电子束辐照在农产品贮藏保鲜中的应用_李牧
应用研究
电子束辐照在农产品贮藏保鲜中的应用*
李 牧1a,2,邢增涛1a*,冯志勇1b,李 玉2
(1.上海市农业科学院a.农产品质量标准与检测技术研究所;b.食用菌研究所,
上海201106;2.吉林农业大学菌物所,吉林长春130118)
摘 要:对电子束辐照保鲜机理和特性进行了阐述,并对近年来电子束辐照技术在水果、食用菌、蔬菜、肉类、谷物等农产品保鲜中应用情况进行了评述。与钴源辐照相比,电子束辐照具有杀菌作用强、方便快捷、安全环保等优势,因此该技术在农产品保鲜应用上具有广阔的前景。
关键词:电子束辐照;农产品;贮藏;保鲜
中图分类号:S121
文献标识码:A
文章编号:1007-7146(2007)05-0640-06
The Applicati on of E lectron B ea m Irradi ation on Agr-i foods Preservati on
LI M u1a,2,X I N G Zeng-tao1a*,FE NG Zhi-yong1b,LI Yu2
(1.Shangha iA cademy o f A gr i cultural Sc iences a.Instit u te for A gr-i food Standa rds and T esti ng T echno l ogy;b.Edi b l e Fung i
Institute,Shangha i201106,Ch i na;2.M yco logy Instit ute,Jili n A gr i cultural U niversity,Changchun130118,Jili n,Chi na)
Abstract:T h i s paper rev ie w ed the fresh-keep i ng m echan is m and character i stics o f electron beam irrad iati on i n ag r-i foods preservation appli cation recently,such as fru its,ed i ble f ung,i vege tab les,m ea t,g ra i n and so on.Co m pared w it h 60Co irradiati on techno logy,the e l ec tron bea m irrad i a tion te chno log y has m any advan tag es,for examp le,effecti ve pas-teuriza ti on,conta m i na tion-free and safe t y.T h i s techno l ogy has the po tenti a l capac it y i n agr-i foods fresh-keep i ng and pres-erva ti on.
Key words:e lectron beam irrad i ation;agr-i foods;preserv ati on;fresh-keep i ng
食品辐照所采用的辐照源主要有三种类型:一是放射性核素60Co和137Cs的 射线;二是机械源产生的x射线;三是机械源产生的电子束,其中60Co产生的 射线与电子束应用最广。近几年电子束辐照技术在我国蓬勃兴起,由于其具有杀菌、安全环保等优点因而广泛用于食品保鲜。电子束辐照的原理是由电子加速器产生的高能电子束射线通过直接作用破坏活体生物细胞内DNA或通过间接作用使水和小分子物质辐解,产生-H、-OH等活性自由基,与核内物质作用,发生交联反应,较低剂量的电子束能够在不显著影响食品品质的前提下,杀死病虫害,从而延长食品的货架期。本文对近几年国内外在电子束辐照保鲜农产品的研究和应用状况作了简要介绍。
1 电子束辐照技术的优点和特点
1.1 杀菌作用
由于辐照杀菌不需要对食品加热,因而被称为 co l d pasteurization 。在适宜的辐照剂量下,99.9%
第16卷第5期2007年10月
激 光 生 物 学 报
ACTA LASER B I O LOGY SI N I CA
Vo.l16No.5
Oct.2007
