鸡爪作为家禽屠宰加工产业的副产品，富含易被人体吸收的胶原蛋白、硫酸软骨素和葡萄糖胺等，能保护皮肤，帮助稳定体内激素水平，改善免疫系统。鸡爪富含胶原蛋白的结缔组织带来的有嚼劲、有弹性的独特口感，在亚洲和非洲一些国家和地区非常受欢迎。鸡爪作为中国“国民级”小吃，常见的工艺有卤制、炖、泡、蒸等，而柠檬无骨凤爪酸辣爽脆的特点成为新冠疫情后广受市场青睐的休闲食品。
在肉制品的加工过程中，原料携带的微生物和加工过程中污染的微生物会对肉制品的食品安全产生有害影响。热加工是延长肉制品保质期的一种有效方法，但热加工会对肉制品的品质产生影响，鸡爪经高温或巴氏杀菌处理后会析出胶原蛋白影响产品脆度和外观。食品辐照是利用电离辐射（γ射线、电子束或X射线）对食品进行处理，以达到灭活病原体、控制微生物、消杀虫害和抑制生理代谢等目的，食品辐照技术的应用能有效延长易腐食品货架期并提升食品安全水平。研究表明辐照处理对鸡爪产品微生物杀灭效果显著，目前商业生产中多采用辐照技术杀灭鸡爪产品中的微生物。
探寻一个杀菌与品质平衡的最优剂量，是辐照技术应用亟待解决的核心问题。虽然GB/T 18526.5—2001《熟畜禽肉类辐照杀菌工艺》对熟畜禽肉类辐照工艺剂量进行了规范，但辐照对不同肉制品品质的影响复杂，游云等研究发现3～4 kGy的辐照剂量能够有效延缓黑椒牛肉脂质氧化和蛋白质降解，保持其硬度和微观结构，一定程度上增加鲜甜味游离氨基酸的含量；Zhang Min等研究发现7 kGy以内的辐照剂量能引起猪肉肌原蛋白和胶原蛋白的降解且呈现剂量依赖，从而降低肉类食品的剪切力；何立超等研究发现1～9 kGy辐照剂量可以显著降低火腿肠脂肪和蛋白质的氧化稳定性。因此，不同产品的辐照剂量因产品特性会存在差异。对于富含胶原蛋白的鸡爪产品，研究表明，辐照对泡椒凤爪、山椒凤爪、酱卤鸡爪感官品质无明显变化，但针对柠檬无骨凤爪，辐照对其特征风味、质构、蛋白质与脂肪氧化稳定性以及微生物的综合影响尚未开展系统的评价。
此外，随着高通量测序等分子生物学技术的发展，辐照食品微生物群落结构研究越来越多。研究表明，辐照处理能够显著改变手撕牛肉的细菌群落多样性，随着辐照剂量增加，微生物丰富度减少，芽孢杆菌属和不动杆菌属相对丰度提高；未辐照处理冷鲜鸡与2.5 kGy 60Co-γCa射线处理及电子束辐照处理冷鲜鸡微生物多样性分析结果表明，未辐照冷鲜鸡群落丰度和多样性随着贮藏时间延长先升高后降低，两种射线处理组微生物群落多样性都随贮存时间延长而逐渐升高，不同处理细菌群落结构优势菌属差异明显。目前针对辐照鸡爪的微生物群落结构研究还鲜见报道，而且微生物群落结构与品质变化的关联机制也待进一步研究。
因此，湖南省农业科学院湖南省核农业与中药材研究所的张祺玲、金龙新*和李文革*等人通过分析不同剂量60Co-γ射线辐照处理柠檬无骨凤爪的电子舌、电子鼻、质构、扫描电镜、挥发性盐基氮、丙二醛、胶原蛋白特性以及细菌群落结果，旨在系统探究不同剂量60Co-γ射线辐照对柠檬无骨凤爪品质特性与微生物群落的综合影响，全面评估辐照剂量与产品感官、质构、氧化稳定性和微生物生态之间的量效关系，以期为柠檬无骨凤爪辐照工艺提供理论依据与技术参考。
1
不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪电子舌分析
根据电子舌分析评价不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪的滋味特征。电子舌数据结果显示，苦味回味和涩味回味低于无味点，因此苦味回味和涩味回味不是味觉值的有效评价指标。不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪的电子舌响应值如图1a所示，样品在酸味、苦味、涩味、鲜味、丰富性和咸味的各点基本汇集在一起，说明样品在滋味品质上差异不大。为进一步确定辐照剂量对柠檬无骨凤爪滋味的影响，对传感器响应值进行PCA（图1b），2.6、5.7 kGy辐照处理样品与未辐照样品距离相近，主要在酸味、丰富性和咸味上与未辐照样品存在差异；9.1、11.3 kGy辐照处理样品与未辐照样品距离较远，主要在鲜味、丰富性、苦味和酸味上与未辐照样品存在差异。
