不同劑量電子束輻照處理對(duì)甜櫻桃的保鮮效果

代守鑫

(山東管理學(xué)院，山東 濟(jì)南，250357)

甜櫻桃(Sweetcherry) 屬薔薇科李屬櫻亞屬果樹(shù)，又稱大櫻桃。是北方落葉果樹(shù)中成熟最早的樹(shù)種之一，素有“春果第一枝”的美稱[1-3]。果實(shí)色澤艷麗、晶瑩美觀，含有適量的碳水化合物、有機(jī)酸、維生素、酚類和黃酮類化合物，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有抗癌、抗氧化、抗衰老等優(yōu)點(diǎn)[4-5]。近年來(lái)，由于生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，甜櫻桃產(chǎn)量也在不斷增加，甜櫻桃行業(yè)在中國(guó)繼續(xù)保持強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭。但由于甜櫻桃果實(shí)皮薄、果肉柔軟、多汁，加之采收季節(jié)高溫高濕環(huán)境使果實(shí)生理代謝旺盛，易出現(xiàn)軟化、褐變和腐爛等現(xiàn)象，不耐貯運(yùn)，置于室溫(20℃)下7～10 d后會(huì)軟化并腐爛，嚴(yán)重影響甜櫻桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[6-9]。目前，對(duì)甜櫻桃保鮮技術(shù)的研究主要集中在低溫保藏、氣體保藏、薄膜包衣以及熏蒸技術(shù)上[10-15]，但是這些技術(shù)仍未達(dá)到最佳效果。甜櫻桃果實(shí)的表面顏色變淺，果實(shí)的失水軟化，歸結(jié)于受到與貯藏有關(guān)的疾病的攻擊，并且在貯藏的后期階段，它們的質(zhì)量下降，貯存期有限[16-18]。

電子束輻照是一種新型食品加工技術(shù)，其原理是通過(guò)電離輻射的產(chǎn)生達(dá)到殺菌、抑制微生物和保鮮產(chǎn)品的作用，可以提高食品的安全性和延長(zhǎng)保質(zhì)期，具有節(jié)能環(huán)保、方便、深入滲透的特點(diǎn)，適用于大規(guī)模加工[19-21]。對(duì)于不同類型的水果或不同品種，電子束輻照劑量的耐受程度是不同的。因此，本研究以甜櫻桃為研究對(duì)象，研究了不同劑量的電子束輻照對(duì)甜櫻桃中微生物的殺滅效果，甜櫻桃的爛果率、花青素、總酚、可溶性固形物及總糖的影響。旨在探討電子束輻照處理后對(duì)冷藏甜櫻桃衛(wèi)生安全性和主要功能性成分的影響，為實(shí)現(xiàn)甜櫻桃的商業(yè)化、延長(zhǎng)貨架期提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜櫻桃，采摘于山東甜櫻桃基地，挑選成熟度、大小和顏色一致、無(wú)病蟲(chóng)害及機(jī)械損傷果實(shí)。將試驗(yàn)用甜櫻桃放入兩層序列擺放于保鮮盒中，保鮮盒置于實(shí)驗(yàn)室的2～4℃冷庫(kù)中貯藏。

1.2 儀器及設(shè)備

BW-11型靜態(tài)輻照源，安徽時(shí)代聚能技術(shù)公司；UV-21A型紫外分光光度計(jì)，上海智博儀器有限公司；BG-1型數(shù)字式折光儀，無(wú)錫奧特科技有限公司；KB型系列組合式冷庫(kù)，中國(guó)蘇州白雪制冷設(shè)備有限司；1200型Agilent液相色譜儀，美國(guó)安捷倫公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 電子束輻照處理

參考相關(guān)文獻(xiàn)[22-25]，試驗(yàn)組電子束輻照處理劑量分別為1.05、 1.90、2.31、2.41、2.83kGy以未輻照(0 kGy)甜櫻桃為對(duì)照組。輻照結(jié)束后快速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室中，置于2～4℃的冷庫(kù)條件保鮮，并每隔15 d隨機(jī)采樣1次以測(cè)量各指標(biāo)，各指標(biāo)重復(fù)測(cè)定5次。

1.3.2 微生物的測(cè)定方法

細(xì)菌總數(shù)：參考標(biāo)準(zhǔn)GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》；

霉菌及酵母總數(shù)：參考標(biāo)準(zhǔn)GB 4789.15—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》。

