两种辐照方式对灵芝孢子粉灭菌效果及品质影响的比较

陈志军，岳玲，孔秋莲，颜伟强，王海宏，包英姿，戚文元*

（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）

两种辐照方式对灵芝孢子粉灭菌效果及品质影响的比较

陈志军1，2，岳玲1，2，孔秋莲1，2，颜伟强1，2，王海宏1，2，包英姿2，戚文元*1，2

（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）

作者以破壁灵芝孢子粉为材料，研究了电子束和γ射线两种射线的不同辐照剂量对灵芝孢子粉微生物和品质的影响。结果表明：两种射线辐照对产品微生物和多糖质量分数变化基本一致。电子束和γ射线辐照灵芝孢子粉菌落总数的D10值分别为2.167 kGy和2.172 kGy，霉菌与酵母菌的D10值分别为2.646 kGy和2.452 kGy；当辐照低于8 kGy时，电子束和γ射线辐照对灵芝孢子粉的多糖质量分数均无明显影响，而高于8 kGy时，其多糖质量分数有显著变化。因此，低于8 kGy的辐照剂量可视为破壁灵芝孢子粉安全辐照剂量。

电子束；γ射线；D10值；灵芝多糖

灵芝孢子粉是灵芝在生长成熟期从灵芝菌褶中弹射出来的极其微小的卵形生殖细胞，即灵芝的种子，具有灵芝的全部遗传物质和保健作用［1］。其主要活性物质有多糖类化合物、三萜类化合物和微量元素等，对免疫系统、神经系统、内分泌和代谢系统以及心血管系统等都具调节作用［2］。灵芝作为药物已正式被《国家药典》收载，同时它又是国家卫生部批准的新资源食品，可以药食两用，灵芝孢子粉也因此成为群众喜爱的保健品［3］。

灵芝孢子粉在采收、加工及贮藏等过程中极易受到微生物的污染，从而影响食用安全。辐照灭菌因具有常温常压、无残留、安全可靠、可密封包装下进行等优点，已广泛应用于医疗卫生用品的杀菌消毒与食品灭菌等［4］。目前，辐照技术主要有γ射线辐照和电子束辐照，两者各具优点［5］。为了保证灵芝孢子粉的卫生要求，可以采用辐照杀菌［6］。但是，灵芝孢子粉属于功能性保健品，关于辐照对其活性成分的影响未见报道。

市场上的灵芝孢子粉分为破壁和未破壁两种。研究表明［7］，破壁灵芝孢子粉的有效成分更易提取，也更容易被人体吸收。因此，作者以破壁灵芝孢子粉为材料，研究了电子束和γ射线辐照对孢子粉的杀菌效果，以及对灵芝多糖质量分数的影响，为灵芝孢子粉的辐照灭菌剂量提供依据。

1　材料与方法

1.1材料

破壁灵芝孢子粉：深褐色颗粒或粉末，无异味；培养基（菌落总数、霉菌和酵母、大肠菌群、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等）：购自上海盛思生化科技有限公司；试剂（95%乙醇、无水葡萄糖、浓硫酸、蒽酮等）：均为分析纯，购自中国医药（集团）上海化学试剂公司。

1.2仪器及设备

钴源：活度为2.22×1015Bq；电子直线加速器：ESS-010-03，能量10MeV，功率12 kW，日本；紫外可见分光光度计：UV-1800，日本岛津；TES-1002型超声波清洗机；DK-S24恒温水浴锅。

1.3方法

1.3.1菌落总数、霉菌和酵母及大肠菌群和致病菌测定菌落总数、霉菌和酵母及大肠菌群和致病菌测定根据《食品卫生微生物学检验》进行检测［8］。

1.3.2D10值确定取未经辐照处理的灵芝孢子粉样品50 g，装入无菌塑料自封袋中密封。分别利用加速器和钴源辐照，辐照剂量设定0、2、4、6、8、10、12 kGy。辐照吸收剂量采用化学剂量计（重铬酸银与重铬酸钾银）测定，测量精度与国家NDAS剂量比对误差＜±3%。每个剂量水平的试验设置3个重复，辐照后样品立即进行菌落总数、霉菌和酵母测定。

SD=D×lg（N0/N）

式中，SD为照射剂量，D为D10值，N0为照射前污染菌数，N为辐照后残留菌数［9］。

1.3.3样品液制备参照朱建国［10］与戴军［11］等人用醇提水提法进行灵芝多糖的提取。即准确称取灵芝孢子粉1 g，加入80%乙醇100 mL，超声波30 min，重复提取2次，离心后弃上清液。残渣再加40 mL蒸馏水，于100℃水浴锅内加热提取3 h，离心，弃残渣。上清液定容至50 mL，待测。

