李嬌，周志帥，申光輝，何利

(四川農(nóng)業(yè)大學 食品學院，四川 雅安 625000)

輻照技術(shù)是核技術(shù)的發(fā)展之一，可應用于各類食品中，其殺菌原理是食品經(jīng)過一定劑量的γ射線、β射線和X射線照射后，胞內(nèi)DNA被破壞或小分子物質(zhì)分解，產(chǎn)生-H、-OH等活性自由基，與核內(nèi)物質(zhì)作用，發(fā)生交聯(lián)反應，殺死食品中的微生物與害蟲[1-2]。在許多國家，為了抑制發(fā)芽、消滅昆蟲和寄生蟲、推遲生理成熟、延長保質(zhì)期，允許進行食品輻照，提高食品的性能[3]，并且經(jīng)過輻照后的產(chǎn)品對人類沒有危險，也不會造成輻照食品形成與輻照相關(guān)的污染，輻照不僅可以殺菌、消毒、降低食品的病原體污染、降低食物引起的發(fā)病率，還具有高效、安全、無污染、無殘留、保持食品原有色香味等優(yōu)點。近年來，不少學者將輻照技術(shù)應用于各類食品中，探究對其品質(zhì)的影響，然而，輻照技術(shù)處理食品這項技術(shù)被消費者所接受還需經(jīng)過較長的發(fā)展歷程[4]。

1 輻照技術(shù)的發(fā)展歷程

20世紀40年代，美國軍方為了解決軍用食品供給，開始研究食品輻照技術(shù)[5]，在1958-1959年期間，前蘇聯(lián)開始批準在殺滅谷物害蟲和抑制馬鈴薯發(fā)芽方面使用60Co、γ射線進行輻照處理。英國、法國、荷蘭、加拿大及東歐的一些國家在20世紀50年代初期開始研究滅菌、殺蟲和輻照抑制發(fā)芽的相關(guān)技術(shù)，20世紀60年代后期，越來越多的發(fā)展中國家也開始研究食品的輻照加工技術(shù)[6]。在長達一個世紀以來，聯(lián)合國的專門機構(gòu)，如糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO)、國際原子能機構(gòu)(International Atomic Energy Agency，IAEA)、能源機構(gòu)(International Energy Agency，IEA)和世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)等參與輻照技術(shù)的理論研究和相應的設(shè)備研究，在各個年代，也出現(xiàn)了標志食物輻照研究及發(fā)展的若干歷史里程碑，見表1。

表1 食品輻照的歷史里程碑

續(xù) 表

目前，我國食品輻照技術(shù)發(fā)展迅速，輻照食品的吞吐量位居世界前列。中國在對幾種食品進行輻照方面取得了飛躍性的進展，其中輻照大蒜的用量超過50萬噸，出口到東南亞及其他地區(qū)。

蟲災是我國糧食儲存中最嚴重的問題，其次是霉菌和老鼠，造成了重大的經(jīng)濟損失，使用輻照技術(shù)處理糧食，在一定程度上可以殺滅其中的幼蟲及一些微生物，國際范圍內(nèi)的一些國家也制定了相應的標準和規(guī)范，對食品生產(chǎn)企業(yè)利用輻照技術(shù)處理食品進行管理，如GB 14891.8-1997《輻照豆類、谷類及其制品衛(wèi)生標準》、SN/T 1887-2007《進出口輻照食品良好輻照規(guī)范》和《脈沖和谷物電子束處理的技術(shù)規(guī)定》等。目前寵物干食品、香菇干食品、脫水蔬菜、茶葉提取物、干蓮子、龍眼干食品、枸杞、葡萄干和紅棗干等都可以用輻照技術(shù)進行防蟲處理，在日本，為了防止發(fā)芽，確保合適的保質(zhì)期，被允許輻照處理的食品僅有馬鈴薯一個品類，目前已經(jīng)開展了商業(yè)化運作。南非原子能委員會的研究表明，香蕉的低劑量輻照對質(zhì)量有顯著的積極影響[7]。

