電子束輻照技術對甜高粱鮮品營養(yǎng)品質的影響

顧可飛，秦秋偉，張栩

1.上海市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質量標準與檢測技術研究所（上海 201403）；2.上海市崇明區(qū)城橋鎮(zhèn)聚訓村村民委員會（上海 202155）

甜高粱[Sorghun bicolor（L.）Moench；sweet sorghum]又稱甜蘆粟、蘆穄、蘆黍等，屬禾本科高粱屬，是普通粒用高粱的一個變種[1]。其生物產(chǎn)量和糖產(chǎn)量均較高，抗逆性強，在貧瘠的鹽堿地、灘涂地等可種植，因此被認為是極具開發(fā)潛力的飼料、能源作物[2-4]。甜高粱用途十分廣泛，其莖稈富含碳水化合物，功能性成分黃酮類物質含量可達5 mg/100 g，具有清熱、解毒、抗炎等功效，適于生吃（食用方法類同甘蔗）、榨汁、制糖、釀酒、制酒精燃料等。上海崇明區(qū)種植甜高粱（民間稱甜蘆粟）的傳統(tǒng)歷史悠久，早在明正德年間《崇明縣志》已有記載，被譽為中國的“蘆粟之鄉(xiāng)”，是崇明特產(chǎn)之一。據(jù)統(tǒng)計，崇明區(qū)擁有糖穄、甘蔗蘆穄、青殼等近10個優(yōu)良甜高粱農(nóng)家品種。地方品種甘蔗蘆穄莖青節(jié)長、汁多味甜、肉質松脆可口，生食或榨汁口感清爽，可解熱消署，成為當?shù)靥厣闶?。但由于受保鮮期影響，上市時間短，嚴重影響鮮品市場效益。

根據(jù)上海市都市農(nóng)業(yè)模式的發(fā)展需求，在崇明區(qū)都市綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的大背景下，開展生鮮甜高粱保鮮及加工技術研究，推進甜高粱產(chǎn)業(yè)化，對于發(fā)展崇明地區(qū)甜高粱這一區(qū)域特色農(nóng)產(chǎn)品具有重要的意義。綜上，以上海市崇明區(qū)優(yōu)質甜高粱品種甘蔗蘆穄為對象，研究電子束輻照技術對其新鮮莖桿及鮮榨果汁營養(yǎng)功能成分及保鮮期的影響，為崇明甜高粱保鮮技術開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甜高粱，采自上海市崇明區(qū)城橋鎮(zhèn)聚訓村，甜高粱農(nóng)家品種甘蔗蘆穄樣品5個，每個樣品取5根長勢成熟甜高粱，去頭尾取直徑均勻中間部分；氨基酸標準品，日本W(wǎng)ako公司；氨基酸自動分析儀所用緩沖液，日本Mitsubishi公司；鹽酸（優(yōu)級醇），國藥集團化學試劑有限公司；重鉻酸銀、重鉻酸鉀（AR），上海農(nóng)科院束能輻照有限公司。

ESS-010-03型電子直線加速器（射線能量10 MeV，功率10 kW，清華同方），日本IHI公司；Kjeltec-2300凱氏定氮儀，瑞典Foss Analystical公司；Agilent 7500cx Series電感耦合等離子體質譜儀，美國安捷倫公司；L-8900氨基酸自動分析儀，日本Hitachi公司；Agilent 6890氣相色譜儀，美國安捷倫公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

將當天所采新鮮、長勢良好的成熟甜高粱莖桿清洗后按生物節(jié)切斷成節(jié)并去掉節(jié)結，部分去皮用無孔自封袋包裝，部分榨汁，按1.2.2做輻照處理，于冰箱4 ℃冷藏備用。試驗設置2個處理組：A組，自封袋包裝去皮鮮切莖桿；B組，去皮鮮榨汁。

1.2.2 輻照處理

甜高粱A、B組，均以重鉻酸銀（＜4 kGy）和重鉻酸鉀（≥4 kGy）做化學劑量計量跟蹤劑處理，劑量率為5.6 kGy/h（≤1 kGy）和16.8 kGy/h（＞1 kGy），以0（CK），1，2，4，8和10 kGy輻照劑量進行輻照處理，重復3次。

