巨大的市场利润必然引起商家的激烈竞争,而宠物食品的卫生安全自然成为竞争的基本。传统的灭菌方法有高温高压灭菌及化学药物熏蒸剂灭菌,但前者会造成添加剂褪色、挥发而改变宠物食品的风味;后者一方面可能会与宠物食品的组分发生反应生成某些有害物质,同时还会产生不同程度的化学药物残留。宠物食品需要新的加工方法满足市场对其卫生品质与安全的要求[3 ] 。近年来,国内许多加工企业采用辐照技术处理宠物食品,通过射线杀灭其中的有害微生物和致病菌,以完全达到进口国对宠物食品卫生质量的要求。但在辐照杀菌工艺、杀菌效果及辐照对宠物食品主要营养成分的影响等方面尚未见详细报道。本研究就几种宠物食品辐照杀菌效果及对其主要营养成分的影响进行探索,以期为辐照宠物食品的规范生产、监督管理和国家标准的制定提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验材料为散装皮卷、袋装绿爽洁牙骨、袋装鸡肉排骨和袋装鸡胸肉4 种宠物狗食品。皮卷又称烟熏皮卷,主要以鸡肝及鸡胸脯肉等配以其他成分,用猪皮裹成长卷状经烟熏加工而成;绿爽洁牙骨和鸡肉排骨的主要成分都为鸡胸脯肉片,配以不同的其他成分后制成似绿色骨头和排骨状的宠物食品;鸡胸肉由新鲜鸡胸脯肉片直接加工而成,保留了肉片的原形状。试验材料由南京辐照中心提供,并用聚乙烯塑料袋分装,60gP袋。
1.2 辐照处理
辐照处理在江苏省农业科学院原子能农业利用研究所辐照中心进行,辐照装置为60Coγ辐射源,剂量分别为0 (Ck) 、4、6、8 和10kGy ,用剂量计跟踪测定样品的吸收剂量。感官评价于辐照后第1、30 天进行,其他成分都于辐照的当天取样进行测定。辐照后样品室温(10 ℃ - 35 ℃) 贮存。
1.3 测定
1.3.1 微生物测定 饲料中细菌总数的测定参照GBPT 13093 - 2006 ;食品卫生微生物学检验大肠菌群测定参照GBPT 478913 - 2003 ;饲料中霉菌总数的测定参照GBPT 13192 - 2006 ;饲料中沙门氏菌的检测方法参照GBPT 13091 - 2002。
1.3.2 水分、灰分测定 饲料水分的测定参照GB6435 - 86 ,饲料中粗灰分的测定参照GB 6438 - 86。
1.3.3 其他营养成分测定 宠物食品中,粗脂肪测定参照GB 6433 - 94 ;粗蛋白测定参照GB 6432 - 94 ;氨基酸的测定参照GB 18246 - 2000 ;粗纤维测定参照GB6434 - 94 ;蛋白质的测定参照GBPT 14771 - 1993 ;钙的测定参照GBPT 6436 - 92 ; 总磷量的测定参照GBPT6437 - 92 ; 铁、铜、锰、锌、镁等矿质元素的测定参照GBPT 13885 - 92。
1.4 感官评定
取适量不同剂量处理的试样置于清洁、干燥的白色瓷盘中,在自然光线条件下,目测、鼻嗅,记录各样品的色泽、气味等。
1.5 统计分析
所有试验数据都采用SAS 数据处理系统进行统计及相关分析。
2 结果与分析
2.1 辐照对宠物食品中微生物含量的影响
本研究采用的4 种供试样品中,辐照前散装皮卷的卫生质量较差,微生物含量相对较高,其辐照杀菌效果见表1。辐照前,皮卷中的菌落总数、大肠菌群和霉菌含量分别为2.3 ×105 cfuPg、2.4 ×104 MPNP100g 以上和2.9 ×104 cfuPg ;经4kGyγ射线辐照后,它们分别降至1.7 ×104 cfuPg、9.3 ×102 MPNP100g 和60cfuPg ,灭菌效率分别达到了92.6 %、96.1 %、99.8 %;当剂量为6kGy ,灭菌效果达到99.8 %以上;当剂量达到8kGy 时,各项指标已完全符合国家食品卫生的要求;10kGy 时达到完全灭菌效果。其他3 种样品(绿爽洁牙骨、鸡肉排骨和鸡胸肉) 的初始卫生质量明显优于皮卷,辐照灭菌效果也同样明显:辐照剂量为4kGy 时,除鸡肉排骨中检出菌落总数为20cfuPg 外,另两种样品均未检出;6kGy 时已达到完全灭菌效果。4 种供试样品中均未检出致病沙门氏菌。