在發(fā)展初期，由于還沒有強大的輻射源，早期實驗必須在實驗室規(guī)模上進行，在實驗室范圍內(nèi)及在實驗室能夠處理的樣品量范圍內(nèi)用來觀察、分析和描述電離輻射對食品各方面的影響，并提出在更大范圍內(nèi)使用的建議。這一狀況一直持續(xù)到1918年Gillet和1930年Wüst的發(fā)明出現(xiàn)，輻照技術(shù)處理食品才接近于更大規(guī)模的利用。在美國的影響和帶動下，各國開始組建輻照技術(shù)研究團隊并進行相關(guān)研究，在第二次世界大戰(zhàn)之后，國際合作也開始增長。隨后，德國研究出一艘載有X射線設(shè)備的漁船，能夠處理一定數(shù)量的魚類，這些設(shè)置證明了食品工業(yè)輻射的潛力，而后各國科學家、學者進行大量的工作，包括證明其毒性試驗等，時至今日，食品的輻射加工已成為一種公認的、成熟的技術(shù)，不會散失其營養(yǎng)物質(zhì)，食用輻照食品也不會帶來任何風險[8]。越來越多的國家采用這種技術(shù)來消毒和控制農(nóng)產(chǎn)品中的病蟲害，尤其是東南亞和歐盟的發(fā)展中國家，隨著政府對輻射食品的信心增強，該技術(shù)在食品加工中越來越受歡迎[9]。

輻照技術(shù)與微波、歐姆加熱和射頻技術(shù)一樣，都是新興的食品保藏技術(shù)。近年來，國內(nèi)外的專家學者對該項技術(shù)做了不少研究，如Li等[10]利用輻照技術(shù)對水稻酶解液進行處理，發(fā)現(xiàn)其中的氨基酸含量有所降低，抗氧化活性有所提高；Mohammad等[11]利用輻照技術(shù)處理真空包裝和非真空包裝的杏仁，發(fā)現(xiàn)在相同輻照劑量的條件下，真空包裝組的細菌減少值大于非真空組，說明輻照技術(shù)的處理效果也會受真空度的影響；此外，關(guān)于糧食、草莓和水等利用輻照技術(shù)進行處理的研究也有報道。經(jīng)過長期實驗也證明，輻照效果受介質(zhì)、水分、溫度、氧氣、包裝形式和營養(yǎng)細胞的影響，因此，實驗室和食品加工產(chǎn)業(yè)常常與其他因素共同考慮，同時進行食品的殺菌和保藏，提高食品的保藏性能[12-15]。

發(fā)酵制品種類繁多，如發(fā)酵饅頭[16]、果酒、泡菜、寡聚半乳糖醛酸酯[17]、醬油、食醋和豆瓣等，而應用于其中的殺菌技術(shù)也多種多樣，如巴氏殺菌、超高壓瞬時滅菌、超高溫滅菌、高壓脈沖電場和輻照技術(shù)等。

2 輻照技術(shù)在醬油中的應用

醬油是一種很受歡迎的液體調(diào)味品，在世界各地被廣泛食用，經(jīng)過多年的發(fā)展和使用，醬油受到越來越多消費者的關(guān)注，同時也產(chǎn)生了許多醬油的生產(chǎn)大國，如日本、韓國、泰國等[18]，目前，醬油主要包括低鹽固體發(fā)酵醬油和高鹽液體發(fā)酵醬油兩種類型。

醬油的主要原料為蛋白質(zhì)(如大豆、脫脂大豆等)，加入淀粉質(zhì)輔料(如小麥、麩皮等)，同時輔以相應的純種微生物或利用環(huán)境中的自然微生物進行發(fā)酵。在醬油的釀造過程中，復合微生物會在生命活動中產(chǎn)生各種酶類，而原輔料中各種有機物經(jīng)由這些酶類催化、水解、發(fā)酵等一系列反應后生成各種小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)之間再經(jīng)過復雜的相互反應、多級轉(zhuǎn)化以及微生物的自溶等作用進而形成液體狀調(diào)味品[19]。歷年來，不少學者利用輻照技術(shù)對醬油進行處理，來探究輻照技術(shù)對醬油的影響，如1974年四川省輻照食品研究所利用60Co-γ射線輻照醬油，1984年清華大學核能技術(shù)研究所、南京輻照中心對醬油進行60Co-γ射線輻照滅菌，研究輻照技術(shù)對醬油品質(zhì)改良的影響，江蘇省農(nóng)科院原子能所謝宗傳、馬力、師雙平對南京機輪牌醬油和醋進行60Co-γ射線輻照，認為醬油的峰值劑量為2.3 kGy[20]。

