全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 022164204
辐照螺旋藻粉的杀菌效果对营养活性成分的影响
朱佳廷　金宇东　刘春泉　冯　敏　余　刚　刘志凌
(江苏省农科院原子能农业利用研究所 ,江苏 南京　210014)
摘 　要 :研究了60 Coγ射线辐照螺旋藻粉的杀菌效果及对其主要营养活性成分、矿物质、维生素、氨基酸
含量和超氧化物歧化酶 (SOD) 、过氧化物酶 (POD)活性的影响。结果表明 :经 610 kGy 辐照处理后 ,螺旋
藻粉样品中微生物指标均达到国家标准。当剂量为 410～810 kGy 时 ,对螺旋藻中矿物质 (除 Se) 和氨基
酸含量无显著影响 ;螺旋藻中多糖含量随剂量增加有所增加 ,经 610 和 810 kGy 辐照后多糖分别增加了
9 %和 2712 % ; SOD、POD 活性在辐照后有所降低 ,藻胆蛋白、藻蓝蛋白和维生素含量则明显下降 ;剂量
达 6 kGy 以上时 ,藻胆蛋白和藻蓝蛋白含量显著低于对照 ;410、610、810 kGy 剂量辐照后 VC 分别减少了
4016 %、6218 %和 1411 % ,VA 分别减少了 3613 %、1716 %和 1710 % ,VE 分别减少了 2518 %、6117 %和
5216 %。综合试验结果 ,提出螺旋藻粉辐照杀菌的适宜剂量范围为 410～610 kGy。
关键词 :螺旋藻粉 ;辐照杀菌 ;剂量 ;活性成分
DECONTAMINATIVE EFFECT OF IRRADIATION ON SPIRULINA POWDER
AND ITS ACTIVE COMPONENTS
ZHU Jia2ting 　J IN Yu2dong 　LIU Chun2quan 　FENG Min 　YU Gang 　LIU Zhi2ling
( Institute of Application of Atomic Energy , Jiangsu Academy of Agricultural Sciences , nanjing ,Jiangsu 　210014)
Abstract :The decontaminative effects of 60 Coγ2rays ,irradiation on spirulina powder and its main active components ,such as
mineral , vitamin , amino acid and activities of SOD and POD were studied. The results showed that the irradiation treatment
was very effective on eliminating microorganism in spirulina powder , and the components varied with the irradiation dose. In
the range of 410～810kGy , the higher the irradiation dose is , the more the content of polysaccharide is. On the contrary ,
contents of phycobiliprotei , phycocyanins , vitamin and activities of SOD , POD decrease with the increase of dose. The
number of microorganism in spirulina powder was controled the national standard when irradiation dose was 610 kGy.
Compared with CK, the ranges of all components in irradiated Spirulina powder are just like that there was 2712 % increase in
the content of polysaccharide if irradiation dose was 8 kGy , and the contents of Phycobiliprotei and Phycocyanins decreased
significantly if dose was more than 610 kGy. When dose ranged from 4 kGy to 8kGy , decrease ratios to contents of VC are
4016 % , 6218 % , 1411 % , contents of VA are 3613 % , 1716 % , 1710 % , contents of VE are 2518 % , 6117 % , 5216 %. On
the base of these results , we conclude that the optimal doses for Spirulina powder irradiation is in the range of 410～610 kGy
for the sake of various quality factors.
