高溫滅菌前熱浸處理對白蘿卜硬度及細胞壁物質的影響

車再全，夏延斌*，任 美，雷 辰

（湖南農業大學 食品科學技術學院，湖南 長沙 410128）

白蘿卜屬于根莖類蔬菜，可增強機體免疫力，含有豐富的維生素、蛋白質、鈣、鐵等，在我國一直有“小人參”的美譽。隨著中式菜肴受到世界各地人的喜愛，中式菜肴的工業化生產成為了一種新需求。白蘿卜和肉制品混合加工是中式菜肴中的一類典型美食，該類食品屬于非酸性食品，加工成貨架商品前需經過高溫殺菌。高溫可以殺滅微生物，提高蔬菜中營養成分的可利用性等，但是高溫同時也會破壞植物材料細胞半透膜和細胞間的結構，導致細胞壓力和細胞間粘黏作用喪失，細胞分離，脆度喪失和變軟[1]。加工蔬菜的軟爛程度是影響其能否被消費者接受的重要指標，通常情況下，白蘿卜高溫殺菌后將過熟而軟爛，因此影響產品的銷售。

熱預處理可以提高蔬菜的硬度及脆度[2]，MCFEETERS R F等[3]研究發現，甘薯在罐裝前在63 ℃熱浸90 min后再經歷其他加工過程，硬度能夠增加2～7倍。林志明等[4]發現選擇合適的溫度長時間熱浸可以增加7種罐裝蔬菜的堅實度。目前關于蔬菜產品的滅菌一般采用巴氏滅菌法，避免蔬菜軟爛的研究也主要集中在改進貯藏技術上，關于熱浸對高溫滅菌后蔬菜堅實度的影響的研究還比較少。為提高白蘿卜在高溫條件下的硬度，本研究將模擬蔬菜與肉制品混合加工時的殺菌溫度，對白蘿卜進行高溫滅菌，滅菌前對白蘿卜進行熱浸處理，測定不同條件下熱浸處理對白蘿卜高溫殺菌后硬度的影響及細胞壁中水溶性果膠和螯合性果膠的變化，以及硬度與果膠含量之間的相關性，避免白蘿卜在高溫條件下過熟軟爛影響其口感，提高白蘿卜罐頭的品質，為白蘿卜與肉制品混合加工時的工藝設計提供有益的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白蘿卜：購于湖南農業大學生鮮市場；

半乳糖醛酸、透析袋（截留分子質量3 500 u）：北京索萊寶科技有限公司；乙醇（分析純）：安徽安特食品股份有限公司；硫酸（優級純）、三氯甲烷（分析純）、丙酮（分析純）：衡陽市凱信化工試劑有限公司；咔唑（純度96%）：上海晶純生化科技股份有限公司；甲醇（分析純）、無水乙酸鈉（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；1,2-環乙二胺四乙酸（1,2-cyclohenane diamine tetraacetic acid，CDTA）：天津市化學試劑研究所；氫氧化鉀（分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司；鋅粉：廣州省臺山市化工廠。

1.2 儀器與設備

TA-XT2i型質構分析儀：英國Stable Micro System公司；722s型分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；DHG-9240A型電熱鼓風干燥箱：上海飛躍實驗儀器有限公司；RE52CS-1型旋轉蒸發器：上海亞榮生化儀器廠；DFD-100型恒溫水浴鍋：東方電工機械廠；DFD-700分析天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；CP214高溫高壓滅菌鍋：上海申安醫療機械廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

（1）挑選：選擇長約36 cm，質量約1 kg、新鮮、無機械損傷的白蘿卜。

（2）蘿卜切分：將蘿卜清洗去皮后，用特制的木塞穿孔器擠壓無皮蘿卜，取木塞穿孔器內芯的蘿卜，統一處理為1.25 cm×3 cm的圓柱形蘿卜條。

（3）熱浸處理：根據預試驗結果，選擇45 ℃、55 ℃、65 ℃條件下，分別熱浸25 min、45 min、65 min、85 min、105 min，熱浸完成后立即涼水浴約26 ℃冷卻30 min。

（4）高溫殺菌：用未熱浸處理的蘿卜作對照，將不同熱處理的樣品分別裝罐，在121 ℃滅菌15 min（模擬與肉制品混合加工時的殺菌溫度），常溫冷卻。

1.3.3 硬度測定

將滅菌后的白蘿卜條切分成長度為1 cm，直徑為1.25 cm的圓柱體，置于質構儀下對樣品進行硬度測試。采用質構分析儀檢測，測試模式：質地多面剖析法（texture profile analysis，TPA）；探頭：P36R；測前速度：2.0 mm/s；測試速度：1 mm/s；測后速度：1 mm/s；壓縮比例：70%；感應力：5 g；兩次間隔：3 s；每個處理樣品測定12次，取平均值。

