全 文 ：辽宁农业科学 2015(1) :33 ～ 37
Liaoning Agricultural Sciences
文章编号:1002 － 1728(2015)01 － 0033 － 05 doi:10． 3969 / j． issn． 1002 － 1728． 2015． 01． 007
高粱乌米钴源辐照保鲜技术研究
* 陶 烨1，刘延军2，石太渊3
(1．辽宁钴源辐照中心，辽宁 沈阳 110161; 2．沈阳市绿化管理处，辽宁 沈阳 112099; 3．辽宁省农业科
学院食品与加工研究所，辽宁 沈阳 110161)
摘要:采用60Co-γ射线源 40、70、100、200 Gy等 4 个辐照剂量处理高粱乌米，对其感官及生理生化指标的试验
结果分析可知，在高粱乌米的保鲜水平上，辐射处理可起到更好的作用: (1)可有效的延长高粱乌米的保鲜
期，且随着辐射剂量的增加其保鲜期相应延长;(2)对高粱乌米的质量损失具有较好的抑制作用，失重率随着
辐照剂量的增加而显著降低，适当设计辐照剂量高量能更好的抑制高粱乌米的质量损失; (3)加剧乌米膜脂
过氧化，但适当的剂量能有效的降低乌米菌体的 PPO活力，可抑制或者延缓其褐变的发生;(4)可损伤高粱乌
米菌体的抗氧化水平，降低乌米菌体的 CAT活力，但剂量较低时可有一定程度的恢复，而剂量过高时会对其
抗氧化能力造成不可恢复的损伤;(5)可破坏高粱乌米的膜结构，加剧膜脂过氧化，不利于其保鲜储藏，但较
低的辐照剂量对高粱乌米菌体的 MDA含量影响较小。综合考虑射线照射效率和高粱乌米营养物质的损失
等原因，60Co-γ射线处理高粱乌米的最佳剂量为 70 ～ 100 Gy。
关键词:高粱乌米;钴源辐照;保鲜技术
中图分类号:TS205． 9 文献标识码:B
高粱乌米是高粱丝黑穗病菌 ［Sporisorium
reilianum (Kühn)Langdon et Full．］侵染后的发
病穗体，俗称“乌米”。
该菌与许多食用菌同属真菌界担子菌门，其
药用和营养价值非常高，近年来研究发现，高梁乌
米中含有大量构成人类蛋白质的多种氨基酸和微
量元素硒、碳水化合物、黑色素、维生素等成分，是
具有丰富营养的健康食品，我国北方地区的人们
一直有鲜食高梁乌米的习惯，欧美国家已经将其
作为可以食用的食用菌类。由于高粱乌米为丝黑
穗病菌侵染发病产生，受丝黑穗病菌特性的影响，
抽穗后一旦成熟，灰白色薄膜随即破裂，散出黑色
孢子团，失去食用价值。
因此，高粱乌米属于鲜食菌类，在正常室温下
保鲜期只有 2 d，严重影响后续产业的开发，若想
大规模开发利用，必须解决保鲜问题。
关于高粱乌米的保鲜技术主要有冷藏、冷冻、
辐照等方面。美日欧等发达国家在低温冷藏、冷
冻技术应用方面得到了极大的发展。国内石太渊
等研究发现单纯 0 ～ 4 ℃冷藏处理可以延长高粱
乌米保鲜期至 10 d。辐照技术作为一种新型保鲜
技术，近年来发展迅速，目前已被多数国家认可并
应用，尤其在食用菌的保鲜储藏领域，但在高粱乌
米保鲜储藏中的研究报道较少。
本研究采用60Co-γ射线源不同剂量处理包装
过的高粱乌米，对其感官和生理生化指标进行比
较，以期获得辐照保鲜机理和较好的处理剂量，为
高粱乌米的保鲜加工提供辐照保鲜技术的数据支
持和科学依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 试验材料
试验于 2011 ～ 2013 年在 辽宁省农业科学院
辐照中心和食品加工研究所进行。
高粱乌米，由辽宁省农业科学院食品加工研
究所生产并提供。采收时期为高粱丝黑穗病病穗
膨大期，且乌米在苞叶中包裹严密不外漏。带苞
叶采收并及时清洗、整理和试验处理。
1. 1. 2 仪器设备
60Co-γ射线源(放射源活度 7． 4 × 1015 Bq) ，
由辽宁省农业科学院钴源辐照中心提供。
* 收稿日期:2014 － 12 － 25
作者简介:陶烨 (1974 －)，男，硕士，助理研究员，主要从事核技术应用研究。E-mail:demo12@ 126． com。
辽 宁 农 业 科 学 2015 年
TGL-16 台式高速冷冻离心机、UV-2800AH
液相色谱仪、4 ℃冰箱、－ 80 ℃超低温冰箱、DKS-
11 水浴锅(电热恒温)、Personal-11SM 恒温槽等，
均由辽宁省农业科学院食品加工研究所提供。
1. 2 方法
1. 2. 1 γ射线辐照剂量及处理
设 40、70、100 和 200 Gy 等 4 个辐照剂量，剂
量率为 48． 8 Gy /min。剂量监测:硫酸亚铁剂量