1.3.3 爛果率的測(cè)定

爛果是指果實(shí)表面至少有一處發(fā)生汁液外漏或腐爛，果實(shí)爛果率測(cè)定按照公式(1)計(jì)算：

(1)

式中：Y為果實(shí)爛果率, %；W1，貯藏前總果數(shù)；W2，測(cè)定時(shí)爛果數(shù)。

1.3.4 其他營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)定

花青素采用HPLC法測(cè)定[26]；總酚含量采用福林酚法測(cè)定[27]；總糖采用蒽酮比色法[28]；可溶性固形物含量的測(cè)定方法為：每組隨機(jī)取10個(gè)甜櫻桃果實(shí)，搗碎成勻漿，用玻璃棒蘸少量汁液，使用折光儀測(cè)定可溶性固形物含量(Brix %)，重復(fù)測(cè)定5次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Origin 8.5 軟件統(tǒng)計(jì)所有數(shù)據(jù)，計(jì)算均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差并繪制圖表。應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan新復(fù)極差法比較因素水平間的差異(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子束輻照對(duì)甜櫻桃中微生物的殺滅效果

甜櫻桃果實(shí)表面微生物數(shù)量可作為衡量其鮮食安全性的重要指標(biāo)。新鮮甜櫻桃經(jīng)過(guò)不同劑量的電子束輻照處理后，立即進(jìn)行細(xì)菌總數(shù)、霉菌總數(shù)和酵母菌總數(shù)的計(jì)數(shù)，結(jié)果如圖1、圖2所示。

A-細(xì)菌總數(shù)；B-霉菌；C-酵母菌圖1 不同劑量電子束輻照對(duì)甜櫻桃中細(xì)菌總數(shù)、霉菌、酵母菌的滅菌效果Fig.1 Inactivation of bacteria, mould and yeast in blueberry as a function of electron beam irradiation dose.注: 95%的置信帶用灰色區(qū)域表達(dá)。

圖2 冷藏105 d后不同輻照劑量甜櫻桃中細(xì)菌、霉菌及酵母菌的數(shù)量Fig.2 Colony counts of bacteria, mould and yeastin blueberry at different irradiation dose after 105days cold storage注：數(shù)據(jù)采用平均值(n=5)±標(biāo)準(zhǔn)偏差；不同小寫(xiě)英文字母表示相同菌類不同輻照劑量間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

由圖1可看出，隨著輻照劑量從0 kGy增加到2.83 kGy，電子束輻照處理后甜櫻桃果實(shí)中細(xì)菌總數(shù)、霉菌總數(shù)和酵母菌總數(shù)都逐漸降低，且輻照劑量越大，滅菌效果越顯著，說(shuō)明電子束輻照可顯著有效地抑制微生物的數(shù)量。對(duì)照組(0kGy)的甜櫻桃中細(xì)菌總數(shù)、霉菌總數(shù)、酵母菌總數(shù)的分別為3.61×103CFU/g、 2.55×102CFU/g、3.14×103CFU/g；而輻照處理后，隨著劑量增高，甜櫻桃中的細(xì)菌總數(shù)、霉菌總數(shù)、酵母菌總數(shù)逐漸下降，且符合線性回歸方程，通過(guò)計(jì)算D10值(即殺滅90%細(xì)菌所需劑量)，得出細(xì)菌、霉菌、酵母菌的D10值分別為1.85 kGy(r2=0.988 3)、 2.10 kGy (r2=0.986 1)、 2.27 kGy(r2=0.984 7)。

由圖2可看出，冷藏到后期(105 d)，經(jīng)過(guò)電子束輻照處理的甜櫻桃中微生物增長(zhǎng)趨勢(shì)比未經(jīng)輻照處理組要緩慢。隨著輻照劑量增加,甜櫻桃中細(xì)菌、霉菌、酵母菌的數(shù)量減少。各輻照處理組相比于對(duì)照組(0 kGy) 的甜櫻桃中細(xì)菌、霉菌、酵母菌的數(shù)量明顯下降(P<0.05)。其中2.41 kGy和2.83 kGy輻照處理效果最好，說(shuō)明電子束輻照劑量越高就能夠達(dá)到滅菌的數(shù)量越多，效果越明顯，可延長(zhǎng)冷藏期。

