電子束輻照處理葡萄干的最高耐受劑量的確定

李 樂 范林霞 趙志雅 劉雅慧 高美須 ，* 侯志強 左都文 王 非

（1中國農業科學院農產品加工研究所，北京 100193；2北京機械工業自動化研究所有限公司，北京 100120；3中廣核輻照技術有限公司，江蘇 南通 226300）

葡萄干是較常見的干果制品之一，因其擁有豐富的營養物質和較強的抗氧化能力而廣受歡迎［1-2］。葡萄干的抗氧化活性主要來自其酚類物質［3］，可以防止動脈粥樣硬化［4］；此外，葡萄干富含膳食纖維、鉀和鎂，而添加糖、單不飽和脂肪酸和總脂肪的含量較低［5］，具有降血壓、促消化等作用，還有助于保持良好的肌肉和心臟功能；研究表明，在日常飲食中添加80～90 g 葡萄干對人體健康有益［6］。然而葡萄干常因儲存時間較長或儲存條件不當而生蟲、霉變［7］，造成直接的經濟損失。

電子束輻照是一種非熱食品加工技術，可以在常溫或冷凍條件下處理食品，用于延長貨架期和確保產品的微生物安全性［8］。研究表明，電子束輻照可以減少櫻桃番茄中腐敗菌的數量［9］，從而延長其貨架期；低吸收劑量（≤1 kGy）電子束處理鮮切西瓜塊，可有效延長貨架期，而對感官特性無影響［10］。電子束輻照能夠做到產后減損的同時保障食品安全，近年來已在食品加工上得到廣泛應用［11-12］。

20世紀90年代前后，國內外曾對葡萄干等干果的輻照殺蟲進行過廣泛研究。Johnson 等［13］于1987 年報道，1 kGy 的吸收劑量可以殺死葡萄干中所有幼蟲和90%的蛹，還會導致成蟲不育，且在一周內死亡；王吉德［14］研究表明，3.5 kGy 劑量輻照可有效殺滅葡萄干中的蟲卵；張秀珍等［15］發現0.4～1.0 kGy 劑量輻照對干果果脯類食品有明顯的殺蟲作用，且輻照處理后的果脯感官性狀及營養指標較輻照前無差別。1997 和2001 年，我國先后頒布了國家標準《GB 14891.3-1997輻照干果果脯類衛生標準》［16］和《GB/T 18525.4-2001枸杞干、葡萄干輻照殺蟲工藝》［17］，促進了葡萄干等干果輻照殺蟲技術的商業化應用。

隨著食品加工業的發展和消費者對食品多樣性需求的增加，葡萄干等干果作為配料添加到食品中的需求越來越大，因此，葡萄干等干果的微生物指標也需要達到食品安全標準的要求。Ic 等［18］研究表明，利用電子束輻照干果和堅果時，1.59 kGy 劑量輻照可以減少酵母和霉菌的數量；古明亮等［19］利用電子束輻照無核葡萄干并對其殺滅霉菌效果及其對感官品質的影響進行研究，結果表明輻照可以很好地控制無核葡萄干的霉菌。但輻照處理不當也會對食品的感官指標及營養指標產生一定的影響，如輻照后食品的滋味、氣味及色澤均會有變化，且對其感官品質及普通消費者的接受程度均會有不同程度的影響［20］。為建立科學的輻照加工工藝，需要確定輻照葡萄干的最低有效和最高耐受劑量，即在達到輻照殺蟲或殺菌目的的同時，又不會對其主要的營養成分和感官品質產生明顯影響。本試驗在系統研究輻照對葡萄干理化成分和感官品質影響規律的基礎上，確立紅葡萄干和綠葡萄干的最高耐受劑量，以期為電子束輻照技術在葡萄干加工中的科學應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

紅葡萄干和綠葡萄干于2020年11月份由吐魯番棗爾康農業科技開發有限責任公司提供，系當年產葡萄干，分別采用透明聚乙烯自封袋進行包裝，每袋500 g。

UV-1800 紫外可見分光光度計，中國普析通用儀器有限責任公司；電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；電子天平，德國賽多利斯儀器有限公司；真空抽濾泵，鞏義市英峪華科儀器廠；電子眼，英國Verivide DigiEye。

