电子束辐照处理葡萄干的最高耐受剂量的确定

李 乐 范林霞 赵志雅 刘雅慧 高美须 ，* 侯志强 左都文 王 非

（1中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193；2北京机械工业自动化研究所有限公司，北京 100120；3中广核辐照技术有限公司，江苏 南通 226300）

葡萄干是较常见的干果制品之一，因其拥有丰富的营养物质和较强的抗氧化能力而广受欢迎［1-2］。葡萄干的抗氧化活性主要来自其酚类物质［3］，可以防止动脉粥样硬化［4］；此外，葡萄干富含膳食纤维、钾和镁，而添加糖、单不饱和脂肪酸和总脂肪的含量较低［5］，具有降血压、促消化等作用，还有助于保持良好的肌肉和心脏功能；研究表明，在日常饮食中添加80～90 g 葡萄干对人体健康有益［6］。然而葡萄干常因储存时间较长或储存条件不当而生虫、霉变［7］，造成直接的经济损失。

电子束辐照是一种非热食品加工技术，可以在常温或冷冻条件下处理食品，用于延长货架期和确保产品的微生物安全性［8］。研究表明，电子束辐照可以减少樱桃番茄中腐败菌的数量［9］，从而延长其货架期；低吸收剂量（≤1 kGy）电子束处理鲜切西瓜块，可有效延长货架期，而对感官特性无影响［10］。电子束辐照能够做到产后减损的同时保障食品安全，近年来已在食品加工上得到广泛应用［11-12］。

20世纪90年代前后，国内外曾对葡萄干等干果的辐照杀虫进行过广泛研究。Johnson 等［13］于1987 年报道，1 kGy 的吸收剂量可以杀死葡萄干中所有幼虫和90%的蛹，还会导致成虫不育，且在一周内死亡；王吉德［14］研究表明，3.5 kGy 剂量辐照可有效杀灭葡萄干中的虫卵；张秀珍等［15］发现0.4～1.0 kGy 剂量辐照对干果果脯类食品有明显的杀虫作用，且辐照处理后的果脯感官性状及营养指标较辐照前无差别。1997 和2001 年，我国先后颁布了国家标准《GB 14891.3-1997辐照干果果脯类卫生标准》［16］和《GB/T 18525.4-2001枸杞干、葡萄干辐照杀虫工艺》［17］，促进了葡萄干等干果辐照杀虫技术的商业化应用。

随着食品加工业的发展和消费者对食品多样性需求的增加，葡萄干等干果作为配料添加到食品中的需求越来越大，因此，葡萄干等干果的微生物指标也需要达到食品安全标准的要求。Ic 等［18］研究表明，利用电子束辐照干果和坚果时，1.59 kGy 剂量辐照可以减少酵母和霉菌的数量；古明亮等［19］利用电子束辐照无核葡萄干并对其杀灭霉菌效果及其对感官品质的影响进行研究，结果表明辐照可以很好地控制无核葡萄干的霉菌。但辐照处理不当也会对食品的感官指标及营养指标产生一定的影响，如辐照后食品的滋味、气味及色泽均会有变化，且对其感官品质及普通消费者的接受程度均会有不同程度的影响［20］。为建立科学的辐照加工工艺，需要确定辐照葡萄干的最低有效和最高耐受剂量，即在达到辐照杀虫或杀菌目的的同时，又不会对其主要的营养成分和感官品质产生明显影响。本试验在系统研究辐照对葡萄干理化成分和感官品质影响规律的基础上，确立红葡萄干和绿葡萄干的最高耐受剂量，以期为电子束辐照技术在葡萄干加工中的科学应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

红葡萄干和绿葡萄干于2020年11月份由吐鲁番枣尔康农业科技开发有限责任公司提供，系当年产葡萄干，分别采用透明聚乙烯自封袋进行包装，每袋500 g。

UV-1800 紫外可见分光光度计，中国普析通用仪器有限责任公司；电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；电子天平，德国赛多利斯仪器有限公司；真空抽滤泵，巩义市英峪华科仪器厂；电子眼，英国Verivide DigiEye。

