60Co-γ射线辐照保鲜红酸汤效果评价及其品质变化研究

何扬波，罗兴邦，李咏富*，梁倩，石彬，段召燕，田竹希，龙明秀

(1.贵州省农业科学院现代农业发展研究所，贵阳 550006；2.贵州金沙冠香坊调味食品有限公司，贵州 毕节 551800；3.贵州金农辐照科技有限公司，贵阳 550006)

红酸汤是贵州少数民族地区的传统调味品，至今已有上千年历史。其以西红柿、鲜红辣椒为主要原料，经破碎后加入食盐、白酒等辅料，装坛发酵2～3个月而制成。红酸汤中富含乳酸菌等益生菌，且乳酸、醋酸以及钙、磷、铁等含量丰富，长期食用具有开胃助消化、强身健体的功效，故在贵州素有“三天不吃酸，走路打窜窜”的民间谚俗[1-3]。由此可见，红酸汤在当地餐饮行业中具有悠久的历史传承和重要的市场地位。

近年来，红酸汤产品在市场推动下取得了一定程度发展，生产模式也由过去的作坊式加工变成了工厂化生产，产品质量得到了有效提高。然而，红酸汤属于地方性特色调味品，其他地区和科研单位对其关注度较低，基础研究薄弱也是其不可忽视的短板。目前，红酸汤的研究多集中于微生物区系分析、特征性成分鉴定及风味探索等方面，对于产品灭菌及保鲜等内容尚未见公开报道[4-6]。资料显示：发酵食品工业中常见的保鲜方法有化学防腐剂法(脱氢乙酸、山梨酸钾等)、天然保鲜剂法和物理保鲜法[7-9]。其中，物理保鲜中的辐照保鲜具有操作温度低、适用范围广、穿透能力强、无化学残留等特点，更适用于红酸汤这种绿色、健康调味品的保鲜处理。基于此，本试验采用不同辐照剂量的60Co-γ射线对红酸汤样品进行处理，比较其风味、微观结构、微生物数量及营养成分在辐照处理前后的变化，以期为辐照技术在红酸汤辐照保鲜中的应用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红酸汤：采自贵州金沙冠香坊调味食品有限公司；马铃薯琼脂培养基、结晶紫中性红胆盐琼脂培养基、MRS培养基、平板计数琼脂培养基：购自上海博微生物科技有限公司；甲醇(色谱纯)：购自德国Applichem公司；活性炭、磷酸二氢铵、磷酸、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、无水乙醇、氢氧化钾、石油醚、无水硫酸钠、L(+)-抗坏血酸标准品、偏磷酸、磷酸二氢钾、十六烷基三甲基溴化铵、醋酸、醋酸钠、乙酰丙酮、硼砂、亚铁氰化钾、乙酸锌：均为分析纯，购自成都金山化学试剂有限公司；L-乳酸、冰乙酸、亚硝酸钠、抗坏血酸、硫酸铵：均为标准品，购自阿拉丁试剂(上海)有限公司。

1.2 仪器与设备

1200型高效液相色谱仪(HPLC) 美国Agilent公司；UV8100B紫外可见分光光度计 北京莱伯泰科仪器股份有限公司；GI54TW 立式自动压力蒸汽灭菌锅 致微(厦门)仪器有限公司；SW-CJ-2G型双人单面净化工作台 苏州净化设备有限公司；PHSJ-4F酸度计 上海雷磁仪器厂；PEN3电子鼻 德国Airsense公司；H1850R离心机 湘仪离心机仪器有限公司；FD-1D-50冷冻干燥机、S-3400N电子扫描显微镜 日本东京日立公司。

1.3 试验方法

1.3.1 红酸汤样品辐照处理

取发酵时间为90 d的贵州红酸汤，分装后于贵州金农辐照科技有限公司用60Co-γ射线进行辐照处理，钴源放射性强度为2×105Ci，在常温动态条件下辐照，辐照剂量分别为0，2，4，6，8 kGy。试验过程中样品吸收的辐照剂量采用重铬酸银进行测定[10]，剂量吸收率≤7.5 kGy/s。