*收稿日期:2007-05-20;修回日期:2007-10-12
基金项目:上海市科技兴农重点攻关项目[沪农科攻字(2004)第10-3号]
作者简介:李牧(1982 ),女,满族,吉林伊通人,吉林农业大学菌物所,菌类作物专业硕士研究生。(电子信箱) lcl1018@126.co m
*通讯作者:邢增涛(1971 ),男,副研究员,博士。(电子信箱)x i ng zeng tao@https://www.wendangku.net/doc/1218873630.html,;(电话)021-********
以食品为载体的常见病菌如:沙门氏菌、大肠杆菌O157 H7、李斯特菌属等被杀死。食品辐照杀菌必须是以最大限度地保持食品原有风味和品质为前提,虽然高剂量能够彻底灭菌,但却使营养成分和感官品质大大降低,因而不能采用,筛选有效剂量再结合科学的贮藏方法(如冷藏)能显著延长食品储藏期。
1.2 方便快捷
电子束能量为10M e V,束流功率为数十千瓦以上,而60Co 射线能量为1.33M e V和1.17M e V, 137Cs 射线能量为0.66M e V。因为高能并且 射线和电子束对纸张、木板等有较强的穿透能力,因而对已经包装好甚至贴有标签的食品可直接进行处理。电子束穿透距离较短,与被辐照物的密度有关,电子束具有较快的剂量率,采用动态的传送装置,其产品吸收剂量的不均匀度小于5%,适用于形状规则、厚度小的产品。
1.3 安全环保
射线辐照需要辐射源,需要有很厚的墙来防止辐射泄漏,每次处理完得将辐射源放入水中来终止辐照,60Co 射线半衰期为5年,137Cs 射线半衰期为31年,因而还需要对已无放射性的放射源进行处理;电子束辐照的产生和消失则完全可以通过电源开关来控制,操作简单,不需要辐射源,不污染环境,对操作人员无伤害,可直接应用于连续化生产。早在1980年,世界卫生组织(WHO)、联合国粮农组织(FAO)和国际原子能机构(I AEA)联合宣布:10kG y 以下剂量辐照后的食品不存在毒理学问题,近期又宣布大于10kG y辐射处理的食品,只要有需求,同样可以安全食用[1]。
2 电子束辐照在农产品保鲜上的应用
2.1 水果保鲜
我国是一个水果生产、销售大国,但一直以来存在水果果实腐烂严重的情况,每年水果果实因腐烂造成的损失达300亿元。采用电子束辐照对果实品质无显著影响,明显延长贮藏期:M P Palekar等[2]用电子束辐照甜瓜切片,剂量为0.7kG y、1.4kGy,并在切片前用200ppm次氯酸钠漂洗,5 可贮存21 d。实验结果表明0.7kGy效果最好,随着剂量的增加好氧性细菌数量减少;1.4kGy对硬度影响较大;辐照不影响风味和感官品质。E A stel-l perez等[3]用电子束辐照对哈密瓜,剂量为1.0kG y、1.5kG y、3.1
kGy,10 可贮藏12d,检测辐照对其品质的影响。实验结果表明,辐射剂量在1.0kG y~1.5kGy之间时,果实品质比对照组好。M ari a M oreno等[4]用电子束辐照芒果(M angi f era indica L.),剂量为1.0kG y、1.5kG y、3.1kGy,12 可贮存21d。实验结果表明1.0kG y最有效,1.5kG y,3.1kG y使果肉变软;辐照对芒果的失重、p H值、水活性、湿度、酸度、果汁无影响。Bryan B B等[5]报道,结合气调(4%O2,10% CO2)和电子束辐照保鲜鲜切甜瓜,剂量为0.5kG y、1.0kG y,3 可贮存约20d。实验结果表明1.0kG y 为最佳;储藏过程中,辐照组与对照组相比,呼吸速率更低更稳定。HM S等[6]报道,用电子束辐照番茄,剂量为0.7kG y、0.95kG y,4 可贮藏15d,检测其微生物菌群。实验结果表明,这两种剂量对于减少微生物菌群的效果是一样的。建议采用大于1. 0kG y剂量辐照,对于保证产品质量将会更有效。M ar i a A M oreno等[7]用电子束辐照蓝莓,剂量为1.0 kGy~3.2kGy,5 贮藏14d,结果表明只有3.2 kGy时影响其色泽,1.6kG y最有效,辐照不影响果实密度、p H、水活性、湿度、酸度和果汁。丘泉发等[8]报道了电子束辐照荔枝保鲜的研究。
2.2 食用菌、蔬菜保鲜