2.2 電子束輻照對(duì)甜櫻桃爛果率的影響

爛果率是評(píng)價(jià)水果貯藏效果的重要指標(biāo)，爛果原因是由果實(shí)自身組織衰老和環(huán)境條件引發(fā)致病菌侵?jǐn)_的結(jié)果，同時(shí)一些營(yíng)養(yǎng)元素的丟失，也會(huì)加速果實(shí)的腐爛，爛果是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而加快。新鮮甜櫻桃經(jīng)過(guò)不同劑量的電子束輻照處理后，爛果率的變化如圖3所示。

圖3 不同劑量電子束輻照對(duì)甜櫻桃中爛果率的影響Fig.3 Effect of different doses of electron beam irradiationon the rate of spoiled fruit in blueberry

由圖3可看出，甜櫻桃果實(shí)經(jīng)過(guò)電子束輻照處理后相比于對(duì)照組(0 kGy)在貯藏過(guò)程中爛果率降低很顯著(P<0.05)，這說(shuō)明電子束輻照的確對(duì)甜櫻桃起到了殺菌的作用，抑制了微生物的活動(dòng)，使甜櫻桃的貯藏期得到延長(zhǎng)。在1.05 kGy的輻照劑量與未經(jīng)處理組相比，能顯著改善甜櫻桃的爛果情況，但是在貯藏后期，與其他劑量相比，效果不明顯。貯藏后期(60、105 d)，2.83 kGy輻照處理組的甜櫻桃爛果率>2.41 kGy的輻照處理組，這可能因?yàn)檩椪談┝刻髮?dǎo)致甜櫻桃果實(shí)在貯藏后期品質(zhì)不穩(wěn)定。在整個(gè)貯藏時(shí)間，2.31和2.41 kGy的輻照處理組的甜櫻桃爛果率始終保持較低。在第45天貯藏時(shí)，爛果率僅為2.63%和3.17%，比對(duì)照組降低了約43.64%和47.80%。因此，合適的輻照劑量處理可以有效降低甜櫻桃的爛果率，特別是貯藏至30～45 d，2.31 kGy和2.41 kGy的輻照處理組的甜櫻桃爛果率均未高于對(duì)照組貯藏15 d時(shí)的爛果率5%(爛果率值一般控制在此值內(nèi)較佳)，所以可延長(zhǎng)甜櫻桃的貯藏期30～45 d。

2.3 電子束輻照對(duì)甜櫻桃冷藏過(guò)程中花青素與總酚含量的影響

甜櫻桃果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)元素在冷藏過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化，特別是花青素和酚類物質(zhì)受到電子束輻照的劑量不同而造成不同影響。電子束輻照不同劑量對(duì)甜櫻桃中花青素含量(柱狀圖)和總酚含量(折線圖)的影響如圖4所示。

圖4 不同劑量電子束輻照對(duì)甜櫻桃中花青素含量和總酚含量的影響Fig.4 Effect of different doses of electron beam irradiationon anthocyanin content and total phenolic content in blueberry

由圖4可知，花青素含量隨著輻照劑量的增加整體呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，差異顯著(P<0.05)，但是在貯藏后期(60、105 d)這種趨勢(shì)不明顯，差異不顯著(P>0.05)。這可能是因?yàn)檩椪仗幚砜梢灾苯悠茐奶饳烟夜麑?shí)中的花青素，但是適當(dāng)輻照處理又可以幫助甜櫻桃果實(shí)的保鮮。在貯藏前期(15、30和45 d)，1.90 kGy和2.31 kGy組的甜櫻桃果實(shí)中花青素含量最高且下降速度最慢，而到貯藏后期(60、105 d)，甜櫻桃中花青素含量大幅度的下降，各處理組和對(duì)照組的差異反而不顯著(P>0.05)。這可能是因?yàn)樵诤笃谳椪仗幚韺?duì)甜櫻桃中的花青素所起到的作用逐漸消失，而導(dǎo)致花青素含量下降。在整個(gè)貯藏時(shí)間，1.90 kGy劑量和2.31 kGy劑量的甜櫻桃中花青素含量總是最高(在第45天時(shí)為421 mg/100 g和392 mg/100 g)。