1.3.4多糖质量分数的测定采用蒽酮-硫酸法［12］。1.3.5标准曲线精密称取105℃干燥至恒重的葡萄糖对照品适量，加水制成每毫升含0.1mg的溶液，即得对照品溶液。分别精密吸取对照品溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，置于10 mL具塞试管中，加水至2.0 mL，精密加入硫酸蒽酮溶液（精密称取蒽酮0.1 g，加80%的硫酸溶液100 mL使溶解、摇匀）6mL，摇匀，置水浴中加热15min，取出，放入冰浴中冷却15 min，以相应的试剂为空白对照，紫外—可见分光光度计于625 nm波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，质量浓度为横坐标，绘制标准曲线。

1.4数据统计与分析

采用SPSS13.0统计分析软件进行显著差异性分析。

2　结果与分析

2.1不同射线辐照对灵芝孢子粉微生物的影响

电子束和γ射线的不同辐照剂量对灵芝孢子粉的菌落总数、霉菌与酵母菌的影响见表1。由表1可知，未经灭菌处理的灵芝孢子粉的初始微生物含量较高，电子束和γ射线均能有效控制产品中的微生物，其含量随辐照剂量增加而减少。从实际生产应用来看，为了控制产品微生物，通常选择的辐照剂量是6～8 kGy，需要依据原料的初始含菌量，确定其最终的辐照剂量。

表1　不同射线辐照对灵芝孢子粉微生物的影响Table 1 E ffects of irradiation doses on m icrobes in Ganoderma lucidum spore powder

2.2不同射线辐照的D10值确定

D10值是杀灭90%的微生物所需剂量，可以表示不同介质中微生物的辐射抗性，也是选择合适杀菌剂量的重要参数［13］。灵芝孢子粉经电子束和γ射线不同剂量辐照后，存活菌对数与辐照剂量的关系见图1-2。可见，辐照后的灵芝孢子粉中平均存活菌数y的对数与辐照剂量x之间呈线性负相关。对不同电子束和γ射线辐照剂量与产品的微生物变化关系通过数据线性回归分析，得出不同的回归方程，依据回归方程的斜率计算出其对应的D10值，结果见表2。

图1　电子束辐照对灵芝孢子粉微生物的影响Fig.1　Survival m icrobes in Ganoderma lucidum spore powder irradiated by E-beamswith different doses

图2　γ射线辐照对灵芝孢子粉微生物的影响Fig.2　Survival m icrobes in Ganoderma lucidum spore pow der ir radiated byγ-rays w ith different doses

由表2可知，不同射线辐照灵芝孢子粉微生物的D10值基本一致，特别是菌落总数的D10值，二者非常接近，这说明电子束和γ射线对灵芝孢子粉的灭菌效果基本相同。霉菌与酵母菌的D10值均要大于其菌落总数D10值，表明在同样辐照条件下，霉菌与酵母菌更耐辐射。不同微生物对辐射耐受性是不同的，一般不产芽孢的细菌中，革兰氏阳性菌的耐辐射性比革兰氏阴性菌强得多；真菌类微生物中，酵母的耐辐射性比霉菌强，所以辐照灭菌剂量与污染微生物的种类密切相关［14］。大量研究表明［15］，菌落总数辐照（γ射线）的D10值在1.2～3.0 kGy范围内，本试验的结果也在这范围内。不同射线辐照的D10值略有不同，这可能是由于辐照穿透能力不同所致，电子束辐照穿透能力小于γ射线。灵芝孢子粉在电子束和γ射线不同辐照剂量与微生物变化的线性回归分析结果的相关系数（R2）均高于0.96，说明回归方程可信度高，可以用于预测辐照剂量对微生物的影响程度，即通过D10值可以确定对不同初始微生物含量灵芝孢子粉灭菌所需要的辐照剂量。