姚遠等[21]利用60Co-γ射線處理醬油，結(jié)果顯示其中的無鹽固形物含量、全氮含量、氨基酸態(tài)氮含量、鹽分含量、水分含量及口感均無明顯改變，經(jīng)4 kGy劑量照射后細菌總數(shù)和大腸桿菌數(shù)均達到國家衛(wèi)生標準，處理后的樣品在15～25 ℃條件下貯藏6個月后，菌落總數(shù)從104降低至300 CFU/mL，而未處理組，菌落總數(shù)從2×105升高至多不可計，可見，經(jīng)輻照技術(shù)處理的醬油中微生物變化十分顯著。Park等[22]利用γ射線對以醬油為主要原料的調(diào)味醬(食用鹽濃度約為4%)進行處理，結(jié)果顯示：用10 kGy劑量處理后的調(diào)味醬在35 ℃條件下存放90 d，其微生物指標沒有明顯變化，其黏度和感官特性也較未輻照組好。當然，輻照技術(shù)不僅對醬油自身有作用，同時也會協(xié)同醬油一起減緩某類食物的氧化速率，Kim等[23-24]的研究發(fā)現(xiàn)，在醬油存在的條件下，經(jīng)輻照后的豬肉餅在貯藏結(jié)束時的過氧化值和2-硫代巴比妥酸值均低于不添加醬油的對照組豬肉餅，同時也發(fā)現(xiàn)醬油與抗壞血酸之間具有一定的協(xié)同作用；在煮熟和輻照牛肉中使用醬油可以減少輻照引起的脫味和脂質(zhì)氧化有關(guān)的揮發(fā)性成分的產(chǎn)生。Jo等[25]利用熱處理和輻照對韓國醬油樣品進行處理，發(fā)現(xiàn)輻照處理可以保存其中的中性蛋白酶活性，經(jīng)輻照技術(shù)處理后的韓國醬油樣品在感官以及微生物指標上均優(yōu)于加熱處理。Yang等[26]利用γ射線處理12種醬油，所有醬油中的大腸桿菌均未檢出，在5 kGy劑量醬油中的細菌總數(shù)低于傳統(tǒng)標準，其中的還原糖、游離氨基酸總量和低沸點的甜味物質(zhì)增加，其風味和質(zhì)量都比沒有經(jīng)過輻照處理的醬油好。而作為與醬油有異曲同工之妙的食醋在輻照劑量大于3 kGy時，其中的微生物殺滅效果較好，平板計數(shù)瓊脂(plate count agar， PCA)培養(yǎng)基中無菌落生長，當輻照劑量在1～3 kGy時，食醋輻照前后的風味差異較小，但是經(jīng)輻照后的食醋產(chǎn)生了新的酯類物質(zhì)[27]。

3 輻照技術(shù)在泡菜中的應用

泡菜加工是中國傳統(tǒng)蔬菜發(fā)酵藝術(shù)的典型代表，在中國的許多地區(qū)，四川泡菜通常被用作川菜的關(guān)鍵調(diào)味品之一或作為一個開胃菜消費數(shù)千年，與此相類似的，另一個泡菜大國韓國，它的泡菜種類繁多，有200多種，主要是大白菜或蘿卜經(jīng)發(fā)酵而成，是韓國人飲食和營養(yǎng)的重要組成部分，其發(fā)酵品質(zhì)和接種中的發(fā)酵微生物息息相關(guān)，同時和發(fā)酵容器也有密不可分的關(guān)系，被評為世界上較健康的食品之一[28-31]。

