不同剂量电子束辐照处理对甜樱桃的保鲜效果

甜樱桃(Sweet cherry) 属蔷薇科李属樱亚属果树，又称大樱桃。是北方落叶果树中成熟最早的树种之一，素有“春果第一枝”的美称[1-3]。果实色泽艳丽、晶莹美观，含有适量的碳水化合物、有机酸、维生素、酚类和黄酮类化合物，营养丰富，具有抗癌、抗氧化、抗衰老等优点[4-5]。近年来，由于生产规模不断扩大，甜樱桃产量也在不断增加，甜樱桃行业在中国继续保持强劲发展势头。但由于甜樱桃果实皮薄、果肉柔软、多汁，加之采收季节高温高湿环境使果实生理代谢旺盛，易出现软化、褐变和腐烂等现象，不耐贮运，置于室温(20℃)下7～10 d后会软化并腐烂，严重影响甜樱桃产业的发展[6-9]。目前，对甜樱桃保鲜技术的研究主要集中在低温保藏、气体保藏、薄膜包衣以及熏蒸技术上[10-15]，但是这些技术仍未达到最佳效果。甜樱桃果实的表面颜色变浅，果实的失水软化，归结于受到与贮藏有关的疾病的攻击，并且在贮藏的后期阶段，它们的质量下降，贮存期有限[16-18]。

电子束辐照是一种新型食品加工技术，其原理是通过电离辐射的产生达到杀菌、抑制微生物和保鲜产品的作用，可以提高食品的安全性和延长保质期，具有节能环保、方便、深入渗透的特点，适用于大规模加工[19-21]。对于不同类型的水果或不同品种，电子束辐照剂量的耐受程度是不同的。因此，本研究以甜樱桃为研究对象，研究了不同剂量的电子束辐照对甜樱桃中微生物的杀灭效果，甜樱桃的烂果率、花青素、总酚、可溶性固形物及总糖的影响。旨在探讨电子束辐照处理后对冷藏甜樱桃卫生安全性和主要功能性成分的影响，为实现甜樱桃的商业化、延长货架期提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甜樱桃，采摘于山东甜樱桃基地，挑选成熟度、大小和颜色一致、无病虫害及机械损伤果实。将试验用甜樱桃放入两层序列摆放于保鲜盒中，保鲜盒置于实验室的2～4℃冷库中贮藏。

1.2 仪器及设备

BW-11型静态辐照源，安徽时代聚能技术公司；UV-21A型紫外分光光度计，上海智博仪器有限公司；BG-1型数字式折光仪，无锡奥特科技有限公司；KB型系列组合式冷库，中国苏州白雪制冷设备有限司；1200型Agilent液相色谱仪，美国安捷伦公司。

1.3 实验方法

1.3.1 电子束辐照处理

参考相关文献[22-25]，试验组电子束辐照处理剂量分别为1.05、 1.90、2.31、2.41、2.83kGy以未辐照(0 kGy)甜樱桃为对照组。辐照结束后快速运回实验室中，置于2～4℃的冷库条件保鲜，并每隔15 d随机采样1次以测量各指标，各指标重复测定5次。

1.3.2 微生物的测定方法

细菌总数：参考标准GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》；

霉菌及酵母总数：参考标准GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》。

1.3.3 烂果率的测定

烂果是指果实表面至少有一处发生汁液外漏或腐烂，果实烂果率测定按照公式(1)计算：

式中：Y为果实烂果率, %；W1，贮藏前总果数；W2，测定时烂果数。

1.3.4 其他营养指标的测定

花青素采用HPLC法测定[26]；总酚含量采用福林酚法测定[27]；总糖采用蒽酮比色法[28]；可溶性固形物含量的测定方法为：每组随机取10个甜樱桃果实，捣碎成匀浆，用玻璃棒蘸少量汁液，使用折光仪测定可溶性固形物含量(Brix %)，重复测定5次。

1.4 数据分析

利用Origin 8.5 软件统计所有数据，计算均值及标准偏差并绘制图表。应用SPSS软件进行方差分析，采用Duncan新复极差法比较因素水平间的差异(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 电子束辐照对甜樱桃中微生物的杀灭效果

