电子束辐照对鲜切西蓝花冷藏保鲜的影响

戚文元,王海宏,岳 玲,郑 琦,陈志军,颜伟强,包英姿,孔秋莲*

(1 上海市农业科学院,上海201403; 2上海束能辐照技术有限公司,上海201403)

西蓝花富含多种营养成分,是具有防癌抗癌功效的保健蔬菜。 因为食用部位是幼嫩花球,新鲜西蓝花采后呼吸代谢旺盛,易出现黄化、失水、衰老、腐烂等问题,长期保鲜难度较大。 研究表明,采后常温贮运中,西蓝花茎梗和花蕾失水而变松软,叶绿素降解使花球2—3 d 就开始变黄,严重影响其商品价值[1]。鲜切蔬菜又称最小加工蔬菜、切割蔬菜,是以新鲜蔬菜为原料,轻度加工而成的净菜或即食蔬菜制品,微生物控制和保鲜技术应用在保证其产品品质中至关重要[2]。 鲜切西蓝花是切割蔬菜的主要品种之一,也是新鲜西蓝花供应的常见产品形式[3]。 为保障鲜切西蓝花的食用安全,延长货架期,普遍使用低温、气调和化学杀菌保鲜剂进行鲜切西蓝花保鲜,其中低温主要是采用0 ℃或4 ℃[4-5],气调主要是利用聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、纳米膜等不同种类的保鲜膜实现自发调气[6-7]。 化学杀菌保鲜剂处理是鲜切西蓝花贮运研究中普遍使用的技术措施,见于报道的有赤霉素、6-苄基腺嘌呤[8]、水杨酸[9]、乙醇[10]等生理调节物质,臭氧水[11]、曲酸[12]、植物精油类天然提取物[13]、硝普钠[14]、二氧化氯[15]、次氯酸钠[16]、过氧乙酸[17]、壳聚糖[18]等杀菌物质。 因化学处理的物质残留和消费者接受度等问题,微波处理[19]、减压贮藏[20]、静电场处理[21]等物理方法也有用于鲜切西蓝花保鲜研究的报道。

辐照作为一种物理杀菌保鲜技术,不仅可有效控制产品中的微生物数量,杀灭病原微生物,减少食源性疾病的发生,还可抑制鲜活农产品的生物酶活性,对保障新鲜果蔬的食用安全、延长产品保鲜期都有重要作用[22-23]。 电子束辐照速度快、加工时间短、产品温升小,可实现产品低温快速杀菌,对鲜切果蔬等有冷杀菌需求的产品尤其重要。 国内已有用于鲜切哈密瓜[24]、青椒[25]、牛蒡[26]、西洋芹[27]等果蔬的报道,但关于鲜切西蓝花电子束辐照的研究还未见报道。 本试验以鲜切西蓝花为试材,明确电子加速器辐照对鲜切西蓝花的保鲜效果、微生物存活水平和冷藏时间的影响,探索电子束辐照鲜切西蓝花的应用可行性,为电子束辐照鲜切西蓝花的产品质量控制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜西蓝花就近超市卖场自购,冰袋保温运至实验室。 选取新鲜饱满、大小均匀、无小花开放、无病虫害、无机械损伤的西蓝花,将西蓝花修整,去掉主茎上的叶片,切去过长、老化的花茎,放入0.1‰次氯酸钠水溶液中浸泡3 min,沥干水分,用锋利的刀具将其切分成直径3—4 cm 的小花球,每个花球保留2—3 cm长的小茎。 将切分好的小花球随机装入0.03 mm 厚聚乙烯袋(PE)、0.02 mm 厚聚氯乙烯袋(PVC)、一次性聚丙烯保鲜盒(PP)3 种不同包装中,每个包装鲜切西蓝花100 g 左右。 PE 和PVC 包装用热塑封口,PP 包装盖紧上盖,放入(4 ±1)℃冰箱以备辐照处理,整个流程保证2 h 内进行辐照处理。 辐照后的鲜切西蓝花置于(4 ±1)℃冰箱内冷藏存放30 d,定期检测有关指标。

