辐照处理对浙贝母成熟鳞茎理化成分的影响

吴秋丽，沈晓霞，江晴儿，江建铭，王忠华*

(1.浙江万里学院 生物技术研究所，浙江　宁波　315100；2.浙江省中药研究所，浙江　杭州　310023)

浙贝母又称大贝母、象贝母，是百合科贝母属多年生草本植物，是我国5大类贝母中主要的珍贵药材。主要分布于浙江、江苏等省，在浙江宁波地区有大批种植[1]。中医认为浙贝母苦、寒，主要以鳞茎入药，具止咳化痰，清热散结等作用，主治痰多、咽喉肿痛、十二指肠溃疡、支气管炎、肺热咳嗽、乳腺炎、甲状腺肿大、痛疖肿毒等[2-3]。

辐照技术能利用放射性元素的辐射来改变物质的分子结构，导致食品中某些成分发生微量的变化。其主要原理是利用射线对食品进行辐照，使食品中的微生物产生各种反应，抑制细胞新陈代谢，或者使细胞死亡，从而达到消毒灭菌、延长食品贮藏时间、减少损失的目的[4]。其主要的辐照来源有3种：①钴-60，铯-137产生的γ射线；②5Mev以下的X射线；③电子加速器产生的10Mev以下的电子束。其中钴-60的γ射线与电子束应用最广。目前人们已在粮食作物[5-6]、豆科植物[6-7]、水果[8-9]、蔬菜[10]、饲料[11]和水产动物[12]中进行辐照加工研究。

因为浙贝母鳞茎较难干燥，储存时间长时容易引起发霉变质，所以在采集后应进行合理的产地加工，以便于储藏以及运往非原产地。浙贝母鳞茎原产地加工中长期以来有硫磺熏蒸的过程，达到漂白、增艳、防虫的目的，但其二氧化硫残留问题会对人体健康产生较大的负面影响。因此开展浙贝母新型加工技术的研究显得尤为重要。而辐照技术有杀虫杀菌、减少腐烂和损失、降低果蔬呼吸强度、延长保藏时间、降解有毒有害物质的作用，并且通过对辐照剂量的调节，可以起到不同程度的杀菌作用。所以理论上辐照技术可以代替硫磺熏蒸，达到杀菌防虫、延长储藏时间的目的。本文通过测定浙贝母成熟鳞茎主要理化成分的变化来研究不同剂量辐照处理对浙贝母成熟鳞茎的影响，以期为开发浙贝母新型原产地加工技术提供基础性数据。

1　材料和方法

1.1 材料

本实验中所用的狭叶、宽叶和新梅园浙贝母成熟鳞茎均取自宁波市鄞州区章水镇浙贝母种植基地，取样时间为2016年5月8日，经浙江省中药研究所沈晓霞教授级高工鉴定为真实浙贝母。

1.2 样品预处理

对上述实验材料在浙江省农科院辐照中心进行辐照处理，辐照源为137Cs的γ射线，辐照剂量分别为500 Gy、1000 Gy、2000 Gy、4000 Gy，剂量率为10 Gy·min-1，每个辐照剂量处理取20颗鳞茎(每颗25 g)。辐照完成后，对浙贝母样品进行清洗与切片，在烘箱中40 ℃烘干后，用万能粉碎机碾磨过100目筛后，备用。

1.3 微生物限度测定

参照中国药典的方法检查浙贝母辐照前后的细菌活菌总数、霉菌和酵母菌活菌总数[13]。以辐照第2 d进行试验，取供试品10 g，加pH 7.0的NaCl 蛋白胨缓冲液100 mL，匀浆2 min，即得1：10 的稀释液，按10倍递增稀释，得1∶102，1∶103 稀释液，备检。分别取3个稀释级供试液1.0 mL，置直径9 cm的平皿中，再注入熔化并冷却至45～50 ℃的营养琼脂培养基和玫瑰红钠琼脂培养基各约15 mL，转动平皿使充分混匀，待凝固后，倒置，置32 ℃和25 ℃恒温箱内分别培养72、120 h计算菌落数。每稀释级作3 个平皿。