甜樱桃果实表面微生物数量可作为衡量其鲜食安全性的重要指标。新鲜甜樱桃经过不同剂量的电子束辐照处理后，立即进行细菌总数、霉菌总数和酵母菌总数的计数，结果如图1、图2所示。

由图1可看出，随着辐照剂量从0 kGy增加到2.83 kGy，电子束辐照处理后甜樱桃果实中细菌总数、霉菌总数和酵母菌总数都逐渐降低，且辐照剂量越大，灭菌效果越显著，说明电子束辐照可显著有效地抑制微生物的数量。对照组(0kGy)的甜樱桃中细菌总数、霉菌总数、酵母菌总数的分别为3.61×103 CFU/g、 2.55×102 CFU/g、3.14×103 CFU/g；而辐照处理后，随着剂量增高，甜樱桃中的细菌总数、霉菌总数、酵母菌总数逐渐下降，且符合线性回归方程，通过计算D10值(即杀灭90%细菌所需剂量)，得出细菌、霉菌、酵母菌的D10值分别为1.85 kGy(r2=0.988 3)、 2.10 kGy (r2=0.986 1)、 2.27 kGy(r2=0.984 7)。

由图2可看出，冷藏到后期(105 d)，经过电子束辐照处理的甜樱桃中微生物增长趋势比未经辐照处理组要缓慢。随着辐照剂量增加,甜樱桃中细菌、霉菌、酵母菌的数量减少。各辐照处理组相比于对照组(0 kGy) 的甜樱桃中细菌、霉菌、酵母菌的数量明显下降(P<0.05)。其中2.41 kGy和2.83 kGy辐照处理效果最好，说明电子束辐照剂量越高就能够达到灭菌的数量越多，效果越明显，可延长冷藏期。

2.2 电子束辐照对甜樱桃烂果率的影响

烂果率是评价水果贮藏效果的重要指标，烂果原因是由果实自身组织衰老和环境条件引发致病菌侵扰的结果，同时一些营养元素的丢失，也会加速果实的腐烂，烂果是随着时间的延长而加快。新鲜甜樱桃经过不同剂量的电子束辐照处理后，烂果率的变化如图3所示。

由图3可看出，甜樱桃果实经过电子束辐照处理后相比于对照组(0 kGy)在贮藏过程中烂果率降低很显著(P<0.05)，这说明电子束辐照的确对甜樱桃起到了杀菌的作用，抑制了微生物的活动，使甜樱桃的贮藏期得到延长。在1.05 kGy的辐照剂量与未经处理组相比，能显著改善甜樱桃的烂果情况，但是在贮藏后期，与其他剂量相比，效果不明显。贮藏后期(60、105 d)，2.83 kGy辐照处理组的甜樱桃烂果率>2.41 kGy的辐照处理组，这可能因为辐照剂量太大导致甜樱桃果实在贮藏后期品质不稳定。在整个贮藏时间，2.31和2.41 kGy的辐照处理组的甜樱桃烂果率始终保持较低。在第45天贮藏时，烂果率仅为2.63%和3.17%，比对照组降低了约43.64%和47.80%。因此，合适的辐照剂量处理可以有效降低甜樱桃的烂果率，特别是贮藏至30～45 d，2.31 kGy和2.41 kGy的辐照处理组的甜樱桃烂果率均未高于对照组贮藏15 d时的烂果率5%(烂果率值一般控制在此值内较佳)，所以可延长甜樱桃的贮藏期30～45 d。

2.3 电子束辐照对甜樱桃冷藏过程中花青素与总酚含量的影响

甜樱桃果实的营养元素在冷藏过程中会发生变化，特别是花青素和酚类物质受到电子束辐照的剂量不同而造成不同影响。电子束辐照不同剂量对甜樱桃中花青素含量(柱状图)和总酚含量(折线图)的影响如图4所示。

由图4可知，花青素含量随着辐照剂量的增加整体呈现出先增大后减小的趋势，差异显著(P<0.05)，但是在贮藏后期(60、105 d)这种趋势不明显，差异不显著(P>0.05)。这可能是因为辐照处理可以直接破坏甜樱桃果实中的花青素，但是适当辐照处理又可以帮助甜樱桃果实的保鲜。在贮藏前期(15、30和45 d)，1.90 kGy和2.31 kGy组的甜樱桃果实中花青素含量最高且下降速度最慢，而到贮藏后期(60、105 d)，甜樱桃中花青素含量大幅度的下降，各处理组和对照组的差异反而不显著(P>0.05)。这可能是因为在后期辐照处理对甜樱桃中的花青素所起到的作用逐渐消失，而导致花青素含量下降。在整个贮藏时间，1.90 kGy剂量和2.31 kGy剂量的甜樱桃中花青素含量总是最高(在第45天时为421 mg/100 g和392 mg/100 g)。

