輻照對峰甘板栗貨架品質的影響

郭豪寧，趙玉華，2，常學東，2，*

（1.河北科技師范學院食品科技學院，河北 昌黎 066600；2.河北省板栗工程技術研究中心，河北省燕山特色農業技術產業研究院，河北 昌黎 066600）

輻照對峰甘板栗貨架品質的影響

郭豪寧1，趙玉華1，2，常學東1，2，*

（1.河北科技師范學院食品科技學院，河北 昌黎 066600；2.河北省板栗工程技術研究中心，河北省燕山特色農業技術產業研究院，河北 昌黎 066600）

研究60Co-γ射線輻照對真空包裝峰甘板栗貨架期指標的影響及其機制，初步確定延長貨架期的最佳輻照劑量。通過60Co-γ射線以0、0.5、1.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 kGy劑量輻照峰甘板栗，分別在貯存0、10、15、20、30 d時檢測樣品的微生物指標（菌落總數、霉菌及酵母數、大腸菌數、沙門氏菌數）、感官指標和理化指標。結果表明：輻照處理對峰甘板栗能夠起到很好的殺菌作用；結合峰甘板栗感官品質評定及生理生化數據分析，輻照劑量為4.0 kGy時，可改善峰甘板栗感官質量并保持理化營養指標。初步認為，在4 ℃條件下，輻照劑量為4.0 kGy時，在微生物安全限量方面，使貨架期延長至少20 d。

輻照；峰甘板栗；滅菌；感官品質

板栗果實是典型的頑拗性種子，有很強的脫水敏感性，貯藏期間主要存在的問題是：失水風干、發霉、腐爛等［1］。而研發的峰甘板栗［2-3］是在自然狀況下，栗果采摘后發生后熟作用，果仁內含物發生糖化，到一定時期，糖化度最高，板栗風味最強，鮮食口感最好，這個時期的品質稱為板栗最佳鮮食品質，稱為甘栗。而峰甘板栗是一種處于一定失水狀態的生食板栗食品，該食品需當鮮板栗貯藏達到甘栗期時，將板栗置于特定環境中，給予合適的溫度、濕度、光照等，使栗仁的水分含量降低至一定程度，同時栗果完整，栗仁具有鮮亮的蛋黃色，從而形成峰甘板栗甜、香、韌、爽的獨特口感，并且咀嚼有白色汁液。即是半失水狀態的鮮板栗，甘指板栗的甜度，而“風干”是指板栗完全失水為干態，故此為其名稱的適用性。峰甘板栗可以解決貯藏期板栗因失水而失去食用價值問題，但它是一個活的生命體，剝殼的峰甘板栗不斷進行著新陳代謝，失去栗衣的保護極容易滋生微生物，使得該食品貨架期很短，將峰甘板栗剝殼之后真空包裝，放置于4 ℃環境中，2 周左右就會表現出微生物超標甚至腐敗特性，嚴重影響了消費市場。

輻照加工技術具有應用面廣、能耗低、技術附加值高等優點，被譽為“綠色加工產業”［4］。是20世紀發展起來的一種滅菌保鮮技術，是利用輻射源產生的γ射線，以及加速器產生的高能離子束輻照農產品及食品，抑制發芽、推遲成熟、殺蟲滅菌和改進品質的貯藏保鮮和加工技術［5-6］。這項技術已被證實可延長食品的貨架期，其原因有三：一是可以起到殺菌滅蟲及抑制部分食品發芽的作用；二是可以改善食品的食用品質和加工品質，如輻照薯干酒和白蘭地酒有利于加速酒的陳化，提高酒的醇香；三是可以延遲成熟及延長貯藏期，如香蕉、葡萄、蘑菇；但是輻照劑量的確定應該兼顧果蔬對輻照的耐受性，其輻照的參考劑量范圍見表1［5］。

表1　食品輻照的參考劑量范圍Table1　Reference dose ranges for food irradiation

國內外研究表明γ射線輻照可保持板栗質量參數及營養物質［7-8］，降低產品腐爛百分比［9］，及延長板栗貯藏期［10-11］。但應用輻照滅菌技術延長峰甘板栗貨架期的研究鮮有見刊。

本實驗應用輻照冷殺菌技術（以60Co-γ射線為輻照源），通過不同的輻照劑量處理經真空包裝去殼的峰甘板栗，考察輻照劑量對峰甘板栗殺菌效果、感官品質及理化指標等貨架品質的影響，確定最佳輻照條件以延長其產品貨架期。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

