黑木耳(Auriculariaheimuer)隶属于担子菌亚门(Basidiomycotina)、层菌纲(Hymenomycetes)、木耳目(Auriculariales)、木耳科(Auriculariaceae)、木耳属(Auricularia)，胶质，干时黑色，草质[1-2]。黑木耳含有丰富的蛋白质、粗纤维和维生素，具有润肺、清涤胃肠的作用[3]。据统计，2017年我国黑木耳产量超过600万吨，居世界首位，除少量出口外，绝大多数为国内消费[4]。黑木耳储存过程中易发生虫害，辐照处理可显著降低虫害的发生[5-6]。前期研究发现，黑木耳经较低剂量(小于1.5kGy)辐照处理后，复水黑木耳硬度降低，吸水量、菌丝无序化程度、多糖及蛋白溶出率都增加[7]。笔者考察了0～10KGy辐照剂量处理后，黑木耳的复水性、硬 度和多糖黏度，并采用核磁共振技术和红外光谱技术对辐照后黑木耳的软化机制进行研究，为辐照技术在黑木耳加工上的应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
黑木耳(A.heimuer)由三友(随州)食品有限公司提供。
1.2 试剂
无水乙醇、甲醛、冰醋酸、二甲 苯、番 红、甘 油、切 片 石 蜡、磷 酸 为 分 析 纯(AR)，明胶和考马斯亮蓝G-250为化学纯(CP)，均购自国药集团化学试剂有限公司。
1.3 仪器
NDJ-1旋转式黏度计(上海精密科学仪器有限公司);DNP-9022电热恒温培养箱(上海精宏实验设备有限公司);ML-1.5-A 可调式电热板(北京市永光明医疗仪器厂);NMI20-025V-I核磁共振成像分析仪(苏州纽迈分析仪器股份有限公司);TA-XTPLus质构仪(英国StableMicroSystems公司);XSP-2C光 学 显微 镜 (上海长方光学仪器有限公司);NicoletiS5 傅立叶变换红外光谱仪 (美国ThermoFisher公司)
1.4 辐照处理
称取60 ℃烘干的黑木耳100g，装入2层自封袋(17cm×12cm)中，以钴-60放射源进行辐照处理。依据联合国粮农组织和国际原子能机构认定辐照剂量低于10.0kGy的辐照食品是安全的[8]，实验将辐照剂量设定为0、1、3、5、10kGy。
1.5 辐照黑木耳复水性的测定
精确称取10.00g不同辐照剂量处理的黑木耳样品，将其浸没于40 ℃纯净水中，每隔30min取出，用滤纸吸去样品表面的水份，称重，然后继续复水，称重，累计测定5次，每组处理设置3次重复[9]。复水完成后将黑木耳置于试管口，观察复水后子实体形态。
1.6 辐照黑木耳硬度测定
辐照处理的黑木耳在40 ℃条件下复水2h，然后用质构仪测定硬度(TPA 模式下做穿刺)，测定时选取靠近黑木耳耳片中心的位置，每个处理设置10次重复，测定条件参照文献[7]。
1.7 辐照黑木耳核磁共振检测
辐照处理的黑木耳在40 ℃条件下复水2h，置于核磁共振专用试管中，采用低场核磁法测定黑木耳中水分状态，每组处理设置3次重复。采用 CPMG(carr-purcell-meiboom-gill)脉冲序列参数：SW=100kHz，RFD=0.08ms，Tw=3000ms，NECH=8000，TE=0.5ms，NS=16，进行检测。用核磁共振弛豫时间反演拟合软件反演出 T2时间分布情况。
1.8 辐照黑木耳微观结构观察
辐照处理的黑木耳在40 ℃条件下复水2h，石蜡切片制备及观察参照方宏阳[10]和王原媛等[11]的方法。
1.9 辐照黑木耳多糖黏度测定
水提醇沉法提取辐照黑木耳的多糖[12]，将多糖溶液浓度调整为0.25mg·mL-1，测定不同温度条件下的黏度[7]，每个处理设置3次重复。
1.10 辐照黑木耳红外光谱检测
称取2.00mg辐照的黑木耳，在玛瑙研钵中磨碎后和200mg溴化钾纯品混匀，在玛瑙研钵中研磨约15min后进行压片(压力140N、时间1min)，将样品薄片放入样品架，置于红外光谱仪内扫描，扫描参数为400～4000cm-1，分辨率4cm-1，信号扫描累加16 次，绘制红外光谱图。