對(duì)于總酚含量由圖4可看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)各處理組由相比于對(duì)照組的甜櫻桃果實(shí)總酚含量升高很顯著(P<0.05)。說(shuō)明電子束輻照對(duì)甜櫻桃果實(shí)中酚類物質(zhì)的冷藏時(shí)間起到了積極的作用。在冷藏過(guò)程中甜櫻桃果實(shí)的總酚含量均呈先升高后降低的規(guī)律。其中各輻照處理組在冷藏30 d后達(dá)到峰值，最高是2.83 kGy含量為251 mg/100 g。達(dá)到峰值之后總酚含量逐漸降低，特別是冷藏后期(60、105 d)各組的甜櫻桃果實(shí)中總酚含量下降很多。因此，電子束輻照對(duì)甜櫻桃中總酚含量的作用在冷藏前期(30 d)達(dá)到峰值，而在后期作用逐漸消失。在各處理組中，2.83 kGy總酚含量最高，說(shuō)明較高劑量的輻照處理有助于總酚的保存，這與電子束輻照對(duì)花青素含量影響的結(jié)論一致。

2.4 電子束輻照對(duì)甜櫻桃冷藏過(guò)程中可溶性固形物與總糖含量的影響

果實(shí)中可溶性固形物以及總糖含量?jī)身?xiàng)參數(shù)一般用作確定果實(shí)成熟最佳階段的指標(biāo)，該參數(shù)還與產(chǎn)品的甜味、品質(zhì)、貯藏質(zhì)量等指標(biāo)相關(guān)。電子束輻照不同劑量對(duì)甜櫻桃中可溶性固形物含量(柱狀圖)和總糖含量(折線圖)的影響如圖5所示。

圖5 電子束輻照不同劑量對(duì)甜櫻桃中可溶性固形物含量和總糖含量的影響Fig.5 Effect of different doses of electron beamirradiation on soluble solids content and total sugarcontent in blueberry

由圖5可知，整個(gè)冷藏期間，對(duì)照組和各個(gè)輻照處理組的甜櫻桃果實(shí)中可溶性固形物含量均呈先升高后降低的趨勢(shì)，差異很顯著(P<0.05)。其中各輻照處理組在冷藏30 d達(dá)到峰值，最高是1.90 kGy組含量為15.1%和2.31 kGy組含量為14.9%。這可能是甜櫻桃果實(shí)的軟化引起可溶性果膠含量升高所致。達(dá)到峰值之后，冷藏45 d時(shí)以上，可溶性固形物含量逐漸降低，特別是冷藏后期(60、105 d)各組的甜櫻桃果實(shí)中可溶性固形物含量下降較多。這可能是果實(shí)成熟達(dá)到峰值后，果膠酶活性增強(qiáng)并加速原始果膠的降解?？傊洳厍捌?0 d處理1.90 kGy和2.31 kGy的輻照劑量能夠減緩甜櫻桃果實(shí)中可溶性固形物含量的所示，延長(zhǎng)貯藏時(shí)間。

由圖5電子束輻照對(duì)甜櫻桃果實(shí)中總糖含量在冷藏時(shí)間的變化曲線可知，甜櫻桃果實(shí)中總糖整體上呈降低趨勢(shì)，差異明顯(P<0.05)。說(shuō)明電子束輻照對(duì)甜櫻桃在冷藏期間對(duì)糖類物質(zhì)產(chǎn)生了一定的抑制作用有關(guān)。第45天時(shí)，各組的總糖含量略有上升。其中最高是2.31 kGy組含量為17.45%，達(dá)到最高后總糖含量開(kāi)始下降。到冷藏后期時(shí)(60、105 d)，總糖含量下降較多，但各處理組很明顯高于對(duì)照組(P<0.05)，其中2.31、2.43和2.83kGy劑量組變化最慢。在整個(gè)冷藏時(shí)間中，高劑量輻照對(duì)甜櫻桃中總糖含量的影響在冷藏后期較為明顯。因此，選擇較高的輻照劑量具有利于甜櫻桃果實(shí)中糖類物質(zhì)的貯藏，從而提高甜櫻桃的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并使口感變好。

3 結(jié)論

在冷藏過(guò)程中，由于果實(shí)軟化和衰老，甜櫻桃果實(shí)具有較高的微生物侵襲的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致腐爛。電子束輻照技術(shù)的高強(qiáng)度滲透性能夠獲得防腐效果且不會(huì)移動(dòng)包裝，從而保存果實(shí)的原始狀態(tài)。研究結(jié)果表明，1.90～2.41 kGy電子束輻照處理能很好地減少甜櫻桃果實(shí)爛果率，且能更好抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，保持甜櫻桃花青素、總酚、可溶性固形物以及總糖的含量。其中2.31kGy和2.41 kGy處理在冷藏條件下可延長(zhǎng)甜櫻桃的貯藏期至30～45 d，具有較好的商品率和衛(wèi)生安全性，為有效保持甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)，延長(zhǎng)貯藏期提供參考。