伽马辐射对伊利奇姆属植物（Illicium verum Hook. f.）微生物杀菌效果、感官品质、营养价值及功能性成分的影响

《Applied Food Research》：The Impact of Gamma Radiation on Microbial Sanitization, Sensory Qualities, Nutritional Values, and Functional Groups of Illicium verum Hook. f.

星形柑橘经不同剂量γ辐照后，微生物污染显著减少，8 kGy剂量可完全灭菌，且长期储存（6个月）后仍保持低微生物水平。感官特性（外观、颜色、质地）和营养参数（水分、蛋白质、纤维等）均未受显著影响，验证了γ辐照在保持食品安全与品质中的有效性。

　　星茴香作为一种常见的非洲香料，广泛应用于未经烹饪的食物中，如饮料、甜点和其他烹饪准备。本研究探讨了星茴香样品在不同剂量的伽马射线照射后，其微生物减少、感官特性、营养成分以及功能基团的转变情况。样品在室温下储存，并在照射后立即、储存三和六个月后进行分析。研究发现，未照射的星茴香样品中存在多种好氧细菌，包括 *Bacillus* spp.、*Salmonella* spp.、*Clostridium* spp.、*Shigella*、*Staphylococcus*、*Escherichia coli* 以及酵母样真菌。结果显示，与未照射样品相比，照射样品的总微生物数量显著减少，其中最佳照射剂量为8 kGy。此外，感官特性方面，某些感官属性如外观、颜色、质地和整体接受度在较高照射剂量后有所改善，特别是在储存期间。营养参数的变化并不显著，功能基团的转变也未见明显差异。研究结论支持伽马射线在商业香料粉制造中的应用，验证了其作为安全有效的保鲜技术的潜力。

星茴香在多种文化中具有重要地位，不仅作为调味品使用，还被用于特定的西药配方、烘焙食品、化妆品和芳香疗法。其独特的风味使其成为软饮料和酒精饮料的重要成分，同时，它还是中国传统草药的重要组成部分。此外，星茴香还能产生一种前体分子——莽草酸，该分子是用于治疗流感A和B的抗病毒药物奥司他韦的主要原料。研究表明，星茴香中还含有多种生物活性化合物，具有抗病毒、抗菌、抗真菌、驱虫、祛痰、抗痉挛、抗炎、胃保护、镇静、促进排痰等作用。这些特性使其在食品和医药领域都具有广泛应用。

然而，由于采摘、干燥、加工、运输和储存条件不佳，星茴香可能受到空气中微生物、灌溉用水中的污染物、人畜排泄物以及在流通过程中污染。高浓度的微生物污染不仅可能导致香料变质，还可能对消费者健康造成威胁。世界卫生组织的一份报告指出，食源性疾病对人类健康构成严重威胁，并影响经济繁荣。在非洲、美洲和欧洲多个国家，曾发生与受污染香料相关的疾病爆发，部分病例甚至需要住院治疗，甚至导致死亡。因此，寻找一种可靠且有效的处理技术以消除污染微生物并延长星茴香的保质期成为迫切需求。

伽马射线照射技术被视为一种现代的保存方法，通过使用电离辐射减少或消除感染源。该技术不仅用于植物检疫研究，还被广泛应用于创造微生物安全食品，而不会影响其营养价值和质量。伽马射线照射不仅能抑制害虫繁殖，还能防止隐藏在水果和蔬菜运输中的昆虫通过国际贸易传播。许多研究人员已经验证了伽马射线在香料微生物灭活中的有效性。例如，Prakash等人（2011）发现，10 kGy的伽马照射能有效灭活医学植物中的总好氧中温菌、霉菌和酵母。Iqbal等人（2013）在巴基斯坦不同地区的辣椒样品中发现，6 kGy的伽马照射可使霉菌数量减少5个对数。Helga等人（2018）报告称，照射和蒸煮是有效去除辣椒中微生物的方法，同时保持其生化、香气和颜色特性。最近的报道显示，伽马照射能有效减少香料样品中的微生物负荷，影响细菌和真菌种群。特定剂量，如6 kGy用于姜黄和红辣椒，4 kGy用于孜然、香菜、大蒜和黑胡椒，能显著灭活这些病原体，而不会明显影响其质量。Omeera等人（2021）则指出，3 kGy的伽马照射可使细菌减少2个对数，酵母和霉菌减少3个对数。然而，6 kGy和9 kGy的照射样品在九个月内未观察到微生物生长。

伽马射线照射技术在全球范围内逐渐被商业应用，尤其是在美国，该技术得到了积极推广。同时，技术也已在泰国、墨西哥、中国、印度、巴西和韩国等国家开始使用。在欧洲，荷兰和法国是最早支持食品辐照工业应用的国家之一。尽管如此，消费者对辐射可能对健康造成的潜在危害仍存在担忧，特别是担心在香料或食品辐照过程中可能形成的致癌化合物。因此，本研究旨在探讨伽马射线照射对星茴香样品微生物灭活的影响，以及其对感官特性、食品质量参数和功能基团的后果。同时，研究还评估了辐照样品在短期（3个月）和长期（6个月）储存下的保质期，以验证伽马射线作为保鲜技术的有效性。

在研究方法方面，星茴香样品从坦桑尼亚达累斯萨拉姆的Machinga Complex Market采集，并被研磨成1公斤的粉末样品，然后分成9组，每组100克，并装入塑料袋中。辐照过程在摩洛哥的Tangier的国家农业研究研究所（NIAR）进行，使用Cobalt-60辐射源，初始活动为15000 Ci（2024年4月）。使用不同类型的剂量计来测量不同剂量，包括Red Perspex剂量计（范围5-50 kGy）、Amber Perspex剂量计（范围1-30 kGy）和Gammachrome YR剂量计（范围0.1-3 kGy）。其中一组作为对照，其余组进行辐照处理。使用了8种不同的伽马辐射剂量（2、4、6、8、10、12、14和16 kGy）进行辐照处理。辐照后的样品和未辐照样品在室温（22°C）下储存，并在辐照后立即、储存三和六个月后进行分析。