Key words :Spirulina powder ; decontamination ; dose ; nutritional components
收稿日期 :2006203230
基金项目 :国家财政项目 (5910505)
作者简介 :朱佳廷 (19552) ,男 ,甘肃山丹人 ,副研究员 ,主要从事农副产品辐照加工工艺和标准化体系研究 ,E2mail :zjtlw @1631com
461　 核 农 学 报　2007 ,21 (2) :164～167Journal of Nuclear Agricultural Sciences
1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
　　螺旋藻 (spirulina)是一种低等水生植物 ,主要分布
在非洲和南美洲等地。它不仅具有极高的营养价值 ,
而且含有大量对人体有益的生理活性物质 ,具有独特
的医疗保健功能 ,世界卫生组织 (WHO) 称螺旋藻为
“21 世纪最理想保健品”;1993 年在摩洛哥召开的首次
世界螺旋藻大会上 ,螺旋藻被公认为“人类最佳保健食
品”,已在食品、医药和生物工程领域得到广泛应用。
目前 ,我国螺旋藻干粉的产量居世界第一。由于螺旋
藻蛋白质含量高、营养丰富 ,也成为微生物生长的理想
培养基。在螺旋藻生产加工过程中 ,由于喷雾干燥不
能百分之百消灭其中的污染微生物和各种水生寄生虫
卵 ,因而微生物含量常常超标。
近年来 ,人们对采用辐照技术处理螺旋藻粉 ,在杀
菌工艺、杀菌效果、营养成分等方面进行了研究 ,取得
了显著的成绩[1～3 ] ,但辐照处理对螺旋藻粉生物活性
成分的影响尚未见报道。本研究就螺旋藻粉辐照杀菌
及对其主要营养活性成分的影响进行探索 ,以期为保
健功能食品的进一步开发利用提供理论依据。
1 　材料与方法
111 　材料
螺旋藻干粉由江苏明天生物科技发展有限公司提
供 ,生产加工后 1 个月 ,采用透明聚乙烯 ( PE) 塑料袋
包装 ,每袋 100g。
112 　辐照处理
辐照装置为江苏省农业科学院原子能所的60 Coγ
辐射源 ,活度为 2916 PBq ,剂量设 0、4、6 和 8 kGy 4 个
处理 ,每处理设 8 个重复。辐照后样品置于室温 (18 ℃
～35 ℃) 下贮存 ,于第 2、10、30 和 60 天进行各项指标
的分析测定。
113 　微生物及营养活性成分的测定
微生物指标按照相应的国家标准进行检测[4～6 ] ,
检测项目包括细菌总数、大肠菌群和霉菌。
营养活性成分测定包括水分、螺旋藻多糖、矿物
质、维生素及氨基酸等 ,委托国家轻工业食品质量监督
检测南京站按有关方法进行。氨基酸用 1212MB 氨基
酸自动分析仪测定 ;元素硒用日立 850 荧光分光光度
计 ,其余成分用日立 l80280 型原子吸收分光光度计测
定 ;维生素 C 用二氯酚靛酚法[7 ] 、多糖用硫酸 - 苯酚
法[8 ]测定 ;维生素 A 和维生素 E 按照国家标准进行检
测[9 ] 。
藻胆蛋白测定采用比色法 ,准确称取干燥螺旋藻
粉 0150g ,用 pH710 缓冲液溶解 ,超声振荡 5min 使藻粉
分散 ,定溶于 250ml 容量瓶中 ,摇匀后转入 250ml 大口
塑料瓶内 ,置 - 20 ℃冰箱内冷冻 12h ,解冻后用 3000rΠ
min 离心 15min ,取上层清液 ,用 1cm 比色皿 ,分别测定
620、652 和 562nm 处的吸光度 (整个操作过程要求避
光 ,用提取液做空白) 。分别计算藻蓝蛋白、别藻蓝蛋
白、藻红蛋白和藻胆蛋白的含量[10 ] 。
SOD、POD 酶活性测定采用四唑氮兰法 ( NBT
法) [11 ] ,以抑制四唑氮兰还原 50 %为 1 个酶活性单位
来计算 SOD 比活性 ( UΠmg 蛋白 ) 。POD 采用比色
法[12 ] ,以每分钟单位鲜重的吸光度的变化值来表示酶
活性大小 (ΔA470ΠgFW·min) 。
试验数据均为 3 次测定的平均值。差异显著性分
析采用 DLSD 测验。
2 　结果与分析
211 　辐照杀菌效果
如图 1 所示 ,藻粉经 410 kGy 剂量辐照处理后 ,细
菌总数由 218 ×104 cfuΠg 降至 214 ×103 cfuΠg ,大肠菌群
由 214 ×104 MPNΠ100g 降至 430 MPNΠ100g ,霉菌 < 10
cfuΠg ;610 kGy 剂量处理后 ,细菌总数降至 600 cfuΠg ,大
肠菌群降至 < 30 MPNΠ100g ,霉菌 < 10 cfuΠg ;810 kGy 剂
量辐照处理后 ,细菌总数降至 100 cfuΠg ,大肠菌群降至
< 30 MPNΠ100g ,霉菌 < 10 cfuΠg。重复试验得到基本一
致的结果 ,螺旋藻粉辐照杀菌效果显著。
图 1 　螺旋藻粉辐照杀菌效果
Fig. 1 　The contamination effects of
irradiation spirulina powder
212 　辐照对螺旋藻粉生理活性成分的影响
表 1 显示辐照对螺旋藻粉生理活性成分有一定的
影响。经 410～810 kGy 辐照后 ,螺旋藻多糖的含量随
辐照剂量的增加而增加 ,当辐照剂量为 810 kGy 时 ,多
糖的含量比对照增加了 2712 % ;藻粉藻胆蛋白和藻蓝