2
不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪电子鼻分析
根据电子鼻分析评价不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪的气味特征。电子鼻传感器响应值结果（图2a）显示，样品主要在W5S和W1W中响应值较高，且在不同样品之间存在明显差异，表明氮氧化合物和无机硫化物对柠檬无骨凤爪气味特征的变化贡献较大，而且辐照对柠檬无骨凤爪氮氧化合物和无机硫化物影响显著。PCA结果显示（图2b），2.6、5.7、9.1 kGy辐照处理样品与未辐照样品距离相近，主要在W5C（烯烃和芳香型化合物）和W3C（氨类和芳香型化合物）上与未辐照样品存在差异；11.3 kGy辐照处理样品与未辐照样品距离较远，主要在W6S（氢化物）、W1W（无机硫化物）、W5S（氮氧化合物）、W2S（醇类和部分芳香型化合物）、W2W（芳香化合物和有机硫化物）、W3S（烷烃）和W1S（烃类物质）上与未辐照样品存在差异。
3
不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪扫描电镜分析
采用扫描电镜对柠檬无骨凤爪微观结构进行观察，通过微观结构表征评价辐照对柠檬无骨凤爪胶原纤维组织结构影响。如图3所示，未辐照鸡爪表面纤维结构较平整，随着辐照剂量的增加，鸡爪表面纤维断裂、聚集、形成孔洞的差异越明显。表明辐照能影响柠檬无骨凤爪表面蛋白纤维的结构，但辐照并未引起胶原蛋白超微结构发生高温灭菌中存在的明显的胶原糊化效应，结缔组织的机械强度不会发生明显的改变。
4
不同剂量60Co-γ射线辐照处理对柠檬无骨凤爪质构的影响
肉产品的质地特性主要受结构蛋白类型和数量变化的影响，辐照可通过影响有关蛋白的水解影响肌原纤维、结缔组织的结构，从而进一步引起肉品质构变化。不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪的质地特性测定结果显示（表1），5.7 kGy辐照处理样品硬度较其他样品显著增大（P＜0.05），可能是因为该剂量的辐照会使样品的肌纤维收缩、结构变紧密，硬度增大，表明高剂量辐照下结缔组织中胶原蛋白发生降解，促进了凝胶网络的形成；不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪的内聚性和咀嚼性差异不明显（P＞0.05），其中咀嚼性作为硬度、内聚性、弹性等共同作用的结果，表明辐照对柠檬无骨凤爪整体质构影响不大，能较好地保持其质构的稳定，这也与扫描电镜结论一致。
5
不同剂量60Co-γ射线辐照处理对柠檬无骨凤爪胶原蛋白特性的影响
可溶性胶原蛋白含量、不可溶胶原蛋白含量和胶原溶解度等胶原蛋白特性极大地影响鸡爪的口感。不同剂量60Co-γ射线辐照处理后柠檬无骨凤爪的胶原蛋白特性测定结果见表2，样品的可溶性胶原蛋白含量和胶原溶解度随着辐照剂量的增加呈上升趋势，其中9.1 kGy以上剂量辐照样品的可溶性胶原蛋白含量和胶原溶解度显著增加，9.1 kGy剂量辐照样品较未辐照样品可溶性胶原蛋白含量增加173%，胶原溶解度增加167%（P＜0.05）；11.3 kGy剂量辐照样品较未辐照样品不可溶性胶原蛋白含量降低32%，总胶原含量降低30%（P＜0.05）。可能是由于辐照产生的自由基破坏了胶原蛋白三螺旋结构间的氢键及部分交联键，导致不溶性胶原纤维网络断裂，降解为可溶性的小分子肽段所致。虽然高剂量辐照对胶原蛋白影响较未辐照样品差异显著，但与热处理鸡爪的胶原蛋白特性相比较差异巨大，表明辐照对胶原蛋白的影响未达到质地明显改变的阈值，从而对质构影响较小。
6
不同剂量60Co-γ射线辐照处理对柠檬无骨凤爪挥发性盐基氮的影响