计(Fricke)、重铬酸银剂量计、砝码剂量计(Farm-
er)。
辐照处理前，适时采收高粱乌米样品，及时清
洗，剥除苞叶，5 个 1 盒，用 12 μmPVC 膜包装，每
个剂量处理 20 盒，分 2 组，每组 10 盒，1 组用于
失重率测定及感官鉴定，首先对每盒样品进行编
号、质量称重和外观初步评定;另 1 组用于生理生
化指标分析比较。样品整理后及时辐照处理，后
直接放入 4 ℃冰箱恒温冷藏、储存。以未辐照处
理样品做对照。生理生化指标分析比较试验周期
20 d，随机取样，5 d 取样 1 次，每次每处理取 2
盒，样品切片液氮冷冻，用自封袋于 － 80 ℃冰箱
中保存备用。
1. 2. 2 感官鉴定及失重率
感官鉴定:依据国家标准 GB /T 20351-2006
中，关于对样品的性状、颜色、口感、味道和质地进
行详尽的描述并如实记录。
失重率测定:准确称量储前质量 M1 和储后
的质量 M2，采用下式计算乌米的失重率:
失重率(%)=(M1 － M2)/M1 × l00
1. 2. 3 PPO(多酚氧化酶)活力
PPO的提取:在切片冷冻的样品中加入 pH =
7． 0 的磷酸缓冲液，研磨成匀浆，10 000 r /min 离
心 10 min后吸取上清液、即为粗酶液。
采用比色法测定:将 1 ml(0． 1 mol /L)邻苯二
酚加入 4 ml 磷酸缓冲液(pH 6． 4)中，加入 1 ml
粗酶液，立即于波长 410 nm 下测定吸光度的变
化，20 s 记录 1 次，共记录 3 min。以不加酶提取
液的反应液做对照，以每 min吸光度变化 0． 01 为
1 个 PPO 酶活性单位。最后作吸光度 A 与反应
时间的关系曲线图，依据曲线最初直线段的斜率
(ΔA /t)计算 PPO活力。
1. 2. 4 CAT(过氧化氢酶)活力
按照 Kato 等的方法。反应底物为 H2O2，测
定 240 nm 波长时的光密度变化。以 1 min 内
A240 减少 0． 1 的酶量为一个酶活单位(U)。
1. 2. 5 MDA(丙二醛)含量
称取剪碎的乌米 1 g，加入 2 ml 10% TCA 和
少量石英砂，研磨至匀浆，再加 8 ml TCA 进一步
研磨，匀浆离心(10 000 r /min)10 min，上清液为
样品提取液。吸取离心的上清液 2 ml(对照加
2 ml蒸馏水)，加入 2 ml 0． 6% TBA 溶液，混匀物
于沸水浴上反应 15 min，迅速冷却后再离心。取
上清液测定 532 nm、600 nm 和 450 nm 波长下的
消光度。
1. 3 数据统计分析
整个试验数据均采用 SPSS12． 5 统计分析软
件进行分析处理。在均数、方差齐次性分析后，进
行差异显著性分析，选取单因素方差分析，显著水
平为 5%。
2 结论与分析
2. 1 辐射处理对高粱乌米感官的影响
高粱乌米经钴源辐照处理后，各处理高粱乌
米体表白色薄膜正常、均匀，无裂缝和霉变现象，
有乌米特有香味。
通过对放入 4 ℃冰箱恒温冷藏的各处理样品
连续观察可知，随着贮藏时间延长，高粱乌米样品
的感官指标发生明显的变化:12 h 后空白对照的
乌米样品出现了菌体裂纹、包膜褐变的现象;随着
时间的推移，各剂量辐射处理的样品逐渐出现了
伤口裂纹、褐变及酸腐味:40 Gy 处理的保鲜期为
17 d，70 Gy剂量处理的保鲜期为 21 d，100 Gy 剂
量处理的保鲜期为 26 d，而 200 Gy剂量处理的保
鲜期可达 67 d。
由此可知，辐照处理可有效的延长高粱乌米
的保鲜期，且随着辐射剂量的增加，高粱乌米的保
鲜期相应延长。
2. 2 辐照对高粱乌米鲜重失重率的影响
从表 1 测定结果可以看出，贮藏第 10 天空白
对照样品的失重率为 4． 32%，与辐照处理样品的
失重率出现显著差异;第 20 天对照样品的失重率
达到 5． 21%，40 Gy处理样品的失重率为 1． 12%，
其余处理样品的失重率均在 1%以下;第 25 天空
白处理的失重率为 15． 22%，40 Gy 处理的失重率
达到了 7． 43%，其余剂量处理失重率仍为 1%左
右;第 30 天各处理的失重率出现明显差异，对照
失重率达到 32． 51%，而 40 ～ 200 Gy 处理的乌米
失重率分别为 21． 22%、17． 54%、10． 36% 和
8． 67%，其中空白对照与 40 Gy 处理间的失重率
虽差异不显著，但在数量水平上 40 Gy 辐照处理
·43·
第 1 期 陶 烨等:高粱乌米钴源辐照保鲜技术研究
