宠物食品辐照灭菌及工艺剂量研究.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/文章编号:100028551(2009)022279206宠物食品辐照灭菌及工艺剂量研究朱佳廷1 冯 敏1 哈益明2 刘春泉1 高美须2 李淑荣2赵永富1 王 锋2 周洪杰2 金宇东1 季 萍1(11 江苏省农业科学院原子能农业利用研究所,江苏 南京 210014;21 中国农业科学院农产品加工研究所,北京 100193)摘 要:本文以皮卷、绿爽洁牙骨、鸡肉排骨、鸡胸肉为试验材料,开展了宠物食品辐照灭菌工艺剂量的研究。结果表明:辐照剂量为4kGy时杀菌率达到了92%以上;辐照剂量为6kGy时杀菌率已达99%以上,8kGy时,检测的各项微生物指标均符合国家食品卫生标准要求;10kGy即可达到完全灭菌的效果。辐照前后4种样品中均未检出沙门氏菌。410kGy辐照后,宠物食品中水分、脂肪、蛋白质、粗纤维、碳水化合物、矿质元素(除钙)及17种氨基酸的含量与对照相比差异均不显著,说明所用剂量范围的辐照对宠物食品的营养品质影响很小;在此剂量范围内,样品辐照前后的色泽、风味与滋味也没有明显变化。由此,确定宠物食品适宜的辐照工艺剂量范围为410kGy。关键词:宠物食品;辐照灭菌;微生物;营养成分THE IRRADIATION EFFECTS AND PROCESSINGDOSE FOR PET FOODS DECONTAMINATIONZHU Jia2ting1FENGMin1HA Y i2ming2LIU Chun2quan1G AO Mei2xu2LI Shu2rong2ZHAO Y ong2fu1WANG Feng2ZHOU Hong2jie2JIN Yu2dong1JI Ping1(Institute for Application of Atomic Energy,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing,Jiangsu210014;Institute of Agro2Food Science&Technology,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing100193)Abstract:The applied dose range of irradiation processing of 4 kinds of pet foods had been studied.More than 92%microorganisms was inactive at the irradiation dose of 4kGy,while more than 99%was inactive at 6kGy.The microorganismload of irradiated pet food by 8kGy met the requirement of national standards.The 10kGy irradiation could sterilize the treatedpet food.Salmonella had not been checked in irradiated or unirradiated samples.When irradiation dose ranged 410kGy,there was no significant difference on contents of moisture,fat,protein,coarse fiber,carbohydrates,minerals(not includingCalcium)or amino acids between irradiated and un2irradiated pet food.There was also no significant change on sensory qualityof irradiated samples within this dose range.It is concluded that the recommended irradiation processing dose range for petfoods is 410kGy.Key words:pet foods;irradiation decontamination;microorganism;nutrition quality收稿日期:2008206222 接受日期:2008207225基金项目:国家标准制定和修订项目(200711832T2469)作者简介:朱佳廷(19552),男,甘肃山丹人,研究员,主要从事农副产品辐照加工和标准化体系研究。Tel:[phone];E2mail:zjtlw1631com 随着世界经济的发展,人们生活方式的改变,宠物逐渐进入城市生活,成为很多居民的伙伴。据初步统计,目前全球宠物的数量已达4亿只。饲养宠物数量的增多,有力地促进和带动了世界相关产业的发展壮大。如美国2007年宠物产业的消费就达到400亿美元左右;澳大利亚的宠物行业拥有6万名员工,并创造972核 农 学 报 2009,23(2):279284Journal of Nuclear Agricultural Sciences 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/了近7%的国民生产总值;德国的宠物良种销售额达10万美元1。在中国,以北京为例,养犬人数登记在册的超过45万人,实际的数量估计已超过100万,其中只有5%的居民饲喂经过加工的宠物食品。因此,中国的宠物食品市场有着巨大的发展潜力2。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111 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,60g 袋。112 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60Co辐射源,剂量分别为0(Ck)、4、6、8和10kGy,用Ag2Cr2O7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。113 测定11311 微生物测定 饲料中细菌总数的测定参照G BT 13093-2006;食品卫生微生物学检验大肠菌群测定参照G BT 478913-2003;饲料中霉菌总数的测定参照G BT 13192-2006;饲料中沙门氏菌的检测方法参照G BT 13091-2002。11312水分、灰分测定 饲料水分的测定参照G B6435-86,饲料中粗灰分的测定参照G B 6438-86。11313 其他营养成分测定 宠物食品中,粗脂肪测定参照G B 6433-94;粗蛋白测定参照G B 6432-94;氨基酸的测定参照G B 18246-2000;粗纤维测定参照G B6434-94;蛋白质的测定参照G BT 14771-1993;钙的测定参照G BT 6436-92;总磷量的测定参照G BT6437-92;铁、铜、锰、锌、镁等矿质元素的测定参照G BT 13885-92。114 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。115 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211 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213105cfug、214104MPN100g以上和219104cfug;经4kGy射线辐照后,它们分别降至117104cfug、913102MPN100g和60cfug,灭菌效率分别达到了9216%、9611%、9918%;当剂量为6kGy,灭菌效果达到9918%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20cfug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。212 辐照对宠物食品中主要成分的影响21211 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082核 农 学 报23卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/表1 辐照对宠物食品皮卷的杀菌效果Table 1The effects of irradiation on decontamination of porkhide roll微生物种类microorganisms辐照剂量irradiation dose(kGy)046810菌落总数total bacterial count(cfug)21310511710431610250N大肠菌群coliform bacteria(MPN100g)21410491310290NN沙门氏菌salmonella(cfug)NNNNN霉菌mold(cfug)2191046010NN注:“N”表示未检出。Note:“N”means no microorganism had been tested out.表2 辐照对宠物食品水分含量的影响Table 2The effect of irradiation on the content of moisture in pet foods(%)样品sample辐照剂量irradiation dose(kGy)046810鸡胸肉chicken breast fillet1917550101119158001063191562010211916780106619151001064鸡肉排骨dental bone and meaty chicken1512890101015121501026151175010011512630101615127601045绿爽洁牙骨dental bone1112380100311141401071111227010741113990113611134401037有变化,但变化不明显。