高密度二氧化碳處理對鮮切苦瓜品質(zhì)的影響

孫 新,趙曉燕,馬 越,張 超,*

(1.北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心、果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點實驗室、農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室、農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點實驗室,北京 100097;2.沈陽農(nóng)業(yè)大學,食品科學與工程學院,遼寧沈陽 110161)

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高密度二氧化碳處理對鮮切苦瓜品質(zhì)的影響

孫 新1,2,趙曉燕1,馬 越1,張 超1,*

(1.北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心、果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點實驗室、農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室、農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點實驗室,北京 100097;2.沈陽農(nóng)業(yè)大學,食品科學與工程學院,遼寧沈陽 110161)

研究比較高密度二氧化碳處理、次氯酸鈉處理和漂燙處理對鮮切苦瓜品質(zhì)的影響。隨著高密度二氧化碳處理壓力提高，鮮切苦瓜中菌落總數(shù)顯著降低，在6 MPa處理后，其菌落總數(shù)降低5.8 Log(CFU/g)，顯著高于次氯酸鈉處理；同時，高密度二氧化碳處理(6 MPa)對鮮切苦瓜的細胞結構影響最小，并降低其苦味。但是，高密度二氧化碳處理后，鮮切苦瓜中抗壞血酸損失率為85%，葉綠素含量損失率為70%。因此，高密度二氧化碳處理(6 MPa)可有效減少鮮切苦瓜中微生物數(shù)量，降低其苦味。

高密度二氧化碳,壓力,鮮切苦瓜,微觀形態(tài),苦味

苦瓜具有解毒、降血糖、降血脂、抗菌抑菌和抗腫瘤等功能,是一種藥食兼用的保健食品[1]。但因其味苦，部分消費者難以接受，民間去苦方法很多，如在熱水中漂燙、在切好的苦瓜上面撒鹽浸漬、或?qū)⒖喙吓c辣椒合炒等方法，但這些方法適用于家庭炒菜的情景，難以在工業(yè)化生產(chǎn)中應用，其貨架期也難以保證[2]。

鮮切苦瓜是將新鮮苦瓜經(jīng)清洗、修整、去籽、切片、包裝等步驟制成的即食性蔬菜,具有方便快捷等特點[3-4]。但是,新鮮蔬菜切割后,會有大量的營養(yǎng)物質(zhì)外流,促進微生物的生長,降低蔬菜品質(zhì),縮短產(chǎn)品貨架期[5-6]。現(xiàn)在常用次氯酸鈉清洗和熱漂燙處理進行滅菌,次氯酸鈉清洗可以減少微生物數(shù)量,抑制果蔬褐變過程,但其所帶來的安全問題越來越引起人們的關注;熱漂燙處理會使果蔬食品營養(yǎng)成分流失,感官特性受到影響[7]。高密度二氧化碳處理(Dense phase carbon dioxide,DPCD)是一種新型的非熱減菌技術,其利用CO2分子效應,降低微生物總數(shù)、鈍化酶活性、促進部分物質(zhì)溶出[8]。DPCD減菌技術已經(jīng)應用于食品加工的多個領域[9]。劉書成等[10]發(fā)現(xiàn)15 MPa DPCD處理條件對凡納濱蝦肉品質(zhì)的影響要小于熱處理對蝦肉品質(zhì)的影響。但關于DPCD處理在果蔬方面的研究較少,只有少數(shù)關于鮮切蓮藕[11]、鮮切馬鈴薯[12]和櫻桃番茄[13]的報道。

本研究采用DPCD處理減少鮮切苦瓜中微生物數(shù)量、降低苦味感,評價DPCD處理壓力對鮮切苦瓜品質(zhì)的影響,并將其與次氯酸鈉處理和漂燙處理后的樣品比較,以期為DPCD技術在鮮切蔬菜中的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