1.2 輻照處理

輻照處理在中廣核輻照技術有限公司的蘇州基地進行，電子加速器參數為10 MeV&100 kW。試驗設計吸收劑量為0、2、3、4、5 和6 kGy，采用重鉻酸鉀劑量計跟蹤實測的吸收劑量分別為0、1.8、2.9、3.7、4.6、5.2 kGy。為方便描述，本研究采用設計劑量表述。每個劑量3 次重復。輻照后的樣品在18～22 ℃下貯藏，每30 d對各項指標進行測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 理化成分的測定 采用苯酚-硫酸法測定總糖含量；采用酸堿滴定法測定總酸含量；采用2，6-二氯酚靛酚法測定維生素C（vitamin C，Vc）含量［21］。

1.3.2 感官評價 選擇10 名經培訓的評價員對葡萄干進行感官評價。評價指標包括外觀、風味、色澤和口感。參照《GB/T 19547-2004 感官分析 方法學 量值估計法》［22］確定量值的標準，并結合文獻檢索制定紅、綠葡萄干的量值表（表1）。

表1 紅、綠葡萄干感官評價指標量值表Table 1 Sensory evaluation index scale of red and green raisins

1.3.3 色澤測定 使用英國VeriVide DigiEye 數慧眼圖像顏色管理系統測量樣品的顏色。貯藏0、30 和60 d 時，取大小形態均一的干果樣品分別測定色澤參數（L*、a*、b*），每個處理重復測定3次。

L*、a*、b*是三維矩形顏色空間參數，L*為明度軸參數，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。

1.4 數據處理

采用SPSS17.0軟件進行試驗數據的統計分析。

2 結果與分析

2.1 輻照對紅、綠葡萄干理化成分的影響

2.1.1 輻照對紅葡萄干理化成分的影響 輻照對紅葡萄干理化成分的影響見表2。在設定的吸收劑量范圍內，與對照組相比，輻照組紅葡萄干總糖含量均無顯著差異，表明輻照不會影響總糖含量；2 kGy 輻照組總酸含量最高，且與對照差異顯著，而吸收劑量≥3 kGy的輻照組總酸含量與對照均無顯著差異；輻照處理對紅葡萄干Vc含量無不良影響。

表2 輻照對紅葡萄干理化成分的影響（n=3）Table 2 Effects of irradiation on physical and chemical components of red raisins （n=3）/%

2.1.2 輻照對綠葡萄干理化成分的影響 輻照對綠葡萄干理化成分的影響見表3。隨著吸收劑量的增加，綠葡萄干總糖含量隨之增加，且具有一定的線性關系，但≤5 kGy 輻照各組綠葡萄干樣品的總糖含量與對照無顯著差異，僅6 kGy 輻照組的總糖含量較對照顯著增加；隨著吸收劑量的增加，綠葡萄干總酸含量隨之降低，且具有一定的線性關系，當吸收劑量≥3 kGy 時，總酸含量與對照差異顯著；與對照組相比，輻照處理綠葡萄干的Vc含量呈下降趨勢，但≤5 kGy輻照各組綠葡萄干Vc 含量與對照相比無顯著差異，僅6 kGy 輻照組的Vc含量較對照顯著下降。

表3 輻照對綠葡萄干理化成分的影響（n=3）Table 3 Effects of irradiation on physical and chemical components of green raisins （n=3）/%

2.2 輻照對紅、綠葡萄干感官品質的影響

2.2.1 輻照對紅葡萄干感官品質的影響 紅葡萄干感官品質評價結果見表4。輻照處理后紅葡萄干的外觀得分隨吸收劑量增加無顯著變化，說明輻照并未導致其外觀形態改變。各輻照組色澤得分與對照組相比無顯著差異。風味得分整體隨吸收劑量的增加而下降，當吸收劑量≤5 kGy 時，固有風味明顯，酸甜味適中，且無異味；當吸收劑量為6 kGy 時，風味得分最低，樣品風味與輻照前有差異，但未出現異味。輻照組口感得分與對照相比有下降趨勢，但各輻照組的口感得分與輻照前口感得分無顯著差異，樣品軟硬適宜牙齒嚼度、質地柔軟適中。

表4 輻照對紅葡萄干感官指標得分的影響（n=3）Table 4 Effects of irradiation on sensory indexes score of red raisins （n=3）