2.2 辐照对宠物食品中主要成分的影响
2.2.1 对水分含量的影响 水分是食品的重要组成成分之一,也是影响食品辐照品质的重要因素之一。本研究中样品的水分含量有所不同(表2) ,3 种试样中鸡胸肉的水分含量最高(约20 %) ,绿爽洁牙骨的最低(约11 %) ,鸡肉排骨介于两者之间(约15 %) 。由表2可以看出,相同的样品经不同剂量辐照后,水分含量略有变化,但变化不明显。
2.2.2 对主要营养成分的影响 鸡胸肉主要营养成分的研究结果表明(表3) ,辐照剂量为4-10kGy 时,鸡胸肉中脂肪与蛋白质的含量变化与对照样品中的含量差异不显著;辐照前样品中粗纤维的含量很低,辐照对其含量没有影响;碳水化合物的含量较对照都略微下降,但与辐照剂量的增加没有显著相关性。辐照前后上述各成分含量的差异均不显著,说明10kGy 以下的辐照剂量对鸡胸肉中的主要营养成分没有显著影响。在此剂量范围内,辐照对其他3 种宠物食品主要营养成分的影响与其基本一致。
2.2.3 对矿物质的影响 由表4 可以看出,在辐照剂量为4～10kGy 时,辐照宠物食品中钙、磷、锰等3 种元素的含量都低于对照样品中的含量,尤其是辐照样品中钙含量随剂量的增加显著降低,磷、锰的含量虽然低于对照样品中的含量,但与剂量的增加没有显著的相关性;钠的含量除了6kGy 时明显高于其他剂量处理中的含量,其余变化不大;钾、镁的含量在大于4kGy 剂量辐照时,含量略有增加;铁、锌、铜的含量则基本不变。综上所述,除钙外,所有检测的矿物质元素在辐照前后的含量差异均不显著。
2.2.4 对氨基酸含量的影响 表5 显示,辐照后,在检测的17 种氨基酸中有13 种氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸) 的含量都略低于对照样品中的含量;苏氨酸、丝氨酸在辐照前后含量变化不明显;而苯丙氨酸、脯氨酸在辐照后的含量略高于对照样品中的含量。但差异显著性分析显示,所有氨基酸的含量在辐照前后的差异性均不显著。说明辐照对宠物食品中氨基酸的含量虽然会产生一定程度的影响,但影响不显著,在本研究所采用的剂量范围内不影响其品质,这与我们对辐照螺旋藻粉中氨基酸含量变化研究结果相似[4 ] 。王四旺等曾采用γ射线辐照动物饲料进行营养成分影响的研究,也得到相似的结果[5 ] 。
2.2.5 对灰分含量的影响 灰分是试验样品高温灼烧后的残渣。由表6 可以看出,经不同剂量的γ射线辐照后,绿爽洁牙骨中的灰分含量有一定的变化,在4kGy 达到最大值,然后随剂量的增加逐渐降低,但差异显著性分析,其辐照前后灰分含量的差异不显著;鸡肉排骨中的灰分含量在辐照前后虽然有统计显著差异,但最大值(6kGy) 与最小值(CK) 之间的差异仅为1.9 % ,存在统计显著差异可能是辐照导致了鸡肉排骨中其他营养成分的变化,如氨基酸等的含量变化所致。鸡胸肉的灰分含量在辐照前后则没有明显的变化。
2.3 辐照对宠物食品感官品质的影响
不破坏宠物食品的感官品质(色、香、味等) 是辐照质量的重要要求之一。评定辐照宠物食品感官品质主要从色泽、风味与滋味以及可接受性3 个方面进行。不同剂量辐照后感官结果(图1) 显示,辐照后第1 天,未辐照皮卷呈乳白色或微黄色,未辐照鸡胸肉呈肉红色。经4-10kGy 剂量辐照处理后,皮卷的色泽、风味与滋味没有受到明显影响,可接受性程度好;4-6kGy剂量辐照处理对鸡胸肉的色泽、风味与滋味没有明显影响,可接受性程度好,当剂量达到8kGy 以上时鸡胸肉颜色轻微变浅,呈淡肉红色,但不影响品质,风味与滋味没有明显变化,可接受性程度良好。辐照后第30天,未辐照皮卷和鸡胸肉颜色发暗,出现轻微腐败味,可接受性相应变差;辐照组色泽、风味与滋味则无明显
