氣體結合高靜壓對預制西蘭花品質及貨架期的影響

劉 琪，周 兵，歐雅文，熊新星，張 燕，胡小松，廖小軍

(中國農業大學食品科學與營養工程學院/國家果蔬加工工程技術研究中心，北京 100083)

氣體結合高靜壓對預制西蘭花品質及貨架期的影響

劉 琪，周 兵，歐雅文，熊新星，張 燕，胡小松，廖小軍

(中國農業大學食品科學與營養工程學院/國家果蔬加工工程技術研究中心，北京 100083)

研究氣體結合高靜壓對預制西蘭花品質及貨架期的影響。對預制西蘭花進行CO2(100%)、N2(100%)充氣包裝和真空包裝后，采用高靜壓(HHP)對其殺菌，并對貯藏期內西蘭花微生物安全及品質變化進行了分析和評價。結果表明，經HHP處理后，真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理的西蘭花菌落總數分別降低2.03、3.20和2.70個對數，其中充CO2結合HHP處理的西蘭花貯藏期最長；同時HHP處理能夠保持西蘭花較好的質構和色澤。由此可見，CO2結合HHP技術可以使預制西蘭花達到較好的殺菌效果，延長貨架期。

氣體結合高靜壓；預制西蘭花；殺菌；貨架期；品質

西蘭花屬十字花科蕓苔屬甘藍變種，富含對人體有益的物質，如硫代葡萄糖苷，黃酮類及多種維生素[1-3]。西蘭花因食用性強，且營養價值高，常被作為中式菜肴原料之一。中式菜肴的工業化能夠滿足高效、快節奏的生活方式，適應時代的發展和不斷提高人們的生活水平。傳統的熱加工和冷凍加工雖然能夠保證中式菜肴如西蘭花的安全性，但會損壞西蘭花的色、香、味、形以及營養品質，造成再加工性較差[4]。同時由于綠色蔬菜本身在加工中顏色易劣變，受熱加工后品質極易損失，并且低酸預制蔬菜加工由于沒有酸對微生物的抑制作用，使其貨架期的微生物控制極為困難。因此，考慮以綠色蔬菜原料為主的成品菜肴的品質提升和食用安全性為首要任務，以及殺菌技術落后、殺菌處理后菜肴品質損失的現狀，開發西蘭花加工新工藝和新技術以提高其產品品質極為重要。

與傳統的熱加工技術相比，食品非熱加工過程中溫度相對較低，處理時間短，較好地保持了食品原有的品質。高靜壓(HHP)又稱超高壓，是一種新型的非熱食品加工技術，它既能有效的殺死食品中的微生物，保證食品的安全性，又能保持食品原有的色、香、味、形、營養等方面的品質[5-7]。大量的研究結果表明，要較好地控制預制蔬菜食品中微生物，需要 HHP 與溫度、pH、Nisin 等處理相結合[8-9]。目前，充氣包裝與HHP技術結合在果蔬保鮮和延長貨架期上的應用獲得關注。已有研究表明，充氣包裝與HHP結合能夠有效的殺菌，延長肉類[10]、水產品[11]等的貨架期，但是利用充氣包裝與HHP結合的殺菌技術處理以西蘭花為原料的預制蔬菜，在其殺菌效果和延長貨架期上的研究還鮮見報道。

本文研究了充氣包裝結合HHP技術對預制西蘭花的殺菌效果及品質的影響，并且比較了真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理對預制西蘭花品質影響的差別，篩選出保證食品衛生安全的充氣包裝方式。為HHP與充氣包裝在西蘭花工業化生產中的應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

市售新鮮西蘭花，購買于中國農業大學家屬區農貿市場。西蘭花貯存于4℃冷庫，24 h內試驗處理。

1.2 試驗試劑

氯化鈉、丙酮、碳酸鈣、次氯酸鈉(分析純，北京化學試劑公司)；平板計數瓊脂培養基(北京陸橋技術有限責任公司)；高純氮氣(99.9%)、高純二氧化碳(99.9%，北京千禧京城氣體銷售中心)。

1.3 試驗儀器與設備

Hunterlab Colourquest XE型全能色差儀，美國 HunterLab 公司；UV-1800紫外可見分光光度計，日本島津公司；EY-300A分析天平，日本松下電器公司；JYL-610九陽打漿機，九陽股份有限公司；CT3質構儀，美國博勒飛公司；KQ-250DE超聲清洗機，昆山市超聲儀器有限公司；S-HH-W21-Cr600恒溫水浴箱，北京長安科學儀器廠；CAU-HHP-700-6 HHP設備，包頭科發新型高技術食品機械有限責任公司；MF-400型真空封口機，廣州鴻億機電設備制造有限公司；DT-6D型氣調包裝機，溫州市大江真空包裝機械有限公司。