1.3.2 电子鼻分析

使用PEN3电子鼻对不同辐照剂量处理的样品进行差异分析，具体条件：准确称取1.0 g红酸汤样品于顶空瓶中，60 ℃水浴20 min后备用。气味指纹分析条件：采样时间间隔为1 s，传感器自清洗时间为40 s，传感器归零时间为10 s，样品准备时间为5 s，分析采样时间为120 s，进样流量为400 mL/min。

1.3.3 红酸汤微观结构测定

样品用扫描电镜测定前要先进行冻干处理，-50 ℃冷冻干燥24 h，过80目筛，取少许粉末均匀分散于带有双面胶的扫描电镜载物盘上用离子溅射仪喷金形成导电面，并于2000倍下观察红酸汤物质的微观结构。

1.3.4 红酸汤微生物指标分析

为了评估辐照处理对红酸汤的保质效果，按照国家标准对样品的相关微生物指标进行检测或计数。其中，菌落总数、乳酸菌、大肠菌群及霉菌和酵母分别按照GB 4789.2-2016、GB 4789.35-2016、GB 4789.3-2016、GB 4789.15-2016执行[11-14]。

1.3.5 红酸汤营养指标分析

参考熊瑛等的方法对红酸汤中的乳酸、醋酸进行分析。参考GB 5009.82-2016、GB 5009.33-2016、GB 5009.235-2016、GB 5009.86-2016等国家标准对红酸汤中的维生素A、亚硝酸盐、氨基酸态氮、抗坏血酸、番茄红素5种营养成分进行检测[15-18]。

2 结果与分析

2.1 辐照处理对红酸汤风味的影响

风味是食品重要的品质指标。为了避免人员因素导致的试验误差，研究中引入电子鼻来评价辐照处理对红酸汤调味料气味的影响。电子鼻系统对辐照红酸汤的主成分分析和载荷分析结果见图1和图2。

图1 红酸汤辐照处理前后的PCA分析图Fig.1 PCA analysis diagram of red sour soup before and after irradiation

图2 红酸汤辐照处理前后的LOA分析图Fig.2 LOA analysis diagram of red sour soup before and after irradiation

PCA分析图显示：第一、二主成分对红酸汤气味的贡献率分别为82.46%和16.98%，两个主成分的区分贡献率和为99.44%，基本代表了5种红酸汤样品的主要信息特征。在第一主成分上，未辐照样品与辐照样品在辐照剂量小于6 kGy时差异不显著，8 kGy时可观察到明显区别；在第二主成分上，4 kGy和8 kGy样品与其他3种样品存在明显差异。载荷分析则呈现了电子鼻传感器对红酸汤样品中10类气味组分的响应结果，W1C(芳香成分)、W5S(氮氧化合物)和W1S(甲烷)在第一、二主成分上对红酸汤气味响应最为灵敏。

2.2 辐照处理对红酸汤微观结构的影响

利用扫描电镜观察辐照前后红酸汤样品的微观结构变化，结果见图3。

图3 辐照剂量对红酸汤微观结构的影响Fig.3 Effect of irradiation doses on microstructure of red sour soup

由图3可知，红酸汤基质的细胞结构随辐照剂量的增加变化较小。其中，0～6 kGy时细胞结构的完整性及细胞之间的连接几乎没有变化。当辐照剂量为8 kGy时，可观察到细胞之间结构较为松散，宏观上表现为红酸汤汤体粘稠度降低，长时间放置易出现分层现象。