挥发性盐基氮是动物性食品在酶和细菌的作用下蛋白质分解而产生的氨及胺类等碱性含氮物质。由表3可知，未辐照样品挥发性盐基氮含量为1.193 mg/100 g，辐照样品挥发性盐基氮含量为0.692～0.949 mg/100 g，不同剂量辐照样品的挥发性盐基氮含量较未辐照样品均显著降低（P＜0.05），随着辐照剂量的增加，样品中挥发性盐基氮含量的变化呈现先降后升的趋势，其中5.7 kGy剂量辐照样品挥发性盐基氮含量最低。挥发性盐基氮含量随剂量呈现先降后升的趋势，与彭玲等的研究结果一致，辐照能对微生物生长代谢产生抑制，降低微生物对蛋白质的分解利用，也能造成活性酶失活减少蛋白质的分解，在中高剂量辐照时则能直接引起蛋白质的分解。
7
不同剂量60Co-γ射线辐照处理对柠檬无骨凤爪丙二醛的影响
丙二醛是脂肪的氧化终产物之一，丙二醛含量越高，脂肪氧化程度越深。由表3可知，未辐照样品丙二醛含量为0.353 mg/100 g，辐照样品丙二醛含量为0.317～0.420 mg/100 g，9.1 kGy以下剂量辐照能显著降低丙二醛的含量（P＜0.05），这可能是由于在一定剂量照射下辐照会诱导丙二醛降解，辐照降解作用大于氧化效应从而引起丙二醛的减少；11.3 kGy剂量辐照时丙二醛的含量显著增加（P＜0.05），则可能是辐照产生的自由基造成的脂肪氧化大于辐照对丙二醛的降解；5.7 kGy剂量辐照时丙二醛含量最低，这与肖斯立等中剂量辐照下火腿肠丙二醛含量较低的研究结果一致。
8
60Co-γ射线辐照对柠檬无骨凤爪微生物数量的影响
60Co-γ射线辐照产生的γ射线能作用于微生物内部的DNA、RNA及蛋白质、酶类等发生化学键断裂、分子交联或碱基序列改变，使细胞体损毁，破坏其正常功能，从而达到灭菌的目的。由表4可知，柠檬无骨凤爪初始菌落总数为9.0×103CFU/g，菌落总数随着辐照剂量增加而降低，9.1 kGy及以上剂量辐照菌落总数低于检测限（＜10 CFU/g）；柠檬无骨凤爪初始霉菌和酵母为5.5×10 CFU/g，辐照样品的霉菌和酵母低于检测限（＜10 CFU/g），表明60Co-γ射线辐照能有效减少柠檬无骨凤爪的微生物数量。
9
不同剂量60Co-γ射线辐照对柠檬无骨凤爪细菌菌群Alpha多样性的影响
图4为样品细菌菌群Alpha多样性指数箱线图，其中Chao1指数和Observed species指数用来评估微生物丰富度，Simpson指数和Shannon指数用于评估微生物多样性。单因素方差分析结果显示，Chao1指数（P＝0.022）、Observed species指数（P＝0.018）和Shannon指数（P＝0.04）在不同处理组间均存在统计学显著差异（P＜0.05），Simpson指数在各处理组间的差异未达到显著水平，但呈现出边缘显著的趋势（P＝0.086）。进一步多重比较表明，辐照样品Chao1指数和Observed species指数较未辐照样品差异不显著（P＞0.05），但随着辐照剂量的增加，样品Chao1指数和Observed species指数呈下降趋势，表明样品细菌丰富度与辐照剂量存在一定的负相关，但11.3 kGy以下剂量辐照处理对样品细菌丰富度的影响不显著（P＞0.05）。辐照处理样品的Simpson指数和Shannon指数与未辐照处理样品差异不显著（P＞0.05），且不同辐照剂量Simpson指数和Shannon指数之间变化规律不明显，表明辐照后样品细菌多样性较未辐照样品差异不明显且没有剂量相关性。徐攀等对辐照手撕牛肉微生物多样性的研究结果表明，辐照剂量增加微生物物种丰富度减少，与本文研究结果一致。由于不同种类的微生物对辐照的耐受能力不同，辐照能引起部分辐照敏感菌死亡，从而降低细菌丰富度。
10
不同剂量60Co-γ射线辐照对柠檬无骨凤爪细菌菌群Beta多样性的影响
Beta多样性是对不同样品微生物群落组成的比较分析。基于Bray-Curtis距离的PCoA和NMDS显示（图5），2.6 kGy和5.7 kGy辐照处理样品与未辐照样品距离较近，9.1 kGy和11.3 kGy辐照处理样品与未辐照样品距离较远，表明中低剂量（2.6～5.7 kGy）辐照处理样品与未辐照样品细菌群落组成较为相近，中高剂量（9.1～11.3 kGy）辐照处理样品与未辐照样品细菌群落组成差异较大。革兰氏阴性菌较革兰氏阳性菌对辐照敏感，芽孢杆菌的耐辐照性能最强，随着辐照剂量的增大，被影响的细菌菌群越多，对细菌群落组成影响越大。