1.2.3 感觀評價

甜高粱A、B組經(jīng)輻照處理后，于冰箱4 ℃冷藏，分別于輻照處理后第1，第3，第6，第9，第12，第16，第20，第24和第32天對鮮榨汁、莖桿持水性及霉菌生長情況進行觀察并拍照。

鮮榨汁口感評定試驗設計：評價小組由10名實驗室成員組成，男女各5人，身體健康，無抽煙、喝酒等不良嗜好，對味覺有較強的分辨力和敏感度。所有樣品均采用3位隨機數(shù)編碼，室溫下進行品嘗。感觀評價前以溫水漱口，保持口腔清爽。實驗室確定甜度、苦味2個指標進行甜蘆粟鮮榨汁感觀評價，取10人平均值進行感觀評價。

1.2.4 主要營養(yǎng)成分及氨基酸組成的測定

總黃酮測定參考SN/T 4592—2016《出口食品中總黃酮的測定》[6]；果糖、葡萄糖、蔗糖的測定參考GB 5009.8—2016《食品安全國家標準 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》[7]；礦質元素的測定參考GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》[8]、GB 5009.91—2017《食品安全國家標準 食品中鉀、鈉的測定》[9]；氨基酸測定參考GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》[10]。

1.2.5 氨基酸營養(yǎng)價值評價

必需氨基酸占比、氨基酸評分（amino acid score，AAS）的評價方法參考Bano等[11]和FAO[12]的方法；氨基酸比值系數(shù)分（amino acid ratio coefficient score，SRCAA）的評價方法參考顧可飛等[13]研究，以FAO/WHO蛋白為標準蛋白。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析

所有營養(yǎng)成分數(shù)據(jù)均換算為干基質量分數(shù)。所得數(shù)據(jù)由SAS 8.2軟件通過一般線性模型（general linear model，GLM）進行顯著性分析（p＜0.05），分析方法為鄧肯多重范圍檢驗（Duncan’smultiple range tests）。

2 結果與分析

2.1 輻照對甜高粱汁主要營養(yǎng)成分影響

電子束輻照處理甜高粱糖類成分測定結果見表1。從表1可見，甜高粱中總黃酮、蔗糖、果糖和葡萄糖的質量分數(shù)分別為4.90 mg/100 g，5.54%，1.26%和2.26%。電子束輻照劑量（吸收劑量）為0～10 kGy時甜高粱汁的總黃酮、蔗糖、果糖、葡萄糖等糖類成分與對照相比均無顯著性差異。

表1 甜高粱汁主要糖類成分及總黃酮含量

2.2 輻照對甜高粱汁營養(yǎng)元素的影響

甜高粱富含營養(yǎng)元素鉀（K）、鎂（Mg）、鈉（Na）、鈣（Ca），經(jīng)輻照處理其營養(yǎng)元素結果見表2。在0～10 kGy的輻照吸收劑量范圍內，各處理組甜高粱汁的營養(yǎng)元素含量未見顯著性差異。

表2 甜高粱汁營養(yǎng)元素

2.3 輻照對甜高粱鮮切莖桿霉變及出汁率影響

甜高粱鮮切莖桿輻照處理結果見圖1。從圖1可見：去皮鮮切莖桿CK組在冷藏24 d發(fā)生霉變，而輻照處理劑量組1～10 kGy在32 d之內均未發(fā)生霉變，表明輻照對鮮切莖桿霉菌生長抑制效果明顯。

圖1 輻照處理甜高粱鮮切莖桿霉變情況

鮮切莖桿出汁率結果見表3。從表3可見：CK在冷藏的第16天，出汁率從58.37%下降至50.01%，具有顯著性差異；在冷藏24 d之內，在0～8 kGy吸收劑量下鮮切莖桿與CK相比隨輻照吸收劑量增加出汁率減少不明顯，不具有顯著性差異，分析以上出汁率變化可能是輻照在一定程度上增加了鮮切莖桿的持水性。多項研究報道電子束輻照可降解或改變食物中化學成分，例如降解纖維素、改變多糖等化學性質[14-15]，而這一系列反應可能增強了其水溶性，從而增強甜高粱鮮切莖桿的持水性。