苦瓜 品種為翠綠大頂,果香四溢蔬菜超市(曙光花園店,北京)。

氯化鈉 國藥集團化學試劑有限公司;營養(yǎng)瓊脂 北京奧博星生物技術有限責任公司;草酸-EDTA溶液 北京化工廠;偏磷酸-乙酸緩沖溶液 國藥集團化學試劑有限公司;硫酸 北京化工廠;鉬酸銨溶液 天津市化學試劑四廠;乙醇 北京化工廠。

高密度二氧化碳間隙殺菌實驗裝置 海安石油科研儀器有限公司;UV-1800紫外分光光度計 日本島津公司;HR1364手持式攪拌機 飛利浦電子香港有限公司;恒溫恒濕培養(yǎng)箱 德國MMM公司;3-18型高速冷凍離心機 德國賽多利斯有限公司; Stable Temp水浴鍋 美國COLE-PARMER公司;Seven Compact pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;S-4800場發(fā)射掃描電鏡 昆山伯萊恩光學有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 苦瓜預處理 選擇成熟度相同、大小一致、無明顯損傷的新鮮苦瓜,過夜冷藏于4 ℃冰箱,備用。將苦瓜從冰箱中取出,經(jīng)過清水洗凈,然后再用無菌水清洗,在潔凈車間切去頭尾兩端,留下粗細均勻部分,并將苦瓜分節(jié)去籽,用不銹鋼刀切成4 mm的薄片。將苦瓜切片分別采用次氯酸鈉處理、漂燙處理和DPCD處理,每組樣品3個平行處理。

次氯酸鈉處理:100 ppm有效氯溶液(溫度為25 ℃,pH=6.5)消毒(料液比1∶5,浸泡2 min),然后用無菌水漂洗,將苦瓜樣品瀝干,每200 g樣品熱封于包裝袋中,并保存在4 ℃條件下,簡稱為次氯酸鈉處理。

漂燙處理:水浴鍋中加入無菌水,加熱至52 ℃,切好的苦瓜放入熱水中漂湯2 min,然后用無菌水沖洗10 s,將苦瓜樣品瀝干,每200 g樣品熱封于包裝袋中,并保存在4 ℃條件下,簡稱為52 ℃ 2 min處理。

DPCD處理:設定處理溫度為25 ℃,處理時間為10 min,處理壓力分別為3、6 MPa,將鮮切苦瓜片放入DPCD反應釜中,進行減菌,處理完畢后緩慢釋放CO2至完全[10],將處理完的樣品每200 g熱封于包裝袋中,并保存在4 ℃條件下,簡稱為3 MPa處理和6 MPa處理。

對照組:用25 ℃無菌水沖洗2 min,瀝干后每200 g樣品熱封于包裝袋中,并保存在4 ℃條件下。

1.2.2 測定指標 菌落總數(shù)測定：采用平板計數(shù)法測定,參照GB47892—2010《食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》測定[14]。分別取對照處理、漂燙處理、次氯酸鈉處理和DPCD處理的菌液,搖勻后采用10倍稀釋法逐級稀釋。根據(jù)細菌數(shù)量選擇合適的稀釋度進行逐級稀釋,吸取3個不同稀釋度的樣品1.0 mL于培養(yǎng)皿中,每個梯度3個重復。導入50 ℃左右的瓊脂培養(yǎng)基,搖勻并于37 ℃條件下培養(yǎng)48 h,再進行菌落計數(shù)。分別在0、1、3、5和7 d進行菌落計數(shù)。

抗壞血酸含量測定:根據(jù)李軍方法改進[15]。分別取各處理組的苦瓜樣品50 g,加入50 mL草酸-EDTA溶液(草酸0.05 mol/L、0.2 mol/L EDTA),打漿過濾,離心取上清液2 mL,依次加入0.5 mL偏氯乙酸、1 mL 0.5%硫酸,充分搖勻后,加入2 mL 50 g/L鉬酸銨溶液并再次搖勻;蒸餾水定容至25 mL,避光靜置15 min后,用紫外分光光度計在705 nm處測定吸光值。重復3次作為平行。計算公式:

式中C:測定用樣液中還原型VC的含量(mg);V1:測定用樣液體積(mL);V2:樣液定容總體積(mL);W:樣品重量(g)。

葉綠素測定:分別取打碎后的各處理組的苦瓜樣品5 g,加入20 mL 95%乙醇混勻后,避光靜置8 h,濾紙過濾測定上清液在663 nm和645 nm處的吸光值。重復3次作為平行。采用Arnon[16]計算公式:

葉綠素a含量(mg/g):Ca=(12.7A663-2.69A645)×V/W

葉綠素b含量(mg/g):Cb=(22.9A645-4.68A663×V/W

葉綠素總含量(mg/g):C(a+b)=Ca+Cb

式中:A663、A645為相應波長下的吸光度值;V為提取液的體積;W為苦瓜質(zhì)量。

可溶性固形物測定:取苦瓜樣品用手持式攪拌機打碎后,取10 g于紗布上,輕微擠出汁液滴在手持式折光儀的樣品區(qū),測定可溶性固形物含量。重復3次作為平行。

pH測定:取苦瓜樣品50 g,手持式攪拌機打碎后,用紗布輕微擠出汁液,在小燒杯中,使用pH計檢測汁液的pH。重復3次作為平行。

1.2.3 電鏡分析 使用SEM觀察苦瓜樣品的微觀結構,使用碳導電膠帶將樣品粘在樣品托上,噴金后,利用掃描電子顯微鏡拍照,加速電壓為5.0 kV,在15.0 mm×200 SE(M)200 μm 下進行電鏡觀察。

1.2.4 苦味評價 由7位感官評價員針對苦瓜樣品的苦味程度進行定性的評比打分,比較處理后樣品的苦味強度。其中苦澀感強烈為0～1分;苦澀感適中為2～3分;苦澀感較弱為4～5分。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

實驗所有數(shù)據(jù)均有三次重復,計算平均值和標準偏差,使用統(tǒng)計分析軟件DPS v7.05進行處理,Ducan’s新復極差法進行顯著性分析(p≤0.05)。圖像繪制采用Origin 8.0軟件(美國Origin Lab Corporation公司)。

2 結果與討論

2.1 DPCD處理壓力對鮮切苦瓜菌落總數(shù)的影響

研究發(fā)現(xiàn)當DPCD處理壓力高于8 MPa，鮮切苦瓜的外觀顯著劣化，因而本研究考察3和6 MPa對鮮切苦瓜品質(zhì)的影響。目前，鮮切蔬菜中菌落總數(shù)尚未頒布國家標準，部分企業(yè)標準為菌落總數(shù)不超過5.0 Log(CFU/g)。圖1顯示DPCD處理對鮮切苦瓜中菌落總數(shù)的影響，可以發(fā)現(xiàn)52 ℃ 2 min處理的菌落總數(shù)與對照組類似，次氯酸鈉、3和6 MPa處理均顯著降低鮮切苦瓜中的菌落總數(shù)。因而，DPCD處理顯著降低鮮切苦瓜中的菌落總數(shù)，類似的結論在哈密瓜汁中也有報道[17]。值得注意的是，3 MPa處理比對照組菌落總數(shù)降低約2.2 Log(CFU/g)，而6 MPa處理后菌落降低5.8 Log(CFU/g)，達到顯著滅菌的效果。研究表明在31 ℃和7.3 MPa壓力下，二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，越接近該狀態(tài)，DPCD滅菌效果越好[18]，與本文研究結果一致。同時，研究顯示隨著DPCD處理壓力提高，超臨界二氧化碳更容易進入微生物內(nèi)部，破壞細胞膜結構，影響微生物正常代謝，滅菌效果提高[19]。

圖1 DPCD處理對鮮切苦瓜菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effect of DPCD treatments on total bacterial count of fresh-cut bitter gourd