对于总酚含量由图4可看出，随着时间的延长各处理组由相比于对照组的甜樱桃果实总酚含量升高很显著(P<0.05)。说明电子束辐照对甜樱桃果实中酚类物质的冷藏时间起到了积极的作用。在冷藏过程中甜樱桃果实的总酚含量均呈先升高后降低的规律。其中各辐照处理组在冷藏30 d后达到峰值，最高是2.83 kGy含量为251 mg/100 g。达到峰值之后总酚含量逐渐降低，特别是冷藏后期(60、105 d)各组的甜樱桃果实中总酚含量下降很多。因此，电子束辐照对甜樱桃中总酚含量的作用在冷藏前期(30 d)达到峰值，而在后期作用逐渐消失。在各处理组中，2.83 kGy总酚含量最高，说明较高剂量的辐照处理有助于总酚的保存，这与电子束辐照对花青素含量影响的结论一致。

2.4 电子束辐照对甜樱桃冷藏过程中可溶性固形物与总糖含量的影响

果实中可溶性固形物以及总糖含量两项参数一般用作确定果实成熟最佳阶段的指标，该参数还与产品的甜味、品质、贮藏质量等指标相关。电子束辐照不同剂量对甜樱桃中可溶性固形物含量(柱状图)和总糖含量(折线图)的影响如图5所示。

由图5可知，整个冷藏期间，对照组和各个辐照处理组的甜樱桃果实中可溶性固形物含量均呈先升高后降低的趋势，差异很显著(P<0.05)。其中各辐照处理组在冷藏30 d达到峰值，最高是1.90 kGy组含量为15.1%和2.31 kGy组含量为14.9%。这可能是甜樱桃果实的软化引起可溶性果胶含量升高所致。达到峰值之后，冷藏45 d时以上，可溶性固形物含量逐渐降低，特别是冷藏后期(60、105 d)各组的甜樱桃果实中可溶性固形物含量下降较多。这可能是果实成熟达到峰值后，果胶酶活性增强并加速原始果胶的降解。总之，冷藏前期30 d处理1.90 kGy和2.31 kGy的辐照剂量能够减缓甜樱桃果实中可溶性固形物含量的所示，延长贮藏时间。

由图5电子束辐照对甜樱桃果实中总糖含量在冷藏时间的变化曲线可知，甜樱桃果实中总糖整体上呈降低趋势，差异明显(P<0.05)。说明电子束辐照对甜樱桃在冷藏期间对糖类物质产生了一定的抑制作用有关。第45天时，各组的总糖含量略有上升。其中最高是2.31 kGy组含量为17.45%，达到最高后总糖含量开始下降。到冷藏后期时(60、105 d)，总糖含量下降较多，但各处理组很明显高于对照组(P<0.05)，其中2.31、2.43和2.83kGy剂量组变化最慢。在整个冷藏时间中，高剂量辐照对甜樱桃中总糖含量的影响在冷藏后期较为明显。因此，选择较高的辐照剂量具有利于甜樱桃果实中糖类物质的贮藏，从而提高甜樱桃的营养价值，并使口感变好。

3 结论

在冷藏过程中，由于果实软化和衰老，甜樱桃果实具有较高的微生物侵袭的风险，从而导致腐烂。电子束辐照技术的高强度渗透性能够获得防腐效果且不会移动包装，从而保存果实的原始状态。研究结果表明，1.90～2.41 kGy电子束辐照处理能很好地减少甜樱桃果实烂果率，且能更好抑制细菌的生长，保持甜樱桃花青素、总酚、可溶性固形物以及总糖的含量。其中2.31kGy和2.41 kGy处理在冷藏条件下可延长甜樱桃的贮藏期至30～45 d，具有较好的商品率和卫生安全性，为有效保持甜樱桃果实品质，延长贮藏期提供参考。

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