《Radiation Physics and Chemistry》：Functional evaluation of electron-beam irradiated honey sourced from diverse floral ecosystems: A sustainable route for preservation with enhanced quality
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非热电子束辐照处理对印度西方高地区域六种蜂蜜的生化组成、抗氧化活性及微生物灭活效果进行研究，发现30 kGy剂量平衡了灭菌效果与功能特性保留，证实电子束辐照作为蜂蜜非热加工的可行性。
Ejazul Haque M. Malik | Asma N. Khan | Sabrina A. Shaikh | Ashok K. Pandey | Hemlata K. Bagla
印度孟买HSNC大学Kishinchand Chellaram学院核与放射化学系，邮编400020
摘要
本研究采用10 MeV加速器对来自印度西高止山脉的六种蜂蜜样品进行了电子束辐照（EBI），辐照剂量为10–40 kGy，以评估其对蜂蜜的生化成分和功能特性的影响。结果表明，Pissa蜂蜜具有最高的酚类和黄酮类化合物含量以及抗氧化活性。辐照后，果糖与葡萄糖的比例及糖的碳结构未发生改变，说明碳水化合物基质和感官相关参数得到了有效保留。随着辐照剂量的增加，羟甲基糠醛（HMF）、总酚类化合物（TPC）和总黄酮类化合物（TFC）的含量也随之上升，但HMF含量仍保持在可接受的范围内，而TPC/TFC比值在30 kGy时达到峰值。同时，抗氧化活性也随之增强，在30 kGy后趋于稳定。辐照剂量为10 kGy时微生物数量减少，30 kGy时实现完全灭菌，而40 kGy时并未带来额外的功能优势。综上所述，30 kGy被认为是兼顾微生物安全性、生化富集和材料稳定性的最佳剂量。这些发现支持将EBI作为一种非热处理方法用于蜂蜜去污的可行性，对当前食品安全和辐照标准化工作具有现实意义。确定最佳剂量对于围绕《食品法典》（Codex Alimentarius）及FAO/IAEA关于食品辐照、标签和剂量协调的讨论具有重要意义。此类数据可为将蜂蜜纳入辐照食品类别的监管决策提供参考，尤其是在需要无菌性和生化完整性的医药、营养保健和临床营养应用领域。此外，该研究还有助于开发可持续的加工技术，以减少热降解并延长产品保质期，同时保持其功能特性。
引言
电离辐照已成为食品灭菌、保鲜和减少过敏原的重要非热处理方法（Pan等人，2021年）。在现有的辐照技术中，伽马射线和电子束应用最为广泛，其中电子束辐照（EBI）因效率高、无需使用放射性同位素且适合在线工业加工而越来越受到青睐（Turan等人，2025年；Mshelia等人，2023年）。EBI通过直接损伤DNA和蛋白质以及间接引发的水分解反应产生活性氧物质来灭活微生物（Li等人，2025a；Li等人，2025b；Pillai和Shayanfar，2017a；Pillai和Shayanfar，2017b）。与热处理相比，EBI可以在室温下对密封包装进行，从而减少营养成分的降解和二次污染（Lung等人，2015年）。最近的技术进步使得低能量EBI（LEEB）系统受到关注，这类系统能在降低屏蔽要求的同时实现有效的微生物灭活，并与食品生产线兼容（Gryczka等人，2021a；Gryczka等人，2021b；Rahmani等人，2025年）。除了去污作用外，EBI还能通过破坏食物和农业废弃物的结构基质来调节其生化成分并提高生物活性化合物的提取效率（Madureira等人，2020年；Pereira等人，2017年）。包括WHO、FAO和IAEA在内的国际监管机构已批准将EBI用于食品加工，超过60个国家允许对一种或多种食品进行辐照处理（Park等人，2023年；Roberts，2016年）。尽管关于蜂蜜的伽马辐照研究较多，尤其是在抗氧化性、酚类成分和灭菌效果方面（Saxena等人，2010年；Hussein等人，2011年；Aly等人，2021年；Khatun等人，2022年），但针对EBI在抗菌活性和功能品质方面的研究仍相对较少。近期研究开始探讨EBI对蜂蜜及其制品的影响，包括商业蜂蜜的生化变化（Khan等人，2026年）、蜂蜡中病毒含量的降低（Colwell等人，2024年）以及辐射灭菌蜂蜜敷料的应用开发（Baldos等人，2021年），这表明这是一个新兴的研究方向。
本研究评估了来自印度马哈拉施特拉邦Satara区Manghar地区的天然蜂蜜在电子束辐照（EBI）作用下的抗菌和抗氧化特性。Manghar是一个被官方认可的“蜂蜜之乡”，位于生物多样性丰富的西高止山脉，其独特的气候和花卉特征影响了蜂蜜的成分。从该地区采集的六种蜂蜜样品分别接受了10、20、30和40 kGy的辐照处理。通过物理化学特性分析（颜色、pH值、折射率）、糖分分析、总酚类化合物含量（TPC）、总黄酮类化合物含量（TFC）、羟甲基糠醛（HMF）定量、核磁共振（NMR）分析、抗氧化能力和抗菌活性来评估EBI的影响。
EBI是一种有前景的非热处理技术，可用于食品的微生物去污和功能提升，但此前尚未有关于其在生态丰富、生物活性物质丰富的西高止山脉蜂蜜上的应用研究。本研究旨在探讨EBI是否能够提升西高止山脉蜂蜜的生物活性成分和抗氧化潜力，同时保持其整体质量和微生物安全性。研究结果表明，在30 kGy的辐照剂量下，EBI可以改善蜂蜜的功能特性，而不影响其营养价值，为其在食品和医药领域的应用提供了理论依据。
实验部分
实验方法
本研究中使用的试剂和仪器详细信息见补充材料。
原始蜂蜜的化学组成
蜂蜜的主要化学成分包括还原糖（果糖和葡萄糖）、酚类化合物和黄酮类物质。糖分组成，尤其是果糖与葡萄糖（F/G）的比例，是区分蜂蜜品种和保证其质量的重要指标（Kolayli等人，2012年）。果糖与葡萄糖的比例是判断蜂蜜结晶倾向的重要指标，优质蜂蜜的这一比例应大于1（Baldos等人，2021年）。
结论
本研究对比了西高止山脉产的Jambhul、Sunflower、Pissa、Karvi和Multifloral蜂蜜以及来自孟买的参考样本在经过10 MeV电子束辐照（10–40 kGy）前后的变化。高效液相色谱-质谱联用（HPLC-DAD）分析显示，不同花源的蜂蜜在成分上存在显著差异。Pissa蜂蜜富含多酚类和黄酮类化合物，维生素C含量较高，且果糖与葡萄糖的比例（F/G）最高，抗氧化活性最强，这突显了其在生态和营养保健方面的价值。
作者贡献声明
Ejazul Haque M. Malik：撰写初稿、数据验证、方法设计、实验实施及数据分析。
Asma N. Khan：撰写文本、编辑审查、数据验证及数据分析。
Sabrina A. Shaikh：撰写文本、编辑审查、数据验证及数据分析。
Ashok K. Pandey：撰写文本、编辑审查、数据可视化处理、研究监督及概念构思。
Hemlata K. Bagla：撰写文本、编辑审查、资源协调、项目管理和资金筹集。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢印度Navi Mumbai的Kharghar电子束中心（EBC）及其工作人员为本研究提供的蜂蜜样品辐照服务。