的失重率要低很多。
由此可知，辐照处理对高粱乌米的质量损失
具有较好的抑制作用，在试验设计辐照剂量范围
之内，失重率随着辐照剂量的增加而减少，规律性
十分明显，且不同辐照剂量处理之间的失重率也
表现出显著的差异。
因此，适当设计辐照剂量高量能更好的抑制
高粱乌米的质量损失。
2. 3 辐照处理对高粱乌米 PPO活力的影响
多酚氧化酶(PPO)在各种生物细胞中广泛存
在，其在有氧和水的情况下可促使酚类物质经一
系列化学反应后产生黑色物质，从而造成褐变。
PPO在乌米中含量尤高，是乌米褐变的主要成因
之一，其活性大小可代表高粱乌米发生褐变可能
性的大小。
从表 2 所示测定结果可知，空白对照的 PPO
水平一直都是各处理中活力程度最高的，因此其
“开花”的发生最早、最为严重。
40 Gy 和 200 Gy 辐照剂量处理样品 PPO 活
力表现态势一直呈现下降态势，其中 40 Gy 处理
的 PPO活力表现相对较为消极，整个试验期间未
出现任何高峰，但其 PPO 水平相对较高;而 200
Gy处理的样品第 1 天即出现高峰，之后逐渐降
低。
70 Gy 和 100 Gy 处理的样品 PPO 含量变化
趋势较为一致，均在第 6 天时出现活力高峰，但
100 Gy处理的样品 PPO水平总体相对较低。
由此可知，辐照处理高粱乌米可影响乌米菌
体的 PPO活力，适当的辐照剂量可抑制或者延缓
高粱乌米的褐变。
2. 4 辐照处理对高粱乌米 CAT活力的影响
过氧化氢酶(CAT)是一种酶类清除剂，可促
使过氧化氢分解为分子氧和水，清除体内的过氧
化氢，从而使细胞免于遭受过氧化氢的毒害，是生
物防御体系的关键酶之一。过氧化氢酶的活力大
小，很大程度上指示了高粱乌米抗衰老的能力强
弱。
从表 3 所示测定结果可以看出，前期各处理
样品的 CAT活力总体呈现急剧下降趋势，到 11 d
降至谷底，即为一个拐点，而 11 d至 21 d过程中，
除最高剂量 200 Gy辐照处理样品的 CAT 活力表
现继续下降外，其余各处理样品的 CAT活力均呈
上升势头。而在整个试验过程中，未经辐射处理
的样品 CAT活力水平整体高于各辐照处理样品。
结果表明:200 Gy 高剂量辐照处理会大大的
降低高粱乌米 CAT的活力，使菌体抗氧化能力严
重削弱;而低剂量辐照处理同样会损伤菌体的抗
氧化水平，但损伤程度随辐照剂量的减少而减小，
并有一定程度的恢复。
2. 5 辐照处理对高粱乌米MDA活力的影响
丙二醛(MDA)是磷脂的氧化产物，过多的积
累会导致纤维素分子链接松散，蛋白质合成遭受
抑制。而磷脂分子是细胞膜上的结构骨架，所以
MDA 含量越高预示着高粱乌米细胞质膜被氧化
破坏的程度越大，越不利于储藏保鲜。
由表 4 测定结果可以看出，处理后 1 d，空白
对照在所有参试处理中，其 MDA 的含量表现最
低，其余处理随着辐照剂量的增加，MDA 含量逐
渐升高，这与叶蕙等对草菇辐照保鲜的研究结果
一致。
由此可以看出，辐照处理会加剧乌米膜脂过
氧化。在测定试验设计贮藏期间，各处理样品
MDA的含量基本呈现先下降后上升的趋势，其中
空白对照的 MDA 含量变化幅度不大，而各辐照
处理样品的 MDA 含量下降较为明显，且均在第
11 d达到最低值，之后开始成倍上升并趋于平
稳。在辐照处理中，40 Gy 和 70 Gy 处理样品的
MDA含量值相对较小，接近于空白对照样品的
MDA含量。
表 1 辐照对高粱乌米的鲜重失重率 (%)
序号
剂量
(Gy)
鲜重失重率(%)
0 d 10 d 20 d 25 d 30 d
1 0 0 a 4． 32 a 5． 21 a 15． 22 a 32． 51 a
2 40 0 a 0． 23 b 1． 12 b 7． 43 b 21． 22 a
3 70 0 a 0． 14 c 0． 25 b 1． 04 c 17． 54 b
4 100 0 a 0． 08 c 0． 16 b 0． 97 c 10． 36 c
5 200 0 a 0． 07 c 0． 09 b 0． 93 c 8． 67 c
注:不同字母表示差异显著(P ＜ 0． 05) ，n = 4
·53·
辽 宁 农 业 科 学 2015 年
表 2 不同辐照剂量下高粱乌木多酚氧化酶(PPO)活力值变化 (单位:U /g)
序号
剂量
(Gy)
时间(d)
1 d 6 d 11 d 16 d 21 d
1 0 76． 43 c 95． 23 a 78． 55 a 62． 12 a 66． 22 a
2 40 67． 23 d 63． 47 c 63． 32 b 52． 31 b 49． 54 b
