60Co-γ射線對草莓貯藏過程中色香味形的影響

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(西華大學食品與生物工程學院,四川成都 610039)

草莓(FragariaananassaDuch.)由于其果實芳香、色澤明艷、滋味可口而成為一種高需求水果。草莓中富含維生素、礦物質、糖類、氨基酸、檸檬酸以及胡蘿卜素等各種營養元素,具有良好的抗氧化及抗癌作用,有著“水果皇后”的美稱[1-2]。但是由于草莓組織嬌嫩、含糖量高極易被霉菌腐蝕。新鮮草莓貨架期一般少于5 d[3],嚴重降低了其商品及社會價值。

傳統的冷藏或冷凍方法影響果實的營養品質且貯藏時間有限。氣調貯藏對設備要求較高,難以實現商業化生產。隨著人們對食品安全認識的提高,化學保鮮法存在化學毒性及殘留的問題將逐漸被淘汰。60Co-γ射線輻照是一種新型食品加工技術,通過利用60Co放射源產生的一定劑量的γ射線處理果蔬,在不改變溫度的前提下,使微生物滅活,延長新鮮食品的貯藏時間且避免食品風味、顏色、營養價值的惡化[4]。近年來,國內外學者已利用60Co-γ射線輻照技術對果蔬開展了多項研究,Wang C[5]等利用不同劑量的60Co-γ射線輻照藍莓,發現2.5 kGy劑量處理藍莓,其果實硬度、營養成分及細胞壁超微結構保持效果最好,且貯藏期延長至63 d。Guerreiro[6]等研究表明與未輻照的圣女果相比,除了果實硬度略有下降,對其他果實品質影響不明顯。Al-Bachir[7]研究發現采用0.5～1.0 kGy60Co-γ射線輻照Helwani品種的葡萄和采用1.5～2.0 kGy輻照Baladi品種葡萄,均能使兩個品種的葡萄貨架期延長50%。

消費者能接受的任何食品的安全加工方法取決于食品加工對食品感官品質的影響。許多研究表明,60Co-γ射線能有效抑制草莓中細菌總數、霉菌數、酵母菌數[8],4.0 kGy輻照能完全抑制草莓上灰霉菌的生長[9],且有效抑制草莓的呼吸強度[10],而對貯藏期間草莓品質的影響的報道較少。本研究探討60Co-γ射線輻照對新鮮草莓及在4 ℃貯藏期間草莓果實色澤、香氣成分、可溶性固形物(TSS)含量及硬度的影響規律,旨在為解決草莓貯藏難題提供一定的理論依據。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

紅顏草莓成熟度9成左右,于清晨采摘,挑選大小均一,無病蟲害、機械損傷的果實,購于成都市新都區糖寶果鮮草莓基地;NaCl天津金匯太亞化學試劑有限公司,純度99.5%。

HP-C220精密色差儀北京大河灣科技有限公司;GC-MS-QP2010氣相色譜-質譜聯用儀日本島津公司;固相微萃取攪拌加熱裝置、萃取手柄、75 μm CAR/PDMS SPME萃取頭、15 mL頂空瓶美國Supelco公司;FA1004電子天平上海良平儀器儀表有限公司;JYL-C022多功能食品粉碎機山東九陽股份有限公司;漢普PAL-1手持糖度儀日本Atago公司;TA.XTPlus質構儀超技儀器技術有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1輻照處理及貯藏果實采摘后每組約4 kg草莓果使用聚乙烯盒單層排列分裝并用PE膜密封包裝并立即進行動態步進輻射模式輻照處理1次,約2 h,在四川省原子能研究院進行。設定吸收劑量為1.0、2.0、3.0、4.0 kGy,實測吸收劑量為0.97、1.71、2.76、4.19 kGy。輻照后快速運回實驗室,置于4 ℃冰箱貯藏保存,共貯藏15 d。以不做任何處理的草莓為對照組(CK),具體用量與處理組相同。草莓各貯藏品質結合感官觀察,每3 d測定一次。

1.2.2草莓色澤測定隨機取6顆草莓去柄、切塊、勻漿30 s,采用精密色差儀測定草莓亮度值(L*)、紅度值(a*)、黃度值(b*)、色度角值(h*)及計算色差值(ΔE*),公式如下。數值為測定6次的平均值±標準差。

式中:L*、a*、b*為輻照后貯藏過程中定時測定當天草莓的亮度值、紅度值、黃度值;L0、a0、b0為輻照后第0 d草莓的亮度值、紅度值、黃度值。

1.2.3草莓香氣成分測定采用HS-SPME技術對各草莓樣品風味物質進行提取:取貯藏第0 d的樣品去柄切塊后均漿30 s,取2 g樣品于15 mL頂空瓶中,加入1 g NaCl,密封。將萃取瓶放入45 ℃固相微萃取攪拌加熱裝置中,平衡5 min后,設定轉速為中速,采用75 μm CAR/PDMS SPME萃取頭進行頂空微萃取,萃取時間30 min。