改变。因此,采用10kGy 以下的剂量辐照,对宠物食品感官品质无不良影响。
3 小结与讨论
宠物食品在其生产和流通过程中避免不了受到微生物污染,这样会使感官品质和其他方面发生变化,影响其贮藏保鲜;有些微生物甚至能产生有害毒素并感染动物。本研究采用4-10kGy 辐照了4 种宠物食品,结果表明辐照处理能显著灭活宠物食品中的微生物。在辐照前后所用的4 种供试样品中均未检出沙门氏菌。
水分是宠物食品中必要成分之一,水经过辐照后,易发生电离,生成过氧化氢、水合负离子、羟基自由基、氢自由基等产物,从而使食品水分含量相应降低。这些产物又具有很强的氧化还原性,可以通过氧化、还原、加成、解离等多种机制与食品中蛋白质、脂肪、糖类、维生素发生反应,从而破坏这些营养物质的结构,降低其生理价值。特别是富含羧酸、醛、酮、氨、不饱和键、硫等基团或元素,易发生化学反应[6 ] 。本试验所用样品自由水分含量为11 %-20 % ,含量相对较低,因此不会显著产生这种“间接”的生物学效应,故水分含量变化不明显。
蛋白质作为宠物食品的主要营养成分之一,其含量变化的大小直接关系到辐照加工技术的可行与否。辐照对蛋白质的影响主要是通过射线的直接作用和水所产生自由基的间接作用表现的。辐照后食品中蛋白质的结构和功能有可能发生变化,从而降低食品原有的营养价值。本试验所采用的辐照剂量范围内,蛋白质含量在辐照前后无显著变化,这是由于此剂量辐照不足以使蛋白质显著变性。有试验也表明,在商业允许的剂量下辐照食品,其蛋白质无明显变化,如经过7kGy 剂量辐照的腊牛肉,其蛋白质的损失仅为0.2 % ,影响很小[7 ] 。
脂肪分子经辐照后发生氧化、脱氢等作用,产生典型的氧化产物、过氧化物和还原产物,这取决于脂肪的类型、不饱和程度、照射剂量、氧的存在与否等。饱和脂肪一般是稳定的,不饱和脂肪氧化程度则与辐照剂量成正比。有研究表明,植物油和鱼油经过高剂量(100kGy) 辐照,脂肪含量才发生显著变化;腊牛肉经过商业辐照剂量处理,脂肪仅损失014 % ,变化很小[7 ] 。
Olson 等也曾报道,经过辐照处理的脂肪其营养价值和含量并未发生改变[8 ,9 ] 。本研究剂量范围内,辐照对宠
物食品中脂肪的含量没有显著影响,与上述研究结果相似。
在已开展的大量研究中,都证明氨基酸对辐照处理较为敏感,辐照可导致食品中氨基酸的损失。本研究共检测了17 种氨基酸含量在辐照前后的变化,其中有13 种氨基酸的含量经辐照后要略低于对照样品中的含量,但差异没有达到显著水平,也进一步说明本研究采用的剂量辐照不会严重影响宠物食品的营养品质。
宠物食品中其他的一些营养成分对辐照也表现得比较稳定。碳水化合物、纤维素及一些矿质元素(除钙) 在辐照前后变化都不显著。张卫东等曾报道辐照对壳聚糖中钙等微量元素含量的影响均不明显[10 ] ,本研究中辐照后宠物食品中钙含量显著降低,可能是由于试验过程中的系统误差所致。
灰分是宠物食品在高温灼烧后的残留物,其含量的稳定性在一定程度上能够说明其他成分含量在辐照前后的稳定性。本研究中,辐照前后,绿爽洁牙骨与鸡肉排骨中的灰分含量有一定的差异,尤其是鸡肉排骨
中的差异达到了显著水平,但最大值与最小值在数量上的差异仅为1.9 % ,可能是辐照导致了鸡肉排骨中其他营养成分的变化所致。结果能说明试验样品中的灰分含量相对稳定,这与辐照前后宠物食品的其他营养成分含量变化基本不显著的结果是一致的。此外,感官品质的检验也证明了4-10kGy 的剂量辐照不会破坏宠物食品的感官品质。
综上所述,采用辐照技术对宠物食品进行杀菌的方法是可行的,可以确定其适宜的辐照工艺剂量范围为4-10kGy。
基于果蔬原料的食品3D打印技术及其应用
