电子束辐照对芒果品质的影响

董 婷,高 鹏,蒋 毅,李 华,王 丹,陈 浩,*

(1.西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳 621002; 2.四川省原子能研究院,四川成都 610101; 3.辐照保藏四川省重点实验室,四川成都 610101)

芒果(MangiferaindicaL.)属于呼吸跃变型果实,采收季节正值夏季,采后因代谢旺盛而变黄软化,易腐烂,从而大大降低芒果的食用价值和经济价值[1]。电子束辐照是利用电子加速器产生的电子束与被辐照食品发生物理、化学、生物学效应,杀灭虫卵及微生物、推迟成熟、抑制发芽等,从而达到食品保藏和保鲜的目的[2]。与60Co辐照源相比,电子束具有辐照剂量均匀、射线利用率高、加工时间短、工作效率高、可控性强、无射线废源处理问题和环境污染隐患等优点[3-4]。目前辐照保鲜技术已应用在蓝莓[5]、樱桃[6]、苹果[7]、菇类[8-9]、番茄[10-11]等果蔬中。葡萄经2.1 kGy剂量辐照后,整个贮藏期其色泽变化小于未辐照的果实[12];鲜切哈密瓜经电子束辐照处理后能延缓了其褐变[13];猕猴桃经0.5～1.0 kGy电子束辐照处理后,能显著地抑制其可滴定酸、可溶性固形物及VC含量的降低[14]。目前将电子束辐照应用于芒果保鲜的研究非常少,本文以小台农芒果为试材,通过不同剂量的辐照处理,研究电子束辐照对芒果感官品质及营养品质的影响,从而筛选最佳的辐照保鲜剂量。

表1 芒果感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria for mango

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小台农芒果 广西产地,挑选大小均匀,成熟度一致(七成熟)、无机械损伤、无病虫的水果为试材。

Ultimate 3000高效液相色谱仪 美国dionex公司;TMS-Pro质构仪 美国FTC公司;CS-C600色差仪 杭州彩谱科技有限公司;MS104S型分析天平(精度0.1 mg) 瑞士Mettler Toledo公司;GJ-2型工业电子加速器 上海先锋电器厂。

1.2 样品处理

水果经挑选、擦净和分装(每袋5～6个果),随即经过电子束辐照处理,分别经过0.5、1.0、1.5和2.0 kGy剂量辐照后置于(23±2) ℃的室温下,相对湿度78%,贮藏期为9 d,外观品质每隔3 d进行检测,营养品质每隔4 d进行检测。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 菌落总数 称取芒果表皮部分100 g,加入灭菌生理盐水至1000 g,均质3 min,取匀液1 mL参照GB 4789.2-2016的测定计数方法[15]。

1.3.2 发病率 参照李雪晖等[16]的方法对芒果表皮病变情况进行分级。水果发病率用失去商品价值的2～4级果占总果的百分数来表示。每个处理用果15个,设置3个平行样品组,按公式进行计算。

1.3.3 硬度 使用质构仪测定,每个处理分别随机选取5个芒果果实在5个不同部位进行取点测量。质构仪参数设置:感应元量程25 N,TMS10 mm针形探头,穿刺距离5 mm。

1.3.4 失重率 用电子天平称取各处理组芒果样品的重量,每组固定15个水果,按公式进行计算。

1.3.5 色泽 每组随机取10个果实,用色差仪进行测定色泽参数L*、a*和b*。L*、a*、b*是三维矩形颜色空间参数,L*为明度轴参数(亮度),0表示黑,100表示白;a*为红、绿轴参数,正值为红,负值为绿,0为中性色;b*为蓝/黄轴参数,正值为黄,负值为蓝,0为中性色[17]。

1.3.6 感官评价 由食品专业经过感官评定培训的5名男生和5名女生组成感官评定小组。采用评分法,根据谢佚等[18]在感官评价制定的一般方法和对果实感官评定标准,对果实的味道、色泽、气味、质地与组织形态各方面进行评分,评分标准见表1。

1.3.7 可溶性固形物、抗坏血酸、总酸、还原糖含量 可溶性固形物测定参照NY 2637-2014的方法[19];抗坏血酸测定参照GB 5009.86-2016的方法[20];总酸测定参照GB 12456-2008的方法[21];还原糖测定参照GB 5009.7-2016的方法[22]。

1.4 数据处理

每组实验重复3次,数据采用Excel 2010计算平均值和标准误,用SPSS 17.0软件对数据进行Duncan’s多重差异显著性分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 辐照对贮藏期芒果发病率的影响

