60Co-γ射線輻照保鮮紅酸湯效果評價及其品質變化研究

何揚波，羅興邦，李詠富*，梁倩，石彬，段召燕，田竹希，龍明秀

(1.貴州省農業科學院現代農業發展研究所，貴陽 550006；2.貴州金沙冠香坊調味食品有限公司，貴州 畢節 551800；3.貴州金農輻照科技有限公司，貴陽 550006)

紅酸湯是貴州少數民族地區的傳統調味品，至今已有上千年歷史。其以西紅柿、鮮紅辣椒為主要原料，經破碎后加入食鹽、白酒等輔料，裝壇發酵2～3個月而制成。紅酸湯中富含乳酸菌等益生菌，且乳酸、醋酸以及鈣、磷、鐵等含量豐富，長期食用具有開胃助消化、強身健體的功效，故在貴州素有“三天不吃酸，走路打竄竄”的民間諺俗[1-3]。由此可見，紅酸湯在當地餐飲行業中具有悠久的歷史傳承和重要的市場地位。

近年來，紅酸湯產品在市場推動下取得了一定程度發展，生產模式也由過去的作坊式加工變成了工廠化生產，產品質量得到了有效提高。然而，紅酸湯屬于地方性特色調味品，其他地區和科研單位對其關注度較低，基礎研究薄弱也是其不可忽視的短板。目前，紅酸湯的研究多集中于微生物區系分析、特征性成分鑒定及風味探索等方面，對于產品滅菌及保鮮等內容尚未見公開報道[4-6]。資料顯示：發酵食品工業中常見的保鮮方法有化學防腐劑法(脫氫乙酸、山梨酸鉀等)、天然保鮮劑法和物理保鮮法[7-9]。其中，物理保鮮中的輻照保鮮具有操作溫度低、適用范圍廣、穿透能力強、無化學殘留等特點，更適用于紅酸湯這種綠色、健康調味品的保鮮處理?；诖耍驹囼灢捎貌煌椪談┝康?0Co-γ射線對紅酸湯樣品進行處理，比較其風味、微觀結構、微生物數量及營養成分在輻照處理前后的變化，以期為輻照技術在紅酸湯輻照保鮮中的應用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅酸湯：采自貴州金沙冠香坊調味食品有限公司；馬鈴薯瓊脂培養基、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂培養基、MRS培養基、平板計數瓊脂培養基：購自上海博微生物科技有限公司；甲醇(色譜純)：購自德國Applichem公司；活性炭、磷酸二氫銨、磷酸、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、無水乙醇、氫氧化鉀、石油醚、無水硫酸鈉、L(+)-抗壞血酸標準品、偏磷酸、磷酸二氫鉀、十六烷基三甲基溴化銨、醋酸、醋酸鈉、乙酰丙酮、硼砂、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅：均為分析純，購自成都金山化學試劑有限公司；L-乳酸、冰乙酸、亞硝酸鈉、抗壞血酸、硫酸銨：均為標準品，購自阿拉丁試劑(上海)有限公司。

1.2 儀器與設備

1200型高效液相色譜儀(HPLC) 美國Agilent公司；UV8100B紫外可見分光光度計 北京萊伯泰科儀器股份有限公司；GI54TW 立式自動壓力蒸汽滅菌鍋 致微(廈門)儀器有限公司；SW-CJ-2G型雙人單面凈化工作臺 蘇州凈化設備有限公司；PHSJ-4F酸度計 上海雷磁儀器廠；PEN3電子鼻 德國Airsense公司；H1850R離心機 湘儀離心機儀器有限公司；FD-1D-50冷凍干燥機、S-3400N電子掃描顯微鏡 日本東京日立公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅酸湯樣品輻照處理

取發酵時間為90 d的貴州紅酸湯，分裝后于貴州金農輻照科技有限公司用60Co-γ射線進行輻照處理，鈷源放射性強度為2×105Ci，在常溫動態條件下輻照，輻照劑量分別為0，2，4，6，8 kGy。試驗過程中樣品吸收的輻照劑量采用重鉻酸銀進行測定[10]，劑量吸收率≤7.5 kGy/s。

