電子束輻照對芒果品質的影響

董 婷,高 鵬,蔣 毅,李 華,王 丹,陳 浩,*

(1.西南科技大學生命科學與工程學院,四川綿陽 621002; 2.四川省原子能研究院,四川成都 610101; 3.輻照保藏四川省重點實驗室,四川成都 610101)

芒果(MangiferaindicaL.)屬于呼吸躍變型果實,采收季節正值夏季,采后因代謝旺盛而變黃軟化,易腐爛,從而大大降低芒果的食用價值和經濟價值[1]。電子束輻照是利用電子加速器產生的電子束與被輻照食品發生物理、化學、生物學效應,殺滅蟲卵及微生物、推遲成熟、抑制發芽等,從而達到食品保藏和保鮮的目的[2]。與60Co輻照源相比,電子束具有輻照劑量均勻、射線利用率高、加工時間短、工作效率高、可控性強、無射線廢源處理問題和環境污染隱患等優點[3-4]。目前輻照保鮮技術已應用在藍莓[5]、櫻桃[6]、蘋果[7]、菇類[8-9]、番茄[10-11]等果蔬中。葡萄經2.1 kGy劑量輻照后,整個貯藏期其色澤變化小于未輻照的果實[12];鮮切哈密瓜經電子束輻照處理后能延緩了其褐變[13];獼猴桃經0.5～1.0 kGy電子束輻照處理后,能顯著地抑制其可滴定酸、可溶性固形物及VC含量的降低[14]。目前將電子束輻照應用于芒果保鮮的研究非常少,本文以小臺農芒果為試材,通過不同劑量的輻照處理,研究電子束輻照對芒果感官品質及營養品質的影響,從而篩選最佳的輻照保鮮劑量。

表1 芒果感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria for mango

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小臺農芒果 廣西產地,挑選大小均勻,成熟度一致(七成熟)、無機械損傷、無病蟲的水果為試材。

Ultimate 3000高效液相色譜儀 美國dionex公司;TMS-Pro質構儀 美國FTC公司;CS-C600色差儀 杭州彩譜科技有限公司;MS104S型分析天平(精度0.1 mg) 瑞士Mettler Toledo公司;GJ-2型工業電子加速器 上海先鋒電器廠。

1.2 樣品處理

水果經挑選、擦凈和分裝(每袋5～6個果),隨即經過電子束輻照處理,分別經過0.5、1.0、1.5和2.0 kGy劑量輻照后置于(23±2) ℃的室溫下,相對濕度78%,貯藏期為9 d,外觀品質每隔3 d進行檢測,營養品質每隔4 d進行檢測。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 菌落總數 稱取芒果表皮部分100 g,加入滅菌生理鹽水至1000 g,均質3 min,取勻液1 mL參照GB 4789.2-2016的測定計數方法[15]。

1.3.2 發病率 參照李雪暉等[16]的方法對芒果表皮病變情況進行分級。水果發病率用失去商品價值的2～4級果占總果的百分數來表示。每個處理用果15個,設置3個平行樣品組,按公式進行計算。

1.3.3 硬度 使用質構儀測定,每個處理分別隨機選取5個芒果果實在5個不同部位進行取點測量。質構儀參數設置:感應元量程25 N,TMS10 mm針形探頭,穿刺距離5 mm。

1.3.4 失重率 用電子天平稱取各處理組芒果樣品的重量,每組固定15個水果,按公式進行計算。

1.3.5 色澤 每組隨機取10個果實,用色差儀進行測定色澤參數L*、a*和b*。L*、a*、b*是三維矩形顏色空間參數,L*為明度軸參數(亮度),0表示黑,100表示白;a*為紅、綠軸參數,正值為紅,負值為綠,0為中性色;b*為藍/黃軸參數,正值為黃,負值為藍,0為中性色[17]。

1.3.6 感官評價 由食品專業經過感官評定培訓的5名男生和5名女生組成感官評定小組。采用評分法,根據謝佚等[18]在感官評價制定的一般方法和對果實感官評定標準,對果實的味道、色澤、氣味、質地與組織形態各方面進行評分,評分標準見表1。

1.3.7 可溶性固形物、抗壞血酸、總酸、還原糖含量 可溶性固形物測定參照NY 2637-2014的方法[19];抗壞血酸測定參照GB 5009.86-2016的方法[20];總酸測定參照GB 12456-2008的方法[21];還原糖測定參照GB 5009.7-2016的方法[22]。

1.4 數據處理

每組實驗重復3次,數據采用Excel 2010計算平均值和標準誤,用SPSS 17.0軟件對數據進行Duncan’s多重差異顯著性分析及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 輻照對貯藏期芒果發病率的影響