2 结果与分析
2.1 不同辐照剂量对黑木耳复水性及物理结构的影响
1 材料与方法
1.1 材料
黑木耳(A.heimuer)由三友(随州)食品有限公司提供。
1.2 试剂
无水乙醇、甲醛、冰醋酸、二甲 苯、番 红、甘 油、切 片 石 蜡、磷 酸 为 分 析 纯(AR)，明胶和考马斯亮蓝G-250为化学纯(CP)，均购自国药集团化学试剂有限公司。
1.3 仪器
NDJ-1旋转式黏度计(上海精密科学仪器有限公司);DNP-9022电热恒温培养箱(上海精宏实验设备有限公司);ML-1.5-A 可调式电热板(北京市永光明医疗仪器厂);NMI20-025V-I核磁共振成像分析仪(苏州纽迈分析仪器股份有限公司);TA-XTPLus质构仪(英国StableMicroSystems公司);XSP-2C光 学 显微 镜 (上海长方光学仪器有限公司);NicoletiS5 傅立叶变换红外光谱仪 (美国ThermoFisher公司)
1.4 辐照处理
称取60 ℃烘干的黑木耳100g，装入2层自封袋(17cm×12cm)中，以钴-60放射源进行辐照处理。依据联合国粮农组织和国际原子能机构认定辐照剂量低于10.0kGy的辐照食品是安全的[8]，实验将辐照剂量设定为0、1、3、5、10kGy。
1.5 辐照黑木耳复水性的测定
精确称取10.00g不同辐照剂量处理的黑木耳样品，将其浸没于40 ℃纯净水中，每隔30min取出，用滤纸吸去样品表面的水份，称重，然后继续复水，称重，累计测定5次，每组处理设置3次重复[9]。复水完成后将黑木耳置于试管口，观察复水后子实体形态。
1.6 辐照黑木耳硬度测定
辐照处理的黑木耳在40 ℃条件下复水2h，然后用质构仪测定硬度(TPA 模式下做穿刺)，测定时选取靠近黑木耳耳片中心的位置，每个处理设置10次重复，测定条件参照文献[7]。
1.7 辐照黑木耳核磁共振检测
辐照处理的黑木耳在40 ℃条件下复水2h，置于核磁共振专用试管中，采用低场核磁法测定黑木耳中水分状态，每组处理设置3次重复。采用 CPMG(carr-purcell-meiboom-gill)脉冲序列参数：SW=100kHz，RFD=0.08ms，Tw=3000ms，NECH=8000，TE=0.5ms，NS=16，进行检测。用核磁共振弛豫时间反演拟合软件反演出 T2时间分布情况。
1.8 辐照黑木耳微观结构观察
辐照处理的黑木耳在40 ℃条件下复水2h，石蜡切片制备及观察参照方宏阳[10]和王原媛等[11]的方法。
1.9 辐照黑木耳多糖黏度测定
水提醇沉法提取辐照黑木耳的多糖[12]，将多糖溶液浓度调整为0.25mg·mL-1，测定不同温度条件下的黏度[7]，每个处理设置3次重复。
1.10 辐照黑木耳红外光谱检测
称取2.00mg辐照的黑木耳，在玛瑙研钵中磨碎后和200mg溴化钾纯品混匀，在玛瑙研钵中研磨约15min后进行压片(压力140N、时间1min)，将样品薄片放入样品架，置于红外光谱仪内扫描，扫描参数为400～4000cm-1，分辨率4cm-1，信号扫描累加16 次，绘制红外光谱图。
2 结果与分析
2.1 不同辐照剂量对黑木耳复水性及物理结构的影响
辐照对黑 木 耳 复 水 性 的 影 响 如 图 1 所 示。复水前 期 黑 木 耳 吸 水 速 度 快，然 后 趋 缓。与 未辐照黑木耳比较，辐照后黑木耳吸水倍数增加，且在实验设 定 的 辐 照 剂 量 范 围 内，剂 量 越 高 吸水倍数越大，未 辐 照 黑 木 耳 的 吸 水 倍 数 为10.9倍，经10kGy处 理 后吸 水 倍 数 为17.6倍。复水后，未辐照黑木耳的表面光滑有弹性，上下表皮之间结合紧密;辐照黑木耳厚度增加，上下表皮易分层，表面黏。