板栗品種‘燕山早豐’，采收時間2015年9月18日，采收地點唐山市遷西縣園區。

723-可見分光光度計 上海精密科學額儀器有限公司；GXH-3051型紅外線二氧化碳分析儀 北京普盛陽科貿有限公司。

1.2方法

1.2.1峰甘板栗制備

將鮮板栗冷藏至糖度達到最大，約3 個月，不剝殼處理，取出在溫度18 ℃、相對濕度46%、光照條件300 lx的條件下峰甘處理至口感風味最佳，鮮栗味較濃，使得理化指標水分含量達到33%～40%，可溶性總糖含量到達13%～17%［3］，剝殼，真空包裝，每個真空袋包裝8 粒約50 g脫殼峰甘板栗。

1.2.2輻照處理

60Co-γ輻射源由天津市物理技術研究所提供。將真空包裝好的峰甘板栗分別在0.5、1.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 kGy劑量條件下進行輻照，同時以沒有經過殺菌的樣品為對照。輻照后貯藏在4 ℃的冰箱里，貯存0、10、15、20、30 d時測定各指標。

1.2.3指標測定

1.2.3.1微生物指標

參考GB/T 4789.2—2010《食品衛生微生物學檢驗：菌落總數測定》測定菌落總數［12］；參考GB/T 4789.15—2010《食品微生物學檢驗：霉菌和酵母計數》測定霉菌及酵母數［13］；參考GB/T 4789.3—2010《食品衛生微生物學檢驗：大腸菌群計數》測定大腸菌群數［14］；參考GB/T 4789.4—2010《食品衛生微生物學檢驗：沙門氏菌檢驗》測定沙門氏菌數［15］。

1.2.3.2感官指標

于感官實驗室按GB/T 12315—2008《感官分析方法排序法》排序法進行感官評價［16］評價標準見表2。

表2　峰甘板栗感官指標評價標準Table2　Criteria for sensory evaluation of ‘Fenggan’chestnut

1.2.3.3生理生化指標

水分含量測定：質量恒定法；呼吸強度測定：采用GXH-3051型紅外線二氧化碳分析儀；可溶性總糖、淀粉含量測定：參考韓雅珊［17］的方法；褐變度測定：取5 g峰甘板栗樣品加入50 mL預先冷藏的蒸餾水，在4 ℃條件下進行迅速研磨，過濾后取濾液在25 ℃保溫5 min后稀釋1 倍，于波長410 nm條件下測定吸光度，重復測定3 次。

1.3統計分析

圖表繪制采用Origin 8.0軟件，并利用SPSS 19.0軟件對實驗數據進行統計分析。

2　結果與分析

2.1微生物指標測定結果

綜合GB 19300—2014《堅果與籽類食品》［18］、DB 11/622—2009《果仁、堅果制品衛生要求》［19］、NY/T 1042—2014《綠色食品堅果》［20］規定，產品的衛生要求微生物菌落總數應低于1 000 CFU/g，霉菌及酵母數低于50 CFU/g，大腸菌群數低于3 MPN/g，致病菌（沙門氏菌）不得檢出。

2.1.1菌落總數

菌落總數是指一群在營養瓊脂上生長發育的嗜中溫需氧菌，主要判定食品被污染的程度及衛生質量，反映食品在生產過程中是否符合衛生要求，以便對被檢樣品做出適當的衛生學評價。

表3　不同劑量條件下樣品的菌落總數Table3　Total bacterial counts of60Co-γ-treated ‘Fenggan’chestnut with different doses CFU/g

由表3可知，對照組貯藏15 d時菌落總數1.4×103CFU/g大于峰甘板栗衛生要求1 000 CFU/g，0.5、1.0 kGy處理組在15 d內符合食品衛生要求，其他處理組貯藏30 d菌落總數均未超過食品衛生要求。與對照組相比，輻照處理組菌落總數降低明顯，隨著貯藏時間的延長，菌落總數也有一定程度的增加，輻照劑量越高，菌落總數增長的越慢，輻照劑量與菌落總數的增長成反比，這與高鵬等［5］輻照滅菌的結論一致；輻照劑量為3 kGy時，已經起到了良好的殺菌作用。

