辐照对槟榔中污染微生物的杀灭效果及影响

　　槟榔为棕榈科植物槟榔（ Areca catechu L. ） 的干燥成熟种子,主要产于我国海南、台湾以及东南亚等国家和地区。2007 年，我国槟榔年产量为 13. 45 万吨，约占当年世界槟榔总产量的 13. 84%.目前，世界上约有 6 亿人嚼食过槟榔，湖南省是我国槟榔消费的主要地区，海南生产的槟榔 99% 以上都以干果或鲜果的形式供应湖南食用槟榔企业加工成食用槟榔.

　　食用槟榔是以槟榔干果为主要原料，经炮制、切片、点卤、干燥等主要工序加工制作而成的槟榔.由于风味独特和良好的咀嚼性，深受广消费者的喜爱，2011年湖南居民咀嚼槟榔率为 38. 4 %.槟榔业现已成为湖南省食品行业的一大支柱产业，2009 年湖南省槟榔业的年生产总值达到 50 多亿元，同时有力地推动了相关产业的发展。2009 年湖南省工商局食用槟榔卫生检测结果显示，全省食用槟榔合格率仅为 37. 1 %,湖南市场上的食用槟榔合格率整体偏低，主要原因是微生物指标超标.这不仅影响了食用槟榔产品的卫生质量，同时也对消费者的健康有潜在危害。研究表明，食用槟榔加工过程中的各个环节均存在微生物污染，尤其是包装环节.食品辐照加工是利用 γ 射线、X 射线、以及高能电子束等电离辐射射线与物质作用产生的物理、化学和生物效应，以达到杀虫灭菌、防止霉变、提高食品的卫生质量、保持营养品质及风味以及延长货架期的目的。由于具有能耗低、无污染、无残留、处理食品卫生安全和冷加工等独特优势而受到广泛的重视.本文以食用槟榔为研究对象，研究辐照对食用槟榔中污染微生物的杀灭效果及其品质的影响，以期为食品辐照技术在食用槟榔加工业中的产业化应用提供理论依据。

　　1 材料与方法
　　
　　1. 1 试验材料与仪器
　　1. 1. 1 材料 散装食用槟榔和铝塑复合膜包装食用槟榔。散装食用槟榔购自长沙市某食用槟榔手工作坊门店，采用透明聚乙烯（ PE） 塑料自封袋包装，每袋约50 g,用于微生物含量检测； 铝塑复合膜包装食用槟榔购自长沙市某超市，规格为 25 g/袋，用于品质指标的测定。

　　1. 1. 2 仪器 BCM - 1000 生物净化工作台（ 苏州净化设备有限公司） ; UV - 2450 紫外可见分光光度计（ 日本岛津公司） ; AUY120 电子天平（ 日本岛津公司） ; 高速万能粉碎机（ 天津市华鑫仪器厂） ; KDN -04A 定氮仪（ 上海新嘉电子有限公司） ; SZF - 06A 脂肪测定仪（ 上海精龙化工有限公司） ; pHS - 3C pH 计（ 上海精密科学仪器有限公司） .

　　1. 2 辐照处理辐照处理
　　在湖南省核农学与航天育种研究所辐照中心进行，辐照源为60Co γ 射线，放射性活度为 9. 62 ×1015Bq.采用 0 （ CK） 、2、4、6、8 和 10kGy 6 个辐照剂量，动态连续辐照，每处理重复 3 次，每个处理置剂量计跟踪，以实测剂量为准。所使用的剂量计为实验室自制的重铬酸银剂量计，经中国剂量科学院丙氨酸剂量计（ NDAS） 比对，剂量测定误差 < ±3 %.辐照结束后，样品在室温下贮存，进行辐照剂量、微生物含量和理化指标的测定。

　　1. 3 试验方法
　　散装食用槟榔辐照后立刻对样品中的微生物含量进行测定，包括菌落总数、霉菌及大肠菌群数； 铝塑复合膜包装食用槟榔辐照后，进行水分、灰分、pH 值的测定以及进行感官评价； 将样品在 45℃ 烘干，粉碎后过60 目筛，完成蛋白质、脂肪、总糖和总酚的测定。1. 4 测定方法1. 4. 1 食用槟榔相关微生物和理化指标的测定 参照 GB 4789. 2 -2010[10]测定菌落总数，GB 4789. 15 -2010[11]测定霉菌数，GB 4789. 3 -2010[12]测定大肠菌群数，GB 5009. 3 - 2010[13]测定水分，GB 5009. 4 -2010[14]测定灰分，GB 5009. 5 - 2010[15]测定蛋白质，GB 5009. 6 - 2003[16]测定脂肪，总糖测定采用蒽酮比色法[17]、总酚测定采用 Folin-Ciocalteus 比色法[18].

