电子束辐照对即食凤爪品质的影响

戚文元 ，颜伟强 ，孔秋莲 ，岳 玲 ，包英姿 ，陈志军， 戴旭东， 郭 卡

（1.上海市农业科学院 作物研究所，上海201106；2.上海束能辐照技术有限公司，上海 201401）

凤爪是鸡肉加工的主要副产品之一，近年来已逐渐被加工成广受消费者喜欢的休闲食品。但由于其富含蛋白质与钙、铁等营养物质[1]，所以加工成即食凤爪易受微生物生长繁殖影响，产品在贮藏过程中经常会产生腐败等品质劣变现象，从而影响凤爪的货架期。为控制微生物的生长与繁殖，传统方法是热力杀菌，这种高温高压方法会使凤爪质构产生变化，汁液流失严重，弹性降低等，影响产品的感官品质[2]。

为克服即食凤爪高温杀菌所带来的缺陷，目前凤爪所采用低温冷杀菌方法主要是60Co辐照杀菌[3]。辐照是理想的冷杀菌技术之一，杀菌效果显著，杀菌范围广，有着无毒、无残留、绿色环保、低能耗的优点[4-5]。电子加速器灭菌技术是应用电子加速器所产生的高能电子束流，高能电子可有效地杀灭各种微生物和害虫，目前己广泛用于医疗卫生用品杀菌消毒与食品杀菌等[6]。同60Co辐照技术相比，电子加速器辐照的最大优点是辐照电子束流集中定向，能源利用充分，辐照效率高且剂量分布均匀，不会产生放射性废物。随着钴源售价与废源处理费用的不断上升，电子加速器辐照也显示出其经济优势[7]。电子加速器辐照技术是目前前国际上倍受关注的高科技领域之一。

作者以即食凤爪为试材，研究了电子束辐照剂量下微生物变化情况与菌落总数的D10值，分析了不同剂量处理条件下凤爪的脂质氧化TBARS值、总挥发性盐基氮、弹性、汁液流失率、感官品质和菌落的变化情况，以及电子束辐照之后产品在贮藏期品质变化情况，为电子束辐照在凤爪中应用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

真空包装的袋装凤爪，50 g/袋，由江苏泰州某食品公司依本实验要求定制加工。

1.2 辐照处理

上海束能辐照技术有限公司ESS-010-03加速器，额定能量10 MeV，功率11.7 kW，重复可变频率5～550 pps，扫描电流 9.8 A，扫描高度 520 mm，不均匀度小于5%。

1.3 方法

1.3.1 D10值确定 每次取未经辐照处理的即食凤爪（1 000 g），装入无菌塑料自封袋中，密封，电子束辐照，辐照剂量分别控制在 0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 kGy，实际辐照吸收剂量采用工作剂量剂重铬酸钾银，测量精度与国家NDAS计量比对误差小于±3%。每个剂量水平重复3次，辐照后样品立即进行相应微生物的测定。

上式中，SD为辐照剂量，D为指示菌D10值，N为辐照前污染菌数，N0为辐照后残留菌数，lg为以10为底对数值[8]。

1.3.2 菌落总数、大肠菌群和致病菌测定 菌落总数、大肠菌群和致病菌测定依据食品卫生微生物学检验-菌落总数测定（GB4789-2010）[9]。

1.3.3 脂质氧化TBARS值的测定 取5 g研磨之后的样品，加入25 mL 7.5%的三氯乙酸 （含0.1%EDTA），振匀30 min，双层滤纸过滤两次，取上层滤液5 mL，加入等体积20 mmol/L的硫代巴比妥酸（TBA），沸水浴中保温40 min，取出冷却30 min后，以1 600 r/min离心5 min，上清液中加5 mL氯仿摇匀，静置分层后取上清液，分别在532 nm和600 nm处比色的吸光度，通过下式计算TBARS值[10]。

1.3.4 挥发性盐基氮 （TVB-N） 参照肉与肉制品卫生标准的分析方法（GB/T 5009.44-2003）[11]，采用微量扩散法测定凤爪的挥发性盐基氮 （TVB-N）的含量。