1.4 主要理化成分测定

采用蒽酮法[14]测定经不同辐照剂量处理浙贝母成熟鳞茎中的可溶性糖含量；采用考马斯亮蓝G-250法[15]测定蛋白质含量；采用紫外分光光度法测定浙贝母成熟鳞茎中的生物碱含量[16]；采用茚三酮柱后衍生法测定氨基酸含量[17]；采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定矿物质含量[18]。每个处理重复三次。

2　结果与分析

2.1 微生物限度情况

由表1可见，经0.5、1、2、4 kGy辐照后浙贝母中细菌、霉菌和酵母菌活菌数均小于10，表明经过>0.5 kGy的辐照，药材就能达到卫生学标准要求。由此表明，高于500 Gy剂量的辐射处理对浙贝母具有很好的灭菌效果。

表1　不同辐照剂量对浙贝母灭菌效果的影响

2.2 不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎可溶性糖的影响

本文对经不同辐照剂量处理浙贝母成熟鳞茎中的可溶性糖含量进行了测定，结果如表2所示。由表2可见，随着辐照剂量的增加，无论是狭叶种、宽叶种还是新梅园种，浙贝母成熟鳞茎中可溶性糖含量均出现先上升后下降的现象，其中1000 Gy处理时含量达到最高值。这可能与低剂量辐射处理可促进生物体内糖分代谢有关。但经方差分析，上述差异均未达到显著水平。由此表明，辐射处理不会影响浙贝母可溶性总糖含量的变化。

表2　不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎可溶性糖含量的影响　mg·g-1

2.3 不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎蛋白质含量的影响

本文对经不同辐照剂量处理浙贝母成熟鳞茎中的蛋白质含量进行了测定，结果如表3所示。由表3可见，随着辐照剂量的增加，无论是狭叶种、宽叶种还是新梅园种，浙贝母成熟鳞茎中蛋白质含量均出现先上升后下降的现象，其中1000 Gy处理时含量达到最高值。这可能与低剂量辐射处理可促进生物体内氮代谢有关。但经方差分析，上述差异均未达到显著水平。由此表明，辐射处理不会影响浙贝母蛋白质含量的变化。

表3　不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎蛋白质含量的影响　mg·g-1

2.4 不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎生物碱含量的影响

本文对经不同辐照剂量处理浙贝母成熟鳞茎中的生物碱含量进行了测定，结果如表4所示。由表4可见，随着辐照剂量的增加，无论是狭叶种、宽叶种还是新梅园种，浙贝母成熟鳞茎中可溶性糖含量均出现下降的现象，这可能与辐射处理会影响生物体内生物碱代谢有关。但经方差分析，上述差异均未达到显著水平。由此表明，辐射处理不会影响浙贝母成熟鳞茎生物碱含量的变化。

表4　不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎生物碱含量的影响　(%)

2.5 不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎氨基酸含量的影响

2.5.1 必需氨基酸与WHO/FAO模式谱比较联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)曾推荐必须氨基酸模式的标准，该标准指出：食物蛋白质的氨基酸组成比例虽然不尽相同，但其营养价值的优劣主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量和组成比例[19]。

本试验测定了经不同剂量辐射处理狭叶浙贝母成熟鳞茎中各种必需氨基酸占总氨基酸的含量，结果见表5。由表5可知，随着辐照剂量的增加，浙贝母成熟鳞茎中各种必需氨基酸含量均出现先上升后下降的现象。当辐照剂量为1000Gy时，各种必需氨基酸占总氨基酸的质量分数较大，其中亮氨酸所占的百分比高于WHO/FAO推荐值。这可能与低剂量辐射处理会促进生物体内氨基酸代谢有关。但经方差分析，上述差异均未达到显著水平。由此表明，辐射处理不会影响浙贝母成熟鳞茎必需氨基酸含量的变化。

表5　不同辐射剂量对浙贝母鳞茎氨基酸含量的影响

2.5.2 营养价值评价食物中各种必需氨基酸的组成比例是评价食物营养价值的重要标准之一。本实验应用氨基酸比值系数法以WHO/FAO氨基酸参考模式为评价标准对必需氨基酸的组成进行评价。经不同剂量辐射处理狭叶浙贝母成熟鳞茎中各种必须氨基酸的氨基酸比值(RAA)和氨基酸比值系数(RC)见表6。

