（营养与食品卫生学专业论文）粮食中两种常见霉菌的辐照杀灭研究.pdf

摘要 本课题利用6 0 c o y 射线在常温下对生理盐水及粮食中不同浓度的寄生曲霉、 禾谷镰刀菌孢子进行了辐照杀灭研究。结果表明：( 1 ) 6 0 c 0 r y 射线对上述两种霉 菌孢子有明显的致死作用，并有良好的剂量一反应关系；( 2 ) 浓度相近的寄生曲 霉孢子在粮食中的d l o 值高于生理盐水中的d i o 值；( 3 ) 禾谷镰刀菌的抗辐射性 明显强于寄生曲霉；( 4 ) 在实验设计的孢子浓度下，寄生曲霉孢予在生理盐水中 的d i o 值约为o 3 0 k g y ，最小杀灭剂量为1 5 2 0 k g y ，在玉米中的d i o 值为o 4 7 0 5 6 k g y ，最小杀灭剂量为2 0 - - 一2 5 k g y 。禾谷镰刀茵孢子在生理盐水中的d l o 值 为2 4 4 - , 一2 5 4 k g y ，最小杀灭剂量为7 8 1 0 3 k g y 。综合以上结果，杀灭不同的 霉菌孢子所需的辐射剂量差别较大，杀灭自然条件下玉米中寄生曲霉孢子的辐照 剂量应为2 5 k g y ，而根据生理盐水的数据估算，杀灭粮食中禾谷镰刀菌孢子的 辐照剂量也会比较高。 关键词：辐照寄生曲霉禾谷镰刀茵d l o 值最小杀灭剂量 2 a b s t r a c t t h ee f f e c t so f6 0 c og a m m ai r r a d i a t i o na td i f f e r e n td o s a g eo na s p e r g i l l u s p a r a s i t i c u ss p o r e sa n df u s a r i u mg r a m i n e a r u ms p o r e si nb o t hc o r na n dp h y s i o l o g i c s a l i n es o l u t i o n ，w e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ( 1 ) 6 0 c og a m m a - i r r a d i a t i o nh a s s i g n i f i c a n t l yl e t h a l e f f e c to nt h e s et w of u n g a ls p o r e s ( 2 ) a sr e g a r d sa s p e r g i l l u s p a r a s i t i c u ss p o r e s ，t h ei r r a d i a t i o nd l ov a l u e si n c o r n sw e r eh i g h e rt h a nt h a ti n p h y s i o l o g i cs a l i n es o l u t i o n ( 3 ) i ti so b v i o u st h a tf u s a r i u mg r a m i n e a r u mh a ss t r o n g e r r a d i o r e s i s t a n c et h a n a s p e r g i l l u sp a r a s i t i c u s ( 4 ) t h ed l ov a l u e s o fa s p e r g i l l u s p a r a s i h c u ss p o r e si np h y s i o l o g i cs a l i n es o l u t i o ni sa b o u t0 3 0 k g y , a n dt h a ti nc o r n s r a n g e sf r o m0 4 7 k g yt o0 5 6 k g y t h ed o s er e q u i r e df o rc o m p l e t es t e r i l i z a t i o no f a s p e r g i l l u s p a r a s i t i c u ss p o r e si np h y s i o l o g i cs a l i n es o l u t i o na n di nc o r n sr a n g ef r o m 1 5 k g yt o2 0 k g ya n d2 k g yt o2 5 k g y , r e s p e c t i v e l y t h ed 1 0v a l u e sa n dt h ed o s e r e q u i r e df o rc o m p l e t es t e r i l i z a t i o no ff u s a r i u mg r a m i n e a r u ms p o r e si np h y s i o l o g i c s a l i n es o l u t i o nr a n g ef r o m2 4 4 k g yt o2 5 4 k g ya n d7 8 k g yt o10 