2.3电子束和γ射线辐照灵芝孢子粉对大肠菌群与致病菌的影响

表3是电子束和γ射线不同辐照剂量对灵芝孢子粉中大肠菌群与致病菌（沙门氏菌和金黄色葡萄球菌）的检测结果。可以看出，当辐照剂量达到4 kGy以上时，不同射线辐照的大肠菌群与致病菌（沙门氏菌和金黄色葡萄球菌）均未检出，表明大肠菌群与致病菌对辐照非常敏感。大肠菌群是一类不耐辐照的细菌，其D10值很低，一般在0.025～0.24 kGy，如大肠杆菌的D10是0.22～0.24 kGy，鼠伤寒杆菌D10是0.20～0.24 kGy［16］。因此，灵芝孢子粉中的大肠菌群在杀灭菌落总数与霉菌和酵母菌的辐照剂量下足以全部被杀灭。研究表明［17］，致病菌对辐照的敏感度很高，如金黄色葡萄球菌在0.9%生理盐水和肉汤培养基中，其D10值分别为111 Gy和119 Gy，说明这种菌对射线的抵抗性不强。致病菌沙门氏菌对辐照也非常敏感。有研究表明［18］，1.5 kGy的辐照剂量可有效地杀灭卿鱼中人工污染的沙门氏菌。哈益明［19］等研究了冷却鸡肉经60Co辐照后的菌落总数、大肠杆菌（10003）和空肠弯曲杆菌（33560、CY04）的D10值分别为1.434、0.408、0.175、0.20 kGy。章海文［20］等的辐照牡蛎杀菌保质研究结果显示，当辐照剂量达到5.0 kGy以上时，可有效杀灭沙门氏菌、志贺氏菌及副溶血性弧菌这三种致病菌。所以正常控制产品菌落总数的辐照剂量下，当辐照剂量达6 kGy时，可以有效杀灭产品中的致病菌。如果辐照灭菌的主要对象是致病菌，所使用的辐射剂量就可以适当低一些，这在节约能源等方面具有实际意义。

表2　不同射线辐照的微生物变化回归分析Table 2 Regression analysis ofm icrobial changes in Ganoderma lucidum spore powder by E-beams andγ-rays

表3　电子束和γ射线辐照对灵芝孢子粉大肠菌群与致病菌的影响Table 3 Effects of E-beam s andγ-rays on coliform bacteria and pathogens in Ganoderma lucidum spore powder

2.4电子束和γ射线辐照对灵芝多糖的影响

灵芝多糖是灵芝孢子粉的主要活性成分之一，其保健功能主要体现在降血糖、降血脂、抗肿瘤、提高免疫力和抗氧化等方面，因此灵芝多糖是评价灵芝孢子粉品质的重要指标。图3是葡萄糖溶液的标准曲线，回归方程Y=0.281 1X-0.275 9，r2=0.999 8，由此表明，葡糖糖质量浓度在0～0.1 mg/mL范围内呈良好的线性关系，可以作为计算灵芝多糖质量分数的曲线。图4是电子束和γ射线不同辐照剂量对灵芝多糖影响的结果，由图可知，当辐照剂量小于6kGy时，不同射线辐照的灵芝多糖无明显变化，当辐照剂量达到8 kGy时，多糖质量分数显著增加，表明辐照对产品的有效成份产生了变化，这种变化有可能导致灵芝孢子粉品质的劣变。因此，从保持产品原有品质考虑，灵芝孢子粉的辐照剂量应小于8 kGy。考虑辐照对具有保健功能食品的功能性影响，应尽量避免高剂量辐照，以保持这些物质的生理活性功能。类似灵芝孢子粉等中草药辐照也有不少的研究，适当控制辐照剂量可以有效保持这些物质其原有活性功能，如雷曦［21］等研究表明，经1.5、6 kGy辐照后，当归中的阿魏酸、党参中的多糖含量较辐照前无变化，且辐照放置6个月后，其有效成分也未见显著性下降；采用10 kGy辐照中药秦艽，发现对其镇痛、降压等药理作用无影响，但其抗炎作用基本消失，但当辐射剂量降至5 kGy时，其抗炎作用无明显改变［22］；采用20 kGy以上的剂量辐照可使板蓝根失去抗内毒素的作用，而10 kGy以下的剂量无明显影响［23］。本试验显示，当辐照剂量不超过8 kGy时，灵芝孢子粉的多糖质量分数无显著变化，可视为产品辐照品质安全剂量。

图3　葡萄糖标准曲线Fig.3　Standard curve of glucose

图4　不同剂量电子束和γ射线辐照对灵芝多糖质量分数的影响Fig.4　Eeffect on ganoderm ic polysaccharide irradiated by E-beams andγ-rayswith different doses