1.2 辐照处理

辐照处理在中广核辐照技术有限公司的苏州基地进行，电子加速器参数为10 MeV&100 kW。试验设计吸收剂量为0、2、3、4、5 和6 kGy，采用重铬酸钾剂量计跟踪实测的吸收剂量分别为0、1.8、2.9、3.7、4.6、5.2 kGy。为方便描述，本研究采用设计剂量表述。每个剂量3 次重复。辐照后的样品在18～22 ℃下贮藏，每30 d对各项指标进行测定。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 理化成分的测定 采用苯酚-硫酸法测定总糖含量；采用酸碱滴定法测定总酸含量；采用2，6-二氯酚靛酚法测定维生素C（vitamin C，Vc）含量［21］。

1.3.2 感官评价 选择10 名经培训的评价员对葡萄干进行感官评价。评价指标包括外观、风味、色泽和口感。参照《GB/T 19547-2004 感官分析 方法学 量值估计法》［22］确定量值的标准，并结合文献检索制定红、绿葡萄干的量值表（表1）。

表1 红、绿葡萄干感官评价指标量值表Table 1 Sensory evaluation index scale of red and green raisins

1.3.3 色泽测定 使用英国VeriVide DigiEye 数慧眼图像颜色管理系统测量样品的颜色。贮藏0、30 和60 d 时，取大小形态均一的干果样品分别测定色泽参数（L*、a*、b*），每个处理重复测定3次。

L*、a*、b*是三维矩形颜色空间参数，L*为明度轴参数，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。

1.4 数据处理

采用SPSS17.0软件进行试验数据的统计分析。

2 结果与分析

2.1 辐照对红、绿葡萄干理化成分的影响

2.1.1 辐照对红葡萄干理化成分的影响 辐照对红葡萄干理化成分的影响见表2。在设定的吸收剂量范围内，与对照组相比，辐照组红葡萄干总糖含量均无显著差异，表明辐照不会影响总糖含量；2 kGy 辐照组总酸含量最高，且与对照差异显著，而吸收剂量≥3 kGy的辐照组总酸含量与对照均无显著差异；辐照处理对红葡萄干Vc含量无不良影响。

表2 辐照对红葡萄干理化成分的影响（n=3）Table 2 Effects of irradiation on physical and chemical components of red raisins （n=3）/%

2.1.2 辐照对绿葡萄干理化成分的影响 辐照对绿葡萄干理化成分的影响见表3。随着吸收剂量的增加，绿葡萄干总糖含量随之增加，且具有一定的线性关系，但≤5 kGy 辐照各组绿葡萄干样品的总糖含量与对照无显著差异，仅6 kGy 辐照组的总糖含量较对照显著增加；随着吸收剂量的增加，绿葡萄干总酸含量随之降低，且具有一定的线性关系，当吸收剂量≥3 kGy 时，总酸含量与对照差异显著；与对照组相比，辐照处理绿葡萄干的Vc含量呈下降趋势，但≤5 kGy辐照各组绿葡萄干Vc 含量与对照相比无显著差异，仅6 kGy 辐照组的Vc含量较对照显著下降。

表3 辐照对绿葡萄干理化成分的影响（n=3）Table 3 Effects of irradiation on physical and chemical components of green raisins （n=3）/%

2.2 辐照对红、绿葡萄干感官品质的影响

2.2.1 辐照对红葡萄干感官品质的影响 红葡萄干感官品质评价结果见表4。辐照处理后红葡萄干的外观得分随吸收剂量增加无显著变化，说明辐照并未导致其外观形态改变。各辐照组色泽得分与对照组相比无显著差异。风味得分整体随吸收剂量的增加而下降，当吸收剂量≤5 kGy 时，固有风味明显，酸甜味适中，且无异味；当吸收剂量为6 kGy 时，风味得分最低，样品风味与辐照前有差异，但未出现异味。辐照组口感得分与对照相比有下降趋势，但各辐照组的口感得分与辐照前口感得分无显著差异，样品软硬适宜牙齿嚼度、质地柔软适中。

表4 辐照对红葡萄干感官指标得分的影响（n=3）Table 4 Effects of irradiation on sensory indexes score of red raisins （n=3）