3 70 73． 41 bc 83． 56 bc 72． 32 a 52． 65 b 25． 67 c
4 100 62． 51 d 76． 32 a 54． 45 c 36． 28 c 25． 48 c
5 200 82． 35 a 74． 64 c 62． 21 b 34． 38 c 34． 20 c
注:不同字母表示差异显著(P ＜ 0． 05) ，n = 4
表 3 不同辐照剂量下高粱乌米过氧化氢酶(CAT)活力值变化 (单位:U /g)
序号
剂量
(Gy)
时间(d)
1 d 6 d 11 d 16 d 21 d
1 0 103． 33 a 101． 67 a 58． 33 a 73． 33 a 76． 65 a
2 40 61． 12 b 55． 02 b 20． 99 b 43． 33 b 55． 23 b
3 70 50． 00 b 53． 33 b 21． 75 b 23． 34 c 28． 64 c
4 100 61． 67 b 31． 67 c 21． 34 b 23． 33 c 25． 15 c
5 200 66． 67 b 48． 33 c 21． 67 b 8． 33 d 1． 57 d
注:不同字母表示差异显著(P ＜ 0． 05) ，n = 4
表 4 不同辐照剂量下高粱乌米丙二醛(MDA)含量变化 (单位:μmol /g)
序号
剂量
(Gy)
时间(d)
1 d 6 d 11 d 16 d 21 d
1 0 0． 00622 0． 00667 0． 00422 0． 00675 0． 006625
2 40 0． 00756 0． 00756 0． 00178 0． 008 0． 008
3 70 0． 00867 0． 00556 0． 00311 0． 0085 0． 0075
4 100 0． 00889 0． 00711 0． 0055 0． 01175 0． 0105
5 200 0． 00894 0． 00712 0． 00575 0． 0105 0． 01175
3 结论
辐照保鲜技术是利用电离辐射(γ射线、X射
线、电子束等)对农副产品进行处理，从而达到控
制食源性病原体，减少微生物和虫害，抑制发芽和
延长易腐烂农产品货架期目的的新型技术，具有
波长短、穿透力强、成本低等特性。同时，1980 年
“辐射食品安全性联合专家委员会”已宣布，食品
辐照剂量低于 10 KGy 的，不会产生有毒物质，无
需进行毒性测试。我国于八十年代初也正式公示
了蘑菇及其他六种食品可以无条件辐照。因此，
对食用菌类使用辐照方式进行处理是值得信赖
的。经过近年国内外的广泛研究，该项技术已走
向成熟实用阶段，具有广阔的发展空间和应用前
景，目前已被多数国家认可并应用。
本研究采用60Co-γ射线源不同辐射剂量处理
高粱乌米，对其感官和生理生化指标进行了较为
系统的研究:(1)辐照处理可有效的延长高粱乌
米的保鲜期，且随着辐射剂量的增加其保鲜期相
应延长;(2)辐照处理对高粱乌米的质量损失具
有较好的抑制作用，失重率随着辐照剂量的增加
而显著降低，适当设计辐照剂量高量能更好的抑
制高粱乌米的质量损失; (3)辐照处理会加剧乌
米膜脂过氧化，但适当的剂量能有效的降低乌米
菌体的 PPO 活力，可抑制或者延缓其褐变的发
生，辐照剂量过大，则会对样品包膜和抗氧化能力
造成损伤;(4)辐照处理可损伤高粱乌米菌体的
抗氧化水平，降低 CAT 活力值，但剂量较低时可
有一定程度的恢复，而剂量过高时会对其抗氧化
能力造成不可恢复的损伤; (5)辐照处理可破坏
高粱乌米的膜结构，加剧膜脂过氧化，不利于其保
险储藏，但较低的辐照剂量对高粱乌米样品的
MDA含量影响较小，其样品中的 MDA 含量接近
于空白对照样品的 MDA含量。
本研究试验结果表明，采用60 Co-γ 辐照技术
可有效的提高其保鲜储藏期、降低质量损失。但
高剂量辐照也会给乌米菌体带来很大程度的伤
害，损伤其内部结构、触发菌体的一些防御酶系的
激活反应等，从而激发其褐变老化过程的快速进
行。但适宜的低剂量辐照处理有助于高粱乌米的
保鲜储藏。
辐照剂量、温度和湿度是影响高梁乌米辐照
保鲜贮藏的主要因素。单就辐照处理来说，适宜
·63·
第 1 期 陶 烨等:高粱乌米钴源辐照保鲜技术研究
的辐照剂量可以减少其鲜重损失，提高各种抗衰
老的防御性酶促反应的组分比例，降低呼吸氧化
酶类的活性及活性比率。经过纵向及横向对比，
综合考虑射线照射的效率和高粱乌米营养物质损
失等原因，60 Co-γ 射线处理的最佳剂量为 70 ～