水果發生褐變,不僅直接降低其品質,還會進一步加劇腐爛和變質進程,縮短其貨架期。如圖1所示,第3 d時,1.5和2.0 kGy輻照組出現褐變,褐變率分別達到20%和25%。到第6 d時,CK、0.5和1.0 kGy輻照組雖然均出現褐變腐爛,但是,輻照處理的樣品褐變腐爛率顯著低于對照組(P<0.05)。在第9 d時,對照組的褐變腐爛率已經達到45%,1.5和2.0 kGy輻照組也分別達到了45%和70%,而0.5和1.0 kGy輻照處理的褐變腐爛率僅分別為15%和20%,說明高劑量輻照增加了果實的褐變腐爛程度,其中0.5 和1.0 kGy輻照處理效果最好。龍明秀等[23]的研究也表明2.0 kGy高劑量輻照產對果實組織結構造成一定的損傷,加快了果實的衰老和品質的劣變。

圖1 不同輻照劑量對發病率的影響Fig.1 Influence of different radiation dose on the incidence of disease

2.2 輻照對貯藏期芒果微生物的控制效果

如表2所示,輻照處理能夠顯著殺滅芒果表面微生物,且劑量越高殺滅效果越好。輻照完當天檢測,0.5 kGy輻照處理與對照相比菌落總數降低2個數量級,且當輻照劑量大于1.0 kGy幾乎完全殺滅表面微生物。到第8 d時,對照表面菌落總數為7.60×104CFU/g,而輻照組表面菌落總數仍比其低兩個數量級。

表2 不同輻照劑量對菌落總數的影響Table 2 Effect of different irradiation doses on the total number of colonies

2.3 輻照對貯藏期芒果感官品質的影響

硬度變化是衡量果實成熟衰老進程的特征之一,果實硬度的下降,主要是因為果實內的原果膠被多種水解酶水解導致[24]。如圖2A所示,輻照處理后芒果硬度顯著低于對照組(P<0.05),說明輻照在一定程度上會降低水果硬度。但是從第6 d開始,對照組硬度下降幅度加大,下降了1.79 N,而經0.5 kGy輻照處理的樣品組硬度變化最小,下降了0.40 N,說明該劑量下輻照對果實硬度下降抑制效果較好,能保持其原有的品質,且輻照組組間樣品的硬度沒有顯著性差異(P>0.05)。

芒果采摘后,呼吸作用造成的內含物損耗、果實水分流失和果實萎蔫是芒果貯藏過程中質量損失的主要原因之一[25]。如圖2B所示,隨著貯藏時間延長,各組芒果樣品的失重率均呈上升趨勢,3 d后對各組芒果失重率進行測定發現輻照組失重率均低于對照,且0.5和1.0 kGy輻照處理的芒果失重率顯著低于其它輻照組(1.38%、1.27%,P<0.05),第6 d各處理組間無顯著差異,且其中對照組失重率最高,0.5 kGy失重率最低,第9 d對照組的失重率達到4.74%顯著高于輻照組(P<0.05),其中0.5 kGy失重率最低為3.68%。這說明了低劑量輻照能有效推遲果實后熟,延緩果實失水皺縮。

如圖2C所示,輻照后當天各組間感官品質之間無顯著差異,在第3 d時1.5和2.0 kGy輻照組由于表皮出現了褐變,導致其感官評分顯著低于其它處理組(P<0.05);但在隨后0.5和1.0 kGy輻照組的分顯著高于其它組(P<0.05)。

圖2 不同輻照劑量對感官品質的影響Fig.2 Effect of different irradiation dose on physical and chemical quality注:柱狀圖中同一天組間小寫字母不同, 表示差異顯著(P<0.05);圖3同。

作為水果的基本物性,色澤變化是評價水果質量優劣的重要指標,很大程度上影響消費者對產品的選擇度。如表3所示,從第3 d開始,經0.5 kGy輻照組的L*均極顯著高于其他處理組(P<0.01),而在貯藏后期2.0 kGy輻照處理的芒果樣品L*值顯著低于其他處理組(P<0.05)。如表4和表5所示,貯存過程中從第3 d開始,對照組的a*值極顯著高于輻照組(P<0.01),說明對照組綠度降低、紅度增加,顏色由綠向紅轉變,逐漸成熟,其樣品外觀直觀表現為對照組芒果表皮顏色逐步變黃,而輻照組樣品的a*值則保持相對穩定,其黃變進程緩慢。1.5和2.0 kGy輻照處理組在貯存至第3 d開始,其b*值極顯著低于其它輻照處理組(P<0.01),其樣品外觀直觀表現為這兩組樣品果皮黃度降低,開始發生褐變。