我国是食用菌生产大国,2003年食用菌产量占世界总产量的60%以上。食用菌采后生理代谢以及微生物菌落的改变使得其货架期明显缩短,即便在4 条件下贮藏,一般也仅能维持7d到9d。除了冷藏外,常用的还有干制方法,如黑木耳(A uricu-l ari a auricula)和香菇(Lentinul a edodes)等的干制,可以明显延长贮藏时间,但由于干制影响品质,使很多种食用菌不能采用这种方法。A Koorapati等[9]用电子束对双孢菇(Agaricus bis porus)切片进行辐照保鲜,剂量为0.5kG y、1.0kG y、3.1kGy、5.2kG y,4 可贮藏21d。实验结果表明1.0kG y使微生物菌落明显减少、质构好、色泽好和多酚氧化酶(PPO)活性低。刘践等[10]报道用电子束辐照保鲜榨菜,剂量为3kG y、5kG y、7kG y、10kG y,结果表明3kGy效果最为理想,在南京地区9~10月常温(20 ~25 )下保质期为3个月。H a n J J等[11]利用电子束辐照用低密度PE膜(LDPE)包装的生菜心,剂量为1.0 kGy、1.5kG y、3.2kG y,与对照组相比:辐照组色泽略有改变,随着剂量增加,样品叶和主叶脉的硬度分别降低49.58%、29.13%;较高剂量感官品质不好;1. 5kG y、3.2kG y分别抑制O2透过LDPE率为7.67%
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第5期 李 牧等:电子束辐照在农产品贮藏保鲜中的应用
和4.48%,辐照对水蒸气渗透性和LDPE硬度无影响,实验结果表明1.0kG y效果最好。
2.3 禽肉保鲜
1997年12月,美国食品与药物管理局(FDA)正式宣布:可以采用已经得到认证的辐照方法包括 射线、X射线和电子束,对新鲜和冷冻的肉制品在特定剂量下进行辐照。电子束辐照易使脂质氧化,使禽肉制品品质下降,可通过与其它方法结合抑制这种氧化。Le w is S J等[12]用电子束辐照无骨无皮鸡脯肉,剂量为1.0kG y、1.8kG y,0 可贮藏28d。实验结果表明辐照使细菌总数降低,但随着贮藏时间和剂量的增加,其品质下降;随着贮藏时间增加和辐照剂量升高,脂质氧化度增加。M J Zhu等[13]报道,用电子束辐照真空包装的火鸡火腿切片,剂量为1 kG y、2kG y,4 可贮藏14d。感官分析表明随着剂量的增加硫磺气味、硫化合物含量增大;辐照增加了乙醛产量;但辐照对总体质量的改变不显著。W hang K ey[14]用电子束辐照鲜猪肉,剂量为3、5kG y,传送速度为10H z、20H z两种,4 可贮藏6d。实验结果表明,随着传送速度的加快,脂质氧化明显减少;辐照抑制需氧和嗜温性细菌的生长。Poon P W B 等[15]报道,用电子束辐照牛肉饼,剂量为2kGy、5 kG y、10kG y,这种牛的饲料中添加维生素E(500 I U),4 可贮藏21d。实验结果表明2kG y对细菌生长有显著抑制作用, 5kGy能彻底灭菌。M J Zhu 等[16]用电子束辐照结合抗菌剂处理速食火鸡脯肉,剂量为1.0kGy、2.0kG y,4 可贮存28d。结果表明用剂量﹤2.0kG y的电子束和抗菌剂(2%乳酸钠+0.1%二乙酸钠)对其挥发性物质、色泽和结构影响最小。M J Zhu等[17]用电子束辐照结合变温贮藏(辐照后连续3d每天置室温下1h,其他时间都放在4 )处理真空包装的猪腰切片,剂量为1.5kG y、2. 5kG y,可贮藏42d。实验结果表明,辐照能增加其红度、挥发物中的含硫量、风味丧失和失水量。K m i Banghyun等[18]用电子束1kG y、2kG y、3kGy结合有机酸处理猪腰,可贮藏14d。实验结果表明:1kG y 结合有机酸处理能够在不增加脂质氧化前提下延长货架期。W ong P Y Y等[19]报道利用5kGy、10kG y 电子束辐照注有脂肪(4%,17%,30%)和维生素C 的牛肉饼,4 贮藏7d。实验结果表明辐照对嗜冷细菌有灭菌作用,经过辐照后的牛肉饼贮藏过程中没有检测到可繁育的需氧菌、大肠菌和大肠杆菌(E. coli),脂肪和维生素C不利于牛肉饼的贮藏。R ab-