100 Gy。
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Study on 60Co-γ Irradiating Fresh-keeping Technology of Sorghum Wumi
TAO Ye1，LIU Yan-jun2，SHI Tai-yuan3
(1． Liaoning Cobalt Irradiation Center，Shenyang，Liaoning 110161; 2． Shenyang City Landscaping Management
Office，Shenyang，Liaoning 112099; 3． Food And Processing of Insititute of Liaoning Academy of Agricultural Sci-
ence，Shenyang，Liaoning 110161)
Abstract:This paper use different radiation dose，including 40，70，100，200 Gy to processed sorghum wumi
and some physiological and biochemical indexes were determined regularly，the result showed that the treat-
ment could achieved a desirable effect on fresh-keeping of sorghum wumi．(1)It can effectively prolong The
fresh-keeping period of sorghum wumi and with the increasing radiation dose The fresh-keeping period of sor-
ghum wumi is prolonged accordingly．(2)It has better inhibition to loss of weight and with the increasing radia-
tion dose，the loss of weight significantly reduces． The appropriate design of radiation dose can reduce the loss
of weight of sorghum wumi better．(3)It can Intensify membrane lipid peroxidation of sorghum wumi． But the
appropriate dose can effectively reduce the PPO activity of sorghum wumi and may inhibit or delay the brown
stain．(4)It can damage the antioxidant level of sorghum wumi and reduce the CATactivity，But the lower dose
may have a certain degree of recovery，while higher dose can cause unrecoverable damage to its antioxidant a-
bility．(5)It may destabilize the Membrane structure of sorghum wumi，Increase membrane lipid peroxidation
and be not conducive to the fresh-keeping storage． But at lower radiation dose，the content of MDA is less af-
fected． Considering the ray radiation efficiency，nutrient loss and other reasons，The optimal dose of 60Co-γ ray
treatment of sorghum wumi is 70 ～ 100 Gy．
Key words:Sorghum wumi;Irradiated;Fresh-keeping technology
·73·