2.1.2霉菌及酵母數

霉菌和酵母是真菌中的一類，廣泛分布于自然界并可作為食品中正常菌相的一部分。長期以來，人們利用某些霉菌和酵母加工一些食品；但某些情況，霉菌和酵母造成了食品的腐敗變質。由于霉菌和酵母能抗熱、冷凍及抗菌素和輻照等，也能轉換某些不利于細菌的物質，促進致病細菌的生長；有些霉菌能夠合成有毒代謝產物——霉菌毒素。霉菌和酵母往往使食品表面失去色、香、味。因此霉菌和酵母也作為評價食品衛生質量的指示菌，并以霉菌和酵母計數來制定食品被污染的程度。

表4　不同劑量條件下樣品的霉菌及酵母數Table4　Total mold and yeast counts of60Co-γ-treated ‘Fenggan’chestnut with different doses CFU/g

由表4可知，對照組貯藏10 d時霉菌及酵母數為60 CFU/g，大于峰甘板栗衛生要求50 CFU/g，0.5、1.0、3.0 kGy處理組分別在10、15、30 d內符合食品衛生要求，其他處理組貯藏30 d菌落總數均未超過食品衛生要求。Calado等［21］研究了γ輻照（劑量為0.25～10 kGy）對板栗酵母菌的影響，結果表明，輻照劑量至少為3 kGy會降低酵母菌的數量，當輻照劑量為10 kGy時霉菌會被全部殺滅。這與本實驗輻照處理組霉菌及酵母數明顯低于未經過輻照的峰甘板栗，輻照劑量為4 kGy時，起到了良好的殺菌作用結論相一致。隨著貯藏時間的延長，霉菌酵母也有一定程度的增加，但是輻照劑量越高，霉菌酵母增長的越慢，這與周任佳等［22］輻照滅菌的結論相一致。

2.1.3大腸菌群數

大腸菌群是在36 ℃條件下培養48 h能發酵乳糖、產酸產氣的需氧和兼性厭氧革蘭氏陰性無芽孢桿菌，該菌群主要來源于人類糞便，作為糞便污染指標評價食品的衛生狀況，推斷食品腸道中致病菌污染的可能。

表5　不同劑量條件下樣品的大腸菌群數Table5　Coliform bacteria counts of 60Co-γ-treated ‘Fenggan’ chestnut with different doses

由表5可知，對照組貯藏15 d時大腸菌群數量達到3 MPN/g，已超出峰甘板栗衛生要求，0.5 kGy處理組在20 d內符合食品衛生要求，其他處理組貯藏30 d菌落總數均未超過食品衛生要求。故輻照處理對貯藏期峰甘板栗中污染菌大腸菌群有一定的殺滅抑制作用，輻照劑量為1.0 kGy時，貯藏30 d后，大腸菌群未檢出，故經過1.0 kGy的輻照處理，已經能起到很好的殺菌效果。

2.1.4致病菌沙門氏菌數

根據國家標準檢測沙門氏菌，結果表明，對照組與經過輻照處理組均沒有檢測出沙門氏菌。

2.2感官評價結果

表6　不同劑量條件下樣品貯藏30 d感官評分結果Table6　Sensory evaluation results of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

對色澤、氣味、口感、質地各方面得分進行權重加和后峰甘板栗的總體評分結果如表6所示，貯藏期間處理組與對照組無顯著性差異；除5.0 kGy相對較大劑量輻照處理組，經過0.5～4.5 kGy處理的峰甘板栗感官品質均比未經過輻照后的品質好，說明輻照在適度劑量處理中可以改善峰甘板栗色澤、口感、氣味等方面，提高產品受歡迎程度，其中輻照劑量為3.5、4.0 kGy時的峰甘板栗感官品質較其他組都好，4.0 kGy處理最佳，3.5 kGy其次。

2.3生理生化指標測定結果

2.3.1水分含量

圖1　不同劑量條件下樣品水分含量變化Fig.1　Changes in moisture content of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，峰甘板栗的水分含量呈下降趨勢，輻照處理組的水分含量顯著高于無處理對照組（P＜0.05），但各處理組之間無顯著差異，0～10 d峰甘板栗水分含量變化相對平緩，10～20 d水分含量下降相對迅速，20～30 d水分含量的下降又相對穩定?？赏茢噍椪仗幚韺φ婵瞻b峰甘板栗的水分含量有輕微的影響，且劑量對其的影響較小。與Antonio等［23］研究結果相一致。導致這種結果的可能主要原因是真空包裝降低水分散失量，推斷也可能是輻照處理能使栗果冷藏時蒸騰作用緩慢，呼吸代謝低，從而減少水分散失量的原因［24］。