2.2.2 辐照对绿葡萄干感官品质的影响 绿葡萄干感官品质评价结果见表5。辐照处理后绿葡萄干的外观得分随吸收剂量增加无显著变化，说明辐照并未导致其外观形态改变。色泽得分随吸收剂量增加而呈波浪式变化，当吸收剂量≤5 kGy 时，色泽得分与对照组差异不显著，个别样品的色泽由绿色变为黄绿色；当吸收剂量为6 kGy 时，色泽得分较对照显著下降，大部分样品变为黄绿色。风味得分随吸收剂量增加无显著变化，样品甜酸味与辐照前几乎无差异，并未出现异味。辐照组口感得分较对照有所下降，但吸收剂量≤6 kGy时，口感得分与辐照前口感得分无显著差异，样品软硬适宜牙齿嚼度、质地柔软适中。

表5 辐照对绿葡萄干感官指标得分的影响（n=3）Table 5 Effects of irradiation on sensory indexes score of green raisins （n=3）

2.3 辐照对红、绿葡萄干色泽的影响

感官评价分析发现辐照对葡萄干色泽有一定的影响，但感官评价得分与对照相比差异并不显著。考虑到色泽是葡萄干商品性的敏感指标，辐照后立即使用电子眼对样品进行测定，结果见图1。

图1 辐照对葡萄干色泽的影响Fig.1 Effect of irradiation on the color of raisins

2.3.1 辐照对红葡萄干色泽的影响 与对照相比，辐照显著提高了红葡萄干的L*值，且随着吸收剂量的增加而增加，即明度增加，样品变白（图1-A）；红葡萄干的a*值随吸收剂量增加而增大，表明随吸收剂量的增加，样品有明显变红的趋势（图1-B）；红葡萄干的b*值随吸收剂量的升高显著增加，辐照组显著高于对照组，当辐照剂量为4 kGy 时，b*值较对照组增大37.99%，表明辐照葡萄干有变黄的趋势（图1-C）。因此，辐照会使红葡萄干颜色变浅，变得更红、更黄。

2.3.2 辐照对绿葡萄干色泽的影响 绿葡萄干L*值随着吸收剂量的增加呈波浪式变化，与对照相比差异均不显著（图1-A）；经不同剂量辐照处理后，各辐照组a*值无显著差异（图1-B）；绿葡萄干的b*值相对稳定，当吸收剂量≥4 kGy时较对照显著增加（图1-C），b*值的上升表明辐照绿葡萄干有变黄的趋势。绿葡萄干辐照后的L*值、a*值和b*值变化规律与红葡萄干相似，绿葡萄干颜色也变浅，变得更红、更黄，但变化幅度相对较小。

2.4 辐照处理后不同贮藏时间红、绿葡萄干色泽的变化

在冬季室温下（18～22 ℃）贮藏，绿葡萄干会逐渐变黄，红葡萄干的颜色也会逐渐变浅。本研究利用电子眼对辐照后贮藏30 和60 d 的红、绿葡萄干色泽进行测定，结果见表6和表7。

表6 辐照对红葡萄干不同贮藏时间色泽的影响Table 6 Effects of irradiation on color difference of red raisins during different storage time

表7 辐照对绿葡萄干不同贮藏时间色泽的影响Table 7 Effects of irradiation on color difference of green raisins during different storage time

2.4.1 辐照处理后货架期内红葡萄干色泽的变化由表6 可知，各辐照组红葡萄干L*值均高于对照组，辐照会使颜色变浅。贮藏时间影响L*值的变化，贮藏30 d 后，各辐照组红葡萄干L*值显著减小，贮藏60 d时，辐照样品L*值与贮藏0 d的样品L*值趋于一致。红葡萄干a*值整体随吸收剂量的增加而增大，辐照会使其颜色变红。各辐照组贮藏30 和60 d 样品的a*值均小于贮藏0 d 样品。红葡萄干b*值随吸收剂量的增加而增大，辐照会使其颜色变黄。贮藏时间同样影响b*值的变化，吸收剂量≥4 kGy时，贮藏30 d辐照样品的b*值较对照组显著减小，但贮藏60 d 辐照样品的b*值与对照组无显著差异。