由表6可知，不同辐照剂量处理的狭叶浙贝母成熟鳞茎的RAA和RC数值相差不大，这说明辐射处理不会影响成熟鳞茎中的营养价值。

表6　不同辐射剂量对浙贝母鳞茎各种必需氨基酸RAA、RC相对含量的影响

2.6不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎矿物质含量的影响

本文对不同辐照剂量加工的浙贝母成熟鳞茎微量元素含量进行了测定，结果见表7。由表7可见，当辐照剂量为500 Gy时，浙贝母鳞茎的K、P、Zn、Se、Cu元素含量最高。当辐照剂量为1000 Gy时，浙贝母鳞茎的Ca、Fe、Mn、Mg元素含量最高。但经方差分析，上述差异均未达到显著水平。由此表明，辐射处理不会影响浙贝母成熟鳞茎中微量元素含量的变化。

表7　不同辐射剂量对浙贝母鳞茎的微量元素含量的影响

3　讨论

3.1 不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎可溶性糖和蛋白质含量的影响

经低剂量辐照加工后，狭叶、宽叶和新梅园三种浙贝母的可溶性糖均有所增加，这可能是因为辐照的杀菌杀虫作用使原有的菌、虫对鳞茎中糖的消耗减少，或者降低了鳞茎的细胞呼吸作用，减少了糖的消耗。

食品蛋白质受辐照会发生诸如脱氨、脱羟、交联、降解、巯基氧化等一系列复杂的化学反应[19]。狭叶浙贝母的蛋白质含量增加，这可能是因为辐照使蛋白质在其它位置形成了新键，形成了新的蛋白质。宽叶和新梅园两种浙贝母的蛋白质含量减少，可能是因为辐照使蛋白质的末端氨基酸脱氨基和脱羧基，或者使蛋白质的肽链断裂，导致蛋白质含量降低。

3.2 不同辐照剂量对浙贝母成熟鳞茎生物碱、氨基酸及矿物质含量的影响

辐照加工后，狭叶、宽叶、新梅园三种浙贝母的生物碱含量均降低，可知辐照加工可能会减损浙贝母的治疗功效。这可能是因为辐照破坏了浙贝母中生物碱的结构，使生物碱分子发生分解，转化成了其他物质。

当辐照剂量为1000 Gy时，浙贝母中各种必需氨基酸占总氨基酸的含量较大，由此说明1000 Gy的辐照剂量可能会提高浙贝母中必需氨基酸的含量，这可能的原因是辐照加速了蛋白质氢键、二硫键的断裂，使其分解出部分氨基酸。不同辐照剂量加工的浙贝母成熟鳞茎的RAA和RC数值较好而且相差不大，说明辐照加工对浙贝母成熟鳞茎的营养价值影响不大。陈云堂等[20]采用0、1、3、5、7 kGy不同剂量的电子束辐照党参，结果表明3 kGy电子束辐照加工不会影响党参的药效成分和主要营养成分含量。钟海洛等[21]选用7种有代表性的川产道地中药材(川贝、川芎、黑附片、白芷、钩藤、益母草和黄柏)进行辐照处理，结果发现，上述七种中药材经8 000 Gy辐照后，其主要有效成分与对照相比，无显著性变化。刘琼英等[22]应用类似的技术处理边条红参、当归和槟榔等21种中药材。结果发现，以3.7～20.6 kGy剂量辐照边条红参、当归头和槟榔，其主要有效成分人参总皂甙、人参单体皂甙RgI，当归挥发油以及榔槟生物碱的百分含量均无明显变化。本试验取得的结果与上述研究者的结果基本一致。

不同剂量的辐照加工使浙贝母鳞茎中矿物质含量有所增加或者减少，可能的原因有①辐照加工使浙贝母鳞茎中带有微量元素的分子断裂，释放出微量元素，使测得的微量元素含量增加。②部分样品储藏过程中受潮，使所测得的微量元素含量不准确，出现含量参差不齐的现象。③可能是仪器误差，使测得的数据有所偏离。

4　结论

本研究表明辐照加工后，狭叶浙贝母的可溶性糖和蛋白质含量均增加，宽叶和新梅园两种浙贝母的可溶性糖含量增加，蛋白质含量却减少，三个品种浙贝母的生物碱含量均降低，各种必需氨基酸占总氨基酸质量分数增加，矿物质含量也有所增加，但上述差异均未达显著水平。由此可见，辐照加工对浙贝母成熟鳞茎的理化成分不会造成明显影响，因此可在浙贝母原产地加工中加以应用。同时，影响中药材加工品质的影响因素也众多，主要包括药材的成熟度、药材水分含量和化学成分、加工温度及加工辅助材料等，也值得进一步研究与探讨。

[1]王智慧.药用植物浙贝母的研究进展[J].中国校外教育，2012，6(21)：117.