表3 不同劑量輻照對L*值的影響Table 3 Effect of irradiation dose on L* value

表4 不同劑量輻照對a*值的影響Table 4 Effect of irradiation dose of on a* value

表5 不同劑量輻照對b*值的影響Table 5 Effect of irradiation dose of irradiation on b* value

以上結果表明,0.5和1.0 kGy能延緩其亮度降低,降低芒果的變黃和褐變速度,而1.5和2.0 kGy輻照處理則降低了果皮亮度,同時也加快了芒果的變黃和褐變速度。徐赟等[26]也研究表明泰芒經0.85 kGy以下的劑量輻照處理時,能夠抑制芒果后熟轉黃,同時不會造成高劑量褐變。

2.4 輻照對貯藏期芒果營養品質的影響

水果中的總酸含量由多種有機酸組成,是影響水果風味和貯藏品質的重要因素之一。如圖3A所示,芒果樣品中的總酸含量經輻照后明顯都低于對照組(1.57 g/kg)。但隨著貯藏時間增加,果實中的總酸含量下降,尤其是對照組含量降低趨勢明顯(P>0.05),最終對照組和輻照組中的總酸含量下降速度趨于平緩,各組之間的總酸含量保持穩定,無顯著性差異。說明輻照處理一定程度上能降低水果酸度,改善口感,使其低酸更甜。在貯藏過程中,輻照處理對芒果總酸的含量無顯著影響(P>0.05)。

還原糖的含量反映了果實的成熟度,貯藏初期果實的還原糖含量隨果實的成熟而增加,在果實完全成熟后,糖類被分解消耗,呈現下降趨勢。如圖3B所示,輻照組的還原糖含量均先增高后降低,而對照組的還原糖含量一直在下降,這說明輻照處理可以抑制后熟過程中小臺農芒的后熟,保持新鮮。第4 d時輻照處理與對照之間還原糖含量差異不顯著(P>0.05),而在第8 d時,對照組還原糖含量為4.36 g/100 g,顯著低于各輻照組(P<0.05),且輻照組間2.0 kGy輻照處理還原糖含量為4.70 g/100 g,顯著低于其他輻照組(P<0.05)。這說明0.5～1.5 kGy輻照處理能延緩芒果中還原糖含量的下降。

圖3 不同輻照劑量對營養品質的影響Fig.3 Effect of different irradiation doses on nutritional quality

抗壞血酸是芒果的主要營養理化性質指標之一,它對果實的抗氧化、抗褐變和抗衰老能力的提高有著重要的作用,其在貯藏運輸過程中易被抗壞血酸氧化酶氧化分解[27]。如圖3C所示,隨著貯藏時間延長,抗壞血酸含量逐步下降,第4 d時,經不同劑量輻照的芒果果實其抗壞血酸含量均高于對照組,但差異不顯著。第8 d時,0.5和1.5 kGy輻照的芒果抗壞血酸含量(分別為15.07、16.43 mg/100 g)明顯高于對照組(12.9 mg/100 g);在整個貯存期間,對照組的抗壞血酸含量下降明顯,而輻照處理組其含量則較為穩定(第8 d,1.0 kGy輻照組除外),說明輻照處理可以延緩芒果在貯藏過程中抗壞血酸含量下降的速度,使果實保持良好的口感風味和營養品質,雷慶等[28]的研究也表明通過電子束輻照能延緩草莓中抗壞血酸、還原糖含量的下降。

可溶性固形物含量是反映果實耐藏能力和營養價值的重要指標[29]。如圖3D所示,隨著貯存期延長,可溶性固形物含量逐漸增加,這是因為新采摘芒果還未完全成熟,貯藏過程中后熟,部分有機物分解轉化為糖類物質,從而引起可溶性糖逐漸增加,口感變甜。在整個貯藏過程中,輻照組可溶性固形物含量略高于對照組(2.0 kGy處理組除外),但各組之間并無顯著性差異(P>0.05),說明輻照處理對芒果可溶性固形物含量無顯著影響。

3 結論

研究表明,芒果經電子束輻照處理后,并不會明顯降低果實營養成分,但不同輻照劑量對芒果外觀品質的影響存在差異。其中,0.5和1.0 kGy處理能延緩果實褐變速率,降低腐爛率和失重率,抑制果實后熟轉黃,保持水果的色澤和亮度;而輻照劑量達到1.5 kGy及以上時,則加速了芒果的褐變和腐爛,并使其外觀品質和色澤降低。因此,對芒果來說,其電子束輻照的適宜輻照劑量為0.5～1.0 kGy。