60Co輻照聯合熱處理在制備太空食品中的研究

摘要：以炒面總菌落數和感官品質為指標，從不同熱處理條件和輻照劑量中選擇100 ℃熱處理30 min，5或10 kGy輻照處理炒面后于25 ℃進行一年期保藏試驗，定期（0、90、180、270、360 d）檢測各類微生物含量、感官品質及蛋白質含量的變化情況。結果表明，60Co輻照聯合熱處理能在一年保藏期中使炒面保持無菌狀態，同時炒面感官品質較好，可接受度較高，輻照處理對蛋白質含量無明顯影響。因此，60Co輻照聯合熱處理可用于炒面的滅菌處理，進而為開發傳統中式菜品作為中國太空食品提供技術支撐。

關鍵詞：60Co輻照；太空食品；熱處理；滅菌

中圖分類號：TS205.9；TL99 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）11-2856-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.11.036

自2003年中國首次載人航天飛船神舟五號發射成功以來，中國的太空食品開始進入人們的視線。對于太空食品首要的是安全性，以避免宇航員在太空中出現食物中毒及食源性疾病等緊急情況。隨著中國宇航員在宇宙空間中停留的時間越來越長，如何有效保障太空食品的安全是目前相關研究的重點。

經過“神五”到“神十”的五次載人航天飛行，中國太空食品得到迅速發展，從最初單一的點心類速食食品到現在80多種不同類型的傳統中式菜品，極大地改善了中國宇航員對太空食品的可接受度，進一步保證了宇航員身體的健康，開發傳統中式菜品是當前太空食品發展的趨勢[1]。作為中國傳統主食，面食是半數國人日常營養的來源[2]，加入肉類、蔬菜制成的炒面，具有營養豐富、口感柔和、易于消化吸收、可接受度好等特點，是制作中國太空食品的優良備選菜品。

食品輻照技術的應用開始于20世紀50年代[3]，近年來受到廣泛關注并得到迅速發展。該技術利用電離輻射（主要是指60Co或137Cs產生的γ射線、加速器產生的電子束或X射線）對食品進行加工處理[4]，以減少食源性疾病的發生，提高食品安全性以及延長貨架期[5]。輻照技術是NASA對太空食品進行滅菌處理的常用手段之一，具有操作簡便、高效、綠色、安全、營養成分破壞小，能最大限度保持食品原有風味，減少化學添加劑的使用等突出優點[6]。近年來，韓國研究者開始利用輻照技術制備具有本國特色的太空食品[7，8]。而中國的太空食品常采用熱處理（121 ℃及以上）的滅菌方式，過度的熱處理不僅會破壞食品的營養成分，還會明顯改變食品的原有風味[9]，降低太空食品的可接受度，影響宇航員的身體健康[10，11]。因此，開發針對具有中國特色太空食品的輻照處理技術是今后中國載人航天工程的一個重要研究方向。本研究以傳統中式菜品炒面為試驗材料，以一年保藏期內的微生物含量、感官品質、蛋白質含量為指標，研究60Co輻照劑量與短時熱處理的殺菌效果及其對炒面營養品質的影響，為中國太空食品滅菌技術的開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

制作炒面的所有材料均購自本地大型超市，從購買到制作完成不超過8 h。

大腸桿菌計數培養基、平板瓊脂計數培養基和孟加拉紅培養基購自北京奧博星生物技術有限公司，沙門氏菌增菌培養基、顯色培養基和芽孢桿菌計數培養基購自青島海博生物技術有限公司，金黃色葡萄球菌顯色培養基購自廣東環凱生物科技有限公司，其余試劑均為分析純，購自成都科龍化工有限公司。

UDK 149型自動蒸餾裝置和DKL型消化爐（意大利VELP公司）；SPX-250-Ⅲ型生化培養箱（上海躍進醫療器械有限公司）；DZ500/2ES型真空封口機（溫州華聯機械集團）；200萬居里全自動60Co-γ輻照裝置。

1.2 方法

1.2.1 炒面制作方法 自制炒面的配方（每份）：面200 g，牛肉60 g，胡蘿卜60 g，甜椒30 g，西芹50 g，姜蔥各5 g，其余為少量調味料。采用傳統家常方法炒制炒面并混合均勻后在無菌條件下冷卻至室溫，分裝30 g至食品鋁塑復合真空包裝袋，真空封口機封口，真空度-0.08 MPa，4 ℃保存至下一步處理。

1.2.2 輻照處理 包裝好的炒面樣品送至四川省原子能研究院輻照工程中心，使用全自動60Co-γ輻照裝置進行輻照處理，輻照源劑量率為35 Gy/min，以重鉻酸銀劑量計測定樣品的吸收劑量，每個劑量設置3個重復，并設置未經輻照處理的樣品作為對照（CK）。輻照后的樣品放置于生化培養箱，25 ℃保存，定期取出測定各項指標。

1.2.3 指標測定 按照國標GB 4789.2-2010測定樣品中菌落總數[12]；按照國標GB 4789.15-2010測定樣品中霉菌總數[13]；按照國標GB 4789.10-2010中第二法檢測樣品中金黃色葡萄球菌[14]；按照國標GB 4789.4-2010檢測樣品中沙門氏菌[15]；按照Park等[16]的方法測定樣品中芽孢桿菌總數；按照國標GB 4789.38-2012測定樣品中大腸桿菌數，以最可能數（MPN/g樣品）表示[17]，其余微生物含量以log CFU/g（樣品）表示；按照國標GB 5009.5-2010測定樣品中蛋白質含量[18]；樣品的感官評價參考Song等[8]和Park等[16]所述方法進行，評價分值范圍為1～9分，以0.1分作增減，1分為非常不滿意，9分為非常滿意。

