休闲豆干辐照灭菌研究

徐远芳 李文革 彭 玲 张祺玲 周毅吉 郭 峰 王 芊

（湖南省农业科学院核农学与航天育种研究所/湖南省农业生物辐照工程技术研究中心/生物辐照技术湖南省工程研究中心 长沙410125）

随着生活水平的不断提高，我国休闲食品行业快速发展，以休闲豆干为代表的休闲豆制品深受消费者的喜爱，成为我国大豆食品行业发展最快的一类产品，尤其在湖南、四川和重庆三地盛行，其中湖南邵阳和平江均是重要生产基地［1-2］。由于休闲豆干富含蛋白质和脂肪，且水分含量高，在储藏期间易滋生微生物引起腐败变质［3-5］。 此外，许多休闲豆干生产企业的工业化和标准化程度低、卫生质量差、产品保质期短、品质不稳定，严重制约了休闲豆干产业的发展［6-8］。

为延长休闲豆干的贮藏期，主要采用的保鲜方法有高温法、超高压法、微波法、辐照法、添加防腐剂等［9-15］。在实际生产中，则大多采用巴氏杀菌和高温反压杀菌法，但经过高温处理后休闲豆干的品质会受到很大的影响，其质地变硬、弹性下降、咀嚼性增加、风味减弱［16］。辐照作为一种“冷杀菌”方法，克服了热力杀菌的不足，具有杀菌效果好、营养损失小，对食品品质影响不大，能有效延长食品的保质期，被誉为21 世纪食品绿色加工技术。目前辐照技术在湖南休闲豆干加工产业中的应用还较少，作为休闲豆干的主要生产基地，省内相关企业主要采用高温高压方法灭菌。

本试验以休闲豆干为研究材料，分别采用不同吸收剂量（0 kGy、3.1 kGy、5.9 kGy、8.6 kGy、11.4 kGy）的60Co γ 射线辐照处理休闲豆干，以豆干中微生物存活数（菌落总数、霉菌数）、一般营养成分（水分、蛋白质、脂肪、灰分和氨基酸）、理化性质（酸价、过氧化值）、质构特性（硬度、内聚性、胶着性、咀嚼性和弹性）以及感官品质（色泽、气味与滋味、口感和可接受性）为评价指标，考察60Co γ射线辐照对休闲豆干的杀菌效果及品质的影响，旨在为辐照技术在休闲豆制品加工产业中的推广应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

休闲豆干：湘氏休闲豆干，由长沙市国家级浏阳经济开发区内某豆制品生产企业提供。营养琼脂、孟加拉红：北京奥博星生物技术有限责任公司；氯化钠、石油醚、浓硫酸、硫酸钾、盐酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；正己烷：色谱纯，国药集团化学试剂有限公司；重铬酸银和重铬酸钾（银）剂量计（实验室自制）等。

1.1.2 主要仪器设备

真空充氮包装机：DZ-400/2S，诸城润生食品机械；生化培养箱：SPX-250B，天津泰斯特仪器有限公司；霉菌培养箱：MJ，上海一恒科学仪器有限公司；超净工作台：BCM-1000，苏州净化设备有限公司；立式压力蒸汽灭菌锅：LDZX-50KBS，上海申安医疗器械厂；全自动氨基酸分析仪： L-8900， 日 本 日 立 公 司； 电 子 天 平：AUW220D，日本岛津公司；质构分析仪：TAXT2i，英国StableMicrosystem 公司；自动电位滴定仪：Metrohm809，瑞士万通公司；电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9246A，上海精宏实验设备有限公司；全自动凯氏定氮仪及消化仪：FOSS2300，丹麦福斯分析仪器公司。

1.2 方法

1.2.1 样品准备

从豆制品生产车间取当天生产的灭菌前休闲豆干，用透明PE 袋分装，每袋约25 g，共15 份，用于休闲豆干微生物试验；每袋约50 g，共60份，用于休闲豆干理化指标测定及感官品质评定试验。分装后的样品用真空包装机抽真空包装并立即进行辐照。

1.2.2 辐照处理

辐照处理在湖南省农业科学院核农学与航天育种研究所浏阳辐照中心进行，放射源为60Co，单板源，活度为3.14×1016Bq，采用动态方式进行辐照。辐照过程中货箱前后自动换面，上下自动换层。为保证吸收剂量的均匀度，将样品放置于平均剂量率约8.33 Gy/min的固定区域，货箱每运行1圈的时间约为5 h，平均吸收剂量约2.5 kGy，每辐照1圈即取出相应的样品，并手动将其余样品放置在原区域继续辐照。辐照过程采用重铬酸银和重铬酸钾（银）剂量计进行剂量跟踪，每个剂量设3个平行样，剂量计经中国计量科学研究院国家剂量保证服务（NDAS）比对标定。实验的设计剂量分别为0 kGy、2.5 kGy、5 kGy、7.5 kGy、10 kGy，实测剂量分别为0 kGy、3.1 kGy、5.9 kGy、8.6 kGy、11.4 kGy。样品辐照完成后贮藏于4 ℃冰箱中待检测，所有样品检测均重复3次以上。