3 k g y a c c o r d i n gt o t h er e s u l t so fo u rs t u d y , t h ei r r a d i a t i o nd o s er e q u i r e df o rk i l l i n gd i f f e r e n tf u n g a ls p o r e s h a v er e l a t i v e l yg r e a td i f f e r e n c e a sr e g a r d sa s p e r g i l l u sp a r a s i t i c u ss p o r e su n d e rn a t u r a l c o n d i t i o n s ，t h ed o s ei sa b o u t2 5 k g y b u ta c c o r d i n gt ot h ep h y s i o l o g i cs a l i n es o l u t i o n d a t a , t h ei r r a d i a t i o nd o s er e q u i r e df o rk i l l i n gf u s a r i u mg r a m i n e a r u ms p o r e sw i l lb e h i g h e rt o o k e yw o r d s ：i r r a d i a t i o na s p e r g i l l u sp a r a s i t i c u s f u s a r i u mg r a m i n e a r u m d 1 0v a l u em i n i m u me l i m i n a t ed o s e 3 1 辐照 中英文对照 i r r a d i a t i o n 2 抗辐射性 r a d i o r e s i s t a n c e 3 最小杀灭剂量 4 寄生曲霉 m i n i m u me l i m i n a t ed o s e a s p e r g i l l u sp a r a s i t i c u s 5 黄曲霉毒素 a f l a t o x i n ，a f 6 禾谷镰刀菌 f u s a r i u mg r a m i n e a r u m 7 脱氧雪腐镰刀菌烯醇d e o x y n i v a l e n o l ，d o n 8 玉米赤霉烯酮z e a r a l e n o n e ，z e n 9 黄曲霉 1 0 赭曲霉 1 1 串珠镰刀菌 a s p e r g i l l u sf l a v u s a s p e r g i l l u so c h r a c e u s f u s a r i u mm o m i l i i f o r m e 前言 霉菌是丝状体比较发达的小型真菌，它们在自然界分布广泛，几乎无所不在。 有些霉菌能引起农作物的病害和食品霉变，并产生有毒的代谢产物霉菌毒 素，目前己知的霉菌毒素有2 0 0 多种。许多霉菌毒素能引起人和动物的急性中毒， 有些还有致癌、致畸和致突变作用。霉菌毒素污染食品，受到世界各国的普遍关 注，霉菌毒素不仅造成粮食损失、严重危害人类和动物的健康，而且还影响各国 的食品贸易【l j 。 降低霉菌毒素的危害，最根本的措施是控制农产品和食品中产毒霉菌的含 量。不少方法都可以达到上述目的，但各有利弊。如热处理和低温处理等方法在 一定条件下都是有效的，但成本也较高，且条件难以严格控制，过高和过低的温 度都会影响食品的品质。最为有效的化学熏蒸法虽然具有处理量大，价格便宜、 设备简单、操作方便等优点。但由于化学熏蒸剂大量和长期使用所带来的环境、 健康和职业安全性问题使其应用受到极大限制。许多常用的化学熏蒸剂已被列为 禁用品，如环氧乙烷、溴甲烷等。气调贮藏往往使食品品质下降，如气调贮存的 苹果变硬而且香味减少。其它技术如脱水、罐装、冷冻、腌制均不能真正保持食 物品质和营养完好无损。 食品辐照是利用电离辐射( 主要是指明6 0 c 哪射线、加速器产生的电子束或 x 射线) 与物质的相互作用所产生的物理、化学和生物效应，对食品进行加工处 理的新型保藏技术。食品辐照已被证明是一种有效的提高食品安全性和延长食品 货架期的食品加工方法。与其它食品加工方法相比，辐照处理具有操作方便，无 二次污染，安全可靠以及经济实用等优点【2 】。因此，世界各国对辐照作为多种食 品的卫生和植物检疫处理有效手段的认可和应用越来越广泛，消费者对辐照食品 的了解和接受程度也越来越高。目前已有4 9 个国家至少核准了一类或一种辐照 食品( 巴西于2 0 0 1 年明确了所有食品均可进行辐照) ，3 5 个国家已将此项技术 用于商业用途，而且近年来全球的食品辐照设施及辐照食品的数量显著增长， 4 2 0 0 0 年辐照食品总量达到了近3 0 万吨，其中我国约占8 万吨【3 1 。 我国现已颁布了1 8 种辐照食品管理办法，制订了1 7 种产品的辐射加工工艺 标准，但尚未制订杀灭粮食中常见霉菌的辐射灭菌标准。