蛋白的含量则随辐照剂量的增加有所下降 ,剂量达到
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610 kGy 以上时 ,藻胆蛋白和藻蓝蛋白的含量已显著低
于对照。
表 1 　辐照对螺旋藻粉营养活性物质的影响
Table 1 　The effect of irradiation on main active
components in Spirulina powder
检测项目
items
辐照剂量 irradiation dose (kGy)
0 410 610 810
水分 moisture ( %) 20197 20191 20148 21194
多糖 polysaccharide Se (gΠ100g) 2120 2120 2140 2180
藻胆蛋白 phycobiliprotei (mgΠml) 0119 0118 0117 0109 3
藻蓝蛋白 phycocyanins (mgΠml) 0113 0112 0112 0106 3
　　注 : 3 表示 0105 水平上显著。
Note : 3 means significant of difference at 0105 level .
213 　辐照对螺旋藻粉微量元素的影响
表 2 可以看出 ,辐照对螺旋藻粉中微量元素的含
量 (除 Se 以外)无显著影响。辐照后螺旋藻粉中 Se 含
量与对照中的差异达到了极显著的水平 ,且 Se 含量随
辐照剂量的增加显著下降 ,当剂量为 410、610 和 810
kGy时 ,其含量分别减少了 46 %、54 %和 58 %。Se 是
谷胱甘肽过氧化物酶 ( GSH2PX) 的重要组成部分 ,对人
体健康非常重要。辐照引起螺旋藻粉中 Se 含量的显
著减少 ,是否因为辐照使螺旋藻粉中谷胱甘肽过氧化
物酶活性降低 ,还有待于进一步研究。
表 2 　辐照对螺旋藻粉中微量元素的影响
Table 2 　The effect of irradiation on contents of some
microelements in Spirulina powder
微量元素
microelement
辐照剂量 irradiation dose (kGy)
0 410 610 810
Cd ( %) 0118 0118 0118 0118
Fe (mgΠkg) 15110 16910 15210 16310
Na ( %) 0149 0148 0148 0149
K ( %) 1140 1140 1138 1141
Mg (mgΠkg) 0131 0130 0130 0130
Se (mgΠkg) 1100 015433 014633 014233
Zn (mgΠkg) 23180 24130 23110 25140
　　注 :33表示 0101 水平上显著。
Note : 33means significant of difference at 0101level .
214 　辐照对螺旋藻粉中维生素含量的影响
螺旋藻粉经辐照杀菌后 ,对维生素含量有明显的
影响。辐照后螺旋藻粉中维生素含量都较对照中的
低。当辐照剂量为 410、610 和 810 kGy 时 ,VC 含量分
别减少了 4016 %、6218 %和 1411 % ,VA 含量分别减少
了 3613 %、1716 % 和 1710 % , VE 含量分别减少了
2518 %、6117 %和 5216 % ,610 kGy 时降幅最高 ,这与其
他报道基本相符[13 ] 。差异显著性分析表明 ,各辐照处
理的螺旋藻粉中 VC 、VA 、VE 的含量都显著低于对照
(表 3) ;对不同剂量的处理间进行比较 , 410 kGy 与
610、810 kGy 处理的样品中 3 种维生素含量差异均达
到显著水平 ,但未达到极显著水平 ,而 610 kGy 与 810
kGy 间 VC 含量差异达到了极显著水平 ,说明维生素对
辐照十分敏感。
表 3 　辐照对螺旋藻粉维生素含量的影响
Table 3 　The effect of irradiation on contents of some
vitamins in spirulina powder
维生素
vitamins
辐照剂量
irradiation dose
(kGy)
维生素含量
contents of vitamins
(mgΠkg) 差异显著性significance of difference5 % 1 %
VC 0 384 a A
410 228 cd BC
610 143 d C
810 330 ab AB
VA 0 3316 a A
410 2114 d B
610 2717 bc AB
810 2719 b AB
VE 0 2019 a A
410 1515 ab AB
610 810 c B
810 919 c B
　　注 :小写字母表示在 0105 水平上差异显著 ,大写字母表示在 0101
水平上差异显著。下表同。
Note : Minuscule and capital letters represent significance of difference at
0105 and 0101level ,respectively. The same as Table 4.