2.3.2呼吸強度

圖2　不同劑量條件下樣品呼吸強度變化Fig.2　Changes in respiratory intensity of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由圖2可知，輻照處理組與對照組的呼吸強度在34 mg CO2/（kg·h）左右微小幅度變動，貨架期間，峰甘板栗呼吸強度呈下降趨勢，輻照處理組的呼吸強度顯著高于對照組（P＜0.05），但各處理組之間無顯著差異，0～10 d峰甘板栗呼吸強度變化相對平緩，10～20 d呼吸強度下降相對迅速，20～30 d呼吸強度的下降又相對穩定。輻照處理的峰甘板栗貨架后期保持高于對照組的生理活性，可能與兩者之間保留的糖、淀粉等可供消耗的底物差異有關［24］。

2.3.3可溶性總糖含量

圖3　不同劑量條件下樣品可溶性總糖含量的變化Fig.3　Changes in respiratory intensity of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由圖3可知，輻照處理組與對照組的可溶性總糖變化范圍為13.02%～19.56%，輻照處理組的可溶性總糖含量顯著高于對照組（P＜0.05），但各處理組之間無顯著差異，0～15 d峰甘板栗可溶性總糖含量增加較迅速，15～30 d增加相對穩定。這可能是淀粉酶經輻照處理后含量增加，但在貯藏期間其活性降低［25］。30 d后，對照組與各輻照處理組貨架期間總糖含量分別增加了4.19%、4.91%、5.11%、5.46%、5.66%、5.67%、5.91%。板栗含糖量的高低既與淀粉的降解速率有關，又與呼吸消耗的速率有關，只是淀粉水解的速率大于糖消耗的速率，總糖含量才有積累［24］。

2.3.4淀粉含量

圖4　不同劑量條件下樣品淀粉含量的變化Fig.4　Changes in starch content of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由圖4可知，貨架期間峰甘板栗淀粉的變化呈下降趨勢，輻照處理組的淀粉含量顯著高于對照組（P＜0.05），輻照組1～5 kGy的淀粉含量極顯著高于對照組及輻照組0.5 kGy（P＜0.01），30 d后，對照組及各輻照處理組貨架期間淀粉含量下降了2.82%、2.58%、1.57%、1.11%、1.05%、0.56%、1.06%、1.06%，這可能是輻照處理對峰甘板栗的淀粉代謝具有抑制作用，經輻照處理的板栗淀粉保存率高，尤其是4.0 kGy。

2.3.5褐變度

圖5　不同劑量條件下樣品褐變度的變化Fig.5　Changes in BD of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由圖5可知，輻照處理組與對照組的褐變度變化范圍為0.42%～1.96%，且貯藏期間褐變度呈上升趨勢，對照組與輻照組0.5、1.0、3.0 kGy褐變度無顯著差異，輻照處理組3.5、4.0 kGy的褐變度顯著高于對照組（P＜0.05），輻照處理組4.5、5.0 kGy的褐變度顯著高于對照組（P＜0.01），這與Kwon等［9］結果一致。褐變度越高代表褐變程度越重，10～20 d是峰甘板栗的褐變程度最嚴重的時期。0～10 d和20～30 d褐變較穩定。30 d后，對照組的峰甘板栗及各輻照處理組褐變程度分別增加了1.95、1.93、1.93、1.80、1.80、1.76、2.11、2.13 倍，峰甘板栗褐變度隨著輻照劑量的增加而增大，但4.0 kGy處理貨架期間褐變度變化最?。?.76 倍），這與Antonio等［26］的研究結果一致，隨著輻照劑量增加，褐變度的增加在可接受的范圍內，加重倍數不同。

3　討 論

研究表明，在4 ℃條件下，輻照劑量為4.0 kGy時，在微生物安全限量方面，可使貨架期延長至少20 d，進一步達到延長貨架期目的。對于輻照處理延長產品準確貨架期的研究，應進一步建立模型預測其準確貨架期，實現其商業價值。

輻照處理對峰甘板栗產品起到很好的殺菌作用，對照組貯藏15、10、15 d時菌落總數、霉菌及酵母數、大腸菌群數分別超過食品衛生要求，菌落總數采用≥3.0 kGy處理、霉菌及酵母數采用≥3.5 kGy處理、大腸菌群數采用≥1.0 kGy處理在30 d內均未超過食品衛生要求；由微生物指標可知，輻照劑量≥3.5 kGy處理至少可延長貨架期20 d。Calado等［21］通過輻照劑量為0.25、0.5、3.0、10 kGy對鮮板栗進行輻照處理，結果表明，輻照劑量為3 kGy樣品的微生物數量降低明顯。輻照劑量為10 kGy樣品中檢測不到微生物，與本實驗結果一致。

