黑木耳(Auriculariaheimuer)隸屬于擔(dān)子菌亞門(Basidiomycotina)、層菌綱(Hymenomycetes)、木耳目(Auriculariales)、木耳科(Auriculariaceae)、木耳屬(Auricularia)，膠質(zhì)，干時黑色，草質(zhì)[1-2]。黑木耳含有豐富的蛋白質(zhì)、粗纖維和維生素，具有潤肺、清滌胃腸的作用[3]。據(jù)統(tǒng)計，2017年我國黑木耳產(chǎn)量超過600萬噸，居世界首位，除少量出口外，絕大多數(shù)為國內(nèi)消費[4]。黑木耳儲存過程中易發(fā)生蟲害，輻照處理可顯著降低蟲害的發(fā)生[5-6]。前期研究發(fā)現(xiàn)，黑木耳經(jīng)較低劑量(小于1.5kGy)輻照處理后，復(fù)水黑木耳硬度降低，吸水量、菌絲無序化程度、多糖及蛋白溶出率都增加[7]。筆者考察了0～10KGy輻照劑量處理后，黑木耳的復(fù)水性、硬 度和多糖黏度，并采用核磁共振技術(shù)和紅外光譜技術(shù)對輻照后黑木耳的軟化機制進(jìn)行研究，為輻照技術(shù)在黑木耳加工上的應(yīng)用提供參考。
 
1 材料與方法
 
1.1 材料
黑木耳(A.heimuer)由三友(隨州)食品有限公司提供。
 
1.2 試劑
無水乙醇、甲醛、冰醋酸、二甲 苯、番 紅、甘 油、切 片 石 蠟、磷 酸 為 分 析 純(AR)，明膠和考馬斯亮藍(lán)G-250為化學(xué)純(CP)，均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
 
1.3 儀器
NDJ-1旋轉(zhuǎn)式黏度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司);DNP-9022電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海精宏實驗設(shè)備有限公司);ML-1.5-A 可調(diào)式電熱板(北京市永光明醫(yī)療儀器廠);NMI20-025V-I核磁共振成像分析儀(蘇州紐邁分析儀器股份有限公司);TA-XTPLus質(zhì)構(gòu)儀(英國StableMicroSystems公司);XSP-2C光 學(xué) 顯微 鏡 (上海長方光學(xué)儀器有限公司);NicoletiS5 傅立葉變換紅外光譜儀 (美國ThermoFisher公司)
 
1.4 輻照處理
稱取60 ℃烘干的黑木耳100g，裝入2層自封袋(17cm×12cm)中，以鈷-60放射源進(jìn)行輻照處理。依據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織和國際原子能機構(gòu)認(rèn)定輻照劑量低于10.0kGy的輻照食品是安全的[8]，實驗將輻照劑量設(shè)定為0、1、3、5、10kGy。
 
1.5 輻照黑木耳復(fù)水性的測定
精確稱取10.00g不同輻照劑量處理的黑木耳樣品，將其浸沒于40 ℃純凈水中，每隔30min取出，用濾紙吸去樣品表面的水份，稱重，然后繼續(xù)復(fù)水，稱重，累計測定5次，每組處理設(shè)置3次重復(fù)[9]。復(fù)水完成后將黑木耳置于試管口，觀察復(fù)水后子實體形態(tài)。
 
1.6 輻照黑木耳硬度測定
輻照處理的黑木耳在40 ℃條件下復(fù)水2h，然后用質(zhì)構(gòu)儀測定硬度(TPA 模式下做穿刺)，測定時選取靠近黑木耳耳片中心的位置，每個處理設(shè)置10次重復(fù)，測定條件參照文獻(xiàn)[7]。
 
1.7 輻照黑木耳核磁共振檢測
輻照處理的黑木耳在40 ℃條件下復(fù)水2h，置于核磁共振專用試管中，采用低場核磁法測定黑木耳中水分狀態(tài)，每組處理設(shè)置3次重復(fù)。采用 CPMG(carr-purcell-meiboom-gill)脈沖序列參數(shù)：SW=100kHz，RFD=0.08ms，Tw=3000ms，NECH=8000，TE=0.5ms，NS=16，進(jìn)行檢測。用核磁共振弛豫時間反演擬合軟件反演出 T2時間分布情況。
 
1.8 輻照黑木耳微觀結(jié)構(gòu)觀察
輻照處理的黑木耳在40 ℃條件下復(fù)水2h，石蠟切片制備及觀察參照方宏陽[10]和王原媛等[11]的方法。
 