1.3 統計分析

微生物及蛋白質含量檢測設定3個重復，感官評價由7人進行，結果以平均值±標準偏差表示。利用PASW Statistics 18.0軟件對結果進行方差分析，Duncan多重比較分析結果之間的差異。

2 結果與分析

2.1 不同輻照劑量對炒面總菌落數及感官品質的影響

太空食品對食品安全性的要求很高，美國、韓國利用輻照技術制備太空食品時所用的劑量通常在20 kGy以上[7，19]，以保證滅菌效果。FAO/WHO/IAEA和國際食品法典委員會CAC先后于1999年和2003年允許食品輻照加工超過10 kGy最大吸收劑量的限制，用高于10 kGy的輻照劑量對食品進行處理被證明是安全的[20]。因此，考察了20 kGy及以上輻照劑量對炒面總菌落數及感官品質的影響，結果如表1所示。

由表1可知，制作好的炒面（CK）還含有相當數量的微生物，經高劑量輻照處理后各處理組的總菌落均未檢出，滅菌效果明顯。感官評定結果表明，高劑量輻照處理對炒面的感官影響較大，特別是30、40 kGy輻照劑量處理后，炒面的總接受度與對照組相比差異顯著（P<0.05），主要體現在輻照后炒面氣味有了較大改變。盡管方差分析顯示氣味無顯著差異，但評測人員仍能感到炒面氣味的改變，這可能由于炒面中脂肪類成分在高劑量輻照后產生輻照味有關[21，22]。

2.2 不同熱處理條件對炒面總菌落數及感官品質的影響

為避免高劑量輻照改變炒面的感官品質，降低炒面的可接受度，輻照劑量不宜大于20 kGy，而為了保證滅菌效果，在輻照處理前，對炒面進行不高于110 ℃的溫和熱處理，以控制初始含菌量，保證輻照滅菌的效果。不同條件熱處理后炒面總菌落數及感官品質如表2所示。

由表2可知，隨著溫度的升高以及處理時間的延長，總菌落數呈不斷降低的趨勢。當熱處理條件為100 ℃處理30 min時，炒面的總菌落數在檢測限以下，同時感官評價結果顯示，溫和熱處理后炒面的各項感官指標與對照組相比無顯著差異，整體接受度較好。因此，熱處理條件確定為100 ℃，30 min，處理完成后再進行劑量不大于20 kGy的輻照處理，以充分保證炒面的滅菌效果。

2.3 輻照聯合熱處理對炒面總菌落數及感官品質的影響

如表3所示，熱處理后再進行輻照處理，可有效控制炒面中的總菌落數，各處理組均未檢出總菌落數。輻照劑量大于10 kGy時，炒面感官品質有明顯下降，特別是氣味表現出明顯的改變；當輻照劑量為5、10 kGy時，炒面感官接受度較高。因此，采用100 ℃，30 min的熱處理聯合5或10 kGy的輻照處理炒面并進行一年期保藏試驗，考察滅菌后的炒面在保藏期內各類微生物數量、感官品質及其蛋白質含量的變化情況，驗證熱處理聯合輻照對炒面的滅菌效果。

2.4 一年保藏期內炒面微生物檢測結果

太空食品最重要的是保持嚴格的無菌狀態，避免引起食源性疾病。為考察熱處理聯合輻照對炒面的殺菌作用，將處理后的炒面置于25 ℃保藏，每隔90 d取出測定微生物指標、感官品質和蛋白質含量。

表4所示的是一年保藏期內炒面各微生物指標的檢測結果。熱處理后兩種輻照劑量處理組的總菌落數、霉菌、大腸桿菌以及致病菌如金黃色葡萄球菌、芽孢桿菌和沙門氏菌均未檢出，說明試驗采用的輻照聯合熱處理的滅菌方式可保證炒面在一年保藏期內均處于無菌狀態，有效避免了食源性疾病的發生，在太空食品滅菌方面具有較大的應用潛力。

2.5 一年保藏期內炒面感官品質的變化情況

在一年保藏期內，不同輻照劑量處理后炒面的各項感官品質差異不顯著，如表5所示，炒面中各組分的顏色、氣味、質地保持得均較好，可接受度較高，表明試驗所采用的熱處理聯合輻照的處理條件既能保證滅菌效果又能維持感官品質的穩定。

2.6 一年保藏期內炒面蛋白質含量的變化情況

目前研究表明，一定劑量的輻照會使食品中的蛋白質產生脫氨、脫羧、降解等一系列復雜的化學反應[23]。炒面經輻照聯合熱處理后一年保藏期中其蛋白質含量變化情況如表6所示。表6中各處理組蛋白質含量隨著保藏時間的增加以及在不同輻照劑量下均出現一定程度的波動，這可能是炒面中各組分（面條、肉類、蔬菜等）分布不完全均勻所致，并沒有觀察到明顯的蛋白質降解，由于采用的輻照劑量不高（不大于10 kGy），推測本試驗所用輻照處理劑量對蛋白質降解作用有限，這與孫志明等[24]的研究結論一致。

3 小結與討論

本研究利用60Co輻照和熱處理對傳統中式菜品炒面進行不同劑量、不同熱處理條件的滅菌處理，根據總菌落數及感官品質變化選擇100 ℃熱處理30 min后以5或10 kGy對炒面進行輻照處理，考察其對炒面一年保藏期內微生物指標、感官品質和蛋白質含量的影響。結果表明，輻照聯合熱處理能有效殺滅炒面中各類微生物并在一年保藏期中保持無菌狀態，同時炒面感官品質保持較好，可接受度高，蛋白質含量受輻照的影響不明顯。輻照處理聯合熱處理具有優越的滅菌效果，對感官品質及營養成分無影響，在將中國傳統菜品開發成太空食品的滅菌方面有良好的應用前景。

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