氣相色譜條件:采用DB-WAX超高惰性(UI)色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);柱溫采用程序升溫:初溫40 ℃維持3 min,然后以5 ℃/min升至90 ℃,再以10 ℃/min升至230 ℃,保持7 min;進樣口溫度230 ℃,采用不分流進樣,載氣為高純He,流量1.0 mL/min。質譜條件:離子源溫度200 ℃,接口溫度230 ℃,電子轟擊離子源(EI),電子能量70 eV,掃描質量范圍35～650 amu,溶劑延遲2 min。

香氣物質的定性:與NIST 05譜庫進行比對分析,匹配度達到80為定性標準,并綜合參考資料和相關背景信息,對物質進行定性。定量:相對百分含量按峰面積歸一化法計算。數值為平行測定3次的平均值±標準差。

1.2.4草莓可溶性固形物測定采用手持測糖儀測定[11],取6顆草莓樣品,打漿后吸取汁液均勻涂在儀器上,計數,平行3次。

1.2.5草莓硬度的測定采用質構儀對草莓進行質地剖面分析法(TPA)測試[12],參數如下:探針類型P/05;壓縮距離:4 mm;兩次壓縮停頓時間:5 s;觸發力:3 g;測試前探頭下降速率:2 mm/s;測試速率:1 mm/s;測試后探頭上升速率:2 mm/s。每顆草莓縱切為兩半,測赤道部位2個頂點。每次測量6個草莓,取12個點的平均值。

1.3　數據處理

采用SPSS 19.0軟件對數據進行單因素方差分析(ANOVA),及在α=0.05水平上進行Duncan多重比較差異顯著性分析,應用Origin 8.0軟件作圖。

2　結果與分析

2.1　不同輻照劑量對草莓色澤的影響

色澤是鑒定草莓貯藏品質的重要感官指標之一。感官觀察發現在貯藏第13 d時未輻照組大部分果實發生霉變(霉變部分>30%),已不可食用,繼續檢測已無意義,所以未輻照組分析貯藏12 d期間的,其余輻照組分析貯藏15 d期間的色澤、可溶性固形物含量及硬度變化。分析比較同一貯藏天數不同輻照劑量間亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*、色度角值h*的差異。由表1可知,輻照處理對貯藏第0 d的草莓色澤(L*、a*、b*、h*)無顯著影響(p>0.05)。貯藏6 d以后,輻照處理組亮度值L*均大于CK,且2.0、3.0、4.0 kGy輻照處理組均與CK差異性顯著(p<0.05),說明輻照處理能較好的保持草莓的光澤度,其中2.0 kGy劑量保持草莓的光澤度效果最好。h*值隨著貯藏天數逐漸增大,但2.0、3.0 kGy劑量輻照草莓的h*增長緩慢且貯藏后期(9～15 d)與CK差異顯著(p<0.05),說明2.0、3.0 kGy劑量輻照的草莓色素損失小。由圖1可以看出,草莓色差值ΔE*隨貯藏天數逐漸增大,在貯藏第9 d時,2.0、3.0及4.0 kGy與CK及1.0 kGy相比色差較小(p>0.05),其中2.0、3.0 kGy劑量輻照草莓的色差趨勢基本一致,對草莓色澤具有相對穩定的保持效果。

表1　輻照處理對4 ℃冷藏草莓果實色澤的影響Table 1　Effect of irradiation treatment on the color of strawberry during 4 ℃ cold storage

注：不同字母表示同一貯藏時間下不同處理組間差異顯著(p<0.05),表3同。

圖1　不同輻照劑量處理對4 ℃冷藏期間草莓色差ΔE*的影響Fig.1　Effect of irradiation treatments on the color difference(ΔE*)of strawberry during 4 ℃ cold storage

2.2　不同輻照劑量對草莓香氣成分的影響

采用HS-SPME聯合GC-MS對第0 d草莓進行香氣成分分析。草莓香氣成分的GC-MS分析結果如表2,由于香氣成分復雜多樣,難以直接分析,而其中如酯類(丁酸或己酸的甲基乙基酯)、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮(DMMF)等,雖然在果實體內的含量較少,但由于其香氣閾值很低,所以具有較高的香氣值(呈香物質的含量/閾值),是草莓果實的特征香氣成分[13-14]。對香氣成分的分析可以根據其特征香氣成分的差別來進行,特征香氣成分含量越高,草莓果實的風味越濃郁。從特征香氣成分表(表3)看出,1.0～3.0 kGy輻照后的草莓特征香氣成分乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸甲酯相對含量與CK相比變化不顯著(p>0.05);具有較甜潤蘋果香氣的丁酸甲酯及具有焦糖香氣的DMMF的相對含量隨輻照劑量的增加呈先上升后下降的趨勢,3.0 kGy輻照后的草莓香氣更加濃郁;而乙酸甲酯隨輻照劑量的增加呈下降的趨勢。4.0 kGy輻照后草莓未檢測到乙酸乙酯和己酸甲酯,果實香氣受到嚴重影響。第0 d不同輻照劑量處理后的草莓香氣成分類型及其相對含量見表4。CK共鑒定得到34種主要香氣成分,占總峰面積的95.44%,其中酯類化合物(10種)占37.04%,醛類化合物(7種)占48.89%、醇類化合物(10種)占4.73%、酮類化合物(3種)占2.08%、酸類化合物(5種)占2.70%。當輻照劑量為4.0 kGy時,香氣成分達55種,其中酯類化合物明顯減少,醛類化合物含量升高,草莓果實品質有所下降[15]。