因此，本课题对粮食中 常见霉菌如寄生曲霉和禾谷镰刀菌，进行了辐照灭菌研究，其结果可为制订粮食、 农产品的辐照保藏卫生规范提供科学依据，对辐照食品的商业化有重要的指导意 义和实用价值。 材料与方法 1 实验材料 1 1 主要仪器 显微镜( 日本奥林巴斯光学株式会社) 电子分析天平( 瑞士m e t t l e r 公司) 玻璃及塑料器皿等 d f g s 0 1 型电热鼓风烘干箱( 湖北省黄石市医疗器械厂) 冰箱( s r - - 3 6 8 ) 绿叶牌多功能真空封装机( 东莞市金桥科技电器制造有限公司) 架盘药物天平( 北京医用天平厂) 旋涡振荡器( 德国i k a 公司) 洁净工作台( 北京半导体设备一厂) 霉菌培养箱( 广东省医疗器械厂) 可调定量加样器( 上海联胜实验仪器厂) 高压锅( 北京将台医疗设备厂) 辐照源6 0 c 吖射线( 中国农科院农产品加工所) 。 1 2 试剂及培养基 本研究所用试剂除特别注明外，均为分析纯等级。 1 2 1 生理盐水 成分：氯化钠 8 5 9 蒸馏水 1 0 0 0 m l 制法：氯化钠溶解后，1 2 1 高压灭菌1 5 m i n 。 1 2 2 察氏培养基 成分： n a n 0 3 k 2 h p 0 4 3 9 l g 6 k c i o 5 9 m g s 0 4 7 h 2 00 5 9 f e s 0 4 0 0 1 9 蔗糖 2 0 9 琼脂 2 0 9 蒸馏水 1 0 0 0 m l 制法：加热溶解后，1 2 1 高压灭菌1 5 m i n 。 1 2 3 马铃薯葡萄糖琼脂培养基粉末：( 购自中国药品生物制品检定所) 成分： g l 马铃薯浸液 2 0 0 m l 葡萄糖 2 0 琼脂 1 3 用法：取该培养基粉末3 7 9 ，加l l 蒸馏水，加热溶解，分装，1 2 1 ( 2 高压灭 菌1 5 m i n 。 1 3 菌种 寄生曲霉( 菌号3 1 2 4 ) 禾谷镰刀菌( 菌号3 3 4 8 8 ) 均购自中国科学院微生物研究所。 1 4 样品 玉米采自于北京郊区农村。 2 实验方法 2 1 玉米带菌量的检测 称取1 2 5 9 玉米，平均分为5 份，每份2 5 9 ，倒入装有2 2 5 m l 无菌生理盐水 的三角瓶中充分振摇后，用平皿倾注稀释分离法测定其染菌量【4 1 ，结果显示玉米 霉菌数为1 0 2 - - 1 0 3 个倌。 2 2 无菌玉米的制备 在每个密实袋中装入玉米2 5 9 ，密封后用6 0 c o2 5 k g y 照射，辐照后随机抽取 1 0 袋作霉菌检测，均无菌落生长，证明玉米经照射后已经到达无菌程度。 7 2 3 霉菌培养 在容量为5 0 0 m l 的克氏瓶中装入1 5 0 m l 察氏培养基或马铃薯葡萄糖琼脂培养 基后制成斜面，将寄生曲霉接种于察氏培养基斜面上，将禾谷镰刀菌接种于马铃 薯葡萄糖琼脂培养基上，于霉菌培养箱中，曲霉培养5 - - - 7 天，禾谷镰刀菌培养 1 0 1 2 天，培养温度2 8 ，湿度5 0 。 2 4 样品的制备 2 4 1 两种霉菌生理盐水孢子悬浮液的制备 用无菌生理盐水洗下菌苔，用振荡器充分混匀后，配制成两种霉菌高、低两 个浓度( 高浓度为1 0 5 1 0 4 个m l ，低浓度为1 0 4 1 0 3 个m i ) 的孢子悬浮液，分装 在1 6 0 1 6 m m 的试管中，每支试管装1 0 m l 。高、低两浓度均随机分为7 组，每 组3 只试管。 2 4 2 寄生曲霉染菌玉米的制备 用无菌生理盐水洗下寄生曲霉菌苔，用振荡器充分混匀后，配制成高、低两 个浓度( 高浓度为1 0 6 1 0 5 个m l ，低浓度为1 0 5 1 0 4 个m 1 ) 的孢子悬浮液，然 后用2 m l 一次性注射器在每袋( 2 5 克灭菌) 玉米中注入l m l 孢子悬浮液，封口 机封口后反复揉搓使其充分混匀。高、低两浓度均随机分为7 组，每组3 袋玉米。 2 5 样品辐照 在中国农科院农产品加工所常温下进行辐照灭菌，辐照源为6 0 c o 。 2 5 1 求两种霉菌在生理盐水及玉米中d l o 值的辐照剂量：生理盐水孢子悬浮液 和小麦t 米7 个组相对应的辐照剂量分别为0k g y 、0 1 5k g y 、0 3k g y 、0 4 5k g y 、 0 6k g y 、0 7 5k g y 、0 9k g y 。 2 5 2 求两种霉菌在生理盐水及玉米中的最小杀灭剂量的辐照剂量：根据各种标 准菌株在生理盐水及玉米中的d l o 值，估算出粗略的最小杀灭剂量，在此估算值 周围设计6 个辐照剂量，同时设一个空白对照组，然后再用钴源进行辐照。 2 6 菌落总数的测定 用平皿倾注稀释分离法进行测定。 