　　1. 4. 2 pH 值的测定 将食用槟榔粉碎后，分别准确称取 5 g 不同剂量辐照后的食用槟榔样品，加入 50mL去离子水，搅拌均匀，4℃反应 30 min 后，用 pH 计进行测定.

　　1. 5 感官评价
　　取不同剂量辐照处理后铝塑复合膜包装食用槟榔进行感官评定，评定标准参照湖南省食用槟榔地方标准 DB43/132 -2004.感官评定采用打分法，其中 9分表示很喜欢，6 分以上表示可以接受，5 ~6 分为基本可以接受，5 分以下表示难以接受。由 5 名评价员参加目测、鼻嗅和品尝并打分，结果取平均值。

　　1. 6 数据处理
　　采用 Excel 2003 和 SPSS 19. 0 软件对数据进行分析处理。

　　2 结果与分析
　　
　　2. 1 辐照对食用槟榔的杀菌效果
　　食用槟榔经辐照处理后，样品中的菌落总数、霉菌和大肠菌群数检测结果见表 1.由表 1 可以看出，食用槟榔的辐照杀菌效果明显。食用槟榔样品初始菌落总数为 5. 8 ×105CFU·g- 1,霉菌数小于 10CFU·g- 1,大肠菌 群 数 为 4. 6 × 102MPN·g- 1; 当 辐 照 剂 量 为3. 65kGy 时，样品中的菌落总数降至 1. 1 × 103CFU·g- 1,霉菌含量小于10CFU·g- 1,大肠菌群数小于3MPN·g- 1; 当辐照剂量为 8. 45kGy 时，样品中的菌落总数、霉菌和大肠杆菌数均未检出。【表1】

　　对表 1 中菌落总数的对数（ lgN） 与辐照剂量 D 作lgN-D 线性回归拟合得到回归方程： y = - 0. 6531x +5. 6602,K = 0. 6531,R2= 0. 9875,推 算 出 D10=1. 53kGy; 当 N≤10 CFU·g- 1,N0= 5. 8 × 105CFU·g- 1时，D =7. 14kGy.即使用 1. 53kGy 的辐照剂量即可杀灭初始菌落总数为 5. 8 × 105CFU·g- 1的食用槟榔中90% 的细菌； 使用 7. 14kGy 的辐照剂量就可以有效杀灭其中的微生物，使食用槟榔中的菌落总数降低 5 个对数值。

　　2. 2 辐照对食用槟榔品质的影响
　　2. 2. 1 辐照对食用槟榔主要理化指标的影响 表 2中列出了辐照对食用槟榔中水分、灰分、蛋白质、脂肪、总糖、总酚和 pH 值等主要理化性质的影响。由统计分析结果可以看出，在 p <0. 05 水平下，不同辐照剂量处理后的食用槟榔中的水分、蛋白质和脂肪含量没有明显的变化趋势，与辐照剂量没有相关关系，但处理组的总糖、总酚含量及 pH 值与对照组相比有显著性差异。所有处理组的总糖含量均显著高于对照组，当辐照剂量为 9. 77kGy 时，处理组总糖含量最高与对照组相差 18. 02 %.0 ~ 3. 65kGy 辐照剂量范围内，食用槟榔的总糖含量随着辐照剂量的增加逐渐升高，总糖含量与辐照剂量呈现良好线性关系。总糖含量 y 与辐照剂量 x 拟合方程为 y =0. 1190x +8. 2973,相关系数 r= 0. 7858.所有处理组的总酚含量均略高于对照组，且 3. 65 ~8. 45kGy 辐照剂量范围内达到显著水平。总酚含量 y 与辐照剂量 x 拟合方程为 y = 0. 0647x +13. 9950,相关系数 r = 0. 3952,r < 0. 5,表明总酚含量与辐照剂量无明显的线性相关关系。pH 值的变化与辐照剂量无明显的相关关系，当辐照剂量为 1. 94kGy时，pH 值最高为 8. 96,随着辐照剂量的增加，pH 值逐渐降低。【表2】