215 　辐照对螺旋藻粉中氨基酸含量的影响
螺旋藻的蛋白质由 18 种氨基酸组成 ,其中含有人
体不能合成的 8 种必需氨基酸。从表 4 可以看出 ,辐
照后螺旋藻粉中丝氨酸含量显著降低 ,当剂量达 610
kGy 时苯丙氨酸含量也显著降低 ;脯氨酸、蛋氨酸、亮
氨酸、酪氨酸、组氨酸及精氨酸的含量虽然总体上高于
对照 ,但经统计分析表明 , 辐照前后含量的差异并不
显著 ,含量的变化与辐照剂量的增加也没有显著的线
性相关性 ;辐照对螺旋藻粉中其他几种氨基酸含量的
影响不明显。氨基酸含量变化的原因可能是 :辐照加
速了蛋白质氢键的断裂 ,使其分解出部分氨基酸 ;同时
辐照加速了氨基酸的脱氨、脱羧作用 ,从而使氨基酸进
一步降解 ,生成各种脂肪酸[14 ] 。
216 　辐照对螺旋藻粉中 SOD、POD 活性及叶绿素含量
的影响
辐照对螺旋藻粉中 SOD、POD 活性以及叶绿素含
量的影响结果见表 5。由表 5 可以看出 ,辐照后螺旋
藻中两种酶的酶活力均低于对照。经 410、610 和 810
kGy 剂量处理的藻粉 ,SOD、POD 活性分别下降 715 %、
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316 %、813 %和 013 %、113 %、216 % ,表明辐照对螺旋
藻粉中两种活性均有一定影响。剂量在 410 kGy 以下
对叶绿素含量没有影响 ,但剂量达 610 kGy 以上时 ,叶
绿素含量有所下降。
表 4 　辐照对螺旋藻粉中氨基酸含量的影响
Table 4 　The effect of irradiation on contents of
amino acids in spirulina powder (gΠ100g)
氨基酸
amino acid
辐照剂量 irradiation dose (kGy)
0 410 610 810
天门冬氨酸 Asp 51295 51285 51181 51206
苏 氨 酸 Thr 21535 21553 21490 21507
丝 氨 酸 Ser 21298 21281 21268 21240
谷 氨 酸 Glu 71587 71624 71580 71477
脯 氨 酸 Pro 11560 11675 11579 11548
甘 氨 酸 Gly 21451 21510 21517 21399
丙 氨 酸 Ala 31501 31545 31577 31337
胱 氨 酸 Cys 21664 21435 11859 21822
缬 氨 酸 Val 31475 31456 31196 31522
蛋 氨 酸 Met 01443 01582 01662 01464
异亮氨酸 Ile 21478 21567 21601 21415
亮 氨 酸 Leu 41154 41299 41418 41065
酪 氨 酸 Tyr 11687 11826 11976 11700
苯丙氨酸 Phe 21348 21367 21300 21295
赖 氨 酸 Lys 21259 21342 21301 21245
组 胺 酸 His 01573 01713 01692 01669
精 氨 酸 Arg 31587 31735 31919 31672
总 和 total 481895 491795 491116 481583
表 5 　辐照对螺旋藻粉 SOD、POD 及叶绿素的影响
Table 5 　The effect of irradiation on contents of
SOD、POD and chlorophyll of spirulina powder
检测项目
items
辐照剂量 irradiation dose (kGy)
0 410 610 810
SOD (UΠPr) 136161 126137 131164 125132