2 6 1 菌落计数方法 2 6 1 1 高浓度生理盐水孢子悬浮液辐照后测定菌落数 用l m l 灭菌吸管吸取原液l m l ，沿管壁徐徐注入含有9 m l 灭菌生理盐水的试 8 管内，振荡混合均匀，制成l ：1 0 稀释液； 另取l m l 灭菌吸管，吸取l ：1 0 稀释液l m l ，沿管壁徐徐注入含有9 m l 灭菌 生理盐水的试管内，振荡混合均匀，制成l ：1 0 0 的稀释液，同时以该吸管分两 次吸取l ：1 0 稀释液l m l 于两个一次性平皿内，每个平皿内各l m l ； 另取l m l 灭菌吸管，吸取l ：1 0 0 稀释液l m l ，沿管壁徐徐注入含有9 m l 灭 菌生理盐水的试管内，振荡混合均匀，制成l ：1 0 0 0 的稀释液，同时以该吸管分 两次吸取l ：1 0 0 稀释液l m l 于两个一次性平皿内，每个平皿内各l m i , 另取l m l 灭菌吸管，分两次吸取l ：1 0 0 0 稀释液l m l 于两个一次性平皿内， 每个平皿内各l m l , 稀释液移入平皿后，将凉至4 6 的培养基( 寄生曲霉用察氏培养基，禾谷 镰刀菌用马铃薯葡萄糖琼脂培养基) 注入平皿约1 5 m l ，并转动混合均匀，先向 一个方向旋转，再转向相反方向，充分混合均匀。同时作空白对照； 待琼脂凝固后，倒置平皿，置2 8 + 1 霉菌培养箱内培养，培养3 天后开始 观察菌落生长情况，共培养5 7 天，计算平皿内菌落数目，乘以稀释倍数，即为 每m l 生理盐水中所含菌落总数。 2 6 1 2 低浓度生理盐水孢子悬浮液辐照后测定菌落数 稀释方法同高浓度生理盐水孢子悬浮液，但注入平皿内的菌悬液为原液、l ： l o 、l ：1 0 0 三个浓度的菌悬液。 2 6 1 3 高浓度生理盐水孢子悬浮液染菌粮食辐照后测定菌落数 以无菌操作将密实袋中的玉米到入盛有2 2 5 m | 灭菌生理盐水的三角瓶内，振 荡混合均匀，即为1 ：1 0 稀释液： 用l m l 灭菌吸管吸取l ：l o 稀释液l m l ，沿管壁徐徐注入含有9 m l 灭菌生理 盐水的试管内，振荡混合均匀，制成l ：1 0 0 稀释液； 另取l m l 灭菌吸管，吸取l ：1 0 0 稀释液l m l ，沿管壁徐徐注入含有9 m l 灭 菌生理盐水的试管内，振荡混合均匀，制成l ：1 0 0 0 的稀释液，同时以该吸管分 两次吸取l ：1 0 0 稀释液l m l 于两个一次性平皿内，每个平皿内各l m l ； 另取l m l 灭菌吸管，吸取l ：1 0 0 0 稀释液l m l ，沿管壁徐徐注入含有9 m l 灭菌生理盐水的试管内，振荡混合均匀，制成1 ：1 0 0 0 0 的稀释液，同时以该吸 管分两次吸取l ：1 0 0 0 稀释液l m l 于两个一次性平皿内，每个平皿内各l m l ； 9 另取l m l 灭菌吸管，分两次吸取l1 0 0 0 0 稀释液l m l 于两个一次性平皿内， 每个平皿内各l m l , 稀释液移入平皿后，将凉至4 6 的培养基( 寄生曲霉用察氏培养基) 注入 平皿约1 5 m l ，并转动混合均匀，先向一个方向旋转，再转向相反方向，充分混 合均匀。同时作空白对照； 待琼脂凝固后，翻转平皿，置2 8 _ + 1 霉菌培养箱内培养，培养3 天后开始 观察菌落生长情况，共培养5 - - - 7 天，计算平皿内菌落数目，乘以稀释倍数，即 为每m l 生理盐水中所含菌落总数。 2 6 1 4 低浓度生理盐水孢子悬浮液染菌粮食辐照后测定菌落数： 稀释方法同高浓度生理盐水孢子悬浮液染菌粮食，但注入平皿内的菌悬液为 l ：1 0 、l ：1 0 0 、l ：1 0 0 0 三个浓度的稀释液。 2 6 2 菌落计数的报告 作平板计数时，可用肉眼观察，必要时用放大镜检查或制片显微镜下检查， 以防遗漏或杂菌干扰。在记下各平板的菌落数后，求出同稀释度的各平板平均茵 落数。 2 6 2 1 平板菌落数的选择 选取菌落数在1 0 1 5 0 之间的平板作为菌落数总数测定标准。一个稀释度使 用两个平板，应采用两个平板平均数，其中一个平板有较大片状菌落生长时，则 不宜采用，而应以无片状菌落生长的平板作为该稀释度的菌落数：若片状茵落不 到平板的一半，而其余一半中菌落分布又很均匀，即可计算半个平板后乘2 以代 表全皿茵落数。 2 6 2 2 稀释度的选择 2 6 2 2 1 应选择平均菌落数在1 0 1 5 0 之间的稀释度，乘以稀释倍数报告； 2 6 2 2 2 若有两个稀释度，其生长的菌落数均在1 0 1 5 0 之间，则视其二者之比 如何来决定。若其比值小于或等于2 ，应报告其平均数；若大于2 则报告其中较小 的数字； 2 6 2 2 3 若所有稀释度的平均菌落数均大于1 5 0 ，则应按稀释度最高的平均菌落 数乘以稀释倍数报告； 2 6 2 2 4 若所有稀释度的平均菌落数均小于1 0 ，则应按稀释度最低的平均菌落 l o 数乘以稀释倍数报告； 2 6 2 2 5 若所有稀释度均无菌落生长，则以小于( 赭曲霉 黄曲霉。提示镰刀菌属霉菌孢子的抗辐射性要强于曲霉菌属，辐照杀灭剂量需要 更大。 7d l o 值和最小杀灭剂量 实验研究发现，3 0 k g y 的辐照剂量能抑制曲霉属的孢子生长，3 5 k g y 的辐 照剂量足够抑制谷类中特殊曲霉属孢子的生长【1 4 】。本次实验寄生曲霉孢子在生理 盐水中的d l o 值约为o 3 k g y ，最小杀灭剂量为1 5 - - , 2 0 k g y ；在玉米中的d 1 0 值 为0 4 7 0 5 6 k g y ，最小杀灭剂量为2 0 2 5 k g y 。实验结果与之相符。 有报道，丫射线在6 0 k g y 能完全杀灭面粉和小麦中的镰刀菌丛【1 5 1 。