1.3.2 電子鼻分析

使用PEN3電子鼻對不同輻照劑量處理的樣品進行差異分析，具體條件：準確稱取1.0 g紅酸湯樣品于頂空瓶中，60 ℃水浴20 min后備用。氣味指紋分析條件：采樣時間間隔為1 s，傳感器自清洗時間為40 s，傳感器歸零時間為10 s，樣品準備時間為5 s，分析采樣時間為120 s，進樣流量為400 mL/min。

1.3.3 紅酸湯微觀結構測定

樣品用掃描電鏡測定前要先進行凍干處理，-50 ℃冷凍干燥24 h，過80目篩，取少許粉末均勻分散于帶有雙面膠的掃描電鏡載物盤上用離子濺射儀噴金形成導電面，并于2000倍下觀察紅酸湯物質的微觀結構。

1.3.4 紅酸湯微生物指標分析

為了評估輻照處理對紅酸湯的保質效果，按照國家標準對樣品的相關微生物指標進行檢測或計數。其中，菌落總數、乳酸菌、大腸菌群及霉菌和酵母分別按照GB 4789.2-2016、GB 4789.35-2016、GB 4789.3-2016、GB 4789.15-2016執行[11-14]。

1.3.5 紅酸湯營養指標分析

參考熊瑛等的方法對紅酸湯中的乳酸、醋酸進行分析。參考GB 5009.82-2016、GB 5009.33-2016、GB 5009.235-2016、GB 5009.86-2016等國家標準對紅酸湯中的維生素A、亞硝酸鹽、氨基酸態氮、抗壞血酸、番茄紅素5種營養成分進行檢測[15-18]。

2 結果與分析

2.1 輻照處理對紅酸湯風味的影響

風味是食品重要的品質指標。為了避免人員因素導致的試驗誤差，研究中引入電子鼻來評價輻照處理對紅酸湯調味料氣味的影響。電子鼻系統對輻照紅酸湯的主成分分析和載荷分析結果見圖1和圖2。

圖1 紅酸湯輻照處理前后的PCA分析圖Fig.1 PCA analysis diagram of red sour soup before and after irradiation

圖2 紅酸湯輻照處理前后的LOA分析圖Fig.2 LOA analysis diagram of red sour soup before and after irradiation

PCA分析圖顯示：第一、二主成分對紅酸湯氣味的貢獻率分別為82.46%和16.98%，兩個主成分的區分貢獻率和為99.44%，基本代表了5種紅酸湯樣品的主要信息特征。在第一主成分上，未輻照樣品與輻照樣品在輻照劑量小于6 kGy時差異不顯著，8 kGy時可觀察到明顯區別；在第二主成分上，4 kGy和8 kGy樣品與其他3種樣品存在明顯差異。載荷分析則呈現了電子鼻傳感器對紅酸湯樣品中10類氣味組分的響應結果，W1C(芳香成分)、W5S(氮氧化合物)和W1S(甲烷)在第一、二主成分上對紅酸湯氣味響應最為靈敏。

2.2 輻照處理對紅酸湯微觀結構的影響

利用掃描電鏡觀察輻照前后紅酸湯樣品的微觀結構變化，結果見圖3。

圖3 輻照劑量對紅酸湯微觀結構的影響Fig.3 Effect of irradiation doses on microstructure of red sour soup

由圖3可知，紅酸湯基質的細胞結構隨輻照劑量的增加變化較小。其中，0～6 kGy時細胞結構的完整性及細胞之間的連接幾乎沒有變化。當輻照劑量為8 kGy時，可觀察到細胞之間結構較為松散，宏觀上表現為紅酸湯湯體粘稠度降低，長時間放置易出現分層現象。