1.2 方法

1.2.1 电子束辐照

包装好的鲜切西蓝花分别用不同剂量电子束辐照,设定剂量为0 kGy(未辐照)、2.4 kGy、4 kGy 共3个水平,每个剂量水平设置8 次重复。 鲜切西蓝花包装单层摆放于不锈钢托盘中,避免花球互相叠压,进行电子束单面辐照。 使用重铬酸钾(银)液体化学剂量计[28]对实际辐照剂量进行监测,控制剂量误差范围≤±5%,剂量计校准按照GB∕T 16640—2008 进行[29]。 电子束辐照设备为清华同方威视IS1020 电子加速器(10 MeV、20 kW)。

1.2.2 黄化率、失重率和腐烂率测定

黄化率参考史君彦等[14]方法并做修改。 0 级:花球绿色无变黄;1 级:花球＜1∕8 面积变黄;2 级:花球1∕8—1∕4 面积变黄;3 级:花球1∕4—1∕2 面积变黄;4 级:花球＞1∕2 面积变黄。

失重率采用质量法测定。 失重率=(初始质量-调查质量)∕初始质量×100%

腐烂率以有小花发生褐变腐烂计算,腐烂率为发生腐烂的花球数占包装内总花球数的百分比。

1.2.3 花球坚实度测定

英国Stable Micro Systems 公司TA-XT Plus 型质构仪检测,利用P∕50 圆柱形探头对鲜切西蓝花花球进行压缩模式测试。 分别选取不同处理的花球,稍微修剪花球边缘,保证无挤压状态下装入相同规格的玻璃烧杯中,下压测试。 测前、测中、测后速度均为1.00 mm∕s,位移为15.00 mm,触发力为20.0g。 以最大正峰对应的力值(kg)表示坚实度。

1.2.4 总叶绿素含量测定

丙酮提取,比色法测定[13],以叶绿素a 和叶绿素b 的含量之和计算总叶绿素含量。

1.2.5 组织相对电导率测定

参考高佳等[15]方法。 使用雷磁DDS-307 电导率仪测定。 从每个处理样品中取15 g 西蓝花小花球,加入150 mL 去离子水,室温(20 ℃)100 r∕min 振荡30 min 后测定样品组织电导率,记为E1。 再将测定样品置于-20 ℃冷冻24 h,取出解冻(50 ℃,60 min),测定解冻后样品组织电导率,记为E2。

组织相对电导率E=E1∕E2×100%

1.2.6 微生物学检验

测定菌落总数、霉菌和酵母、大肠菌群3 项指标,分别参照GB∕T 4789—2016[30]中的系列标准《食品微生物学检验菌落总数测定》、《食品微生物学检验霉菌和酵母计数》、《食品微生物学检验大肠菌群计数》进行。

1.3 数据统计与分析

采用SPSS 19.0 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 电子束辐照对不同包装冷藏鲜切西蓝花黄化率、失重率和腐烂率的影响

小花变黄衰老是西蓝花保鲜中的主要问题之一。 在本试验条件下,PP 保鲜盒包装的鲜切西蓝花最早出现黄化现象,4 ℃冷藏至12 d 时有小花变黄,其他包装处理在冷藏至18 d 时开始有黄化发生。 由图1看出,黄化率随着冷藏时间延长而增加,不同处理间的黄化率始终以PP 保鲜盒最高,PE 保鲜袋次之,PVC保鲜袋最低。 电子束辐照可抑制黄化发生,2.4 kGy 处理的效果优于4 kGy 处理。 采用0.02 mm 厚PVC保鲜袋处理结合2.4 kGy 辐照,可最大程度抑制黄化发生,4 ℃冷藏18 d 时黄化率为2.2%,24 d 时为3.9%,30 d 时为12.2%,始终低于同期其他处理。