　　2. 2. 2 辐照对食用槟榔感官品质的影响 不同辐照剂量处理后的食用槟榔感官评定结果见表 3.评价辐照食用槟榔的感官品质主要从色泽、气味、滋味与口感以及可接受性 4 个方面进行。评定结果表明，未辐照的食用槟榔颜色为深褐色，固有的所添加香精香料的香气较浓郁，有适当的甜味和特有的涩味，没有其他异味； 经 1. 94 ~5. 63kGy 的剂量辐照处理后，对食用槟榔的色泽、滋味与口感和可接受性没有明显影响，咀嚼时无其他异味，当辐照剂量为 8. 45kGy 时，与未辐照的食用槟榔相比颜色会略微变浅，可接受性稍降低，但仍可接受； 1. 94 ~ 8. 45kGy 的剂量辐照处理不会使食用槟榔的气味发生明显变化； 9. 77kGy 时，食用槟榔所固有的香气比未辐照的食用槟榔稍淡，但不会产生辐照异味。因此，采用 10kGy 以下的剂量进行辐照，不会对食用槟榔的感官品质产生明显影响，仍在可以接受的范围内。【表3】

　　3 讨论
　　
　　辐照对食用槟榔具有较好的杀菌效果，本研究根据 lgN-D 曲线线性拟合关系求出辐照对食用槟榔菌落总数的 D10= 1. 53kGy,这与李文革等的研究结果D10= 1. 64kGy 接近。《湖南省食用槟榔地方标准》规定了食用槟榔菌落中菌落总数不超过 5. 0 × 103CFU·g- 1,本研究所用的食用槟榔初始菌落总数为 5. 8× 105CFU·g- 1,霉菌数小于10CFU·g- 1,大肠菌群数为4. 6 × 102MPN·g- 1.辐照处理食用槟榔，根据 lgN-D线性拟合方程求得使用 3. 00kGy 的辐照剂量即可使食用槟榔中的菌落总数降低到《湖南省食用槟榔地方标准》规定的范围； 7. 14kGy 的辐照剂量即可有效杀灭其中的微生物，使食用槟榔中菌落总数小于 10CFU·g- 1; 3. 65kGy 即可使大肠菌群数降至 3 MPN·g- 1以下。因此，根据食用槟榔污染微生物的情况、D10值以及产品的卫生要求，确定辐照初始微生物含量不超过5. 8 × 105CFU·g- 1食 用 槟 榔 的 最 低 有 效 剂 量 为4kGy.

　　辐照对食用槟榔中水分、灰分、蛋白质和脂肪含量的影响不显著，这与刘春泉等、朱佳廷等的研究结果基本一致。不同剂量辐照后食用槟榔的 pH 值与辐照剂量没有明显的相关关系，这与曹宏等对酱鸭辐照研究的结果相似。辐照对总糖含量影响显著，这与陈静萍等、唐洪涛等、朱佳廷等等的研究结果一致，辐照处理后水稻和玉米秸秆以及螺旋藻粉的产糖率均有所增加，可能是由于射线破坏了其中纤维素大分子的结构，纤维素发生降解，可溶性总糖含量增加。辐照处理后食用槟榔中总酚含量有一定的增加，这与李姣等报道的辐照对孜然粉总酚含量影响的研究结果相似，但机理还有待于作进一步的研究。刘琼英等研究60Co γ 射线辐照对中药材槟榔有效成分的结果表明，辐照对食用槟榔中的槟榔碱的颜色和含量不会产生明显影响 9. 77kGy 以内的辐照剂量对食用槟榔的滋味与口感没有明显的影响，不会产生其他异味，这与李文革等的研究结果一致，但其研究显示 6. 0 ~8. 0kGy 辐照后的食用槟榔，贮藏一段时间后会引起调味料颜色的加深。8. 45kGy 以上的剂量辐照对食用槟榔的颜色有一定的影响，辐照处理后食用槟榔的颜色会略微变淡，这与已有的研究结果不完全一致。朱佳廷等采用60Co γ 射线辐照面包糠的研究结果表明，随着辐照剂量的增加，产品的颜色会略有加深。当辐照剂量为 9. 77kGy 时，打开包装袋时所释放出来的香气会较明显的减弱，但均仍在可以接受的范围内。不超过 10kGy 剂量辐照不会对食用槟榔的品质产生明显影响，因此，确定食用槟榔辐照的最高耐受剂量为 10kGy.

　　4 结论
　　
　　辐照能够在不破坏食用槟榔原包装的情况下有效地杀灭其中含有的微生物，提高产品卫生质量，延长产品货架期，且对食用槟榔的食用品质没有明显的影响。

　　4 ~ 10kGy 的辐照剂量能很好地满足食用槟榔产品的卫生要求，可以作为食用槟榔辐照杀菌技术产业化的工艺剂量。

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