而本次对 禾谷镰刀菌孢子的辐照杀灭研究中，选用生理盐水及小麦作为染菌介质，染菌小 麦的实验正在进行之中。禾谷镰刀菌孢子在生理盐水中的d l o 值为2 4 4 - 2 5 4 k g y ，最小杀灭剂量为7 8 1 0 3 k g y 。预计小麦中的d 1 0 值、最小杀灭剂量 也会在较高的水平，需要进一步确证。 8 辐射对霉菌毒素的作用 辐射不仅能杀灭霉菌孢子，也能破坏霉菌毒素。用0 5 、1 0 、1 5 和2 0 k g y 的 辐照剂量对黄曲霉进行照射，结果显示，1 0 2 0 k g y 的辐照剂量则对其有抑制 作用f 1 6 1 。提示辐照对寄生曲霉等霉菌的产毒是否具有同样的抑制作用，需要作进 一步的研究。s h a h i n 和a z i z 研究发现，随着辐照剂量的增加，花生中黄曲霉毒素 b l 的产量也显著降低了，用4 k g y 的剂量照射后，检测未发现黄曲霉毒素【1 7 1 。a z i z 等用丫射线对小麦和面粉中进行照射发现，4 k g y 的辐照剂量使镰刀菌毒素含量降 低了许多，6 k g y 的辐照剂量时，毒素急剧下降，8 k g y 的辐照剂量下没有检测到 镰刀菌毒素【1 8 1 。辐射能引起霉菌毒素的破坏是因为辐射产生高活性的自由基，这 些自由基对霉菌毒素造成“攻击 ，改变它们的化学结果，从而导致其生物活性 的改变【1 3 】。 小结 辐照对霉菌有显著的杀灭作用，本实验中，寄生曲霉孢子在生理盐水中的 d l o 值约为0 3 k g y ，最小杀灭剂量为1 5 2 0 k g y ：在玉米中的d i o 值为0 4 7 - - 0 5 6 k g y ，最小杀灭剂量为2 0 - 2 5 k g y ；禾谷镰刀菌孢子在生理盐水中的d l o 值 为2 4 4 - - - 2 5 4 k g y ，最小杀灭剂量为7 8 - 1 0 3 k g y ，在小麦中的辐照杀灭效果， 需要进一步研究。 本次实验仅研究了寄生曲霉、禾谷镰刀菌两种粮食中常见的病原霉菌，应结 合其他霉菌如黄曲霉、赭曲霉、串珠镰刀菌等的研究结果，以及我国粮食中霉菌 的污染状况及霉菌的生长特性，为我国粮食中的霉菌辐照杀灭标准的制定提供依 据。 参考文献 【1 】陈炳卿主编现代食品卫生学人民卫生出版社，2 0 0 1 ，1 8 5 【2 】高美须，哈益明，周洪杰国内外食品辐照标准现状及发展建议农业质量标 准，2 0 0 4 ，l ：3 6 3 8 【3 】李戈顾，绍平，于文军世界主要贸易国有关辐照食品的标准和法规要求轻工标 准与质量，2 0 0 3 ，l ：4 4 4 7 4 g b t4 7 8 9 1 6 2 0 0 3 食品卫生微生物学检验 【5 】徐冠仁主编核农学导论原子能出版社，1 9 9 5 ：2 4 1 2 7 8 【6 1 t 喜平粮油食品中黄曲霉毒素的污染及预防措施食品工业科技，2 0 0 4 ，v o l 2 5 ，n o9 ：1 4 1 1 4 2 【7 】陈炳卿主编营养与食品卫生学第4 版人民卫生出版社，2 0 0 0 ：1 8 8 1 9 5 。 【8 t 裕中，米勒j d 中国小麦赤霉病菌优势种禾谷镰刀菌产毒素能力的研究 【j 】真菌学报，1 9 9 4 ，1 3 ( 3 ) ：2 2 旷- 2 3 4 9 】游殊珠，许阳脱氧雪腐镰刀菌烯醇分析方法的现状卫生研究，v o l3 4 n o l ：1 2 2 1 2 5 【1 0 】王怡净，张立实玉米赤霉烯酮毒性研究进展( 综述) 中国食品卫生杂志，v o l 1 4 ，n o4 ：4 0 - 4 3 【l l 】殷蔚申，张耀东，吴小荣我国饲料中的霉菌和霉菌毒素中国粮油学 报，19 9 2 ，7 ( 2 ) ：3 2 3 7 【1 2 】田晓华，顾景范，孙存普氧化应激与细胞凋亡国外医学卫生学分 册，19 9 7 ，2 4 ( 2 ) ：6 8 - 7 2 【1 3 i s m a i l ，r u s t o n y s a f l a t o x i ni n f o o da n d f e e d ：o c c u r r e n c e ，l e g i s l a t i o n a n d i n a c t i v a t i o nb yp h y s i c a lm e t h o d s f o o dc h e m i s t r y , 1 9 9 7 ，5 9 ( 1 ) ：5 7 6 7 【1 4 s h a h i na a ，a z i zn h i n f l u e n c eo fg a m m ar a y sa n ds o d i u mc h l o r i d eo na f l a t o x i n p r o d u c t i o nb y a s p e r g i l l u sf l a v u s m i c r o b i o s ，1 9 9 7 ，9 0 ( 3 6 4 3 6 5 ) ：1 6 3 1 7 5 【15 a z i zn ha t t i ae s ，f a r a gs a e f f e c to fg a m m a - i r r a d i a t i o no nt h en a t u r a l o