1.3.5 质构 样品凤爪置于TA-XT2质构仪上常温下进行检测，测试参数为P/0.5探头，测前、测试、测后速度分别为2、1、5 mm/s，变形率约为50%。弹性是指第二次压缩中所检测到凤爪的恢复高度与第一次压缩变形距离的比，每样品重复测定3次，取其平均值。

1.3.6 汁液流失率 用滤纸吸干凤爪表面的水后称质量，汁液流失率通过下式计算：

1.3.7 感官评价 由10人组成评定小组，对不同处理后的即食凤爪进行色泽、香气、滋味、形态4个方面进行感官评定。根据表1中凤爪感官标准进行评定，评定分数采用5分制，分数从1到5分，综合评价分为色、香、味、形这四项评定分所占的权重进行计算，其中色泽与形态权重系数为20%，香气与滋味权重系数为30%[12-13]。

表1 对即食凤爪感官评价的分值表Tab.1 Value of evaluation for instant chicken feet

1.3.8 统计分析 实验数据采用SPSS 13.0软件进行分析，对其进行One-way方差分析（ANOVA）和均值差异性的相关分析，显著性水平p＜0.05；图像绘制与拟合采用Oring8.0软件。

2 结果与分析

2.1 电子束辐照处理对凤爪菌落总数的影响

不同电子束辐照剂量对即食凤爪贮藏过程中菌落总数变化情况见表2。从表2可以看出，未经辐照的产品在贮藏中细菌繁殖速度非常快，在初始微生物960 cfu/g条件下，在30 d内菌落总数超过了产品标准要求30 000 cfu/g。不同辐照剂量对产品微生物变化也各不相同，辐照的剂量越高，微生物生长相对缓慢。当辐照剂量达到6.0 kGy时，产品贮藏180 d后其菌落总数为4 300 cfu/g，满足产品商业无菌的要求。表2显示，当电子束辐照剂量大于4.0 kGy时，其初始细菌总数均较低，但产品贮藏过程的微生物变化差异大；当剂量超过6.0 kGy，后期的微生物繁殖速度慢。本研究表明，即食凤爪电子束辐照的适合剂量为6.0 kGy，采用该剂量能够有效地控制产品在贮藏过程中微生物繁殖。这主要是由于高剂量辐照对微生物体内的生理活性物质，如DNA、核酸、酶及蛋白质等产生不可逆的变性，促使微生物的代谢紊乱，繁殖受阻[14-15]，微生物繁殖速度因此大为降低。而较低辐照剂量处理凤爪，由于产品水分含量高，水分活度大，产品的营养丰富，在贮藏过程中有些微生物的生理功能可能会重新修复，因此贮藏一定时间后微生物仍可快速生长繁殖[16]。

从表2可知，未经灭菌的处理凤爪在贮藏中微生物繁殖速度非常之快。在实际生产中，经常会出现由于灭菌处理控制不当而引起微生物超标问题，采用辐照处理必须控制好适当的辐照剂量。D10值是指使菌落总数降低到原始数量10%所需要的辐照剂量值，是电离辐射杀菌中估算辐照剂量的重要参数。研究D10值不仅可了解不同细菌对射线的抵抗力，也便于比较不同介质中微生物的耐辐射能力，从而制定合理的辐照剂量和辐照工艺[4，8]。在本研究中，选择了4个不初始菌落总数的即食凤爪，在电子束辐照剂量为 2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 kGy条件下检测出其对应的菌落总数。凤爪的菌落总数与辐照剂量关系见图1。通过一元线性回归分析，不同初始含菌量凤爪的电子束辐照处理的回归结果见表3。表3显示，不同初始的含菌量的D10值各不相同，D10随初始含菌量的增加而增加，回归的相关系数R2均大于0.98，属高度相关，通过计算即食凤爪的菌落总数电子束辐照的D10值在1.84～2.22 kGy。

表2 电子束辐照对凤爪贮藏过程菌落总数的影响Tab.2 Effect of EB irradiation on colony count of chicken feet during storage

图1 不同电子束辐照剂量对菌落总数的影响Fig.1 Effectofdifferentirradiation doses on total bacterial count