鲜切西蓝花的失重率变化见图2。 电子束辐照对失重率影响不明显。 随冷藏期间延长,失重率增加,PVC 保鲜袋处理的增幅最小,PE 保鲜袋处理次之,PP 保鲜盒处理最大。 0—6 d 内鲜切西蓝花失重率增幅较大,但0—18 d 内,所有处理的失重率均小于3%,且各处理间差别不大。 4 ℃冷藏18 d 时,PVC 保鲜袋电子束辐照处理的失重率最低,其中2.4 kGy 处理为1.2%,4 kGy 处理为1.0%。 18 d 后,PE 保鲜袋和PP 保鲜盒处理的失重率增幅较大,30 d 冷藏结束时,PVC 保鲜袋处理的失重率均低于PE 保鲜袋和PP 保鲜盒处理,但所有处理的失重率均未超过5%。

鲜切西蓝花冷藏期间腐烂率变化见表1。 由表1 看出,冷藏至18 d 时,PVC 和PE 保鲜袋包装的电子束辐照处理鲜切西蓝花均无腐烂发生;同期未辐照鲜切西蓝花的腐烂率以PVC 保鲜袋最低,PP 保鲜盒次之,PE 保鲜袋最高。 随冷藏时间延长,鲜切西蓝花腐烂率增加,但仍表现为PVC 保鲜袋包装低于同剂量其他包装处理。 冷藏30 d 时,PVC 保鲜袋结合电子束辐照处理鲜切西蓝花的腐烂率未超过8%。 统计分析表明,电子束辐照显著抑制腐烂发生,其中未辐照鲜切西蓝花在冷藏24 d、30 d 的腐烂率均显著高于电子束辐照处理。

表1 电子束辐照对不同包装4 ℃冷藏鲜切西蓝花腐烂率的影响Table 1 E-beam irradiation on decay rate of fresh-cut broccoli in different packages at 4 ℃ %

2.2 电子束辐照对不同包装冷藏鲜切西蓝花花球坚实度的影响

贮藏期间的失水、小花衰老开花等都会导致西蓝花花球坚实度下降,商品性降低。 鲜切西蓝花入贮时花球坚实度为11.1 kg,结合黄化现象的发生对冷藏12 d、18 d、24 d 和30 d 的鲜切西蓝花花球坚实度进行监测。 由图3 看出,冷藏期间花球坚实度逐渐降低,PVC 保鲜袋处理的花球坚实度高于PE 保鲜袋和PP 保鲜盒处理。 电子束辐照处理的鲜切西蓝花花球坚实度大于未辐照处理,其中2.4 kGy 保持花球坚实度效果最好,其花球坚实度在4 ℃冷藏18 d 时为9.1 kg,为入贮初值的82.3%,24 d 时为8.3 kg,为入贮初值的74.8%。

2.3 电子束辐照对不同包装冷藏鲜切西蓝花总叶绿素含量的影响

鲜切西蓝花冷藏期间总叶绿素含量呈下降趋势,PVC 保鲜袋处理降幅最小,PP 保鲜盒处理降幅最大。电子束辐照可抑制总叶绿素含量下降,2.4 kGy 效果优于4 kGy。 冷藏至18 d 时,PVC 保鲜袋2.4 kGy处理的总叶绿素含量为11.5 mg∕[(100 g)FW],是入贮初值84.6%,PP 保鲜盒未辐照处理的总叶绿素含量最低,仅为入贮初值的50%。 所有处理的总叶绿素含量在冷藏24 d 后快速下降,至冷藏30 d 时,PP 保鲜盒、PE 保鲜袋、PVC 保鲜袋不同包装处理中的最高总叶绿素含量分别为入贮初值的21.1%、26.5%、42.4%(图4)。

2.4 电子束辐照对不同包装冷藏鲜切西蓝花组织相对电导率的影响

由图5 看出,鲜切西蓝花的组织相对电导率在冷藏期间呈上升趋势,冷藏18 d 时,PP 保鲜盒未辐照处理的组织相对电导率最高,为10.8%,较入贮初值升高151.2%;PVC 保鲜袋2.4 kGy 处理的组织相对电导率最低,为5.4%,较入贮初值升高25.6%。 冷藏24 d 时,所有处理的组织相对电导率均出现较大幅度上升,PVC 保鲜袋2.4 kGy 处理的组织相对电导率仍保持所有处理中最低水平,为8.1%,较入贮初值升高88.4%。

