电子束辐照对当归微生物负载、理化特性及活性成分稳定性的影响及其抗氧化活性调控机制

为解决传统中药灭菌技术对热敏性成分破坏严重、化学残留风险高的问题，研究人员系统研究了电子束辐照（EBI）对当归（Angelica sinensis Radix）的微生物灭活效果及品质调控作用。研究发现4-10 kGy EBI可显著降低微生物负载，10 kGy处理能促进挥发油和酚酸类成分释放并增强抗氧化活性，为中药绿色灭菌和品质提升提供了新技术方案。

　　

在传统中药领域，当归（Angelica sinensis Radix）作为具有两千多年应用历史的经典药材，其临床价值在妇科疾病和心脑血管疾病治疗中已得到充分验证。然而这个"药食同源"的明星药材却面临严峻的质量挑战——富含脂质的特性使其在加工储运过程中极易发生微生物污染，而常规热力灭菌会导致挥发性活性成分降解，化学熏蒸又存在毒性残留风险。如何在不破坏药材品质的前提下实现有效灭菌，成为制约当归产业高质量发展的关键瓶颈。

针对这一行业痛点，来自甘肃九州天润中药产业有限公司等机构的研究团队创新性地将电子束辐照（Electron Beam Irradiation, EBI）技术引入当归加工领域。这项被世界卫生组织（WHO）和国际原子能机构（IAEA）联合认证的非热物理灭菌技术，通过高能电子穿透破坏微生物DNA结构实现灭菌，兼具无残留、室温操作等优势。研究人员在《Journal of Agriculture and Food Research》发表的研究成果，系统揭示了EBI对当归"灭菌-品质-活性"的协同调控规律。

研究团队采用多维度分析技术体系：通过微生物平板计数法评估不同剂量（0-10 kGy）EBI的灭菌效果；利用色差仪和扫描电镜（SEM）观察药材表观特性变化；结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）和高效液相色谱（HPLC）分析挥发油与酚酸类成分；采用DPPH/ABTS自由基清除实验和总抗氧化能力（T-AOC）测定评价生物活性；并创新性地引入正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）挖掘辐照特征标志物。

在微生物控制方面，研究显示4 kGy剂量即可使需氧菌总数（TAMC）和霉菌酵母菌总数（TYMC）降低约2个对数单位，达到《中国药典》标准；而6-10 kGy处理能使微生物降至检测限以下。值得注意的是，电子束对大肠杆菌的灭活尤为高效，2 kGy即可完全杀灭。通过计算D₁₀值（灭活90%微生物所需剂量），发现霉菌（2.42 kGy）比细菌（1.92 kGy）具有更强的辐照抗性。

在品质特性调控方面，研究揭示了有趣的剂量效应：2-6 kGy处理能较好保持药材色泽（ΔE<2.0），而8-10 kGy则引发明显褐变（ΔE>3.0）。显微结构分析显示，高剂量EBI导致药材表面产生裂纹和孔隙，这种物理修饰作用使10 kGy组的挥发油提取率提升7.14%，酚酸类成分含量显著增加——其中绿原酸（chlorogenic acid）和阿魏酸（ferulic acid）分别提高5.37%和6.28%。GC-MS检测到的74种挥发性有机物（VOCs）中，烷烃、烯烃和萜类在辐照后相对含量增加，而酮类、醛类和酯类则减少。通过OPLS-DA模型筛选出1,3,5,7-环辛四烯和1,3-双(1,1-二甲基乙基)苯作为区分辐照剂量的特征标志物。

在生物活性方面，10 kGy处理组的抗氧化性能表现突出：DPPH自由基清除率提升5.05%，ABTS自由基清除率增加11.40%，T-AOC提高12.30%。相关性分析证实，酚酸含量与抗氧化指标呈显著正相关（r>0.94），说明EBI通过促进活性成分释放增强了药材功能价值。值得注意的是，HPLC指纹图谱相似度分析（0.992-1.000）表明所有剂量处理均未改变当归的基本化学特征。

这项研究构建了EBI技术在中药应用中的"剂量-效应"关系模型：4 kGy可作为兼顾灭菌效果与品质保持的优选参数，而10 kGy则适用于功能性成分的强化提取。该成果不仅为当归的标准化加工提供了新技术路径，更开创了辐照技术在中药品质提升中的双重应用模式——既作为灭菌手段，又可作为物理改性工具。研究揭示的辐照特征标志物为产品质量追溯提供了新思路，而建立的多元评价体系也为其他中药材的辐照处理提供了方法学参考。随着电子加速器技术的进步，这项绿色加工技术有望在中药现代化进程中发挥更大价值。