1.4 試驗方法

將無病蟲害、無機械損傷、新鮮的西蘭花進行清洗鮮切，然后于熱燙鍋中90～100℃熱燙90 s，將熱燙后的鮮切西蘭花放入50 mg/L的次氯酸鈉溶液中殺菌處理，之后冷卻瀝干，稱50 g放入包裝袋中。

1.4.2 預制西蘭花包裝方式 進行真空、充氣包裝。將西蘭花裝袋后利用真空包裝機進行真空包裝。用氣調包裝機進行充氣包裝，充氣包裝方式為：CO2(100%)、N2(100%)兩種充氣方式。

1.4.3 預制西蘭花殺菌處理 將上述西蘭花放入HHP處理釜中，于室溫(25℃)下采用壓力為 550 MPa，保壓時間為 6 min 進行HHP處理。空白對照為常壓(0.1 MPa)下未經HHP處理的樣品，所有樣品于 4℃下進行貯藏，每隔7 d進行各項指標檢測。

1.4.4 微生物檢測 對于TAB的檢測根據GB 4789.2—2010《食品微生物學檢驗菌落總數測定》檢測細菌總數，將破碎后的樣品適當稀釋后，傾注倒平板，于37℃培養48 h，計數規則采用國標方法，微生物菌落總數以cfu/g計。

1.4.5 葉綠素含量的測定 參照張素霞[12]的方法并做修改。稱取樣品2 g，置于研缽中，加入2 mL 80%丙酮(v/v)和少量CaCO3進行低溫研磨成均漿，再用80%(v/v)丙酮沖洗并定容至25 mL，搖勻，靜置，待CaCO3沉淀變白后過濾，濾液分別在645、663 nm處測吸光度值OD，以80%(v/v)丙酮為對照。每個樣品重復3次，取其平均值。葉綠素含量計算公式如式(1)—(3)：

Ca=12.71×A663-2.59×A645

(1)

Cb=22.88×A6454.67×A663

(2)

C=Ca+Cb=8.04×A663+20.29×A645

(3)

1.4.6 質構的測定 參考董鵬等[13]的方法并略作改進。將西蘭花桿置于質構儀 P/50 探頭下做質地多面分析(TPA)測試。條件為：測前速度為2 mm/s、測試速度為1 mm/s、測后速度為2 mm/s、壓縮程度為40%、停留時間為3 s、數據采集速率為400 pps、觸發值為5 g。每個處理組樣品3個重復，每個重復測定6個平行樣，取平均值。

1.5 數據分析

試驗進行3次處理，采用Microcal Origin 8.0 (美國Microcal公司)軟件制圖并對數據進行方差分析，顯著性水平為0.05，當P<0.05時表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 貯藏期間預制西蘭花菌落總數的變化

由于不結合溫度超高壓處理不能夠有效的殺滅孢子，所以經超高壓處理后的西蘭花我們置于4℃的冷庫中進行冷藏，每隔7d檢測一次微生物指標。圖1為預制西蘭花在貯藏期內菌落總數的變化。從圖1中看出，充N2包裝和充CO2包裝的預制西蘭花在第0d的菌落總數分別為5.20、5.15個對數，超出食品安全范圍，真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理的預制西蘭花菌落總數與對照相比分別降低2.03、3.20和2.70個對數，可以看出充CO2-HHP殺菌效果更好。充N2-HHP、真空-HHP處理的預制西蘭花在貯藏1w菌落總數分別為4.66、4.70個對數，超出了食品安全范圍，而充CO2-HHP處理的預制西蘭花的菌落總數在0～7w內呈現上升趨勢，在第7w時菌落總數為3.50個對數，但當貯藏8w時，菌落總數已多不可計，超出了食品安全范圍。這可能是因為高壓會殺死大部分微生物的營養體，也會導致剩余部分微生物受傷，從而使其無法增殖，只有在受傷細胞實現自我修復之后，才可以恢復增殖，即“超高壓造成細胞受傷后的修復作用”[14]，而且，已有不少研究表明低溫或低pH 會抑制這種修復[15-16]，充氣處理后，高壓使大量的CO2氣體溶解于食品中的水分造成細胞外部pH的降低，此外，一部分CO2氣體也會擴散進入細胞內部并溶解，使細胞內部的pH降低，抑制細胞內部與新陳代謝相關的酶，最終導致細胞死亡。因此，充CO2-HHP處理具有更好的殺菌效果，且能夠有效的將預制西蘭花的貨架期延長到8w。