Kim等[32]利用2～3 kGy的γ射線處理韓國泡菜，結(jié)果顯示：被處理后的泡菜樣品中，腸道細菌減少至零，而作為發(fā)酵有益菌的乳酸菌被保留下來，可以有效控制泡菜發(fā)酵的早期過程，說明通過輻照劑量的調(diào)節(jié)在一定程度上可以進行有益微生物的篩選。Kim等[33]利用輻照技術(shù)和N2結(jié)合處理泡菜樣品，結(jié)果顯示充氮包裝、加熱處理和輻照處理三者之間具有一定的協(xié)同效應，具體為在同等輻照劑量下的泡菜，有N2組的質(zhì)地更好，而無N2的泡菜軟化現(xiàn)象十分嚴重，由此可見，在N2存在的條件下，會對泡菜制品的質(zhì)構(gòu)有積極影響。Song等[34]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過輻照處理的泡菜中乳酸脫氫酶活性降低，酸化速度減慢，而經(jīng)過10 kGy輻照劑量處理會降低泡菜的外觀性狀，降低它的可接受程度，在泡菜的早期發(fā)酵階段，利用5 kGy劑量進行輻照處理可以控制老化和提高泡菜的保質(zhì)期，當輻照強度大于5.75 kGy劑量的γ射線可以非常有效地將諾如病毒減少一個對數(shù)[35]，不僅如此，也有不少研究顯示經(jīng)過輻照處理的泡菜樣品中，亞硝酸鹽的含量較未經(jīng)輻照處理的樣品有所減少，輻照處理后的樣品狀態(tài)及其他相關(guān)指標也會受到溫度的影響。

4 輻照技術(shù)在果酒中的應用

果酒是采用新鮮的果實或果汁作為原材料，通過搗碎、發(fā)酵、壓榨和浸泡等方式釀制而成的飲料酒，含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，適量飲用有益身心健康，當然，不同品牌、產(chǎn)地的果酒，其品質(zhì)有著產(chǎn)品配方、生產(chǎn)環(huán)境和加工工藝方面的差異，同時受不同國家和地區(qū)間文化、健康品質(zhì)等因素的影響，果酒的受歡迎程度也略有差異[36-40]，不少專家學者利用輻照技術(shù)來處理果酒，來提高它的安全性、營養(yǎng)物質(zhì)和風味物質(zhì)等。

Marin等[41]利用γ射線對葡萄酒樣品進行處理，結(jié)果顯示：輻照處理有利于葡萄酒中苯酚和香氣前體物質(zhì)的溶出，對葡萄酒的色澤改善具有積極作用，處理后的樣品中烯類和萜類物質(zhì)含量增加，該類化學物質(zhì)具有較濃郁的葡萄酒香氣，在輻照劑量為2.7 kGy時會出現(xiàn)焦糖氣味，該類物質(zhì)對葡萄酒的香氣幾乎沒有貢獻。Thalita[42]利用輻照技術(shù)處理葡萄酒，發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照技術(shù)處理后的葡萄酒樣品中的酚類成分有所增加，在劑量為1.5 kGy時，葡萄酒樣品具有較高的果味和漿果味，而其他輻照劑量或未經(jīng)輻照處理的葡萄酒樣品中，果味和漿果味不突出，經(jīng)輻照技術(shù)處理后的葡萄酒品質(zhì)在一定程度上有所提高，而經(jīng)輻照技術(shù)處理后的葡萄酒中，乙醇含量和SO2含量也會有所降低[43-44]。Katie[45]研究顯示：用γ射線對果酒進行輻照處理時，發(fā)現(xiàn)輻照劑量≥2.5 kGy時，赭曲霉毒素A的致死率可達90%以上，但是在果酒中的殺滅效果不是十分明顯。Victor[46]利用γ射線對芒果酒進行輻照處理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)輻照技術(shù)處理后的芒果酒樣品中，多酚化合物的濃度顯著增加，微生物致死效率明顯，其中DPPH自由基的清除活性、DMPD的清除能力、FRAP活性和NO清除能力都有一定的變化。輻照技術(shù)不僅對酒的品質(zhì)有影響，也可以和酒產(chǎn)生協(xié)同作用，來提高某些食物的品質(zhì)[47]。在國內(nèi)外，除研究γ射線進行輻照處理外，還有利用其他輻射源進行輻照處理的相關(guān)研究，如利用60Co產(chǎn)生的射線輻照酒后發(fā)現(xiàn)有益成分明顯提高，味道醇和，苦澀辛辣味減少，對酒的質(zhì)量有提高作用，經(jīng)過輻照的酒再調(diào)香，調(diào)味效果更佳，更易被消費者接受[48]。