21212 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410kGy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。表3 辐照对宠物食品鸡胸肉主要营养成分的影响Table 3The effect of irradiation on nutritions in pet food(%)项目item辐照剂量irradiation dose(kGy)046810差异显著性significance(Pr F)脂肪fat316001141315501071316501071317001000315501071013383蛋白质protein6813012126815501071681201212681501000681701212013383粗纤维crude fiber011011011011 F)钙Ca1431514151338151331315129410127710010010磷P739910666877227248149676418671357013989钠Na64018863643586917551631020663731015832钾K126085112423986129436901270947513025160019530镁Mg916210915471094331092841109302115019512铁Fe158371516058151592151532110156415019012锌Zn161365%15141145161501051513017015180115014895铜Cu01920010300194501085019450117501910010300193001070012541锰Mn11175010351113001210019950112511165012650191501155015966表5 辐照对宠物食品鸡胸肉氨基酸含量的影响Table 5The effect of irradiation on amino acids in pet food(g100g)项目item辐照剂量irradiation dose(kGy)046810差异显著性significance(Pr F)天冬氨酸Asp51263011355122001031511510101551180010115119101118019578苏 氨 酸Thr21449010122146601137215070104521452010302140601125019578丝 氨 酸Ser21048010832102901203211300106221042010472100801089019263谷 氨 酸G lu101026011789192901132917740103191790010339196101193014145甘 氨 酸G ly21984011282176701012218050103821812010582185301062016351丙 氨 酸Ala31837011043170301049316740100131655010063170301011012553胱 氨 酸Cys01107010110110201000011020100001106010040109401016016488缬 氨 酸Val41211010033184901193318330109231921010334103801043015986蛋 氨 酸Met21134010782103701082210360104921040010472103601021017672异亮氨酸Ile31256011033112701118311130106031171010173124701088018837亮 氨 酸Leu51285010565123301077512400107051250010515119001116018845酪 氨 酸Tyr11760010341136101251114080102311245010151161001003010703苯丙氨酸Phe21849010602199501040219700104931023010233108901043013834组 胺 酸His41091010313198901073319720101631946010063190101054011053赖 氨 酸Lys61805011526155801041616480104661654011116141401094016794精 氨 酸Arg41693010084141901003414060115041369010834145901012012050脯 氨 酸Pro1105301020113280105811414010801137201025113640105201218721215 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119%,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。表6 辐照对宠物食品灰分含量的影响Table 6The effect of irradiation on the content of ashes in pet food(%)样品samples辐照剂量irradiation dose(kGy)046810差异显著性significance(Pr F)鸡胸肉chicken breast fillet5113701040511560101751130100251156010175119801026019752鸡肉排骨dental bone and meaty chicken41172010184120401061412520105641199010474121701107010040绿爽洁牙骨dental bone5141301035516210107651941015335169101020513601009018702213 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。282核 农 学 报23卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/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410kGy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;46kGy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。图1 不同剂量辐照对宠物食品感官品质的影响Fig.1The effect of irradiation on petfoodsvisual quality上排为皮卷,下排为鸡胸肉Note:upper samples are porkhide rollsLower samples are chicken breast fillets3 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410kGy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012%,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3822期宠物食品辐照灭菌及工艺剂量研究 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/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119%,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410kGy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410kGy。参考文献:1 苏艳娜,孙 鹤.国际宠物食品市场与中国宠物食品产业发展展望J.世界农业,2004,2:2931 2 马保臣,刘锡武,于 涛,薛廷伍,路复员.世界宠物食品的概况及对中国宠物食品发展的思考J.饲料工业,2007,28(15):5557 3 林 琴,张同成,刘清芳,王春雷,韩继清.宠物饲料辐照保鲜技术的研究J.苏州大学学报(医学版),2002,22(1):3840 4 朱佳廷,金宇东,刘春泉,冯 敏,余 刚,刘志凌.辐照螺旋藻粉的杀菌效果对营养活性成分的影响J.核农学报,2007,21(2):164167,155 5 王四旺,施新猷,等.实验动物饲料60C0-射线辐照后营养成分分析J.上海实验动物科学,1988,8(3):147149 6 哈益明.辐照食品及其安全性M.北京:化学工业出版社,2006,3638 7 肖 蓉,徐昆龙,彭伟国,李光才.辐照保鲜对腊牛肉品质影响的初探J.食品科技,2004(8):7476 8 Olson D G.Irradiation of foodJ.Food Technology,1998,52(1):56 9 Farks J.Combination of irradiation with mild heat treatmentJ.FoodControl,1990(1):22322910 张卫东,李正魁,朱佳廷,汪兴海.壳聚糖电离辐射降解的研究J.核农学报,2005,19(1):5557(上接第252页)3 Michele Holbrook N,Eric T Ahrens,et al.In vivo 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