abah T等[20]报道,真空条件下将绿茶提取物(3000 pp m)和葡萄种子提取物(3000pp m)或它们的混合物(6000ppm)灌入鸡胸脯中。5 进行电子束辐照(3.0kGy)鸡胸脯,可贮藏12d。虽然辐照增强了脂质氧化,但植物提取物能减弱这种氧化。
2.4 谷类保鲜
据联合国粮农组织估计,全世界每年因病虫害损失约占粮食总产量的五分之一,其中因病害损失10%,因虫害损失14%。我国因病虫害损失粮食4000万吨,约占粮食总量的8.8%。电子束辐照与传统的化学方法相比,能够在不残留有害物质条件下杀死病虫害,结合科学的储藏方法能显著延长粮食的贮藏期。K ottapa lli B等[21]用电子束辐照结合热水(45 、50 、55 、60 )处理染有镰刀霉的大麦,剂量为0kGy~11.4kG y,处理时间为:0m i n、1 m i n、5m in、10m i n、15m i n。结果表明45 15m i n热水处理使镰刀霉感染由32%下降到1%,但同时会使发芽率略减少;50 1m i n~5m i n使镰刀霉感染由32%下降到2%,不影响发芽率;>50 时可彻底杀灭镰刀霉,但严重影响发芽率。剂量>4kG y减少感染镰刀霉量,6kG y~8kGy使干大麦的发芽率略微增加,>10kGy严重影响发芽率。Sarrias J A 等[22]用电子束辐照染有腊状芽孢杆菌(Bacillus cere-us)的去壳大米和糙米,剂量为0kG y~7.5kG y。结果表明,7.5kG y和1.1kG y能够分别对去壳大米和糙米上的大肠菌、大肠杆菌(E.coli)、腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、还原亚硫酸盐的梭菌属和真菌产生破坏作用。李淑荣等[23]用电子束辐照处理不同虫态的玉米象,剂量为0kG y、0.03kG y、0.06kG y、0.09 kGy、0.18kG y、0.3kG y、0.48kG y。实验结果表明0. 18kG y为有效剂量。李淑荣等[24]用电子束辐照处理不同虫态的赤拟谷盗[T riboliu m castaneum (H erbst)],剂量为0kG y、0.091kG y、0.21kG y、0. 305kG y、0.4kG y、0.518k G y、0.7kGy,实验结果表明0.518kG y为有效剂量。
2.5 中药、调味品保藏
GhoddusiH B等[25]报道,利用电子束辐照染有细菌、酵母菌和霉菌的藏红花(Crocus sativus L.)干柱头,剂量为2kG y、5kG y、10kG y、15kG y。实验结果表明5kG y、10kG y能分别彻底杀灭霉菌和细菌,但15kG y仍不能消除酵母菌;辐照对其苦味、香味影响不显著,但剂量超过10kG y时,色泽指标下降。丁连忠等[26]报道了利用电子束辐照花粉进行灭菌,测
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激 光 生 物 学 报 第16卷
定了花粉中蛋白质、氨基酸、L-抗坏血酸、抗坏血酸总量、过氧化氢酶等成分含量与剂量的关系。R M i nea,等[27]报道了用电子束辐照鼠尾草(Salvia off i-cinalis)和金盏花(Calendul a off icinalis),实验结果表明,电子束辐照对减少微生物作用明显,但对抗氧化物和透明质酸酶的作用不明显。N i eto-Sandoval JM 等[28]用电子束辐照红辣椒,剂量为0kGy~12.5 kG y。实验结果表明10kGy仍不能消除霉菌、酵母菌、还原性亚硫酸盐梭菌,辐照对颜色改变不明显。谢宗传等[29]报道利用电子束辐照大蒜,剂量为0.04 kG y时能够抑制其发芽。
2.6 其它
Su Y C等[30]用电子束辐照注入有李斯特菌属单核基因的冷熏鲑鱼片,剂量为1kGy、2kG y、4kGy, 5 可贮藏28d。实验结果表明辐照过程中总菌落数减少,但在贮藏过程中增加;1.0kGy能使李斯特菌属单核基因细胞减少;当剂量不小于2kGy时能彻底灭菌。
3 电子束辐照技术在农产品保鲜加工应用前景展望
近年越来越多国家应用电子束辐照的主要原因是:食源性疾病已成为世界食品安全关注的焦点,它可由微生物、化学因素、物理因素引起,随着食品流通的全球化,一旦感染有病虫害的食品流通进入市场就很难控制其对人类健康产生的影响。