水果发生褐变,不仅直接降低其品质,还会进一步加剧腐烂和变质进程,缩短其货架期。如图1所示,第3 d时,1.5和2.0 kGy辐照组出现褐变,褐变率分别达到20%和25%。到第6 d时,CK、0.5和1.0 kGy辐照组虽然均出现褐变腐烂,但是,辐照处理的样品褐变腐烂率显著低于对照组(P<0.05)。在第9 d时,对照组的褐变腐烂率已经达到45%,1.5和2.0 kGy辐照组也分别达到了45%和70%,而0.5和1.0 kGy辐照处理的褐变腐烂率仅分别为15%和20%,说明高剂量辐照增加了果实的褐变腐烂程度,其中0.5 和1.0 kGy辐照处理效果最好。龙明秀等[23]的研究也表明2.0 kGy高剂量辐照产对果实组织结构造成一定的损伤,加快了果实的衰老和品质的劣变。

图1 不同辐照剂量对发病率的影响Fig.1 Influence of different radiation dose on the incidence of disease

2.2 辐照对贮藏期芒果微生物的控制效果

如表2所示,辐照处理能够显著杀灭芒果表面微生物,且剂量越高杀灭效果越好。辐照完当天检测,0.5 kGy辐照处理与对照相比菌落总数降低2个数量级,且当辐照剂量大于1.0 kGy几乎完全杀灭表面微生物。到第8 d时,对照表面菌落总数为7.60×104CFU/g,而辐照组表面菌落总数仍比其低两个数量级。

表2 不同辐照剂量对菌落总数的影响Table 2 Effect of different irradiation doses on the total number of colonies

2.3 辐照对贮藏期芒果感官品质的影响

硬度变化是衡量果实成熟衰老进程的特征之一,果实硬度的下降,主要是因为果实内的原果胶被多种水解酶水解导致[24]。如图2A所示,辐照处理后芒果硬度显著低于对照组(P<0.05),说明辐照在一定程度上会降低水果硬度。但是从第6 d开始,对照组硬度下降幅度加大,下降了1.79 N,而经0.5 kGy辐照处理的样品组硬度变化最小,下降了0.40 N,说明该剂量下辐照对果实硬度下降抑制效果较好,能保持其原有的品质,且辐照组组间样品的硬度没有显著性差异(P>0.05)。

芒果采摘后,呼吸作用造成的内含物损耗、果实水分流失和果实萎蔫是芒果贮藏过程中质量损失的主要原因之一[25]。如图2B所示,随着贮藏时间延长,各组芒果样品的失重率均呈上升趋势,3 d后对各组芒果失重率进行测定发现辐照组失重率均低于对照,且0.5和1.0 kGy辐照处理的芒果失重率显著低于其它辐照组(1.38%、1.27%,P<0.05),第6 d各处理组间无显著差异,且其中对照组失重率最高,0.5 kGy失重率最低,第9 d对照组的失重率达到4.74%显著高于辐照组(P<0.05),其中0.5 kGy失重率最低为3.68%。这说明了低剂量辐照能有效推迟果实后熟,延缓果实失水皱缩。

如图2C所示,辐照后当天各组间感官品质之间无显著差异,在第3 d时1.5和2.0 kGy辐照组由于表皮出现了褐变,导致其感官评分显著低于其它处理组(P<0.05);但在随后0.5和1.0 kGy辐照组的分显著高于其它组(P<0.05)。

图2 不同辐照剂量对感官品质的影响Fig.2 Effect of different irradiation dose on physical and chemical quality注:柱状图中同一天组间小写字母不同, 表示差异显著(P<0.05);图3同。

作为水果的基本物性,色泽变化是评价水果质量优劣的重要指标,很大程度上影响消费者对产品的选择度。如表3所示,从第3 d开始,经0.5 kGy辐照组的L*均极显著高于其他处理组(P<0.01),而在贮藏后期2.0 kGy辐照处理的芒果样品L*值显著低于其他处理组(P<0.05)。如表4和表5所示,贮存过程中从第3 d开始,对照组的a*值极显著高于辐照组(P<0.01),说明对照组绿度降低、红度增加,颜色由绿向红转变,逐渐成熟,其样品外观直观表现为对照组芒果表皮颜色逐步变黄,而辐照组样品的a*值则保持相对稳定,其黄变进程缓慢。1.5和2.0 kGy辐照处理组在贮存至第3 d开始,其b*值极显著低于其它辐照处理组(P<0.01),其样品外观直观表现为这两组样品果皮黄度降低,开始发生褐变。