2.2 DPCD處理壓力對鮮切苦瓜抗壞血酸含量的影響

圖2顯示DPCD處理壓力對鮮切苦瓜抗壞血酸含量的影響，可以發(fā)現(xiàn)DPCD處理使鮮切苦瓜中抗壞血酸含量顯著下降(p<0.05)，僅剩余10 mg/100 g，損失率達到85%左右，不同壓力對抗壞血酸損失率影響不顯著。類似的結論也發(fā)生在3 MPa下處理櫻桃番茄[13]和12 MPa處理鮮切胡蘿卜[6]。該現(xiàn)象的原因在于高壓CO2進入樣品細胞內(nèi)，改變了細胞結構[20]，導致細胞破裂，抗壞血酸含量降低。次氯酸鈉處理后鮮切苦瓜中抗壞血酸含量有所提高,類似的結果在使用次氯酸鈉清洗鮮切馬鈴薯的研究中也有出現(xiàn)[12]。經(jīng)過52 ℃ 2 min漂燙苦瓜樣品的抗壞血酸損失率達到37%,Lae-Seung在菠菜的研究中也發(fā)現(xiàn)類似的結果[21]。

圖2 DPCD處理對鮮切苦瓜抗壞血酸含量的影響Fig.2 Effect of DPCD treatments on ascorbic acid content of fresh-cut bitter gourd

2.3 DPCD處理壓力對鮮切苦瓜葉綠素含量的影響

圖3為處理后第1 d葉綠素含量,苦瓜中葉綠素含量約為3.6 mg/100 g,次氯酸鈉處理組與對照組葉綠素含量無顯著差異(p>0.05),經(jīng)過52 ℃ 2 min漂燙處理鮮切苦瓜的葉綠素損失29%。3 MPa DPCD處理下葉綠素含量達到1.7 mg/100 g,損失率為50%;6 MPa處理下葉綠素含量達到1.2 mg/100 g,損失率為70%。原因在于DPCD處理過程中中高壓使CO2進入苦瓜細胞內(nèi)部,對細胞內(nèi)部的細胞器的正常運轉(zhuǎn)有一定影響,葉綠體隨之破壞溶出[22]。

圖3 DPCD處理對鮮切苦瓜葉綠素含量的影響Fig.3 Effect of DPCD treatments on chlorophyll content of fresh-cut bitter gourd

圖4 DPCD處理對鮮切苦瓜pH的影響Fig.4 Effect of DPCD treatments on pH value of fresh-cut bitter gourd

2.4 DPCD處理壓力對鮮切苦瓜pH的影響

2.5 DPCD處理壓力對鮮切苦瓜可溶性固形物含量的影響

圖5為DPCD處理壓力對鮮切苦瓜可溶性固形物含量的影響，鮮切苦瓜在經(jīng)過次氯酸鈉處理后可溶性固形物降低，而52 ℃ 2 min處理和DPCD處理對樣品可溶性固形物含量無顯著性影響，因而DPCD對于鮮切苦瓜的營養(yǎng)成分有良好的保留作用。與DPCD處理胡蘿卜后的結果一致[19]。

圖5 DPCD處理對鮮切苦瓜可溶性固形物含量的影響Fig.5 Effect of DPCD treatments on total soluble solid of fresh-cut bitter gourd

2.6 DPCD處理壓力對鮮切苦瓜微觀形態(tài)和苦味的影響

圖6為DPCD處理壓力對鮮切苦瓜微觀形態(tài)的影響。對照組樣品細胞壁形態(tài)完整，細胞排列整齊。DPCD處理后細胞僅有少量破損部位，處理壓力對細胞壁形態(tài)無明顯影響。原因可能在于二氧化碳釋放時為氣體狀態(tài)，因而僅形成小的破損部位[24-27]。而次氯酸鈉處理組細胞之間界限模糊,細胞壁結構破裂,可能在于ClO-與細胞壁的反應所造成。52 ℃ 2 min漂燙處理與次氯酸鈉處理類似,都使鮮切苦瓜細胞間的界限模糊。因此,使用DPCD處理會使鮮切苦瓜的組織結構更接近對照組。