c c u r r e n c eo ff u s a r i u m m y c o t o x i n s i n w h e a t ， f l o u ra n db r e a d n a h r u n g ，19 9 7 ，41 ( 1 ) ：3 4 3 7 【16 a f i f ia f , f o a a dm a ，f a w z ie m e f f e c to fg a m m ai r r a d i a t i o no ne l i m i n a t i o no f a f l a t o x i n s p r o d u c e db ya p p l em y c o f l o r a i n a p p l ef r u i t s a c t am i c r o b i o l p o l ，2 0 0 3 ，5 2 ( 4 ) ：3 7 9 3 8 6 【17 s h a h i na m ，a z i zn h i n f l u e n c eo fg a m m ar a y sa n ds o d i u m c h l o r i d eo na f l a t o x i n p r o d u c t i o nb y a s p e r g i l l u sf l a v u s m i c r o b i o s ，1 9 9 7 ，9 0 ( 3 6 4 3 6 5 ) ：1 6 3 1 7 5 【18 a z i zn h ，a t t i ae s ，f a r a gs a e f f e c to fg a m m a i r r a d i a t i o no nt h en a t u r a l o c c u r r e n c eo ff u s a r i u m m y c o t o x i n s i n w h e a t ， f l o u ra n db r e a d n a h r u n g ，1 9 9 7 ，4 1 ( 1 ) ：3 4 - 3 7 综述 食品辐射保藏 “国以民为本，民以食为生这一古朴的哲理说明了食品在人类社会生存和 发展中的作用，自从有人类文明史以来，食品保藏就为人们所重视。食品保藏的 方法有很多种，而辐射保藏作为一种较新的技术，因其灭菌彻底、无残留、能耗 低等优点，逐渐引起人们的重视。 1 食品保藏的意义和方法 人类食品主要来源于农产品、除产品和水产品。这些产品的品质极不稳定， 无论在贮藏期间，加工过程或加工后的成品进入流通领域后都有坏败的危险。目 前食品在较长时期内保持其稳定性，避免品质下降的方法分为三类： ( 1 ) 物理法： 保持低温：冷藏、冷冻、低温贮藏。 加热处理：烹饪、热烫、中温加热杀菌( 1 0 0 ) 。 除去水分：干燥、浓缩。 辐射处理：丫射线、x 射线、电子束。 ( 2 ) 化学法： 药物：防腐剂、杀菌剂、防氧化剂、杀虫剂。 添加剂：食盐、酸、糖类、水分活度( a w ) 剂、脱氧剂。 其它：气体代换( n 2 、c 0 2 ) 、烟熏、熏蒸。 ( 3 ) 微生物法：酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵。 上述各种方法中最早使用的现代化贮藏技术是本世纪2 0 年代采用的机械冷 藏，随后4 0 年代开始气调贮藏，5 0 年代开始出现辐射处理，6 0 年代提出了减压 贮藏，7 0 年代原苏联提出用高压静电产生负离子用于果蔬保鲜。与此同时、日 提出应用磁场处理，随后又出现了低压贮藏，液氮保鲜，但由于设备费用昂贵目 前尚未能商业化应用。上述各种贮藏保鲜技术虽然各自都有着独特的优点，但又 并非尽善尽美。如目前低温贮藏尚不能解决真菌问题以及入库前不能预冷等问 题。干燥贮藏还未达到理想的保质效果。而现行的气调和低温贮藏都不能同时达 到灭虫和杀菌的目的。即使最先进的低压贮藏法虽可杀灭真菌和细菌，却对害虫 ( 尤其虫卵) 束手无策。使用蒸汽处理会加速果蔬的成熟，使其变软。使用化学 熏蒸剂有残毒，一些常规熏蒸剂如二溴乙烷( e d b ) 、环氧乙烷( e t o ) 、溴甲烷 ( m b ) 等在许多国家己禁止用于食品。气调贮藏往往使食品品质下降，如气调 贮存的苹果变硬而且香味减少。其它技术如脱水、罐装、冷冻、腌制均不能真正 保持食物品质和营养完好无损。辐照法同样也不是万能的，但它独特的优点可以 弥补其它保藏技术的缺陷，解决一些特殊问题，尤其在保持食品质量和卫生安全 性方面可以作为其它一些食品保藏方法的补充。与其它方法配合应用，相互补益 可取得更为理想的保藏效果。因此它做为食品保藏的手段之一越来越受到人们的 重视。 2 辐射保藏食品的概念及其发展历史 辐射保藏食品是利用电离辐射的方法延长食品保藏时间，保藏食品质量的 一项物理保藏技术做食品辐照，经过电离辐射的食品称为辐照食品。 用于食品辐照的辐射源有y 射线，5 m e v 以下的x 射线以及1 0 m e v 以下的 电子束。在辐照过程中上述各种射线所引起的一系列化学、生物学变化可以杀死 食品中的微生物与害虫；抑制水果、蔬菜的代谢过程及生理生化反应，使食品免 受或减少导致败坏和变质的各种因素的影响，达到延长食品贮藏时间的效果。 