60Co-γ射線輻照保鮮紅酸湯效果評價及其品質(zhì)變化研究

何揚(yáng)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(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究所，貴陽 550006；2.貴州金沙冠香坊調(diào)味食品有限公司，貴州 畢節(jié) 551800；3.貴州金農(nóng)輻照科技有限公司，貴陽 550006)

紅酸湯是貴州少數(shù)民族地區(qū)的傳統(tǒng)調(diào)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(jīng)破碎后加入食鹽、白酒等輔料，裝壇發(fā)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(qiáng)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(dāng)?shù)夭惋嬓袠I(yè)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(chǎn)品在市場推動下取得了一定程度發(fā)展，生產(chǎn)模式也由過去的作坊式加工變成了工廠化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效提高。然而，紅酸湯屬于地方性特色調(diào)味品，其他地區(qū)和科研單位對其關(guān)注度較低，基礎(chǔ)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(qū)系分析、特征性成分鑒定及風(fēng)味探索等方面，對于產(chǎn)品滅菌及保鮮等內(nèi)容尚未見公開報道[4-6]。資料顯示：發(fā)酵食品工業(yè)中常見的保鮮方法有化學(xué)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(qiáng)、無化學(xué)殘留等特點(diǎn)，更適用于紅酸湯這種綠色、健康調(diào)味品的保鮮處理?；诖?，本試驗(yàn)采用不同輻照劑量的60Co-γ射線對紅酸湯樣品進(jìn)行處理，比較其風(fēng)味、微觀結(jié)構(gòu)、微生物數(shù)量及營養(yǎng)成分在輻照處理前后的變化，以期為輻照技術(shù)在紅酸湯輻照保鮮中的應(yīng)用提供技術(shù)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(diào)味食品有限公司；馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基、結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂培養(yǎng)基、MRS培養(yǎng)基、平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)品，購自阿拉丁試劑(上海)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)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(shè)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(jī) 湘儀離心機(jī)儀器有限公司；FD-1D-50冷凍干燥機(jī)、S-3400N電子掃描顯微鏡 日本東京日立公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紅酸湯樣品輻照處理

取發(fā)酵時間為90 d的貴州紅酸湯，分裝后于貴州金農(nóng)輻照科技有限公司用60Co-γ射線進(jìn)行輻照處理，鈷源放射性強(qiáng)度為2×105Ci，在常溫動態(tài)條件下輻照，輻照劑量分別為0，2，4，6，8 kGy。試驗(yàn)過程中樣品吸收的輻照劑量采用重鉻酸銀進(jìn)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(jìn)行差異分析，具體條件：準(zhǔn)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(zhǔn)備時間為5 s，分析采樣時間為120 s，進(jìn)樣流量為400 mL/min。

1.3.3 紅酸湯微觀結(jié)構(gòu)測定

樣品用掃描電鏡測定前要先進(jìn)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(dǎo)電面，并于2000倍下觀察紅酸湯物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.4 紅酸湯微生物指標(biāo)分析

為了評估輻照處理對紅酸湯的保質(zhì)效果，按照國家標(biāo)準(zhǔn)對樣品的相關(guān)微生物指標(biāo)進(jìn)行檢測或計數(shù)。其中，菌落總數(shù)、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(zhí)行[11-14]。

1.3.5 紅酸湯營養(yǎng)指標(biāo)分析

參考熊瑛等的方法對紅酸湯中的乳酸、醋酸進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)對紅酸湯中的維生素A、亞硝酸鹽、氨基酸態(tài)氮、抗壞血酸、番茄紅素5種營養(yǎng)成分進(jìn)行檢測[15-18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照處理對紅酸湯風(fēng)味的影響

風(fēng)味是食品重要的品質(zhì)指標(biāo)。為了避免人員因素導(dǎo)致的試驗(yàn)誤差，研究中引入電子鼻來評價輻照處理對紅酸湯調(diào)味料氣味的影響。電子鼻系統(tǒng)對輻照紅酸湯的主成分分析和載荷分析結(jié)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(xiàn)率分別為82.46%和16.98%，兩個主成分的區(qū)分貢獻(xiàn)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(qū)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(xiàn)了電子鼻傳感器對紅酸湯樣品中10類氣味組分的響應(yīng)結(jié)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(yīng)最為靈敏。