11
不同剂量60Co-γ射线辐照对柠檬无骨凤爪细菌菌群相对丰度的影响
图6a显示了在门水平上柠檬凤爪细菌菌群的相对丰度，其中变形菌门Proteobacteria、厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidota、放线菌门Actinobacteria是5 组样品中所占比例较大的优势菌门，这与不同肉制品加工过程中的优势菌门基本一致。与未辐照样相比，不同剂量辐照处理样变形菌门相对丰度均有所减少，其中9.1 kGy和11.3 kGy辐照处理样细菌菌群中变形菌门相对丰度显著降低（P＜0.05）（图6b）。变形菌门是革兰氏阴性菌，对辐射敏感度相对较高，因此呈现明显的变化。图6c显示了在属水平上柠檬凤爪细菌菌群的相对丰度，其中嗜冷杆菌属Psychrobacter、链球菌属Streptococcus、不动杆菌属Acinetobacter、巨球菌属Macrococcus、凯斯特纳菌属Kaistella、魏斯氏菌属Weissella等是5 组样品中所占比例较大的优势菌属。嗜冷杆菌属是大多数冷鲜肉的优势腐败菌之一，链球菌属、不动杆菌属、巨球菌属、魏斯氏菌属则是多来源于加工过程的优势腐败菌。图6d比较了不同剂量处理下优势菌属的变化情况，与未辐照样相比，嗜冷杆菌属在2.6、9.1 kGy和11.3 kGy辐照处理样中相对丰度显著降低（P＜0.05），链球菌属在11.3 kGy辐照处理样中相对丰度显著升高（P＜0.05），不动杆菌属在2.6 kGy辐照处理样中相对丰度显著升高（P＜0.05），凯斯特纳菌属在5.7 kGy辐照处理样中相对丰度显著升高（P＜0.05），魏斯氏菌属在5.7 kGy辐照处理样中相对丰度显著升高（P＜0.05）。微生物群落是不同物种间通过资源竞争、代谢互补、信号交流和基因水平转移等相互作用形成的高度复杂的生态系统，因此辐照对优势菌属的影响变化并未呈现明显的剂量相关性。
12
不同剂量60Co-γ射线辐照处理柠檬无骨凤爪细菌特征菌群的差异性分析
通过LEfSe分析，如图7所示（LDA＞3.5， P＜0.05），5 组共获得14 个相对丰度差异显著的物种，属水平上肉杆菌属Carnobacterium（LDA值＝3.9）是未辐照样标志性物种，不动杆菌属Acinetobacter（LDA值＝4.7）和醋乳杆菌属Acetilactobacillus（LDA值＝4.7）是2.6 kGy辐照处理样标志性物种，嗜冷杆菌属Psychrobacter（LDA值＝5.1）和凯斯特纳菌属Kaistella（LDA值＝4.1）是5.7 kGy辐照处理样标志性物种，鞘氨醇杆菌属Sphingobacterium（LDA值＝3.8）是9.1 kGy辐照处理样标志性物种，链球菌属Streptococcus （LDA值＝4.9）是11.3 kGy辐照处理样标志性物种。肉杆菌属是低温鲜肉中常见的引起腐败的乳酸菌，研究表明，2 kGy低能X射线辐照剂量能显著抑制冷鲜鸡肉中肉杆菌的生长，与本研究中肉杆菌属是未辐照样标志性物种的研究结果一致。
13
特征菌群与理化指标的相关性分析
图8为特征菌群肉杆菌属、不动杆菌属、醋乳杆菌属、嗜冷杆菌属、凯斯特纳菌属、鞘氨醇杆菌属、链球菌属和理化指标挥发性盐基氮含量、丙二醛含量、可溶性胶原蛋白含量、不可溶性胶原蛋白含量、总胶原含量、胶原溶解度的相关性热图。结果表明，凯斯特纳菌属和挥发性盐基氮含量呈显著负相关（P＜0.05）；鞘氨醇杆菌属与不可溶性胶原蛋白含量、总胶原含量呈显著正相关（P＜0.05）；醋乳杆菌属与可溶性胶原蛋白含量呈显著负相关（P＜0.05）；肉杆菌属与丙二醛含量呈极显著正相关（P＜0.01）；链球菌属与丙二醛含量呈显著正相关（P＜0.05），与可溶性胶原蛋白含量、胶原溶解度呈极显著正相关（P＜0.01），与不可溶性胶原蛋白含量、总胶原含量呈极显著负相关（P＜0.01）。肉杆菌属和链球菌属通过分泌脂酶造成棕榈油酸氧化，因此此类菌群能引起脂肪氧化进而形成腐败。
14
结论