1.9 輻照黑木耳多糖黏度測定
水提醇沉法提取輻照黑木耳的多糖[12]，將多糖溶液濃度調(diào)整為0.25mg·mL-1，測定不同溫度條件下的黏度[7]，每個處理設(shè)置3次重復(fù)。
 
1.10 輻照黑木耳紅外光譜檢測
稱取2.00mg輻照的黑木耳，在瑪瑙研缽中磨碎后和200mg溴化鉀純品混勻，在瑪瑙研缽中研磨約15min后進(jìn)行壓片(壓力140N、時間1min)，將樣品薄片放入樣品架，置于紅外光譜儀內(nèi)掃描，掃描參數(shù)為400～4000cm-1，分辨率4cm-1，信號掃描累加16 次，繪制紅外光譜圖。
 
2 結(jié)果與分析
 
2.1 不同輻照劑量對黑木耳復(fù)水性及物理結(jié)構(gòu)的影響

 

 
輻照對黑 木 耳 復(fù) 水 性 的 影 響 如 圖 1 所 示。復(fù)水前 期 黑 木 耳 吸 水 速 度 快，然 后 趨 緩。與 未輻照黑木耳比較，輻照后黑木耳吸水倍數(shù)增加，且在實驗設(shè) 定 的 輻 照 劑 量 范 圍 內(nèi)，劑 量 越 高 吸水倍數(shù)越大，未 輻 照 黑 木 耳 的 吸 水 倍 數(shù) 為10.9倍，經(jīng)10kGy處 理 后吸 水 倍 數(shù) 為17.6倍。復(fù)水后，未輻照黑木耳的表面光滑有彈性，上下表皮之間結(jié)合緊密;輻照黑木耳厚度增加，上下表皮易分層，表面黏。
 
不同輻照劑量對黑木耳復(fù)水后硬度的影響如圖2、圖3所示。輻照劑量為0、1kGy的黑木耳復(fù)水后置于試管管口，子實體形狀能夠保持;輻照劑量大于3kGy時，耳片自然下垂;輻照劑量大于5kGy時，耳片 下垂 幅 度 增 大;輻 照 劑 量為10kGy時，耳片貼于試管外壁。未經(jīng)輻照處理的黑木耳硬度為256.17g，隨著輻照劑量增加，硬度明顯降低，1kGy處理的硬度為92.44g，而10kGy處理的硬度為28.67g。外觀形態(tài)變化與硬度測定結(jié)果一致。圖4為輻照黑木耳復(fù)水后的顯微鏡觀察結(jié)果，未經(jīng)輻照的黑木耳復(fù)水后上下表層菌絲細(xì)密，中間菌絲為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，輻照后上下表皮分層、組織疏散，耳片厚度增加，黑木耳軟爛程度和輻照劑量呈正相關(guān)。

 

 

2.2 不同輻照劑量對復(fù)水黑木耳水分狀態(tài)的影響
 
復(fù)水后黑木耳組織內(nèi)水分的存在狀態(tài)有3種，分別是和細(xì)胞內(nèi)親水性物質(zhì) 緊 密 結(jié) 合 的 束縛水、受一定束縛力約束的不易 流 動 水 和 可 以在細(xì)胞內(nèi)外自由流動的自由水;T21(0.01～10ms)、T22(10～100 ms)和 T23(100～1000ms)分別代表束縛水、不易流動水和自由水。如圖5所示，未輻照黑木耳復(fù)水后 T21和T23峰很明顯，T22峰不明顯，說明束縛水和自由 水 界 限 明 顯。輻 照 黑 木 耳 復(fù) 水 后 T22、T23峰右移，說明 水 分 自 由 度 增 大;T21峰不 明顯，說明束縛水的比例減少;T22峰增強，說明處于束縛水和自由水之間狀態(tài)的水的比例增加。與未輻照黑木耳比較，輻照黑木耳 復(fù) 水 后 不 易 流動水和自由水增加。