2.3 輻照處理對紅酸湯微生物的影響

乳酸菌是發酵食品的功能性微生物，菌落總數、大腸桿菌、霉菌及酵母菌則是食品品質和衛生評價的重要指標。本文采用0～8 kGy輻照劑量對紅酸湯樣品進行輻照處理，結果顯示：大腸菌群在輻照前后的數量均低于10 CFU/25 g，可認為采集樣品未受到大腸菌群污染，在此不作過多討論。菌落總數、乳酸菌、霉菌及酵母菌4類微生物指標受輻照影響較大。當輻照劑量為2 kGy時，紅酸湯中的菌落總數從原始樣品中的2.45×105CFU/25 g下降到3.66×104CFU/25 g，且隨著輻照劑量的增加，菌落總數不斷減少，當劑量為8 kGy時，可觀察到樣品中菌落總數為5 CFU/25 g，已經接近無菌狀態。乳酸菌、霉菌及酵母菌對輻照處理較為敏感，當輻照劑量達到4 kGy時，可觀察到乳酸菌數量小于10 CFU/25 g，霉菌及酵母菌數量為5.6×102CFU/25 g，遠遠低于未處理樣品中的3.39×105CFU/25 g和1.51×105CFU/25 g，具體變化趨勢見圖4。同時，為了考察輻照處理對紅酸湯儲藏期的影響，對樣品的菌落總數、乳酸菌、霉菌及酵母菌進行了為期12個月的跟蹤觀察。結果發現，隨著儲藏時間推移，各處理樣品中的菌落總數、霉菌及酵母菌均呈現增長趨勢，乳酸菌則隨著儲藏時間的延長而不斷減少。其中，未輻照樣品的微生物增長和降低趨勢表現最為明顯，輻照劑量大于4 kGy時，儲藏12個月后其微生物數量均小于1000 CFU/25 g，乳酸菌則全部低于10 CFU/25 g，具體變化見圖5～圖7。

圖4 輻照處理對紅酸湯中微生物的作用效果圖

圖5 輻照后紅酸湯中菌落總數隨儲藏時間變化趨勢圖Fig.5 Changes of the total number of colonies in red sour soup with storage time after irradiation

圖6 輻照后紅酸湯中乳酸菌數量隨儲藏時間變化趨勢圖Fig.6 Changes of the number of Lactobacillus in red sour soup with storage time after irradiation

圖7 輻照后紅酸湯中霉菌及酵母數量隨儲藏時間變化圖Fig.7 Changes of the number of mould and yeast in red sour soup with storage time after irradiation

2.4 輻照處理對紅酸湯營養成分的影響

乳酸是紅酸湯調味品中含量最多的有機酸成分，此外，還含有少量的醋酸、檸檬酸、酒石酸和丁二酸?？箟难岷头鸭t素是紅酸湯原料西紅柿中含有的重要的營養成分，氨基酸態氮則是評價調味食品質量及營養價值的重要指標。本研究通過對不同輻照劑量處理的紅酸湯中的乳酸、醋酸、抗壞血酸、番茄紅素及氨基酸態氮等指標進行分析，具體結果見表1。

表1 紅酸湯營養成分輻照前后含量變化表Table 1 Changes in content of nutrients in red sour soup before and after irradiation mg/100 g

由表1可知，未輻照紅酸湯樣品中的乳酸和醋酸含量分別為959.62 mg/100 g和65.87 mg/100 g，乳酸含量略低于文獻中報道的1034 mg/100 g，醋酸含量僅為文獻報道的1/10，這可能是采自不同產地的紅酸湯其發酵菌株的差異導致的。番茄紅素、氨基酸態氮也低于文獻或地方標準中要求的水平[19-21]。通過對不同輻照劑量處理的樣品比較發現，各營養成分在紅酸湯中的含量受輻照處理的影響較小，其數值差異不顯著。

3 結論

輻照保鮮是一種應用廣泛、結果可靠的物理冷殺菌技術，對于紅酸湯調味品同樣適用。通過試驗研究發現，劑量低于6 kGy時，輻照處理不會造成紅酸湯的風味特征及微觀結構變化。紅酸湯中菌落總數、乳酸菌、霉菌及酵母菌對輻照處理較為敏感。輻照劑量為2 kGy時，紅酸湯中各微生物數量急劇下降，相較未輻照樣品而言，連續儲藏12個月微生物數量均處于較低水平，符合食品衛生要求。最后，紅酸湯中各營養成分在輻照前后含量穩定，未出現顯著降解或破壞，表明輻照對紅酸湯品質無明顯影響。