1.2.3 测定方法

参照GB 4789.2—2016方法测定休闲豆干菌落总数［17］；参照GB 4789.15—2016 方法测定休闲豆干霉菌数［18］。

按GB 5009.3—2016方法测定休闲豆干水分的含量［19］；按GB 5009.5—2016方法测定蛋白质的含量［20］；按GB 5009.6—2016 方法测定脂肪的含量［21］；按GB 5009.4—2016 方法测定灰分的含量［22］；按GB 5009.124—2016的方法测定氨基酸的含量［23］；按GB 5009.229—2016 方法测定酸价［24］；按GB 5009.227—2016方法测定过氧化值［25］。

质构测定参数：探头为P/50，测试速度为1.0mm/s，压缩形变量为20%。每个样品重复测试9次，取平均值［26］。

1.2.4 感官品质评定

辐照完成后，取适量不同吸收剂量辐照处理后的休闲豆干置于清洁、干燥的白色瓷盘中，在自然光条件下，采用目测、鼻嗅和口尝评定方法，记录各个样品的色泽、气味与滋味、口感等。

1.3 数据分析

运用SPSS 22.0 统计分析软件进行方差分析，采用一般线性模型中的Tukey 检验在5%显著水平上比较各项指标的平均值有无显著差异，数据以±s表示，并用Excel绘图。

2 结果与分析

2.1 60Co γ 射线辐照对休闲豆干微生物存活数的影响

经不同吸收剂量辐照处理后休闲豆干的微生物存活数见表1。由表1可知，60Co γ射线辐照对休闲豆干微生物具有较好的抑制效果，吸收剂量越大，抑制作用越强。初始菌落总数为2.9×105CFU/g、霉菌数为3.0×105CFU/g的休闲豆干，经3.1 kGy吸收剂量辐照处理可杀死其中90%以上的污染微生物，8.6 kGy 即可使其菌落总数和霉菌数均降至10 CFU/g以下。

休闲豆干菌落总数和霉菌数的对数值（lgN）与吸收剂量（D）的关系曲线见图1。根据拟合方程y=-0.549 1x+5.388 8（R2=0.993 2）和y=-0. 491 9x+5.462 7（R2=0.996 2），推算出60Co γ 射线辐照对休闲豆干中菌落总数和霉菌数的吸收剂量D10值分别为1.82 kGy 和2.03 kGy。D10值是指使某种微生物的数量下降为原来的10%所需要的吸收剂量，是影响辐照灭菌效果的重要参数。不同种类豆制品的辐照杀菌效果一致，但D10值有所差异［27-28］。一方面与豆制品的含水量等理化条件有关，另一方面是由于其杂菌菌群组成结构不同，不同菌种间 辐射抗性有差异［29］。

表1 60Co γ射线辐照对休闲豆干中微生物存活数的影响Table 1 Effects of 60Co γ ray irradiation on microbial survival of leisure dried bean curd

2.2 60Co γ 射线辐照对休闲豆干一般营养成分的影响

每种食品加工技术都会不同程度地影响产品的品质，辐照技术作为一种“冷加工”技术也不例外［30］。图2 为不同吸收剂量辐照后休闲豆干一般营养成分含量的变化情况。

由图2，与对照组样品（0 kGy）相比，辐照样品中水分、蛋白质和灰分的含量没有发生明显的变化（p＞0.05），而辐照样品的脂肪含量则显著下降（p＜0.05），但与吸收剂量没有明显的相关性。辐照是传递能量的过程，大豆蛋白质经一定剂量的辐照后会发生变性，因此，通过适宜吸收剂量的辐照处理可改善大豆蛋白质的组织结构及功能特性［31-32］。γ 射线具有很强的氧化性，容易引起脂类物质的氧化效应，因此，60Co γ射线辐照处理后休闲豆干的脂肪含量减少与脂肪的氧化反应有关［33］。

2.3 60Co γ 射线辐照对休闲豆干氨基酸各组分含量的影响

经不同吸收剂量的60Co γ射线辐照后，休闲豆干氨基酸各组分的含量变化情况见图3。

由图3可以看出，休闲豆干氨基酸的种类和含量丰富，共检测出7种必需氨基酸和8种非必需氨基酸。经5.9 kGy 和11.4 kGy 吸收剂量辐照处理后，休闲豆干氨基酸各组分的含量均有所增加，但与对照组样品相比没有明显的差异（p＞0.05）。结果表明，11.4 kGy 以内剂量的60Co γ 射线辐照不会对休闲豆干氨基酸各组分产生明显的破坏效果，且60Co γ 射线辐照有改善休闲豆干营养品质的作用。但有研究发现，γ射线辐照处理会引起支链氨基酸、含硫氨基酸、带醇羟基氨基酸的辐解反应［34］。