本研究系统分析了不同剂量60Co-γ射线辐照对柠檬无骨凤爪品质与微生物的影响，结果表明，辐照能有效降低微生物数量，虽然微观结构产生差异，但整体质构差异不明显。其中5.7 kGy辐照处理能有效抑制蛋白质降解和脂肪氧化，9.1 kGy以上辐照处理会引起气滋味变化以及胶原蛋白溶解度显著增加。微生物多样性分析结果表明辐照前后柠檬无骨凤爪优势菌属差异不明显，但不同剂量辐照处理柠檬无骨凤爪细菌特征菌群不同，其中链球菌属与脂肪氧化、胶原蛋白溶解有显著相关性，表明大剂量辐照对细菌的影响改变了柠檬无骨凤爪的理化性质。综合杀菌效果、氧化稳定性和风味保持，推荐柠檬无骨凤爪的辐照杀菌剂量为6 kGy左右。本研究结果对现有国家标准（GB/T 18526.5—2001）在特定风味禽肉制品中的精细化应用具有参考价值。
引文格式：
张祺玲, 徐远芳, 周毅吉, 等.60Co-γ射线辐照柠檬无骨凤爪品质变化及细菌群落分析[J]. 食品科学, 2026, 47(9): 281-290. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251028-210.
ZHANG Qiling, XU Yuanfang, ZHOU Yiji, et al. Quality changes and bacterial community analysis of lemon-flavored boneless chicken feet irradiated with60Co-γ ray[J]. Food Science, 2026, 47(9): 281-290. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251028-210.
实习编辑：李帆；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为对标农业农村部2035年科技规划及“十四五”“十五五”发展方向，推动农产品加工与储运的工程化、智能化、绿色化升级，由湖南省农业科学院、湖南欧美同学会、湖南农业大学、北京食品科学研究院、国际食品科技联盟（IUFoST）、中国农业大学、岳麓山工业创新中心主办，湖南大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湖南中医药大学、湘潭大学、岳麓山实验室协办，中国食品杂志社、洞庭实验室、湖南省食品科学技术学会、湖南省农产品加工与质量安全研究所、湖南农业大学食品科学技术学院、Springer Nature-《Agricultural Products Processing and Storage》杂志承办的“第二届农产品加工与食品制造国际学术研讨会—创新引领绿色智造，AI赋能科技进步”，将于2026年9月19-20日（9月18日会议报到）在中国 湖南 长沙召开。
长按或微信扫码进行注册
北京食品科学研究院、中国食品杂志社和全国糖酒会组委会将于2026年10月15-17日在江苏省南京市南京国际博览中心举办第115届全国糖酒会食品科技成果交流会。食品科技成果交流会期间举办食品科技成果展，本届科技成果展以我国当前食品产业科技需求为导向，重点邀请“十四五”以来获得国家和省部级重要科研项目支持产出的食品科技新成果、新技术、新产品参展，并针对企业技术需要开展精准对接服务。扫描下方二维码即可申请展位。
为进一步促进动物源食品科学理论的完善与创新，加速科研成果向实际生产力的转化，助力产业实现高质量、可持续发展，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、中国食品杂志社与海南大学、海南热带海洋学院、江西农业大学共同举办的“2026年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”，将于2026年11月14-15日（11月13日报到）在中国 海南 海口召开。
长按或微信扫码进行注册
会议招商招展
联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）
热门跟贴