2.2.2 輻照對綠葡萄干感官品質的影響 綠葡萄干感官品質評價結果見表5。輻照處理后綠葡萄干的外觀得分隨吸收劑量增加無顯著變化，說明輻照并未導致其外觀形態改變。色澤得分隨吸收劑量增加而呈波浪式變化，當吸收劑量≤5 kGy 時，色澤得分與對照組差異不顯著，個別樣品的色澤由綠色變為黃綠色；當吸收劑量為6 kGy 時，色澤得分較對照顯著下降，大部分樣品變為黃綠色。風味得分隨吸收劑量增加無顯著變化，樣品甜酸味與輻照前幾乎無差異，并未出現異味。輻照組口感得分較對照有所下降，但吸收劑量≤6 kGy時，口感得分與輻照前口感得分無顯著差異，樣品軟硬適宜牙齒嚼度、質地柔軟適中。

表5 輻照對綠葡萄干感官指標得分的影響（n=3）Table 5 Effects of irradiation on sensory indexes score of green raisins （n=3）

2.3 輻照對紅、綠葡萄干色澤的影響

感官評價分析發現輻照對葡萄干色澤有一定的影響，但感官評價得分與對照相比差異并不顯著。考慮到色澤是葡萄干商品性的敏感指標，輻照后立即使用電子眼對樣品進行測定，結果見圖1。

圖1 輻照對葡萄干色澤的影響Fig.1 Effect of irradiation on the color of raisins

2.3.1 輻照對紅葡萄干色澤的影響 與對照相比，輻照顯著提高了紅葡萄干的L*值，且隨著吸收劑量的增加而增加，即明度增加，樣品變白（圖1-A）；紅葡萄干的a*值隨吸收劑量增加而增大，表明隨吸收劑量的增加，樣品有明顯變紅的趨勢（圖1-B）；紅葡萄干的b*值隨吸收劑量的升高顯著增加，輻照組顯著高于對照組，當輻照劑量為4 kGy 時，b*值較對照組增大37.99%，表明輻照葡萄干有變黃的趨勢（圖1-C）。因此，輻照會使紅葡萄干顏色變淺，變得更紅、更黃。

2.3.2 輻照對綠葡萄干色澤的影響 綠葡萄干L*值隨著吸收劑量的增加呈波浪式變化，與對照相比差異均不顯著（圖1-A）；經不同劑量輻照處理后，各輻照組a*值無顯著差異（圖1-B）；綠葡萄干的b*值相對穩定，當吸收劑量≥4 kGy時較對照顯著增加（圖1-C），b*值的上升表明輻照綠葡萄干有變黃的趨勢。綠葡萄干輻照后的L*值、a*值和b*值變化規律與紅葡萄干相似，綠葡萄干顏色也變淺，變得更紅、更黃，但變化幅度相對較小。

2.4 輻照處理后不同貯藏時間紅、綠葡萄干色澤的變化

在冬季室溫下（18～22 ℃）貯藏，綠葡萄干會逐漸變黃，紅葡萄干的顏色也會逐漸變淺。本研究利用電子眼對輻照后貯藏30 和60 d 的紅、綠葡萄干色澤進行測定，結果見表6和表7。

表6 輻照對紅葡萄干不同貯藏時間色澤的影響Table 6 Effects of irradiation on color difference of red raisins during different storage time

表7 輻照對綠葡萄干不同貯藏時間色澤的影響Table 7 Effects of irradiation on color difference of green raisins during different storage time

2.4.1 輻照處理后貨架期內紅葡萄干色澤的變化由表6 可知，各輻照組紅葡萄干L*值均高于對照組，輻照會使顏色變淺。貯藏時間影響L*值的變化，貯藏30 d 后，各輻照組紅葡萄干L*值顯著減小，貯藏60 d時，輻照樣品L*值與貯藏0 d的樣品L*值趨于一致。紅葡萄干a*值整體隨吸收劑量的增加而增大，輻照會使其顏色變紅。各輻照組貯藏30 和60 d 樣品的a*值均小于貯藏0 d 樣品。紅葡萄干b*值隨吸收劑量的增加而增大，輻照會使其顏色變黃。貯藏時間同樣影響b*值的變化，吸收劑量≥4 kGy時，貯藏30 d輻照樣品的b*值較對照組顯著減小，但貯藏60 d 輻照樣品的b*值與對照組無顯著差異。