1.3.4 細胞壁物質中水溶性成分、螯合性成分的分離及測定

根據文獻[5]和[6]修改如下：取10 g處理完成的樣品，加入45 mL體積分數為95%的乙醇勻漿，再用相同體積的乙醇清洗勻漿機，將混合物一并放入沸水中煮沸30 min，冷卻至室溫過濾，取沉淀加45 mL體積分數為95%的乙醇再次洗滌，殘渣用氯仿∶甲醇=2∶1（V/V）混合液45 mL溶解10 min，最后用丙酮45 mL清洗沉淀，過濾，取沉淀于35 ℃烘干至質量恒定，該物質即為細胞壁物質（alcohol-insoluble residue，AIR）。接著稱取0.05 g的AIR，加入45 mL去離子水，沸水浴5 min，冷卻后過濾，濾液定容至50 mL即得水溶性成分。再向上部分殘渣中加入45 mL用0.1 mol/L醋酸鈉（pH 6.5）配制成50 mmol/L的CDTA溶液，在25 ℃攪拌6 h后用濾紙過濾，得到的濾液用去離子水透析24 h，每隔6 h換一次透析液，內液即為CDTA可溶性成分。果膠的測定采用咔唑法。

2 結果與分析

2.1 不同熱浸處理條件下白蘿卜經過高溫滅菌后的硬度變化

硬度是用來評價果蔬品質最重要的指標之一[7-8]，與果蔬的組織結構直接相關。不同熱浸處理條件下白蘿卜經過高溫滅菌后的硬度變化如圖1所示。

圖1 白蘿卜在不同熱浸條件下高溫滅菌后的硬度變化Fig.1 Changes of hardness after high temperature sterilization under different blanching condition

由圖1可知，經過45 ℃、55 ℃、65 ℃的熱浸處理的樣品在高溫滅菌后的硬度隨著熱浸時間的延長總體呈現上升的趨勢，未經過熱浸的樣品在121 ℃滅菌15 min后，硬度為372.1 g，比相同滅菌條件下經過熱浸處理的樣品低。說明在高溫滅菌前對白蘿卜進行適宜的熱浸處理能夠提高白蘿卜滅菌后的硬度，這與LEE C Y等[9]的研究結果一致。

從總體的趨勢來看，45 ℃、65 ℃處理時，硬度隨時間上升的趨勢比較緩和，55 ℃熱浸處理時的硬度變化幅度比較大，熱浸85 min時，硬度比未處理的樣品增加了132.8%，分析出現這個現象的原因可能和果膠甲酯酶的活性有關，HOU W C等[10]研究發現果膠甲酯酶能夠催化果膠分子中的甲氧基水解，還能催化半乳糖醛酸的酰基轉移到其他羥基上，因此果膠分子間形成了新的酯鍵，提高了組織的硬度。SILA D N等[11]研究顯示，果蔬的質構特性很大程度上取決于細胞壁中果膠物質的組成和含量。高溫處理會導致果蔬中的高分子量果膠聚糖增溶[12]，黏合細胞的果膠物質會發生β-消除反應，導致細胞間的黏合性降低，細胞分離，蔬菜軟化。而適宜的熱浸處理能夠能夠提高滅菌后白蘿卜的硬度說明熱浸處理能夠熱浸處理能夠改變細胞壁中果膠物質的組成和含量緩解高溫造成的白蘿卜軟爛。實驗結果表明，55 ℃熱浸處理85 min的效果較好。

2.2 不同熱浸處理條件下白蘿卜經過高溫滅菌后細胞壁中果膠組分變化

鞠長發等[13]發現果蔬在加工貯存中，質構軟化、堅固性下降主要是由于細胞壁結構及組分的變化所導致。細胞壁是植物細胞特有的結構，果膠質是細胞壁中間層的主要成分，水溶性果膠主要是與細胞壁通過非離子鍵或非共價鍵交聯的果膠；螯合性果膠主要是離子交聯性果膠[14]，果蔬經過熱處理后會導致果膠的含量發生變化。

2.2.1 不同熱浸處理條件對白蘿卜高溫滅菌后水溶性果膠含量的影響

不同熱浸處理條件對白蘿卜高溫滅菌后水溶性果膠含量的影響，結果如圖2所示。

圖2 白蘿卜在不同熱浸條件下高溫滅菌后水溶性果膠的變化Fig.2 Changes of water-soluble pectin after high temperature sterilization under different blanching condition