表3 不同剂量辐照对L*值的影响Table 3 Effect of irradiation dose on L* value

表4 不同剂量辐照对a*值的影响Table 4 Effect of irradiation dose of on a* value

表5 不同剂量辐照对b*值的影响Table 5 Effect of irradiation dose of irradiation on b* value

以上结果表明,0.5和1.0 kGy能延缓其亮度降低,降低芒果的变黄和褐变速度,而1.5和2.0 kGy辐照处理则降低了果皮亮度,同时也加快了芒果的变黄和褐变速度。徐赟等[26]也研究表明泰芒经0.85 kGy以下的剂量辐照处理时,能够抑制芒果后熟转黄,同时不会造成高剂量褐变。

2.4 辐照对贮藏期芒果营养品质的影响

水果中的总酸含量由多种有机酸组成,是影响水果风味和贮藏品质的重要因素之一。如图3A所示,芒果样品中的总酸含量经辐照后明显都低于对照组(1.57 g/kg)。但随着贮藏时间增加,果实中的总酸含量下降,尤其是对照组含量降低趋势明显(P>0.05),最终对照组和辐照组中的总酸含量下降速度趋于平缓,各组之间的总酸含量保持稳定,无显著性差异。说明辐照处理一定程度上能降低水果酸度,改善口感,使其低酸更甜。在贮藏过程中,辐照处理对芒果总酸的含量无显著影响(P>0.05)。

还原糖的含量反映了果实的成熟度,贮藏初期果实的还原糖含量随果实的成熟而增加,在果实完全成熟后,糖类被分解消耗,呈现下降趋势。如图3B所示,辐照组的还原糖含量均先增高后降低,而对照组的还原糖含量一直在下降,这说明辐照处理可以抑制后熟过程中小台农芒的后熟,保持新鲜。第4 d时辐照处理与对照之间还原糖含量差异不显著(P>0.05),而在第8 d时,对照组还原糖含量为4.36 g/100 g,显著低于各辐照组(P<0.05),且辐照组间2.0 kGy辐照处理还原糖含量为4.70 g/100 g,显著低于其他辐照组(P<0.05)。这说明0.5～1.5 kGy辐照处理能延缓芒果中还原糖含量的下降。

图3 不同辐照剂量对营养品质的影响Fig.3 Effect of different irradiation doses on nutritional quality

抗坏血酸是芒果的主要营养理化性质指标之一,它对果实的抗氧化、抗褐变和抗衰老能力的提高有着重要的作用,其在贮藏运输过程中易被抗坏血酸氧化酶氧化分解[27]。如图3C所示,随着贮藏时间延长,抗坏血酸含量逐步下降,第4 d时,经不同剂量辐照的芒果果实其抗坏血酸含量均高于对照组,但差异不显著。第8 d时,0.5和1.5 kGy辐照的芒果抗坏血酸含量(分别为15.07、16.43 mg/100 g)明显高于对照组(12.9 mg/100 g);在整个贮存期间,对照组的抗坏血酸含量下降明显,而辐照处理组其含量则较为稳定(第8 d,1.0 kGy辐照组除外),说明辐照处理可以延缓芒果在贮藏过程中抗坏血酸含量下降的速度,使果实保持良好的口感风味和营养品质,雷庆等[28]的研究也表明通过电子束辐照能延缓草莓中抗坏血酸、还原糖含量的下降。

可溶性固形物含量是反映果实耐藏能力和营养价值的重要指标[29]。如图3D所示,随着贮存期延长,可溶性固形物含量逐渐增加,这是因为新采摘芒果还未完全成熟,贮藏过程中后熟,部分有机物分解转化为糖类物质,从而引起可溶性糖逐渐增加,口感变甜。在整个贮藏过程中,辐照组可溶性固形物含量略高于对照组(2.0 kGy处理组除外),但各组之间并无显著性差异(P>0.05),说明辐照处理对芒果可溶性固形物含量无显著影响。

3 结论

研究表明,芒果经电子束辐照处理后,并不会明显降低果实营养成分,但不同辐照剂量对芒果外观品质的影响存在差异。其中,0.5和1.0 kGy处理能延缓果实褐变速率,降低腐烂率和失重率,抑制果实后熟转黄,保持水果的色泽和亮度;而辐照剂量达到1.5 kGy及以上时,则加速了芒果的褐变和腐烂,并使其外观品质和色泽降低。因此,对芒果来说,其电子束辐照的适宜辐照剂量为0.5～1.0 kGy。