4.0kGy處理改善峰甘板栗感官色澤、口感、氣味等效果最佳。同時輻照對產品水分散失量的減少和總糖含量的增加有一定作用，保持并稍促進產品理化營養貨架品質達到延長貨架期的目的。Fernandes等［27］進行0.25、0.5、1.0、3.0 kGy劑量輻照板栗實驗，結果表明輻射不影響營養價值。Barreira等［28］進行0.5、3.0 kGy實驗輻射板栗，證明輻照不是營養物質損失的變異來源。Iwata等［29］與Zhu Guoxin等［25］分別進行輻照劑量為0.1、0.15、0.2 kGy及0.25、0.5、1 kGy處理板栗，結果都表明，板栗中總糖含量沒有變化。故輻照對峰甘板栗可溶性總糖的影響還需進一步實驗驗證。

但是隨著輻照劑量的增大，峰甘板栗的褐變越嚴重，其褐變原因可能是輻照使板栗中抗氧化酶活性下降，減弱了清除活性氧與自由基的能力，使膜質過氧化作用加劇，從而造成細胞膜系統結構和功能的改變，打破了細胞區域化分布，使酚類底物與酶（如過氧化物酶、多酚氧化酶）接觸，在酶的催化作用下氧化形成褐色物質，最終導致果實表皮褐變［30-31］。

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Effect of60Co-γ Irradiation on Sterilization and Sensory Quality of ‘Fenggan’ Chestnut Namely Raw Ready-to-eat Chestnut

GUO Haoning1， ZHAO Yuhua1，2， CHANG Xuedong1，2，*
（1. College of Food Science and Technology， Hebei Normal University of Science and Technology， Changli 066600， China；2. Chestnut Engineering Research Center of Hebei， Yanshan Special Agricultural Technology Industry Research Institute of Hebei，Changli 066600， China）

The effect and underlying mechanism of60Co-γ irradiation on sterilization， sensory quality， and physiological and biochemical indices of ‘Fenggan’ chestnut namely raw ready-to-eat chestnut was examined and the optimal dose of irradiation to extend shelf life was determined. Total bacterial count， mold and yeast， coliform bacteria， and pathogenic bacteria （Salmonella）， some sensory attributes and physical and chemical indicators of ‘Fenggan’ chestnut irradiated with different doses of60Co-γ were measured after 0， 10， 15， 20 and 30 days of storage. Results showed that the total count of bacteria in60Co-γ treated ‘Fenggan’ chestnut was much lower than that in the untreated one， and irradiation doses in the range of 3.5-5.0 kGy were able to cause a good bactericidal effect on ‘Fenggan’ chestnut， especially 4.0 kGy dose. Together sensory quality evaluation and physiological and biochemical analyses indicated that exposure dose of 4.0 kGy could not only effectively inactivate microorganisms and prolong the shelf life of ‘Fenggan’ chestnut， but also could improve sensory quality and maintain physiological and biochemical quality during its shelf life. This preliminary study indicated that the irradiation dose of 4.0 kGy can extend the shelf life by at least 20 d at 4 ℃ in terms of microbial safety limits.

irradiation； ‘Fenggan’ chestnut； sterilization； sensory quality

10.7506/spkx1002-6630-201618042

TS255.36

A

1002-6630（2016）18-0262-06

郭豪寧， 趙玉華， 常學東. 輻照對峰甘板栗貨架品質的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（18）: 262-267. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618042. http://www.spkx.net.cn

GUO Haoning， ZHAO Yuhua， CHANG Xuedong. Effect of60Co-γ irradiation on sterilization and sensory quality of ‘Fenggan’chestnut namely raw ready-to-eat chestnut［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 262-267. （in Chinese with English abstract）DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618042. http://www.spkx.net.cn

2016-03-18

公益性行業（林業）科研專項（201304708）

郭豪寧（1991—），女，碩士研究生，研究方向為食品化學與工藝學。E-mail：13102515086@163.com

常學東（1967—），男，教授，碩士，研究方向為果蔬精深加工。E-mail：cxdsgx@163.com