从表3可以看出，不同初始的含菌量的D10值各不相同。这是因为D10值受多种因素影响，不同培养方法，不同载体以及不同原始浓度对D10值都有影响[8]。

表3 不同初始含菌量的回归分析结果Tab.3 Regression analysis of different initial content of the bacterium

本研究结果显示，即食凤爪的菌落总数的D10值在1.84～2.22 kGy，这值略低于一般粉体产品中菌落总数的D10值。靳振召（2010）等[17]研究贯叶金丝桃电子束辐照杀菌的菌落总数D10值为2.91 kGy，Valero（2006）等[18]研究得出电离辐照菌落的 D10为2.48～2.75 kGy，平均值为 2.62 kGy。 Kim（2010）等[19]对腌制泡菜粉进行电子灭菌研究，得出其菌落总数的D10值约为2.23 kGy。本实验得出D10与这些研究结果较为接近，但均低于这些值。这可能主要是由于即食凤爪水分含量较高，辐照时对微生物的保护作用较弱，微生物在辐照时更易于被杀灭，因此其D10值较低[15]。

2.2 电子束辐照对凤爪理化特性的影响

分别采用 2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 kGy 的剂量辐照即食凤爪，辐照之后产品的2-硫代巴比妥酸反应物值（TBARS）、挥发性盐基氮（TVB-N）、弹性和汁液损失率，结果见表4。从表4可知，不同电子束辐照剂量的即食凤爪，其TBARS值随辐照剂量的增加而增加，当辐照剂量小于6.0 kGy，其TBARS值增加与空白值比较差异并不显著（P＞0.05），而辐照剂量达到8.0 kGy时，其TBARS值有显著差异（P＜0.05）。不同辐照剂量对即食凤爪的TVB-N影响差异不显著（P＞0.05）。表4显示，达辐照剂量小于6.0 kGy时，其弹性与汁液流失率变化并不显著，而剂量超过8.0 kGy时才会出现显著差异。

2-硫代巴比妥酸反应物值（TBARS）是衡量辐照产品中脂肪氧化的一个重要指标[12]。物料经因为辐照之后会产生一定的自由基，这些自由基可以诱导脂肪的过氧化反应与其他的化学变化，TBARS值随辐照剂量的增加而增加，不同辐照剂量产品的TBARS值增加与空白值比较差异并不显著。这可能是由于凤爪中脂肪含量较低，且不饱和的脂肪酸含量较少有关。高鹏（2009）等[20]在采用60Co处理凤爪时也得出类似的研究结果。挥发性盐基氮（TVB-N）是反映肉制品新鲜度的一个重要指标，凤爪经辐照处理后一些活性酶会失活，细菌被杀灭，所以不同辐照剂量的凤爪的TVB-N值之间不会产生显著性变化[12]。对于弹性而言，在较高照剂量下，有可能导致其组织中胶原蛋白的降解，从而产生组织软化、弹性变化与汁液流失等现象。综合本研究结果，采用6 kGy的电子束辐照剂量，凤爪的TBARS值增加并不显著，并可有效控制TVB-N值和维持凤爪良好的弹性。

表4 不同电子束辐照对凤爪理化特性的影响Tab.4 Effects of EB irradiation on properties of physical and chemical of chicken feet

2.3 电子束辐照对凤爪感官品质的影响

表5是即食凤爪经不同电子束辐照剂量处理后色、香、味、形的感官评价结果。从表5可以看出，不同电子束的辐照剂量对凤爪色泽影响并没有显著的差异（P＞0.05），色泽的感官评价得分基本是一致的。辐照对凤爪的香气与滋味产生较大的变化，当辐照剂量超过8.0 kGy时，从香气与滋味感官评价看均会有明显的差异（P＜0.05）；不同辐照剂量对于凤爪形态变化，在感官评价的得分中并无显著差异（P＞0.05），这与汁液流失率检测结果是相对应的。从表5最终的综合评价分看，当辐照的剂量小于6.0 kGy，凤爪的总体评分较为接近。许多研究表明，辐照会对食品、特别是肉制品风味生产一定的变化。一般而言，辐照剂量越大，其风味变化越为明显，因此通过感官评价方法确认产品风味变化可接受度是确认辐照剂量一个重要参考指标[2]。从本研究中可以得出，当辐照的剂量小于6.0 kGy，凤爪的总体评分较为接近，说明辐照对产品的感官品质影响较小，高美须（2010）等[13]研究60Co辐照对泡椒凤爪感官品质的影响也得出类似的研究结果。