POD (ΔA470ΠgFW·min) 14160100 14115100 13980100 13785100
叶绿素 chlorophyll (mgΠgFW) 5072146 5072146 4492175 4492175
3 　结论与讨论
按照细菌总数 ≤10 000 CFUΠg 和霉菌酵母菌数 ≤
25 CFUΠg 的微生物国标控制要求 ,螺旋藻粉辐照的吸
收剂量应控制在 410～610 kGy 范围。经统计分析表
明 ,在此剂量范围内 ,辐照对螺旋藻粉主要营养活性成
分无显著影响 ,剂量过高则容易引起活性成分的损失。
螺旋藻多糖和藻蓝蛋白是螺旋藻中重要的活性成
分 ,占总微藻的 70 % 以上。螺旋藻多糖是从螺旋藻中
分离、纯化的一种水溶性杂多糖 ,由 E2鼠李糖、F2木糖、
F2葡萄糖、F2半乳糖、F2阿拉伯糖和葡萄糖醛酸等组
成 ,是具有广泛生物学效应的天然多糖 ,有增强机体免
疫功能、抗辐射、抗癌防癌、降血糖调血脂、抗衰老等功
能 ,而藻蓝蛋白在抗衰老、溃疡 ,增强免疫力方面有特
殊作用。试验表明 ,辐照能增加螺旋藻多糖的含量 ,可
能是因为在干燥或潮湿状态下 ,食品中的糖类对辐射
非常敏感 ,产生大量的产物 ,如 H2 、CO2 、醛、酮和其他
碳水化合物。螺旋藻多糖经辐照后还会发生糖苷键的
断裂 ,形成更小单位的糖类 ,如葡萄糖和麦芽糖等[15 ] ,
这对螺旋藻多糖的进一步开发利用十分重要。
藻胆蛋白是螺旋藻中一种重要的捕光色素蛋白 ,
是红藻和蓝藻所特有的一种超分子捕光色素复合体 ,
主要是由藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白及藻红蛋白组成 ,具有
强烈的荧光性 ,发橙红色荧光 ,而其本身则呈红色、紫
色或蓝色等 ,故为有色多肽 ,含有羧基和氨基。本试验
中 ,当辐照剂量达到 810 kGy 时 ,藻胆蛋白减少了 50 %
以上。分析其原因 ,可能与辐照导致螺旋藻中的蛋白
质、氨基酸生成脂肪酸有关。由于藻胆蛋白强烈的荧
光性 ,辐照在加速蛋白质氢键的断裂 ,使其分解出部分
氨基酸的同时 ,又加速了氨基酸的脱氨、脱羧作用 ,生
成各种脂肪酸 ,使氨基酸进一步降解 ,从而导致藻胆蛋
白含量减少 ,其降解机理有待进一步研究。
维生素 C、E 和 A 的含量随剂量的增加呈同步下
降 ,每 kGy 的剂量导致其含量的相对变化率分别在
- 1176 %～ - 1015 %之间 ,表明辐照会破坏维生素化
学结构使其含量下降 ,这与维生素的辐射敏感性有关。
维生素 C是最敏感的水溶性维生素 ,维生素 E 和 A 是
最敏感的脂溶性维生素 ,它们在γ射线的作用下会分
解产生脱水性抗坏血酸等其他产物 ,在辐照虫草菌丝
粉和山楂的研究中也得到了类似的结果[16 ,17 ] 。
本试验中 ,螺旋藻粉水分含量达到 20 %以上 ,严
重超标 (标准 7 %) 。其主要原因可能是脱水不够 ;另
外在成品灌装时没有注意对环境的湿度进行严格控
制。螺旋藻粉较易吸水 ,当水分大于 7 %时 ,易发生霉
变 ,不宜贮存。因此在螺旋藻粉生产加工过程中一定
要严格控制产品含水量。
经辐照后 ,螺旋藻粉主要营养成分如氨基酸、微量
元素等受影响不大 ,多糖含量增加 ,虽然对维生素、藻
胆蛋白、SOD、POD 有一定影响 ,但目前仍是螺旋藻粉
灭菌效果最好、最可行的一种方法。关键是如何选择
最适宜辐照条件 (如包装材料、剂量、辐照温度等) ,在
保证产品卫生指标达标的情况下 ,应尽量降低剂量 ,这
样既减少了营养活性成分的损失 ,又降低了辐照成本。
参考文献 :
(下转第 155 页)
761Journal of Nuclear Agricultural Sciences
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