由圖2可知，白蘿卜經過45 ℃、55 ℃、65 ℃的熱浸處理高溫滅菌后的水溶性果膠含量隨著熱浸時間的延長呈下降趨勢，其中在45 ℃熱浸溫度條件下，白蘿卜中水溶性果膠含量始終高于55 ℃、65 ℃熱浸處理。高溫條件下水溶性果膠的含量會上升與細胞壁完整性被破壞有關，果蔬中原果膠在多聚半乳糖醛酸酶的作用下降解為水溶性果膠，研究表明水溶性果膠增多說明果蔬中果膠質發生了降解，導致細胞之間的黏合力下降，果蔬出現軟化[15]。相較于未處理的樣品，經過適宜熱浸處理后的樣品水溶性果膠含量有所下降，這說明熱浸處理能夠增加熱不穩定多糖物質的穩定性，一定程度上阻止了果膠物質被分解，減少細胞壁被破壞的程度。

2.2.2 不同熱浸處理條件對白蘿卜高溫滅菌后螯合性果膠含量的影響

不同熱浸處理條件對白蘿卜高溫滅菌后螯合性果膠含量的影響，結果如圖3所示。

圖3 白蘿卜在不同熱浸條件下高溫滅菌后的螯合性果膠的變化Fig.3 Changes of chelating pectin after high temperature sterilization under different blanching condition

在果蔬組織內部，螯合性果膠比水溶性果膠內部結合力大，因此螯合性果膠含量高時，果膠的的穩定性較好，內部果膠得到了一定的保護，不易降解[15]。由圖3可知，經過3個溫度熱浸處理的白蘿卜滅菌后細胞壁中的螯合性果膠比未熱浸處理高溫滅菌后的樣品有不同程度的提高，可能是由于去甲酯化的果膠與內源性的金屬離子交聯形成螯合性果膠，抑制了果膠發生β-消除降解的解聚反應，一定程度上提高了果膠的熱穩定性。螯合性果膠隨著熱浸時間的增長而增加，可能是由于內源性金屬離子需要一定時間才能擴散到中膠層，相比于其他條件，當熱浸時間達到85 min時，55 ℃熱浸處理的白蘿卜中螯合性果膠含量最大，為4.53%；85 min后螯合性果膠含量略有下降的趨勢，可能是由于內源性金屬離子有限，金屬離子與果膠聚糖連接的聚合物達到飽和，隨著熱浸時間的進一步延長，熱處理對細胞的傷害加大。因此，選擇在55 ℃熱浸處理85 min對于需要經過高溫的白蘿卜來說硬度得到最大的保留。

2.2.3 相關性分析

相關性分析是考察變量之間的線性關系的一種統計方法。不同溫度熱浸處理白蘿卜高溫滅菌后硬度和細胞壁果膠物質含量的相關性結果如圖4所示。

由圖4可知，在45 ℃、55 ℃、65 ℃熱浸處理不同時間條件下高溫滅菌后，水溶性果膠與硬度之間的線性相關系數R2分別為0.913、0.909、0.920；螯合性果膠與硬度之間的線性相關系數R2分別為0.938、0.942、0.938，說明水溶性果膠和螯合性果膠的含量與硬度之間表現出較好的相關性，且硬度與水溶性果膠含量呈負相關性，與螯合性果膠含量呈正相關性。比較3個溫度條件下2種果膠和硬度之間的相關性，可知螯合性果膠與硬度之間的相關性高于水溶性果膠與硬度之間的相關性，可以推測螯合性果膠的改變對于硬度的變化起著重要作用，說明在適宜的熱浸處理下可以提高高溫滅菌后白蘿卜中螯合性果膠含量。

圖4 在45 ℃(A)、55 ℃(B)、65 ℃(C)熱浸條件下硬度與細胞壁果膠的相關性分析Fig.4 The correlation analysis between hardness and pectin in cell wall materials after high temperature sterilization during blanching in water at 45 ℃(A)、55 ℃(B)、65 ℃(C)

3 結論

本試驗研究不同熱浸處理對白蘿卜高溫滅菌后的硬度及細胞壁物質的影響，發現適宜的熱浸處理可以提高白蘿卜高溫滅菌后的堅固性，尤其在55 ℃處理85 min后效果最為顯著；且適當的熱浸處理可以降低高溫滅菌后白蘿卜細胞壁中水溶性果膠的含量，增加螯合性果膠的含量，熱浸處理保護了果膠結構，使其不易降解。在不同熱浸溫度下高溫滅菌后2種果膠含量與白蘿卜硬度之間都呈現出較好的相關性，而螯合性果膠與硬度之間的相關性大于水溶性果膠，可以推測細胞壁中螯合性果膠的含量對白蘿卜的硬度變化有著重要作用，這為以白蘿卜為原料的中式菜肴的工業化生產提供了參考。

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