2.4.2 辐照处理后货架期内绿葡萄干色泽的变化由表7 可知，绿葡萄干L*值整体随吸收剂量的增加而增大，辐照会使颜色变浅。各辐照组贮藏30 d 辐照样品L*值与对照相比显著减小，贮藏60 d 辐照样品L*值与对照组无显著差异。绿葡萄干a*值整体随吸收剂量的增加而增大，辐照会使其颜色变红。贮藏60 d 辐照样品的a*值整体较对照显著增大。绿葡萄干的b*值相对稳定，吸收剂量≥4 kGy 时与对照相比显著增加，绿葡萄干有变黄的趋势。贮藏时间也影响b*值的变化，吸收剂量≥4 kGy 时，贮藏30 d 辐照样品b*值较对照组显著减小，而贮藏60 d 辐照样品b*值与对照组无显著差异。

3 讨论

3.1 辐照处理对红葡萄干营养指标和感官指标的影响

本研究表明，2～6 kGy 的辐照处理对红葡萄干总糖、总酸、Vc 含量等指标均无不良影响，对外观、风味和口感等感官指标也无影响，但使红葡萄干的色泽变浅，因此，色泽是决定红葡萄干最高耐受剂量的指标。结合电子眼测试和感官评价的结果分析可知，辐照红葡萄干的最高耐受剂量为4 kGy。

3.2 辐照处理对绿葡萄干营养指标和感官指标的影响

辐照对绿葡萄干各项指标的影响更敏感，2～6 kGy辐照对绿葡萄干的外观、L*值、口感和风味等指标无不良影响，还会使总糖含量增加，但对总酸含量、Vc 含量、a*值、b*值、色泽等有不良影响。

绿葡萄干总酸含量随吸收剂量的增加而降低，且具有一定的线性关系，当吸收剂量≥3 kGy 时，绿葡萄干的总酸含量与对照相比有显著差异，但结合感官评价认为，虽然总酸在一定程度上有所降低，但并不影响绿葡萄干的口感和风味。

当辐照剂量为6 kGy时，Vc含量较对照显著降低；同时会使绿葡萄干的色泽变黄，通过电子眼结果分析可知，辐照红葡萄干的最高耐受剂量为4 kGy。对Vc含量和色泽进行综合评价，确定绿葡萄干的最高耐受剂量为4 kGy。与红葡萄干相同，室温贮藏本身会对其颜色有影响。

3.3 辐照处理对红、绿葡萄干限制指标的影响

辐照导致红、绿葡萄干色泽的改变可能与其所含色素有关；红葡萄干的主要色泽来源是花青素［23］，绿葡萄干的主要色泽来源是叶绿素［24］。目前，关于辐照对果蔬色泽的影响已有较多研究，辐照可使葡萄［25］、无核红提果皮［26］、甜樱桃［27］和蓝莓果皮［28］的花青素含量降低，并使芒果［29］、芦笋［30］、绿色鲜葡萄［31］和绿葡萄干［32］的叶绿素降解，以上研究结果都证实了本研究中有关辐照影响葡萄干色泽的结果。

3.4 葡萄干辐照的最高耐受剂量

《GB/T 18525.4-2001 枸杞干、葡萄干辐照杀虫工艺》［17］规定葡萄干的工艺剂量范围为0.75～2.0 kGy；《GB 14891.3-1997 辐照干果果脯类卫生标准》［16］规定干果果脯类的吸收剂量范围为0.4～1.0 kGy，即最高耐受剂量为1.0 kGy。本研究表明葡萄干的最高耐受剂量可提高到4 kGy，拓宽了适宜的吸收剂量上限，为辐照技术更广泛应用于葡萄干提供了理论依据。

4 结论

本研究对辐照后红、绿葡萄干进行理化指标和感官指标评价，综合总糖含量、总酸含量、Vc含量、外观、口感、风味和色泽的变化情况，认为两种葡萄干最高耐受剂量的限制指标均为色泽。根据辐照对色泽的影响可以确定两种葡萄干的最高耐受剂量均为4 kGy。