圖6 DPCD處理對鮮切苦瓜微觀結構的影響Fig.6 Effect of DPCD treatmentson microstructure of fresh-cut bitter gourd注：A:對照組;B:52 ℃ 2 min;C:次氯酸鈉處理;D:3 MPa處理;E:6 MPa處理。

DPCD處理后，鮮切苦瓜的苦味顯著降低(圖7)。苦瓜中的苦味主要是由葫蘆烷型的三萜類化合物產(chǎn)生，該類化合物極性強，易溶于氯仿、乙腈以及超臨界二氧化碳等強極性溶劑，難溶于水[28-29]。在DPCD處理過程中，葫蘆烷型的三萜類化合物溶入超臨界二氧化碳中[28]，因而鮮切苦瓜中葫蘆烷型的三萜類化合物含量降低，苦味降低。52 ℃ 2 min漂燙處理的苦瓜的苦味也有所降低，原因可能在于高溫破壞鮮切苦瓜的表層細胞結構，胞內(nèi)的葫蘆烷型的三萜類化合物流失；而次氯酸鈉處理對其苦味沒有明顯影響。DPCD處理后的苦瓜更能滿足部分消費者的偏好。

圖7 DPCD處理對鮮切苦瓜苦味影響的感官評價Fig.7 Effect of DPCD treatments on bitterness of fresh-cut bitter gourd

3 結論

隨DPCD處理壓力提高，鮮切苦瓜中菌落總數(shù)顯著降低，在6 MPa處理后，鮮切苦瓜菌落總數(shù)降低5.8 Log(CFU/g)，抗壞血酸含量損失率為85%，葉綠素含量損失率為70%，并顯著降低苦瓜的苦味；同時DPCD處理對鮮切苦瓜的微觀組織結構影響最小。因此，DPCD處理在有效降低鮮切苦瓜菌落總數(shù)的同時，降低其苦味，更適合于大眾的口味。

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Effects of dense phase carbon dioxide treatments on qualities of fresh-cut bitter gourd

SUN Xin1,2,ZHAO Xiao-yan1,MA Yue1,ZHANG Chao1，*

(1.Beijing Vegetable Research Center,Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences;Beijing Key Laboratory of Fruits and Vegetable Storage and Processing;Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops (North China),Ministry of Agriculture;Key Laboratory of Urban Agriculture(North),Ministry of Agriculture,50 Zhanghua Road,Haidian District,Beijing 100097,China; 2.Shenyang Agricultural University,College of Food Science and Engineering,Shenyang 110161,China)

Theeffectofthedensephasecarbondioxide(DPCD),blanchingandsodiumhypochloritetreatmentsonqualitiesofthefresh-cutbittergourdwascompared.TheDPCDtreatmentof6MPalowered5.8Log(CFU/g)ofthetotalbacterialcounts,whichwassignificanthigherthanthatofthesodiumhypochloriteandblanchingtreatments.TheDPCDtreatmentgavetheminimalinfluenceonthecellstructureofthebittergourd,andloweredthebitterness.However,theVCandchorophllcontentofthefresh-cutbittergourdwerereduced85%and70%,respectively.Insummary,theDPCDtreatmentof6MPareducedthetotalbacterialcountsandbitternessofthefresh-cutbittergourd.

densephasecarbondioxide;pressure;fresh-cutbittergourd;microstructure;bitterness

2016-03-18

孫新(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：食品加工新技術，E-mail:465790971@qq.com。

*通訊作者:張超(1978-)，男，博士，副研究員，研究方向:果蔬深加工,E-mail：zhangchao@nercv.org。

國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系(CARS-25 & CARS-26);北京市農(nóng)林科學院科技創(chuàng)新能力建設專項新學科培養(yǎng)(KJCX20140204 & KJCX20140111-21);果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點實驗室(Z141105004414037)。

TS201

A

1002-0306(2016)19-0320-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.054