2.5 电子束辐照对不同包装冷藏鲜切西蓝花微生物学指标的影响

电子束辐照对不同包装冷藏鲜切西蓝花菌落总数的影响见图6。 电子束辐照可大幅降低鲜切西蓝花的菌落总数水平。 冷藏期间,不同包装未辐照处理的菌落总数水平均大于104CFU∕g,并随冷藏时间延长而增加。 各包装辐照处理的菌落总数水平在辐照后大幅降低,但不同剂量间差异不大。 冷藏6 d 时,除PE 保鲜袋2.4 kGy 处理的菌落总数接近102CFU∕g 外,其他各电子束辐照处理均无菌落总数检出。 随冷藏时间延长,各辐照处理的菌落总数逐渐增加,但在冷藏18 d 时未超过103CFU∕g,冷藏24 d 时未超过104CFU∕g,均低于辐照前2.3 ×105CFU∕g。

各处理鲜切西蓝花冷藏期间霉菌和酵母计数的变化见图7。 未辐照处理的霉菌和酵母计数在冷藏期间变化不大,在104—106CFU∕g 范围内波动。 电子束辐照可降低霉菌和酵母水平,0—18 d 内4 kGy 的效果优于2.4 kGy。 但各辐照处理对霉菌和酵母的杀灭效果低于菌落总数,冷藏6 d 时,除PVC 保鲜袋4 kGy处理的霉菌和酵母没有检出外,其他各辐照处理均有检出。 不同包装辐照处理的霉菌和酵母计数随冷藏时间延长而增加,PVC 保鲜袋4 kGy 处理18 d 内无霉菌和酵母检出,其后有较大幅度增加,其他各辐照处理霉菌和酵母计数在30 d 冷藏期间上升幅度不大。 冷藏30 d 时所有辐照处理的霉菌和酵母计数均低于辐照前1.6 ×105CFU∕g。

鲜切西蓝花在加工过程中有0.1‰次氯酸钠水溶液浸泡除菌处理,但浸泡后仍有大肠菌群检出,辐照前为460 CFU∕g。 6—30 d 保鲜期内,不同包装未辐照处理的大肠菌群随冷藏时间延长而增加。 电子束辐照杀灭大肠菌群效果良好,不同包装2.4 kGy 处理的鲜切西蓝花18 d 内均无大肠菌群检出,PVC 保鲜袋和PP 保鲜盒的4 kGy 处理30 d 内无大肠菌群检出,PE 保鲜袋的4 kGy 辐照处理24 d 内无大肠菌群检出。 冷藏30 d 时,不同包装辐照处理鲜切西蓝花的大肠菌群均低于辐照前460 CFU∕g(表2)。

表2 电子束辐照对不同包装4 ℃冷藏鲜切西蓝花大肠菌群的影响Table 2 Effect of e-beam irradiation on coliform bacteria of fresh-cut broccoli in different packages at 4 ℃ CFU·g -1

3 结论

鲜切西蓝花是切割蔬菜的主要供应品种之一,也是新鲜西蓝花供应的重要产品形式。 因代谢旺盛,含水量高,冷藏期间易出现黄化、花球变软、微生物腐烂等不良现象,室温下保鲜期不超过3 d[1],低温冷藏时保鲜期在12—15 d[11-12]。 本研究表明,电子束辐照作为一种物理冷杀菌技术,可满足鲜切西蓝花低温杀菌的技术需求,有效提高冷藏鲜切西蓝花的贮藏品质,延长保鲜期。 0.02 mm 厚PVC 保鲜袋结合2.4 kGy电子束辐照,4 ℃冷藏18 d 时,鲜切西蓝花的黄化率为2.2%,失重率小于1.3%,花球坚实度为入贮初值的82.3%,总叶绿素含量为11.5 mg∕[(100 g)FW],是入贮初值的84.6%。 无腐烂发生,无大肠菌群检出。 综合考虑黄化率、失重率、腐烂率、叶绿素含量等保鲜效果和理化指标变化趋势,建议0.02 mm厚PVC 保鲜袋结合2.4 kGy 电子束辐照处理鲜切西蓝花在4 ℃冷藏条件下的保鲜期为18—24 d。