表5 凤爪感官评价分析结果Tab.5 Analysis results of sensory evaluation of instant chicken feet

2.4 电子束辐照对凤爪贮藏品质的影响

即食凤爪经电子束6.0 kGy辐照剂量处理后在常温下贮藏6个月，凤爪的主要品质指标与微生物变化情况见表6。TBARS值与TVB-N值均随贮藏时间的增加而增加，凤爪贮藏的前期TBARS值增加显著（P＜0.05），在贮藏后期仍会增加，但变化并不显著；挥发性盐基氮（TVB-N）也随贮藏时间的增加而增加，但整个保质期内（6个月）挥发性盐基氮值维持在较低的水平。表6显示，经辐照之后的凤爪其大肠菌群和致病菌在整个保质期内均未检出，菌落总数随贮藏时间增加而快速增加，说明电子束辐照（6.0 kGy）凤爪不能完全杀灭产品中微生物，但产品在6个月贮藏内菌落总数仍低于产品要求的微生物值，即在保质期内符合商业无菌标准要求[20]。6 kGy处理之后的即食凤爪在贮藏过程中的TBARS值与TVB-N值均随贮藏时间的增加而增加。TBARS值变化主要是由于凤爪经辐照之后会产生大量的自由基，自由基的增加会加速凤爪的脂肪氧化，但自由基随着氧化消耗及其它反应的自然修复，自由基随贮藏时间增加而减少[21-22]，所以在凤爪贮藏的前期TBARS值增加显著（P＜0.05），而在贮藏后期变化并不显著；TVB-N由于产品中仍有微生物存在，且微生物随贮藏时间增加而增加，凤爪蛋白质在微生物的作用下导致TVB-N量增加，TVB-N的变化与微生物变化呈正相关。挥发性盐基氮变化也反映凤爪中细菌含量变化，在贮藏前期TVB-N变化较为缓慢，随着微生物快速增加在贮藏后期TVB-N变化更为明显，但整个保质期内（6个月）挥发性盐基氮值维持在很低的水平。大肠菌群和致病菌对辐照均非常敏感[23]，大肠菌群的D10值为300 Gy[8]，金黄色葡萄球菌在生理盐水（0.9%）中的D10值为116 Gy[24]。菌落总数随贮藏时间增加而快速增加，说明电子束辐照（6.0 kGy）凤爪不能完全杀灭产品中微生物，部分未被杀灭的微生物会在贮藏过程存在生理自我修复。凤爪水分含量高，水分活度高使得微生物在贮藏过程仍会生长繁殖[15]。综合本研究结果可以得出：即食凤爪经6.0 kGy辐照之后，产品在6个月贮藏内，品质基本可维持其原有的水平，菌落总数仍低于产品标准的规定值。

表6 电子束辐照（6.0 kGy）凤爪在常温下贮藏的品质变化情况Tab.6 Effects of EB irradiation （6.0 kGy） on chicken feet quality during storage with room temperature

3 结语

通过电子加速器的不同辐照剂量对凤爪灭菌效果与品质变化的研究，对于不同初始含菌量凤爪的菌落总数电子束辐照的D10值在1.84～2.22 kGy，且D10值随原始含菌量的增加而增加；即食凤爪辐照吸收剂量为6.0 kGy较为合适，该剂量能够有效控制凤爪的微生物数量，并且对凤爪的脂质氧化TBARS值、总挥发性盐基氮、弹性、汁液流失率、感官品质等的影响并不显著。结果表明：当辐照剂量达到6.0 kGy时，产品贮藏180 d后其菌落总数为4 300 cfu/g，辐照剂量大于6.0 kGy时，TBARS值与空白相比有显著差异，而TVB-N则无显著差异；辐照剂量超过8.0 kGy时，则凤爪的弹性与汁液流失率有显著的影响；辐照剂量在一定范围内（8.0 kGy），对产品的感官品质不会产生明显的影响，产品在常温下的贮藏期可达180 d。

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