表2　第0 d不同輻照處理對草莓香氣成分的GC-MS分析結果Table 2　GC-MS analysis results of aroma components of strawberry after diffrent irradiation treatments on 0 day

注：-表示未檢出,表3同。

表3　第0 d不同輻照處理草莓果實中的特征香氣成分及含量Table 3　Contents of characteristic aroma components of strawberry after diffrent irradiation treatments on 0 day

表4　草莓果實芳香成分分類Table 4　Classifying of strawberry aroma components

2.3　不同輻照劑量對草莓TSS含量的影響

可溶性固形物是指能溶于水的糖、酸、維生素、礦物質等,直接反應果實的成熟度和滋味品質[16]。如圖2所示,草莓果實TSS含量呈先上升后下降的趨勢,貯藏初期(0～6 d)TSS含量沒有顯著性差異(p>0.05)。在貯藏第6 d后,CK組TSS含量下降迅速,處理組能夠在一定程度上保持TSS含量,且顯著高于CK(p<0.05)。但是一旦含量有所下降,可能是呼吸消耗了果實積累的部分有機物質,也有可能果實受到了光照、溫度等環境的影響,說明果實進入后熟衰老的過程[17-18]。在貯藏后期(9～15 d),2.0、3.0 kGy輻照處理的草莓TSS含量仍保持在較高水平,這意味著適當劑量的輻照處理可以減緩貯藏過程中草莓TSS的代謝過程。

圖2　不同輻照劑量處理對4 ℃冷藏期間草莓TSS含量的影響Fig.2　Effect of irradiation treatments on the TSS contents of strawberry during 4 ℃ cold storage

2.4　不同輻照劑量對果實硬度的影響

果實硬度反映了質構儀探頭所受到的果實給予的力,與果實組織和成熟度直接相關[19]。如圖3所示,4.0 kGy輻照處理第0 d對草莓果實的硬度與CK相比差異性顯著(p<0.05),而其他輻照劑量對果實硬度無顯著影響(p>0.05)。隨著貯藏時間的增加,不同劑量處理的草莓果實硬度均逐漸降低,貯藏第3 d時,2.0 kGy輻照處理的草莓硬度保持效果最好(p<0.05),僅下降了4.67%。貯藏中期(第6 d),不同劑量輻照組均對硬度有較好的保持效果(p<0.05)。貯藏后期(9～15 d),1.0～3.0 kGy輻照處理硬度下降緩慢,說明適當的輻照處理可一定程度上保持果實的硬度。輻照對草莓硬度的影響與草莓品種有關。有報道3.0 kGy輻照使Lassen草莓硬度顯著下降;Marquee和Amado品種草莓即使在400 Gy下輻照處理也會表現出軟化[20]。本研究發現當輻照劑量達到4.0 kGy時才對紅顏草莓果實的硬度有顯著性影響(p<0.05),說明不同品種的草莓其耐受劑量存在差異。

圖3　不同輻照劑量處理對4 ℃冷藏期間草莓果實硬度的影響Fig.3　Effect of irradiation treatments on the firmness of strawberry during 4 ℃ cold storage

3　結論

本研究對貯藏期間草莓感官觀察的同時,結合色值、香氣成分、TSS含量及硬度的測定進行量化,更有益于品質的一致性。

不同劑量的輻照處理對貯藏第0 d草莓色澤(L*、a*、b*、h*)無顯著影響(p>0.05)。貯藏后期(9～15 d)2.0、3.0 kGy劑量輻照的草莓色素損失小且能保持草莓色澤的相對穩定。3.0 kGy劑量以下的輻照處理對草莓果實的特征香氣成分乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸甲酯的含量無顯著性影響,丁酸甲酯及DMMF的相對含量隨輻照劑量的增加呈先上升后下降的趨勢,而乙酸甲酯呈下降的趨勢。不同的輻照劑量會影響草莓的風味品質,因此應選擇3.0 kGy以下的輻照劑量以保持草莓最佳風味。新鮮草莓主要香氣物質有34種,占總峰面積的95.44%。經4.0 kGy輻照后香氣成分種類有所增加,達55種。輻照處理對貯藏第0 d草莓TSS含量無顯著影響(p>0.05)。在貯藏第6 d時輻照組的TSS含量顯著高于CK(p<0.05)。貯藏后期(9～15 d),2.0、3.0 kGy輻照處理的草莓TSS含量仍保持在較高水平,保持酸甜口感。在貯藏中后期(6～15 d),1.0～3.0 kGy輻照處理能延緩果實硬度的下降,有利于草莓貯藏保鮮。

2.0、3.0 kGy60Co-γ射線輻照能較好的保持草莓果實的色、香、味、形,具體輻照劑量有待進一步研究。通過控制輻照劑量、改進輻照技術對提高食品質量具有重要的意義,為綠色食品加工開辟新路。

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