2.3 辐照处理对红酸汤微生物的影响

乳酸菌是发酵食品的功能性微生物，菌落总数、大肠杆菌、霉菌及酵母菌则是食品品质和卫生评价的重要指标。本文采用0～8 kGy辐照剂量对红酸汤样品进行辐照处理，结果显示：大肠菌群在辐照前后的数量均低于10 CFU/25 g，可认为采集样品未受到大肠菌群污染，在此不作过多讨论。菌落总数、乳酸菌、霉菌及酵母菌4类微生物指标受辐照影响较大。当辐照剂量为2 kGy时，红酸汤中的菌落总数从原始样品中的2.45×105CFU/25 g下降到3.66×104CFU/25 g，且随着辐照剂量的增加，菌落总数不断减少，当剂量为8 kGy时，可观察到样品中菌落总数为5 CFU/25 g，已经接近无菌状态。乳酸菌、霉菌及酵母菌对辐照处理较为敏感，当辐照剂量达到4 kGy时，可观察到乳酸菌数量小于10 CFU/25 g，霉菌及酵母菌数量为5.6×102CFU/25 g，远远低于未处理样品中的3.39×105CFU/25 g和1.51×105CFU/25 g，具体变化趋势见图4。同时，为了考察辐照处理对红酸汤储藏期的影响，对样品的菌落总数、乳酸菌、霉菌及酵母菌进行了为期12个月的跟踪观察。结果发现，随着储藏时间推移，各处理样品中的菌落总数、霉菌及酵母菌均呈现增长趋势，乳酸菌则随着储藏时间的延长而不断减少。其中，未辐照样品的微生物增长和降低趋势表现最为明显，辐照剂量大于4 kGy时，储藏12个月后其微生物数量均小于1000 CFU/25 g，乳酸菌则全部低于10 CFU/25 g，具体变化见图5～图7。

图4 辐照处理对红酸汤中微生物的作用效果图

图5 辐照后红酸汤中菌落总数随储藏时间变化趋势图Fig.5 Changes of the total number of colonies in red sour soup with storage time after irradiation

图6 辐照后红酸汤中乳酸菌数量随储藏时间变化趋势图Fig.6 Changes of the number of Lactobacillus in red sour soup with storage time after irradiation

图7 辐照后红酸汤中霉菌及酵母数量随储藏时间变化图Fig.7 Changes of the number of mould and yeast in red sour soup with storage time after irradiation

2.4 辐照处理对红酸汤营养成分的影响

乳酸是红酸汤调味品中含量最多的有机酸成分，此外，还含有少量的醋酸、柠檬酸、酒石酸和丁二酸。抗坏血酸和番茄红素是红酸汤原料西红柿中含有的重要的营养成分，氨基酸态氮则是评价调味食品质量及营养价值的重要指标。本研究通过对不同辐照剂量处理的红酸汤中的乳酸、醋酸、抗坏血酸、番茄红素及氨基酸态氮等指标进行分析，具体结果见表1。

表1 红酸汤营养成分辐照前后含量变化表Table 1 Changes in content of nutrients in red sour soup before and after irradiation mg/100 g

由表1可知，未辐照红酸汤样品中的乳酸和醋酸含量分别为959.62 mg/100 g和65.87 mg/100 g，乳酸含量略低于文献中报道的1034 mg/100 g，醋酸含量仅为文献报道的1/10，这可能是采自不同产地的红酸汤其发酵菌株的差异导致的。番茄红素、氨基酸态氮也低于文献或地方标准中要求的水平[19-21]。通过对不同辐照剂量处理的样品比较发现，各营养成分在红酸汤中的含量受辐照处理的影响较小，其数值差异不显著。

3 结论

辐照保鲜是一种应用广泛、结果可靠的物理冷杀菌技术，对于红酸汤调味品同样适用。通过试验研究发现，剂量低于6 kGy时，辐照处理不会造成红酸汤的风味特征及微观结构变化。红酸汤中菌落总数、乳酸菌、霉菌及酵母菌对辐照处理较为敏感。辐照剂量为2 kGy时，红酸汤中各微生物数量急剧下降，相较未辐照样品而言，连续储藏12个月微生物数量均处于较低水平，符合食品卫生要求。最后，红酸汤中各营养成分在辐照前后含量稳定，未出现显著降解或破坏，表明辐照对红酸汤品质无明显影响。