2.2 輻照處理對紅酸湯微觀結(jié)構(gòu)的影響

利用掃描電鏡觀察輻照前后紅酸湯樣品的微觀結(jié)構(gòu)變化，結(jié)果見圖3。

圖3 輻照劑量對紅酸湯微觀結(jié)構(gòu)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(zhì)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)隨輻照劑量的增加變化較小。其中，0～6 kGy時細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性及細(xì)胞之間的連接幾乎沒有變化。當(dāng)輻照劑量為8 kGy時，可觀察到細(xì)胞之間結(jié)構(gòu)較為松散，宏觀上表現(xiàn)為紅酸湯湯體粘稠度降低，長時間放置易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

2.3 輻照處理對紅酸湯微生物的影響

乳酸菌是發(fā)酵食品的功能性微生物，菌落總數(shù)、大腸桿菌、霉菌及酵母菌則是食品品質(zhì)和衛(wèi)生評價的重要指標(biāo)。本文采用0～8 kGy輻照劑量對紅酸湯樣品進(jìn)行輻照處理，結(jié)果顯示：大腸菌群在輻照前后的數(shù)量均低于10 CFU/25 g，可認(rèn)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(shù)、乳酸菌、霉菌及酵母菌4類微生物指標(biāo)受輻照影響較大。當(dāng)輻照劑量為2 kGy時，紅酸湯中的菌落總數(shù)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(shù)不斷減少，當(dāng)劑量為8 kGy時，可觀察到樣品中菌落總數(shù)為5 CFU/25 g，已經(jīng)接近無菌狀態(tài)。乳酸菌、霉菌及酵母菌對輻照處理較為敏感，當(dāng)輻照劑量達(dá)到4 kGy時，可觀察到乳酸菌數(shù)量小于10 CFU/25 g，霉菌及酵母菌數(shù)量為5.6×102CFU/25 g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)、乳酸菌、霉菌及酵母菌進(jìn)行了為期12個月的跟蹤觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著儲藏時間推移，各處理樣品中的菌落總數(shù)、霉菌及酵母菌均呈現(xiàn)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(xiàn)最為明顯，輻照劑量大于4 kGy時，儲藏12個月后其微生物數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(yǎng)成分的影響

乳酸是紅酸湯調(diào)味品中含量最多的有機(jī)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(yǎng)成分，氨基酸態(tài)氮則是評價調(diào)味食品質(zhì)量及營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)。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(tài)氮等指標(biāo)進(jìn)行分析，具體結(jié)果見表1。

表1 紅酸湯營養(yǎng)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(xiàn)中報道的1034 mg/100 g，醋酸含量僅為文獻(xiàn)報道的1/10，這可能是采自不同產(chǎn)地的紅酸湯其發(fā)酵菌株的差異導(dǎo)致的。番茄紅素、氨基酸態(tài)氮也低于文獻(xiàn)或地方標(biāo)準(zhǔn)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(fā)現(xiàn)，各營養(yǎng)成分在紅酸湯中的含量受輻照處理的影響較小，其數(shù)值差異不顯著。

3 結(jié)論

輻照保鮮是一種應(yīng)用廣泛、結(jié)果可靠的物理冷殺菌技術(shù)，對于紅酸湯調(diào)味品同樣適用。通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，劑量低于6 kGy時，輻照處理不會造成紅酸湯的風(fēng)味特征及微觀結(jié)構(gòu)變化。紅酸湯中菌落總數(shù)、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(shù)量急劇下降，相較未輻照樣品而言，連續(xù)儲藏12個月微生物數(shù)量均處于較低水平，符合食品衛(wèi)生要求。最后，紅酸湯中各營養(yǎng)成分在輻照前后含量穩(wěn)定，未出現(xiàn)顯著降解或破壞，表明輻照對紅酸湯品質(zhì)無明顯影響。