5 輻照技術(shù)在其他發(fā)酵制品中的應用

輻照技術(shù)除了在醬油、泡菜和果酒中有相關(guān)應用外，在其他發(fā)酵制品中也有相應的研究和應用。

紅酸湯是貴州的傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品之一，至今已有上千年歷史，是以西紅柿、鮮紅辣椒為主要原料，經(jīng)破碎后加入食鹽、白酒等輔料，裝壇發(fā)酵2～3個月而成。何揚波等[49]利用0，2，4，6，8 kGy的60Co-γ射線對紅酸湯進行輻照處理，結(jié)果顯示：經(jīng)8 kGy輻照劑量輻照后的紅酸湯微觀結(jié)構(gòu)變得較為松散，宏觀結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為黏稠度降低，長時間放置容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象；經(jīng)2 kGy輻照劑量輻照后的紅酸湯菌落總數(shù)從2.45×105CFU/25 g下降到3.66×104CFU/25 g，在輻照劑量為8 kGy時，產(chǎn)品接近無菌狀態(tài)，菌落總數(shù)為5 CFU/25 g；此外，經(jīng)過輻照處理的紅酸湯各種營養(yǎng)成分變化均不顯著。陳曦等[50]用60Co-γ輻照對藍莓果醋進行處理，結(jié)果顯示：經(jīng)輻照處理的藍莓果醋陳化積累總酯速率顯著高于對照組，輻照后的果醋存放30 d后的總酯含量和自然陳釀60 d后的總酯含量已經(jīng)十分相似，同時經(jīng)0.75 kGy輻照處理陳化30 d的藍莓果醋有機酸總量最高，多種有機酸協(xié)調(diào)性最好，口感最佳，感官評價最好，說明輻照技術(shù)在一定程度上可以提高產(chǎn)品品質(zhì)和對加速陳化具有一定作用。梁煥秋等[51]將糖醋蘿卜在微波功率320 W下進行輻照處理90 s，結(jié)果顯示：經(jīng)輻照處理后的糖醋蘿卜樣品經(jīng)密封后的保藏性能較傳統(tǒng)的巴氏殺菌更佳，尤其是感官品質(zhì)和細菌生長情況兩個指標上，且經(jīng)處理后的樣品在室溫下保藏期為100 d以上。

6 結(jié)語

輻照技術(shù)是新興的非熱殺菌技術(shù)，具有良好的效果，同時經(jīng)過輻照后的產(chǎn)品不會留下任何有害物質(zhì)，在國內(nèi)外廣泛應用于食品行業(yè)。輻照技術(shù)在發(fā)酵制品中的應用繁多，但目前來看，該項技術(shù)還主要停留在實驗室研究階段，將之運用在食品工業(yè)上仍有一些方面需要克服。

雖然市面上的輻照食品已經(jīng)流通了20多年，但是消費者對其的認知和關(guān)注程度不高，大部分人在日常生活中沒有認識到輻照食品有專門的Logo和文字標識；同時消費者對輻照食品的信任度較低，在安全性、合法性、放射性殘留危害方面存在質(zhì)疑；我國共有6大類(共18種)輻照食品已獲得生產(chǎn)批準，但其中實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的種類偏少，市場超市為保證銷量，從而不愿意銷售輻照食品，進一步限制了輻照食品的發(fā)展和進步。

本文簡述了輻照技術(shù)在發(fā)酵食品中的應用，對已有的研究進行總結(jié)，同時，輻照技術(shù)在食品乃至其他行業(yè)也有十分重要的作用，并且也有許多成熟的案例。但是輻照技術(shù)在具有一定優(yōu)勢的同時，也有一定的缺陷，如投資大，危險系數(shù)較普通殺菌高等短期的不足，值得未來去逐一克服，相關(guān)部門還需要加強相關(guān)法規(guī)的制定和正確的引導，促進輻照技術(shù)在更大范圍應用。