2.4.2 輻照處理后貨架期內綠葡萄干色澤的變化由表7 可知，綠葡萄干L*值整體隨吸收劑量的增加而增大，輻照會使顏色變淺。各輻照組貯藏30 d 輻照樣品L*值與對照相比顯著減小，貯藏60 d 輻照樣品L*值與對照組無顯著差異。綠葡萄干a*值整體隨吸收劑量的增加而增大，輻照會使其顏色變紅。貯藏60 d 輻照樣品的a*值整體較對照顯著增大。綠葡萄干的b*值相對穩定，吸收劑量≥4 kGy 時與對照相比顯著增加，綠葡萄干有變黃的趨勢。貯藏時間也影響b*值的變化，吸收劑量≥4 kGy 時，貯藏30 d 輻照樣品b*值較對照組顯著減小，而貯藏60 d 輻照樣品b*值與對照組無顯著差異。

3 討論

3.1 輻照處理對紅葡萄干營養指標和感官指標的影響

本研究表明，2～6 kGy 的輻照處理對紅葡萄干總糖、總酸、Vc 含量等指標均無不良影響，對外觀、風味和口感等感官指標也無影響，但使紅葡萄干的色澤變淺，因此，色澤是決定紅葡萄干最高耐受劑量的指標。結合電子眼測試和感官評價的結果分析可知，輻照紅葡萄干的最高耐受劑量為4 kGy。

3.2 輻照處理對綠葡萄干營養指標和感官指標的影響

輻照對綠葡萄干各項指標的影響更敏感，2～6 kGy輻照對綠葡萄干的外觀、L*值、口感和風味等指標無不良影響，還會使總糖含量增加，但對總酸含量、Vc 含量、a*值、b*值、色澤等有不良影響。

綠葡萄干總酸含量隨吸收劑量的增加而降低，且具有一定的線性關系，當吸收劑量≥3 kGy 時，綠葡萄干的總酸含量與對照相比有顯著差異，但結合感官評價認為，雖然總酸在一定程度上有所降低，但并不影響綠葡萄干的口感和風味。

當輻照劑量為6 kGy時，Vc含量較對照顯著降低；同時會使綠葡萄干的色澤變黃，通過電子眼結果分析可知，輻照紅葡萄干的最高耐受劑量為4 kGy。對Vc含量和色澤進行綜合評價，確定綠葡萄干的最高耐受劑量為4 kGy。與紅葡萄干相同，室溫貯藏本身會對其顏色有影響。

3.3 輻照處理對紅、綠葡萄干限制指標的影響

輻照導致紅、綠葡萄干色澤的改變可能與其所含色素有關；紅葡萄干的主要色澤來源是花青素［23］，綠葡萄干的主要色澤來源是葉綠素［24］。目前，關于輻照對果蔬色澤的影響已有較多研究，輻照可使葡萄［25］、無核紅提果皮［26］、甜櫻桃［27］和藍莓果皮［28］的花青素含量降低，并使芒果［29］、蘆筍［30］、綠色鮮葡萄［31］和綠葡萄干［32］的葉綠素降解，以上研究結果都證實了本研究中有關輻照影響葡萄干色澤的結果。

3.4 葡萄干輻照的最高耐受劑量

《GB/T 18525.4-2001 枸杞干、葡萄干輻照殺蟲工藝》［17］規定葡萄干的工藝劑量范圍為0.75～2.0 kGy；《GB 14891.3-1997 輻照干果果脯類衛生標準》［16］規定干果果脯類的吸收劑量范圍為0.4～1.0 kGy，即最高耐受劑量為1.0 kGy。本研究表明葡萄干的最高耐受劑量可提高到4 kGy，拓寬了適宜的吸收劑量上限，為輻照技術更廣泛應用于葡萄干提供了理論依據。

4 結論

本研究對輻照后紅、綠葡萄干進行理化指標和感官指標評價，綜合總糖含量、總酸含量、Vc含量、外觀、口感、風味和色澤的變化情況，認為兩種葡萄干最高耐受劑量的限制指標均為色澤。根據輻照對色澤的影響可以確定兩種葡萄干的最高耐受劑量均為4 kGy。