 
2.3 不同輻照劑量處理黑木耳的紅外吸收光譜圖
 
由圖6可知，黑木耳糖類吸收峰明顯，其中3300～3500cm-1為O-H振動吸收峰，2927cm-1附近為飽和 C-H 吸收峰，1000～1200cm-1為多糖成分 的 多 重 吸 收 峰，屬 于 糖 類 C-O 伸 縮 振動，1600～1800cm-1 吸 收 峰 與 羰 基 基 團(tuán)(-COOR)和羧 酸根 離 子(-COOH)拉 伸 有關(guān)，1650cm-1附近為羰基(C=O)的吸收峰。隨著輻照劑量增大，黑木耳多糖特征吸收峰的峰形、位置未發(fā)生明顯變化，輻照劑量小于3kGy時，峰強度增大;而超過5kGy時峰強度呈現(xiàn)逐漸減小趨勢，O-H吸收峰和飽和 C-H 吸收峰右移;輻照劑量為10kGy時，1077.2cm-1出現(xiàn)吸收峰，而1039cm-1附近的吸收峰消失。

 
2.4 輻照對黑木耳多糖溶液黏度的影響
 
圖7顯示不同溫度條件下輻照處理黑木耳多糖溶液的黏度。黑木耳多糖溶液黏度受輻照劑量 和 溫 度 影 響 較 大，輻 照 劑 量 增 大 黑木耳多糖 溶 液 黏 度 降 低;在 實 驗 設(shè) 定 的 溫 度范圍內(nèi)，溫 度 增 高，黑木耳多糖溶液的黏度降低。

 

3 討論
 
鈷-60在衰變過程中釋放出 γ射線，γ射線穿過食品時，能量被吸收，食品中的原子和分子會被 離 子 化 或 激 發(fā)，處 于 激 發(fā) 態(tài) 的 分 子及離子分解后，與相鄰分子發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)連串相互反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)、多糖、核酸等大分子發(fā)生變化，從而達(dá)到滅菌及改性等目的[13]。木耳子實體分為6層，分別為柔毛層、致密層、亞致密上層、中間層、亞致密下層和子實層[14]，輻照引起的大分子降解或交聯(lián)促使游離基團(tuán)數(shù)目增多[15-16]，原有膠體結(jié)構(gòu)破壞，造成菌絲的聚集結(jié)構(gòu)解聚，微觀表現(xiàn)為組織疏散、上下表層分離。本研究結(jié)果表明，輻照后的黑木耳與未輻照黑木耳相比，致密層厚度變薄，亞致密層變厚，中間層菌絲排列無序化嚴(yán)重，中間層斷裂。
 
黑木耳膠質(zhì)主要為疏松多孔結(jié)構(gòu)，富含羥基、羧基、酰胺基等吸水基團(tuán)，具有優(yōu)良的保水及復(fù)水能力[9]。貯存、輻照、霉菌等會引起黑木耳軟化，賈利蓉等對罐頭中的黑木耳軟化機制進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和多糖的過度溶出是導(dǎo)致其軟化的原因[17]。筆 者 曾對 輻 照 導(dǎo) 致 黑 木 耳 軟 化 的 機 制 進(jìn) 行 初 步 研究[7]，發(fā)現(xiàn)低劑量(小于1.5kGy)處理，黑木耳復(fù)水后上下表皮分層，菌絲分離，硬度下降，可溶性蛋白質(zhì)含量下降。許淑琴的研究表明，黑木耳的β-(1→3)-D-葡聚糖在水溶液中呈現(xiàn)伸展的剛性鏈構(gòu)象，鏈的剛性依靠分子內(nèi)氫鍵維持[18]，輻照可能使分子內(nèi)氫鍵外露，能夠與水形成螯合作用的-OH、-H 鍵等增加，復(fù)水性增強，自由水比例增加，葡聚糖形成的凝膠的剛性被破壞，導(dǎo)致黑木耳軟化。本研究發(fā)現(xiàn)黑木耳經(jīng)γ射線輻照后，吸水性增加，硬度降低，水分自由度增大，多糖溶液黏度下降，3kGy輻照的黑木耳的紅外吸收峰的峰強度增加，大于5kGy輻照的黑木耳的紅外吸收峰的峰強度降低，峰位置發(fā)生偏移，推測與輻照引起大分子降解或交聯(lián)有關(guān)。
 
黑木耳貯藏時的害蟲一般有麥娥、谷盜、粉斑螟蛾、螨類等[19]，輻照劑量為0.1～2kGy時可以對害蟲進(jìn)行有效殺滅[20-22]，而超過1kGy的輻照就會導(dǎo)致黑木耳軟化，可在復(fù)水時用保脆劑處理來緩解軟化[17]。筆者將進(jìn)一步研究防止輻照黑木耳復(fù)水后軟化的方法，為黑木耳產(chǎn)品的加工提供參考。