不同辐照剂量对黑木耳复水后硬度的影响如图2、图3所示。辐照剂量为0、1kGy的黑木耳复水后置于试管管口，子实体形状能够保持;辐照剂量大于3kGy时，耳片自然下垂;辐照剂量大于5kGy时，耳片 下垂 幅 度 增 大;辐 照 剂 量为10kGy时，耳片贴于试管外壁。未经辐照处理的黑木耳硬度为256.17g，随着辐照剂量增加，硬度明显降低，1kGy处理的硬度为92.44g，而10kGy处理的硬度为28.67g。外观形态变化与硬度测定结果一致。图4为辐照黑木耳复水后的显微镜观察结果，未经辐照的黑木耳复水后上下表层菌丝细密，中间菌丝为网状结构，辐照后上下表皮分层、组织疏散，耳片厚度增加，黑木耳软烂程度和辐照剂量呈正相关。
2.2 不同辐照剂量对复水黑木耳水分状态的影响
复水后黑木耳组织内水分的存在状态有3种，分别是和细胞内亲水性物质 紧 密 结 合 的 束缚水、受一定束缚力约束的不易 流 动 水 和 可 以在细胞内外自由流动的自由水;T21(0.01～10ms)、T22(10～100 ms)和 T23(100～1000ms)分别代表束缚水、不易流动水和自由水。如图5所示，未辐照黑木耳复水后 T21和T23峰很明显，T22峰不明显，说明束缚水和自由 水 界 限 明 显。辐 照 黑 木 耳 复 水 后 T22、T23峰右移，说明 水 分 自 由 度 增 大;T21峰不 明显，说明束缚水的比例减少;T22峰增强，说明处于束缚水和自由水之间状态的水的比例增加。与未辐照黑木耳比较，辐照黑木耳 复 水 后 不 易 流动水和自由水增加。
复水后黑木耳组织内水分的存在状态有3种，分别是和细胞内亲水性物质 紧 密 结 合 的 束缚水、受一定束缚力约束的不易 流 动 水 和 可 以在细胞内外自由流动的自由水;T21(0.01～10ms)、T22(10～100 ms)和 T23(100～1000ms)分别代表束缚水、不易流动水和自由水。如图5所示，未辐照黑木耳复水后 T21和T23峰很明显，T22峰不明显，说明束缚水和自由 水 界 限 明 显。辐 照 黑 木 耳 复 水 后 T22、T23峰右移，说明 水 分 自 由 度 增 大;T21峰不 明显，说明束缚水的比例减少;T22峰增强，说明处于束缚水和自由水之间状态的水的比例增加。与未辐照黑木耳比较，辐照黑木耳 复 水 后 不 易 流动水和自由水增加。
2.3 不同辐照剂量处理黑木耳的红外吸收光谱图
由图6可知，黑木耳糖类吸收峰明显，其中3300～3500cm-1为O-H振动吸收峰，2927cm-1附近为饱和 C-H 吸收峰，1000～1200cm-1为多糖成分 的 多 重 吸 收 峰，属 于 糖 类 C-O 伸 缩 振动，1600～1800cm-1 吸 收 峰 与 羰 基 基 团(-COOR)和羧 酸根 离 子(-COOH)拉 伸 有关，1650cm-1附近为羰基(C=O)的吸收峰。随着辐照剂量增大，黑木耳多糖特征吸收峰的峰形、位置未发生明显变化，辐照剂量小于3kGy时，峰强度增大;而超过5kGy时峰强度呈现逐渐减小趋势，O-H吸收峰和饱和 C-H 吸收峰右移;辐照剂量为10kGy时，1077.2cm-1出现吸收峰，而1039cm-1附近的吸收峰消失。
2.4 辐照对黑木耳多糖溶液黏度的影响
图7显示不同温度条件下辐照处理黑木耳多糖溶液的黏度。黑木耳多糖溶液黏度受辐照剂量 和 温 度 影 响 较 大，辐 照 剂 量 增 大 黑木耳多糖 溶 液 黏 度 降 低;在 实 验 设 定 的 温 度范围内，温 度 增 高，黑木耳多糖溶液的黏度降低。
3 讨论
钴-60在衰变过程中释放出 γ射线，γ射线穿过食品时，能量被吸收，食品中的原子和分子会被 离 子 化 或 激 发，处 于 激 发 态 的 分 子及离子分解后，与相邻分子发生反应，进而引发连串相互反应，导致蛋白质、多糖、核酸等大分子发生变化，从而达到灭菌及改性等目的[13]。木耳子实体分为6层，分别为柔毛层、致密层、亚致密上层、中间层、亚致密下层和子实层[14]，辐照引起的大分子降解或交联促使游离基团数目增多[15-16]，原有胶体结构破坏，造成菌丝的聚集结构解聚，微观表现为组织疏散、上下表层分离。本研究结果表明，辐照后的黑木耳与未辐照黑木耳相比，致密层厚度变薄，亚致密层变厚，中间层菌丝排列无序化严重，中间层断裂。