微生物分析采用传统平板计数法进行。每份香料粉末样品取1.0克，与9毫升无菌蒸馏水混合，然后进行连续稀释并接种到平板计数琼脂上以确定微生物数量。微生物计数在37°C下培养24至48小时进行。为了鉴定微生物，使用了选择性培养基，如Eosin Methylene Blue琼脂（EMBA）、Salmonella-Shigella琼脂（SSA）、Xylose Lysine Deoxycholate琼脂（XLDA）、MacConkey琼脂（MCA）、Hektoen Enteric琼脂（HEA）、Potato Dextrose琼脂（PDA）和Nutrient琼脂（NA）。酵母和霉菌则分别在Potato Dextrose琼脂上培养，并在27°C下培养三天。所有细菌分离株均进行了革兰氏染色，以确定革兰氏反应和细胞形态。此外，还进行了多种生化测试，包括过氧化氢酶、凝固酶、氧化酶、吲哚产生试验、甲基红试验、TSI琼脂试验、H2S产生、DNase、运动性、赖氨酸脱羧酶、尿素酶、葡萄糖发酵、硝酸盐还原、Voges-Proskauer试验、柠檬酸利用试验和明胶水解试验。通过这些方法，研究人员确认了样品中可能存在的微生物种类。

通过计算D10值，研究人员进一步评估了不同剂量的辐照效果。D10值代表使微生物数量减少一个对数所需的辐射剂量。研究发现，星茴香样品的D10值在零个月、三个月和六个月的储存期间分别为2.27±0.01、2.32±0.04和2.15±0.04 kGy。相应的5D值分别为13.56±0.30、11.59±0.20和10.75±0.20 kGy。较低的D10值表示微生物对辐射的敏感性较高。根据研究结果，要达到预期的5个对数减少，需要超过14 kGy的辐射剂量。这些发现与之前的研究一致，如Jung等人（2015）在红辣椒中的D10值为2.66 kGy，比本研究中报告的值高13%。Kortei等人（2017）在Kummer果体中的D10值为2.78 kGy，比本研究中的值高17%。Bashyand和Hassan（2005）报告的*Bacillus* spp.的D10值范围为2.3至2.9 kGy，Abostate等人（2006）在某些肉制品中的D10值范围为1.2至2.2 kGy，El-Bazza等人（2010）在某些眼妆产品中的*D10*值范围为0.4至2.5 kGy。这些数据表明，不同香料样品的微生物对伽马射线的敏感性存在差异。

在感官评估方面，研究人员邀请了20名经过培训的品尝小组，对辐照和未辐照的星茴香样品在零个月、三个月和六个月的储存时间进行了评估。样品被编码并随机分配数字，以确保评估的客观性。小组成员包括13名男性和7名女性，年龄在20至25岁之间，均为坦桑尼亚苏科因大学农业系的学生。品尝小组评估了样品的外观、风味、颜色、气味、质地和整体接受度。所有感官属性均采用7分制的享乐量表进行评分，其中7表示“非常喜爱”，1表示“最不喜欢”。为了确保评估的准确性，小组成员在每次测试之间使用漱口水以避免味觉残留。

研究结果显示，辐照处理对某些感官属性如外观、颜色和质地有轻微改善，但对风味和气味没有显著影响。在零个月的储存时间，辐照样品与未辐照样品在外观、颜色和质地方面存在显著差异（p < 0.05），而在三个月和六个月的储存时间，这些差异不再显著（p > 0.05）。整体接受度在六个月的储存时间中表现出显著差异（p = 0.045）。这些结果表明，伽马照射对香料的感官特性具有一定的改善作用，但不会对其风味和气味造成负面影响。

在营养参数分析方面，研究人员对辐照和未辐照的星茴香样品进行了重复三次的测试，以测定水分含量、粗灰分、粗脂肪、粗蛋白、粗纤维和碳水化合物。水分含量在辐照样品中略有减少，但变化并不显著。粗灰分和粗纤维的含量也表现出轻微的下降，而粗蛋白和碳水化合物的含量则没有明显变化。这些发现与之前的研究一致，表明伽马照射对香料样品的营养成分影响较小。研究还发现，随着储存时间的延长，样品的pH值略有下降，这可能是由于辐照过程中有机酸的释放。此外，辐照对样品的压实密度也有一定影响，随着辐照剂量的增加，压实密度在零个月和三个月的储存期间先增加后减少，而在六个月的储存期间，压实密度的变化趋势则更为复杂。

通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）分析，研究人员进一步探讨了伽马照射对香料样品功能基团的影响。FTIR分析显示，辐照和未辐照样品的光谱在不同储存时间下基本相似，仅在某些波数处观察到吸收强度的变化。UV-Vis分析则显示，辐照样品在不同储存时间下的吸收光谱存在细微差异，但整体上没有显著变化。这些结果表明，伽马照射对香料样品的功能基团影响较小，不会显著改变其化学结构。

综上所述，本研究确认了伽马射线照射在消除星茴香样品中微生物污染方面的有效性，同时验证了其对香料样品感官特性、营养参数和功能基团的轻微影响。伽马照射技术在香料保存和食品安全方面具有重要价值，能够有效延长香料的保质期，同时保持其品质和安全性。研究结果为星茴香的工业化应用提供了科学依据，并支持了伽马照射作为一种安全、有效的保鲜技术在食品工业中的推广。