支進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)吸對(duì)比，結(jié)果非自然醇化的烤煙樣品卷制煙支感官質(zhì)量評(píng)分（平均分值）情況見(jiàn)表4、自然醇化12個(gè)月后的烤煙樣品卷制煙支感官質(zhì)量評(píng)分（平均分值）情況見(jiàn)表5。由表4和表5可以看出，4個(gè)自然醇化處理在貯藏12個(gè)月后的感官質(zhì)量總分均高于試驗(yàn)初期存入冰庫(kù)的樣品感官質(zhì)量總分，且經(jīng)自然醇化后，1 kGy處理和3 kGy處理的樣品感官質(zhì)量總分與對(duì)照相比無(wú)明顯差異；不過(guò)貯藏12個(gè)月后，輻照處理樣品的香氣質(zhì)和余味有降低趨勢(shì)，但對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響還是在允許的范圍內(nèi)；而雜氣、勁頭和刺激性有所降低，呈現(xiàn)出變好的趨勢(shì)。總體來(lái)看，3 kGy及以下的劑量輻照處理對(duì)煙葉的感官質(zhì)量影響不大，其感官質(zhì)量與對(duì)照基本相同；而5 kGy劑量輻照處理的煙葉感官質(zhì)量略差于對(duì)照。

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，1～5 kGy劑量的電子束輻照均能有效殺死煙葉中的霉菌和細(xì)菌，從而達(dá)到防止煙葉霉變的目的。隨著輻照劑量的增加，煙葉中的含菌量呈同步下降趨勢(shì)，如煙葉經(jīng)1 kGy劑量輻照后，霉菌數(shù)由60 CFU/g下降到0 CFU/g；煙葉經(jīng)3 kGy劑量輻照后，細(xì)菌總數(shù)由1 400 CFU/g下降到30 CFU/g。且輻照劑量與微生物存活數(shù)表現(xiàn)為明顯的線性正相關(guān)。試驗(yàn)所用輻照劑量遠(yuǎn)低于10 kGy的食品安全輻照上限[28]，因此輻照后的煙葉是安全的。隨著輻照劑量的增加，煙葉的感官質(zhì)量也呈下降的趨勢(shì)，當(dāng)輻照劑量在3 kGy及以下時(shí)，煙葉感官質(zhì)量無(wú)顯著的變化，且醇化12個(gè)月后，其感官質(zhì)量還是接近于沒(méi)有輻照的對(duì)照的，可見(jiàn)適宜的輻照劑量不會(huì)影響煙葉的自然醇化進(jìn)程和感官質(zhì)量。因此采用電子束輻照技術(shù)進(jìn)行煙葉殺菌防霉的方法是可行的，該技術(shù)在煙草行業(yè)應(yīng)用具有重要的實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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