黑木耳胶质主要为疏松多孔结构，富含羟基、羧基、酰胺基等吸水基团，具有优良的保水及复水能力[9]。贮存、辐照、霉菌等会引起黑木耳软化，贾利蓉等对罐头中的黑木耳软化机制进行研究，发现蛋白质和多糖的过度溶出是导致其软化的原因[17]。笔 者 曾对 辐 照 导 致 黑 木 耳 软 化 的 机 制 进 行 初 步 研究[7]，发现低剂量(小于1.5kGy)处理，黑木耳复水后上下表皮分层，菌丝分离，硬度下降，可溶性蛋白质含量下降。许淑琴的研究表明，黑木耳的β-(1→3)-D-葡聚糖在水溶液中呈现伸展的刚性链构象，链的刚性依靠分子内氢键维持[18]，辐照可能使分子内氢键外露，能够与水形成螯合作用的-OH、-H 键等增加，复水性增强，自由水比例增加，葡聚糖形成的凝胶的刚性被破坏，导致黑木耳软化。本研究发现黑木耳经γ射线辐照后，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辐照的黑木耳的红外吸收峰的峰强度增加，大于5kGy辐照的黑木耳的红外吸收峰的峰强度降低，峰位置发生偏移，推测与辐照引起大分子降解或交联有关。
黑木耳贮藏时的害虫一般有麦娥、谷盗、粉斑螟蛾、螨类等[19]，辐照剂量为0.1～2kGy时可以对害虫进行有效杀灭[20-22]，而超过1kGy的辐照就会导致黑木耳软化，可在复水时用保脆剂处理来缓解软化[17]。笔者将进一步研究防止辐照黑木耳复水后软化的方法，为黑木耳产品的加工提供参考。
钴-60在衰变过程中释放出 γ射线，γ射线穿过食品时，能量被吸收，食品中的原子和分子会被 离 子 化 或 激 发，处 于 激 发 态 的 分 子及离子分解后，与相邻分子发生反应，进而引发连串相互反应，导致蛋白质、多糖、核酸等大分子发生变化，从而达到灭菌及改性等目的[13]。木耳子实体分为6层，分别为柔毛层、致密层、亚致密上层、中间层、亚致密下层和子实层[14]，辐照引起的大分子降解或交联促使游离基团数目增多[15-16]，原有胶体结构破坏，造成菌丝的聚集结构解聚，微观表现为组织疏散、上下表层分离。本研究结果表明，辐照后的黑木耳与未辐照黑木耳相比，致密层厚度变薄，亚致密层变厚，中间层菌丝排列无序化严重，中间层断裂。
黑木耳胶质主要为疏松多孔结构，富含羟基、羧基、酰胺基等吸水基团，具有优良的保水及复水能力[9]。贮存、辐照、霉菌等会引起黑木耳软化，贾利蓉等对罐头中的黑木耳软化机制进行研究，发现蛋白质和多糖的过度溶出是导致其软化的原因[17]。笔 者 曾对 辐 照 导 致 黑 木 耳 软 化 的 机 制 进 行 初 步 研究[7]，发现低剂量(小于1.5kGy)处理，黑木耳复水后上下表皮分层，菌丝分离，硬度下降，可溶性蛋白质含量下降。许淑琴的研究表明，黑木耳的β-(1→3)-D-葡聚糖在水溶液中呈现伸展的刚性链构象，链的刚性依靠分子内氢键维持[18]，辐照可能使分子内氢键外露，能够与水形成螯合作用的-OH、-H 键等增加，复水性增强，自由水比例增加，葡聚糖形成的凝胶的刚性被破坏，导致黑木耳软化。本研究发现黑木耳经γ射线辐照后，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辐照的黑木耳的红外吸收峰的峰强度增加，大于5kGy辐照的黑木耳的红外吸收峰的峰强度降低，峰位置发生偏移，推测与辐照引起大分子降解或交联有关。
黑木耳贮藏时的害虫一般有麦娥、谷盗、粉斑螟蛾、螨类等[19]，辐照剂量为0.1～2kGy时可以对害虫进行有效杀灭[20-22]，而超过1kGy的辐照就会导致黑木耳软化，可在复水时用保脆剂处理来缓解软化[17]。笔者将进一步研究防止辐照黑木耳复水后软化的方法，为黑木耳产品的加工提供参考。