表3 電子束輻照處理對鮮切莖出汁率影響

2.4 輻照處理對甜高粱鮮榨汁感觀的影響

鮮榨汁感觀評價標準見表4，鮮榨汁輻照處理感觀評價結果見圖2。從圖2可見：隨著輻照吸收劑量的增加，但當輻照吸收劑量＞2 kGy時，甜高粱汁有苦味產(chǎn)生，影響鮮榨汁的口感，并隨著輻照吸收劑量增加苦味變濃，其原因有待進一步研究。結合2.1結果中輻照后甜高粱各處理組糖分含量未發(fā)生明顯變化，分析口感差別可能是汁液中糖類等成分發(fā)生化學反應或少量蛋白質變性所致。

表4 感觀評價表

圖2 輻照處理對鮮榨汁感觀影響

2.5 輻照對甜高粱汁氨基酸的影響

試驗檢測發(fā)現(xiàn)甜高粱含有21種氨基酸，其中人體必需氨基酸7種（色氨酸未檢出），天冬氨酸和谷氨酸質量分數(shù)較高，分別為1010.00 mg/kg和254.13 mg/kg。但除天冬氨酸和谷氨酸外，其他氨基酸質量分數(shù)均不高。其中蛋氨酸、胱氨酸和組氨酸質量分數(shù)最低，分別為8.73，1.92和6.64 mg/kg。

甜高粱經(jīng)輻照處理后結果見圖3。從圖3可見：17種蛋白質氨基酸經(jīng)輻照處理質量分數(shù)均未發(fā)生顯著性變化，其中包括對輻照敏感的蛋氨酸、胱氨酸[13,16]，分析可能是這兩種氨基酸含量少或受汁液中高含量的糖類等成分抗輻照效應保護所致。

圖3 甜高粱汁氨基酸含量

2.6 輻照對甜高粱汁氨基酸營養(yǎng)評價的影響

食物氨基酸營養(yǎng)價值除了受其質量分數(shù)高低影響，同時也取決于其必需氨基酸組成和比例，如果必需氨基酸組成接近于人體必需氨基酸模式，可有效提高其吸收利用率。輻照處理甜高粱汁氨基酸檢測結果見表5。甜高粱汁中必需氨基酸在總氨基酸中的占比約20%。從表3可見，輻照處理各劑量組必需氨基酸占比未見顯著性差異。分析可能是甜高粱汁中對輻照敏感的氨基酸，蛋氨酸、胱氨酸質量分數(shù)較低。此外，相關研究表明多糖、黃酮類等成分具有抗輻射功效，這些成分可能對甜高粱汁營養(yǎng)成分發(fā)揮了一定程度保護作用[17-18]。

表5 必需氨基酸占比 單位：%

甜高粱汁氨基酸評分及氨基酸比值系數(shù)分（SRCAA）分析結果見表6和表7。

表6 氨基酸評分

表7 氨基酸比值系數(shù)分（SRCAA）

從分析結果可見，甜高粱汁必需氨基酸評分及SRCAA值均較低，表明其氨基酸營養(yǎng)價值較低。由于甜高粱汁必需氨基酸胱氨酸、蛋氨酸質量分數(shù)很低，缺乏色氨酸，因此其氨基酸的營養(yǎng)價值較低。經(jīng)分析，輻照處理對甜高粱汁的氨基酸評分和SRCAA的影響均未見顯著性差異，表明輻照處理對甜高粱汁氨基酸營養(yǎng)價值影響不大。

3 結論

試驗發(fā)現(xiàn)，崇明區(qū)地方特色甜高粱品種甘蔗蘆穄富含營養(yǎng)元素Mg、K、Ca，谷氨酸、天冬氨酸、γ-氨基丁酸，黃酮類等物質，在地方特色農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展中具有一定的潛力。針對其受保鮮期影響，嚴重影響其市場推廣情況下，試驗研究了電子束輻照對甜高粱感觀品質及營養(yǎng)成分含量的影響，探索甜高粱保鮮技術可行性。結果表明，0～10 kGy吸收劑量的電子束輻照對糖類成分、營養(yǎng)元素、必需氨基酸質量分數(shù)、營養(yǎng)價值以及黃酮類等物質均影響不大。當輻照吸收劑量＞2 kGy時，輻照促進了鮮榨汁苦味生成，對感觀、口感有一定影響。綜上，電子束輻照在0～10 kGy吸收劑量下對甜高粱的主要營養(yǎng)成分影響不大，在≤8 kGy的吸收劑量下可有效抑制鮮切莖桿霉菌生長，增加其持水性；劑量≤2 kGy時在鮮榨汁保鮮方面電子束輻照技術具有開發(fā)的潛力。