2.4 60Co γ 射线辐照对休闲豆干理化性质的影响

酸价和过氧化值均是反映食品中油脂氧化程度的重要指标，油脂氧化是典型的自由基链式反应，辐照会加快油脂中自由基的生成速率，从而加速油脂的氧化过程，吸收剂量越大，氧化程度越高［35］。图4表示经不同吸收剂量的60Co γ射线辐照后，休闲豆干酸价和过氧化值的变化情况。

由图4可以看出，休闲豆干的酸价随着吸收剂量的增加先升后降，5.9 kGy 时，休闲豆干的酸价最高，显著高于对照组样品（p＜0.05）；11.4 kGy时，则显著低于对照组样品（p＜0.05）。经不同吸收剂量辐照后，各辐照样品的过氧化值均显著低于对照组样品（p＜0.05），且随着吸收剂量的增加有下降的趋势，休闲豆干的过氧化值对吸收剂量的线性拟合方程式为y=-0.006 5x+0.056 3，R2=0.989 9，说明休闲豆干的过氧化值与吸收剂量有明显的线性相关性。这与已有的研究结论不一致，可能是由于休闲豆干成分以蛋白质为主，油脂含量不高，其本身过氧化值较低，没有客观反映出辐照对脂肪的氧化效应。结果表明，经不同吸收剂量的60Co γ射线辐照后，休闲豆干的酸价与对照组样品相比有所差异，但酸价的变化与吸收剂量没有明显的相关关系。休闲豆干的过氧化值随着吸收剂量增加有下降的趋势，且各辐照样品的过氧化值均显著低于对照组样品（p＜0.05）。

2.5 60Co γ 射线辐照对休闲豆干质构特性的影响

休闲豆干具有质地柔软、韧劲足、口感细腻、味美可口、风味独特等特点，这些感官品质与休闲豆干的质构特性密切相关，其中，硬度、咀嚼性、凝聚性等为评价豆干品质的关键质构指标［36-37］。图5 为经不同吸收剂量的60Co γ 射线辐照后休闲豆干质构特性的变化情况。可以看出，在不同吸收剂量辐照条件下，休闲豆干的5种质构指标的变化表现有所差异，其中硬度、咀嚼性和胶着性值随着吸收剂量的增加呈现升降交替波动的趋势，而咀嚼性和弹性值的变化则不明显。但与对照组样品相比，各辐照处理后的样品硬度、内聚性、胶着性、咀嚼性和弹性值等5种质构指标均没有发生明显变化（p＞0.05）。说明11.4 kGy 以内吸收剂量的60Co γ射线辐照不会对休闲豆干的质构特性产生明显的影响。

2.6 60Co γ 射线辐照对休闲豆干感官品质的影响

休闲豆干的感官品质主要从色泽、气味与滋味、口感和可接受性等4个方面进行评定。不同吸收剂量辐照处理后休闲豆干的感官评定结果见表2。未辐照处理的休闲豆干外观呈棕黄色，长条形，表面附着有红色辣椒油，有麻辣味和豆香味，质地密实，咀嚼时有韧性。经3.1～5.9 kGy 吸收剂量辐照处理后，对休闲豆干的色泽、气味与滋味、口感和可接受性无明显影响。辐照吸收剂量为8.6 kGy时，辣椒油红色变淡，有轻微的辐照味，但不影响其可接受性。经11.4 kGy剂量辐照后，辣椒红油褪色明显，辐照味增强，可接受性降低。表明采用8.6 kGy 以下的吸收剂量辐照处理不会对休闲豆干感官品质产生明显的不良影响。

表2 60Co γ射线辐照对休闲豆干感官品质的影响Table 2 Effects of 60Co γ ray irradiation on sensory quality of leisure dried bean curd

3 结论

60Co γ 射线辐照对休闲豆干具有较好的杀菌效果，随着吸收剂量的增加，抑制作用逐渐增强，8.6 kGy 吸收剂量辐照处理即可使休闲豆干的菌落总数和霉菌数均降至10 CFU/g 以下。除脂肪外，60Co γ射线辐照对休闲豆干一般营养成分的含量没有明显影响。60Co γ射线辐照处理后休闲豆干的酸价和过氧化值无显著升高，说明60Co γ射线辐照不会明显加速休闲豆干的氧化反应。60Co γ射线辐照也不会对休闲豆干的质构产生明显的破坏效果，小于8.6 kGy 吸收剂量的辐照处理对其感官品质无明显的不良影响。在实际应用中，采用8.6 kGy 以下适宜吸收剂量的60Co γ射线辐照处理休闲豆干以达到杀菌的效果，同时不会明显影响其营养品质和感官品质。