辐照保藏食品具有许多优点： ( 1 ) 杀虫彻底。对于杀虫某些蛀入果实、粮食和食品内部的害虫，任何其 它方法都无法与之相比。 ( 2 ) 辐照是一种“冷处理 ，产生的热量极少，故能保持食品原有的风味。 在某些情况下还可提高食品品质。 ( 3 ) 辐照食品不需加入任何添加剂，也不会感生放射性，因此没有非食品 物质残留，也不污染环境。 ( 4 ) 辐射处理消耗量少，有些处理还可取消冷藏，是理想的节能方法。 ( 5 ) 辐射穿透能力强，可对预先包装好的或烹调好的食品进行处理，操作 易控制。 ( 6 ) 能延迟成熟，保证产品有更好的品质。 3 辐照保藏食品的原理及应用 3 1 辐射杀菌 引起食品腐败变质的原因有多种，其中以微生物为最普遍和最活跃。使食 品发生腐败变质的微生物以非病原性细菌为主，其次为霉菌和酵母菌等。控制食 品中微生物有多种方法，辐射杀菌法是其中之一。根据杀菌的目的，可把辐射 杀菌分为三类：选择性辐射杀菌，针对性辐射杀菌和辐射杀菌。选择性辐射杀菌 是利用一定剂量的电离辐射使食品中腐生微生物的数量降低，以防止食品变质， 延长货架期。针对性辐射杀菌是利用一定剂量的电离辐射，杀死食品内除病毒以 外的无孢子病原细菌。辐射灭菌利用电离辐射消灭食品中全部微生物，以保证食 品在室温条件下长期贮藏不会腐败，也不会因微生物而引起食品中毒。 辐射对微生物的杀菌作用机制主要是辐射使d n a 或核糖体受到损伤，如 d n a 分子主链断裂以及碱基或氢键断裂。这些都使d n a 无法复制，致使微生物 停止增殖，或使酶系统遭到三十而导致细胞特性( 胶体状态) 发生改变。 电离辐射杀死微生物的作用，通常用存活曲线表示。存活曲线可由微生物存 活率的对数值与辐照剂量对应作图而得。可分三种类型：弯曲型、指数型和复合 型，根据靶学说原理，当存活曲线呈指数型时，表示微生物的“靶 只需被“击 中 下次，细胞即死亡。大多数细菌的存活曲线都是这一类型。它可用下面数学 公式表示：i o g n n o = 一k d 式中，k 为直线部分的斜率，即i d l o 。d l o 为使微 生物存活1 0 所需剂量。d 为使微生物数量从no 降至n 所需剂量。弯曲存活曲 线表示此种微生物只有在招受到多次“击中”才会致死。他们有较强的修复能力， 低剂量时，可通过修复而避免死亡。因此在低剂量时微生物数量虽剂量增加而下 降的速度缓慢，曲线出现“肩。这种曲线可由二个参数进行表征。直线部分的 斜率由d l o 表示。d 0 可由存活曲线中直线部分外推得到( 即1 0 0 存活率是轴线 上的截距) 。复合型曲线是由多条指数存活曲线叠加而成。表示受照体系中具有 多种不同辐射敏感性的微生物。其中限期有敏感性强的，也有敏感性弱的，是一 个混合群体。微生物的辐射敏感性，在同属、同种间乃至不同菌株间差异都很大。 3 2 辐射杀虫 害虫防治是食品和农产品贮藏的关键。辐射杀虫按其目的可分为：杀灭危害 粮食、干燥食品及烟草、草药等的仓库害虫，减少仓贮损失；杀死检疫害虫，以 利贸易交流；杀死生肉、生鱼中的寄生虫，保障人类的健康。 大量事实表明：辐射法是一种有效性极为广泛的农产品杀虫的手段。它比化 学法安全、卫生、无残留、穿透力强、处理厚质、大量的产品时更有效、彻底。 它可克服某些害虫对化学药剂产生的抗药性，从而保证产品检疫的可靠性。与其 它物理方法比较能耗低，对于缺少“冷链”系统的发展中国家尤为适宜；它不会 显著提高产品温度而影响产品质量。正因为上述优点，辐照杀虫将灰飞烟灭食品 辐照中最有发展前景的一个方面。 3 3 辐照抑制发芽 许多地下茎菜类作物是人们膳食的重要组成部分。收获后都有一段较短的休 眠期，长则3 - 4 个月，短则1 2 个月。休眠期一过极易发芽并引起腐烂或失水造 成严重损失。马铃薯发芽后还会产生有毒的茄碱而失去商品价值。人们曾采用化 学方法抑制发芽，但效果并不十分理想。如萘乙到甲酯可通过喷洒来抑制发芽， 但为了保证芽眼能长期接触到工剂需经常喷洒。并且对生长点不在表面的产品使 用效果不佳。马来酰购( m h ) 抑制马铃薯发芽效果不错，但必须适时喷在植株 叶面上。过早会降低产量，过迟又得不到应有效果。一些发达国家采用壬醇，每 1 5 天用一次，效果较好，但需专门的设备，而且壬醇价格较高。同时一些化学 制剂需配合低温贮藏，对热带国家很难应用。采用冷藏处理能耗大、价格昂贵。 辐照抑制发芽既经济十分有效。用7 0 g y 辐照大蒜，6 个月后无发芽现象，而对 照发芽率高达9 2 。 与化学方法比较，辐照穿透力强，可同时抵制内芽生长、不会在食品中留有 残留物，并且处理均匀、无重复处理，减少了产品的机械损伤。因此批准辐照抵 制发芽技术的应用国家很多，我国近年来，每年辐照大蒜几万吨。辐照的大蒜可 保存至来年二月不发芽，提高了商品价值。 在辐照抑制发芽技术应用中，剂量选择应考虑到过高剂量会使薄壁组织受伤 而降低抵御外来病毒、微生物的侵染和对机械损伤修复的能力，造成霉变、加重 病害以及腐烂。最低剂量应足以抑制幼芽萌动。另外，辐照时期，作物的品种都 将影响适宜剂量的选择。 辐射抑制发芽的机制有着多种解释。