3　结语

通过研究电子束和γ射线的不同剂量辐照对灵芝孢子粉微生物和品质的影响可知，两种射线辐照对产品微生物和灵芝多糖质量分数无明显区别，具有等同作用，其菌落总数的D10值分别为2.167 kGy和2.172 kGy，霉菌与酵母菌的D10值分别为2.646 kGy和2.452 kGy。当辐照低于8 kGy时，电子束和γ射线辐照对灵芝孢子粉的多糖质量分数均无明显影响，而高于8 kGy时，其多糖质量分数有显著变化。因此，在采收、加工和贮藏过程中，应适当控制灵芝孢子粉原始污染菌含量，以保证灵芝孢子粉在低于8 kGy辐照后，符合卫生标准且活性成分多糖无明显变化。

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会议信息

会议名称（中文）：第九次动物生物技术学术研讨会

开始日期：2015-12-23结束日期：2015-12-25

所在城市：陕西省西安市具体地点：杨凌国际会展中心酒店

主办单位：中国农业生物技术学会动物生物技术分会

承办单位：西北农林科技大学全文截稿日期：2015-09-01

联系人：靳亚平联系电话：13474069788 E-MAIL：Yapingjin@163.com

会议网站：http：//cast.cau.edu.cn/2010amab/

会议背景介绍：

根据中国农业生物技术学会动物生物技术分会理事会决定，“第九次动物生物技术学术研讨会”将于2015年12月23-25日在陕西省杨凌国家农业高新技术示范区召开，会议由中国农业生物技术学会动物生物技术分会主办，西北农林科技大学承办。本次学术年会涉及了基因组精确编辑、干细胞、功能基因组学和新型疫苗开发等诸多前沿领域，将汇聚国内外著名专家与学者，展示我国乃至世界动物生物技术在“十二五”期间所取得的重要成就，努力抢占转基因技术的国际制高点。希望本次年会可以成为您展示才华的重要平台。

会议主题：动物基因精确编辑技术

会议名称（中文）：华东六省一市生物化学与分子生物学学会2015年学术交流会

开始日期：2015-12-01

所在城市：福建省宁德地区具体地点：宁德市

主办单位：华东六省一市（上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东）生物化学与分子生物学学会

承办单位：福建省生物化学与分子生物学学会，宁德师范学院

主题：生命科学与创新创业联系人：郑毅联系电话：13328465998

E-MAIL：zhenyi70@163.com

会议网站：http：//www.csbmb.org.cn/news.asp？id=548

会议背景介绍：为促进与活跃生物化学与分子生物学领域专家、学者的学术交流，加强科研协作和人才培养，提高学术水平。定于2015年12月中上旬在福建省宁德市召开“华东六省一市生物化学与分子生物学会—2015年学术交流会”。

Comparative Study on Sterilization Effects and Quality of Ganoderma Lucidum Spore Powder by Two Irradiated Modes

CHEN Zhijun1，2，YUE Ling1，2，KONG Qiulian1，2，YANWeiqiang1，2，WANG Haihong1，2，BAO Yingzi2，QIWenyuan1，2
（1.Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China；2.Shanghai Shuneng Irradiation Technology Company Limited，Shanghai201403，China）

In this study，the survival m icroorganism and quality of Ganoderma lucidum spore powder affected by electron beam andγ-rays was studied.The results showed that the m icroorganism and quality affected by electron beam was accordance w ith that ofγ-rays.The D10valuesof electron beam andγ-rays irradiation for aerobic bacterial countwere 2.167 kGy and 2.172 kGy respectively，whereas the D10values of mould and yeasts were 2.646 kGy and 2.452 kGy，respectively.When the irradiation dose was lower than 8 kGy，ganoderm ic polysaccharide of Ganoderma Lucidum spore powder was not significant difference irradiated by this two models. However，when the irradiation dosewas higher than 8 kGy，the significantdifference of ganoderm ic polysaccharide of Ganoderma lucidum spore powderwas found.The irradiation dose of Ganoderma lucidum spore powderwasbest to lower than 8 kGy.

electron beam，γ-rays，D10value，ganoderm ic polysaccharide

S 37

A

1673—1689（2015）11—1212—07

2014-06-08

农业部公益性行业科研专项项目（201103007）。

陈志军（1973—），男，江西泰和人，工学硕士，副研究员，主要从事辐照保鲜加工方面的研究。E-mail：13764023962@126.com

戚文元（1963—），男，上海人，理学硕士，研究员，主要从事辐照保鲜加工方面的研究。E-mail：sunny0123@vip.163.com