在今后一段时间内电子束的辐照技术在农产品加工保鲜上的研究应主要集中在以下几个方面。3.1 食品辐照的标准化
1997年,我国批准了熟畜禽肉类(GB14891.1-97)、花粉(GB14891.2-97)、干果果脯类(G B14891. 3-97)、新鲜水果蔬菜类(GB14891.5-97)、猪肉(GB 14891.6-97)、冷冻包装畜禽肉类(GB14891.7-97)、豆类谷类及其制品(GB14891.8-97)、署干酒(GB 14891.9-97)的食品辐照卫生标准。2001年,批准了豆类(GB/T18525.1-2001)、豆类制品(GB/T18525. 2-2001)、红枣(GB/T18525.3-2001)、枸杞干葡萄干(GB/T18525.4-2001)、空心莲(GB/T18525.7-2001)的杀虫工艺和干香菇(GB/T18525.5-2001)、桂圆(GB/T18525.6-2001)的杀虫防霉工艺以及速溶茶(GB/T18526.1-2001)、花粉(GB/T18526.2-2001)、脱水蔬菜(GB/T18526.3-2001)的杀菌工艺。虽然在这方面已有了一定的进步,但农产品的多样化使我国必须制定出更多的标准来规范辐照行业市场,加快研究成果产业化。
3.2 辐照食品安全宣传
加大力度宣传电子束辐照的优点和限制,使消费者正确认识,提高对辐照产品的接受度,只有这样辐照食品才会有更大的市场。
3.3 拓宽电子束辐照在食品行业的应用范围
在进出口检疫中采用辐照技术代替化学熏蒸;研究针对各种出现在食品上致病菌的有效灭菌剂量;辐照除防腐保鲜作用外还能使食品的品质向好的方向发展如能使黄豆增加豆奶和豆腐的产量;对更多类型的食品进行辐照防腐保鲜。例如应用电子束辐照保鲜食用菌,一方面我国食用菌生产具有历史悠久、生产品种多样性、产量大等特点,但由于其贮藏期短,易失去商品价值,从而使食用菌产业的经济增长受到严重制约,目前食用菌产量大的地区都已开始建造用于保鲜的冷库,这种方法的优点是在一定程度上解决了食用菌采后保鲜的问题,缺点是建造冷库的占地面积大、费用高;另一方面食用菌含有丰富的活性多糖,因而具有很多药理活性,如灰树花多糖,具有抗肿瘤[31]、免疫调节[32]及治疗肝炎[33]等作用,目前已被公认为绿色保健食品。总之,电子束辐照在农产品贮藏保鲜中将会发挥更为重要的作用。
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科技信息
关于召开中国遗传学会第八届全国代表大会曁学术讨论会的通知
中国遗传学会自1978年成立以来已走过30年的历程,在团结全国遗传学工作者,推动生命科学的研究作了大量的工作。经中国遗传学会七届三次理事会决定:将于2008年10月中旬在重庆召开第八次全国代表大会曁学术讨论会。
本次大会的议题是:一,换届改选,选举产生第八届理事会:二,学术交流,会议将就遗传学的各分支领域分组交流并安排大会报告。
大会的主题是:<新世纪的遗传学与社会和谐发展>。凡遗传学范畴的研究工作均可投寄摘要,字数在1000字左右,按 遗传学报 规格投送。邀请的大会报告请送全文。稿件请寄北京安外大屯路中国遗传学会,邮编100101,Em a i:l ccw ang @g ene tics .ac .cn
大会期间将设立院士论坛,主题是: 遗传学与和谐社会 。已邀请的院士报告为:李家洋: 植物遗传与品种设计 ;张启发: 植物基因组学与农业可持续发展 ;张亚平: 家养动物的起源与遗传多样性 ;贺福初: 人类蛋白质组学计划 ;贺林: 精神疾病与创新能力 。请以上院士提交报告全文。大会报告的演讲人另邀。会议将出版论文集。
另外,大会期间将颁发第12届 李汝祺优秀动物遗传学论文奖 ,凡参加该奖的投稿人请注明 李汝祺奖 。八届大会的规模不超过1000人,正式通知2008年春季发出。
联系人:安锡培 王长城 电话:010-******** 传真:010-********邮 箱:xpan @genetics .ac .cn
cc w ang @gene ti cs .a c .cn
中国遗传学会2007年10月
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第5期 李 牧等:电子束辐照在农产品贮藏保鲜中的应用