如辐射对生长激素合成的干扰；辐射 干扰a t p 的合成并进而影响核酸的合成；辐射造成细胞及其超微结构的损伤影 响细胞分裂等。 3 4 辐射延迟成熟、抑制生长 用于延迟水果、蔬菜成熟的方法有多种，如冷藏、气调贮藏等。这些方法 都是通过推迟植物内源激素乙烯的产生和呼吸跃变的出现，降低贮藏期的呼吸强 度和提高乙烯的作用阈值来达到水果、蔬菜贮藏寿命的。辐照同样可起到上述作 用。如我国上海用5 0 0 g y 辐照青蕉苹果，可将贮藏期延至第二年4 月，在外观 质量和1 2 1 感上均比未辐照的要好。南京采用2 0 0 g y 辐照绿熟番茄，在平均3 0 3 4 下可推延成熟l o 天，烂果率低于2 0 。南非用7 5 0 g y 辐照与5 0 热浸联合处 理蕃木瓜，延长贮藏期8 天。中美洲一些国家用2 5 0 3 5 0 g y 辐照成熟香蕉，使成 熟期推迟1 6 2 6 天，用2 5 0 g y 辐照芒果推迟1 6 天成熟。 辐照可显著地抑制蘑菇开伞。如吴彩宣用l k g y 辐照双孢蘑菇，林延安用 1 6 k g y 辐照草菇，还有人用4 k g y 辐照平菇都取得了很好的效果。目前国际上已 批准利用辐射延迟成熟和抑制生长的情况。 3 5 辐射改善食品品质 人们在研究利用辐射延长食品贮藏的同时，发现辐射还可提高某些食品的 质量。尽管目前有些方面的研究还不够深入，距离实际应用还有一定距离，但它 给食品辐照的应用又指出了一个新的发展前景。这方面研究最多的是酒的辐照。 酒作为饮料在国内外均有悠久的历史，在制作过程中许多都需要多年的贮存以老 熟陈化，提高产品的质量。但长期贮存既有蒸发的损耗，又需占用大面积的酒库。 所以酒的陈化的研究。发现用0 6 1 k g y 辐照葡萄酒可以加速陈化，用l - 2 k g y 辐 照蒸馏酒和白兰地后，醛类、酯类、乙缩醛增加，从而改进了口味。用高剂量 ( 2 0 0 1 0 0 0 k g y ) 辐照白兰地桶材或橡木屑，可增加木质成份的可溶性，酒中浸 了物及含n 物质、游离氨基酸和糠醛含量均有增加。我国山东对白兰地酒辐照 的研究得到了同样的结果，用0 9 1 3 k f y 辐照的新酿白兰地，刺口辣喉、粗糙感 消失，其中新酒经人工老熟后( 5 5 下存放十天) 辐照，口感比三年老酒还了， 但不同酒种所需剂量不同。过高的辐照剂量会使风味改变，品质下降。 辐射可提高脱水蔬菜的复水性，使其复原时间缩短，口感更鲜嫩；辐射还 可提高葡萄等浆果的出汁率，用4 5 k g y 辐照可使葡萄汁产量增加1 0 1 2 1 这可 能是由于辐射破坏了细胞壁和细胞膜的结构，使水分更易通过。辐射的牛肉更鲜 嫩，这显然与辐射使纤维素降解成更小的分子有关；还有人发现辐射使酱油致鲜， 3 2 增加致香物质；适量辐照面粉可提高烘烤质量；照射过的洋葱等易加工成片；辐 射可缩短大豆、绿豆等的烹调时间，并可有效地减少引上进心胃肠气胀的低聚糖 及胰蛋白酶和糜蛋白霉抑制剂；用5 0 7 0 0 g y 辐照的海藻制做琼脂，可大大缩短 工序，少用甚至不用无机盐，并可增加琼脂的凝固性。很多食品用辐射藻制做琼 脂，可大大缩短工序，少用甚至不用无机盐，并可增加琼脂的凝固性。很多食品 用辐射杀菌、杀虫代替熏蒸，从而减少残毒，这本身就是产品质量提高的标志之 一。总之，辐射在食品加工中的应用还有许多未知的领域有待开拓，它的发展前 景是十分广阔的。 4 食品辐照的影响因子 在食品辐照中，辐射生物学效应是通过电离辐射造成生物体的损伤来抑制 生长、代谢直致引起死亡。辐射化学效应使食品中的化学成分在电离辐射下产生 许多辐解产物，其中一些会影响食品品质。这是食品辐照的伴生效应，不是辐照 目的的所需要的。因此食品辐照总是要求达到一定生物效应的同时尽量降低伴生 的化学效应。影响辐射效应有多种因素。射线种业和辐照方法、辐照环境条件、 生物体的状态等。控制好这些因素就可以做到用最小的剂量达到最理想的辐照效 果。 4 1 射线种类及辐照方法 4 1 1 射线种类 在食品辐照中准予使用的射线种类有y 射线、1 0 m e v 以下的高能电子束和 5 m e v 以下的机械源产生的x 射线。产生y 射线的同位素源，目前使用的有c o c o 源和1 3 7 c s 源。它们的能量分别为1 2 5 m e v 和0 6 6 m e v 。 x 射线、y 射线和电子束均属低l e t 辐射。它们在物质中的电离能力相似。 因此辐射生物学效应差异不十分显著。然而，影响辐照效果的不仅决定于电离能 力的强弱，还与射线的穿透能力有关。y 射线的穿透能力与射线能量及产品密度 有关。当产品密度为l 时，6 0 c o 射线的半减弱厚度约为1 1 厘米，1 3 7 c s 为8 4 厘 米。当产品密度为0 5 时，6 0 c oy 射线的半减弱厚度值约为2 2 厘米。而电子束的 穿透能力比y 射线要弱得多。电子辐照的穿透厚度，即使1 0 m e v 的高能电子束 辐照，最大穿透深度仅5 e m 。因此电子柬只适用于表面辐照或散装产品的辐照， 不适于大容积包装的产品。 4 1 2 剂量( d ) 与剂量率( d ) 辐照剂量与生物学效应是呈正相关。剂量越低，辐照作用越弱。在过低适量 的情况下，辐照甚至会产生低剂量刺激作用。如在抑制马铃薯、洋葱、大蒜等的 发芽时，低于