[2]夏继成.常用中药浙贝母的研究进展[J].黑龙江科技信息，2012，16(4)：38.

[3]张明发，沈雅琴.浙贝母药理研究进展[J].上海医药，2007，28(10)：459-461.

[4]耿建暖.食品辐照技术及其食品中的应用[J].食品研究与开发，2013，34(15)：109-112.

[5]Wu D，Ye Q，Wang Z，et al.Effect of gamma irradiation on nutritional components and Cry1Ab protein in the transgenic rice with a syntheticcry1Abgene fromBacillusthuringiensis[J].Radiation Physics and Chemistry，2004，(69)：79-83.

[6]Khattak A B，Klopfenstein C F.Effects of gamma irradiation on the nutritional quality of grain and legumes I.stability of niacin，thiamin，and riboflavin[J].Cereal Chem.，1989，66(3)：169-170.

[7]Taghinejad M，Nikkhah A，Sadeghi A A，et al.Effects of gamma irradiation on chemical composition，anti-nutritional factors，ruminal degradation and in vitro protein digestibility of full-fat soybean[J].Asian-Aust.J.Anim.Sci，2009，22(4)：534-541.

[8]Boynton B B，Welt B A，Sims C A，et al.Effect of low-dose electron beam irradiation on respiration，microbiology，texture，color，and sensory characteristics of fresh-cut cantaloupe store modified-atmosphere packages[J].Journal of Food Science，2006，71(2)：149-155.

[9]Apaydin D，Demirci A S，Gecgel U.Effect of gamma irradiation on biochemical properties of grape seeds[J].J Am Oil Chem Soc，2017(94)：57-67.

[10] Nathawat N S，Joshi P，Chhipa B G，et al.Effect of gamma radiation on microbial safety and nutritional quality ofkachri(Cucumiscallosus)[J].J Food Sci Technol，2013，50(4)：723-730.

[11] 朱佳廷，刘春泉，冯敏.中国辐照饲料现状及发展对策[J].核农学报，2007，21(1)：65-69.

[12] 王晶晶，张成金，汪海燕，等.电子束和γ射线辐照对象拔蚌品质影响的异同性研究[J].核农学报，2017，31(1)：73-79.

[13] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：四部[S].北京：中国医药科技出版社，2015：142-143，150，180.

[14] 刘广平.绣球可溶性糖提取与测定方法研究[J].江苏农业科学，2012,40(4)：253-255.

[15] 姬玉梅.三种小麦蛋白质测定方法的比较[J].湖北农业科学，2011,50(12)：2533-2535.

[16] 钱敏，彭锐，马鹏.太白贝母生物碱和生物碱苷和总生物碱含量测定[J].重庆中草药研究，2012,55(1)：27-30.

[17] 李爽，陈启，蔡明明，任一平.液相色谱法与氨基酸分析仪法测定人乳中水解氨基酸的比较研究[J].食品安全质量检测学报，2014,6(7)：2073-2079.

[18] 刘雷，杨帆，刘足根，等.微波消解ICP-AES法测定土壤及植物中的重金属[J].环境化学，2008,27(4)：511-514.

[19] 王锋，哈益明，周洪杰，等.辐照对食品营养成分的影响[J].食品与机械，2005,21(5)：52-55.

[20] 陈云堂，商飞飞，吕晓华，等.电子束辐照对党参营养品质及药效成分的影响评价[J].核农学报，2015，29(9)：1711-1717.

[21] 钟海洛，董昱，董玉宁，等.应用60Co-γ射线辐照保存川产道地中药材的研究[J].中国药学杂志，1998，33(9)：520-523.

[22] 刘琼英，邝炎华，邓志群，等.60Co-γ射线辐照中药材杀虫灭菌效果及主要有效成分变化的研究[J].华南农业大学学报，1990，11(3)：76-84.