圖1 貯藏期間西蘭花菌落總數的變化 注：N2-HHP：充N2結合HHP；CO2-HHP：充CO2結合HHP；N2：N2(100%)充氣包裝；CO2(100%)：CO2(100%)充氣包裝，下同。

2.2 貯藏期間預制西蘭花質構的變化

硬度可以反映果蔬質地堅實度的大小。圖2可以看出，真空-HHP處理、充N2-HHP、充CO2-HHP處理后的預制西蘭花的硬度與只充N2包裝處理相比有所下降，但沒有顯著性的差異(P>0.05)，該結果與董鵬等[17]在研究蔬菜高靜壓殺菌效果及其感官品質評價中高壓會使蔬菜硬度下降的結果是一致的，但是充CO2-HHP處理后的預制西蘭花硬度更加接近于對照組，表明充CO2-HHP處理能夠更好地保持西蘭花質構。貯藏期間，充CO2-HHP處理后的預制西蘭花貯藏期內的硬度總體上呈現下降趨勢，但是硬度下降不顯著。因此充CO2-HHP處理能夠更好的保證貯藏期間預制西蘭花質構的穩定。

圖2 貯藏期間西蘭花硬度的變化 注：不同的小寫字母表示預制西蘭花不同處理間差異顯著(P<0.05)。

2.3 貯藏期內預制西蘭花葉綠素含量的變化

西蘭花中含有大量葉綠素，但隨著貯藏時間的延長葉綠素含量下降，導致西蘭花褪綠黃化，嚴重影響西蘭花感官品質。由圖3可看出，真空-HHP處理、充N2-HHP處理后的預制西蘭花葉綠素a、葉綠素b與總葉綠素較對照相比差異不顯著。Van Loey 等[18]在研究中也發現，HHP處理后的西蘭花汁中葉綠素含量沒有變化。但是充CO2-HHP處理的預制西蘭花葉綠素a含量、總葉綠素含量與其他處理組相比顯著降低(P<0.05)，顏色呈現黃綠色。目前認為葉綠素的代謝途徑之一為由外界環境如溫度和酸主導的代謝途徑[19]。充CO2-HHP處理預制西蘭花的葉綠素含量顯著降低，推測可能是因為充入CO2后，高壓使大量CO2滲入細胞內，CO2溶解形成碳酸，降低了細胞內的pH，加速了葉綠素的降解。

圖3 貯藏期間西蘭花葉綠素含量的變化注：A：葉綠素a、B：葉綠素b、C：總葉綠素

貯藏期間，充CO2-HHP處理預制西蘭花的葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素的含量在0～4w呈現隨貯藏期的延長逐漸降低的趨勢，但從第4w開始到第8w，葉綠素a含量逐漸增加，到第8w超越了初始值，而圖3-B所示的葉綠素b增加的趨勢不明顯，與初始值相比顯著降低，H?rtensteine研究表明，葉綠素b轉化為葉綠素a是葉綠素降解的先決條件[20]。因此，貯藏期間葉綠素b顯著降低而貯藏后期葉綠素a顯著增加的原因可能是葉綠素b在貯藏期間轉化為了葉綠素a。但這并非葉綠素a增加的唯一原因，其相關機制還有待于進一步探索。圖C所示總葉綠素含量在4～8w顯著增加，但仍然沒有恢復到初始值，猜測可能是由于CO2溶于水的反應是可逆的，在隨著貯藏期的延長，碳酸又轉化為了CO2，CO2從細胞中溢出，細胞中游離的H+大量減少，葉綠素脫鎂反應受到抑制，該反應朝向逆反應方向進行，從而使預制西蘭花的葉綠素含量在貯藏后期增加。但是產生該現象的機理還需要進一步的研究和探討。因此充CO2-HHP處理未能很好的保持預制西蘭花顏色品質，且無法保證預制西蘭花貯藏期間顏色的穩定性。

3 結論

從貯藏期微生物和品質分析，真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理后的預制西蘭花菌落總數分別降低2.03、3.20和2.70個對數，表明充CO2與HHP具有一定的協同殺菌效果，充CO2-HHP技術殺菌效果最好，并且能夠將貯藏期延長到8w。同時，充CO2-HHP處理與真空-HHP、充N2-HHP處理相比，能夠更好地保持西蘭花質地，但是顏色品質相對較差。因此，充CO2-HHP技術能夠最大限度延長預制西蘭花貨架期，但在此基礎上，需要進一步提高預制西蘭花的顏色品質，使該技術更加適合應用于西蘭花實際的生產。◇

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(責任編輯 劉宏)

Effect of Gas Combined with High Hydrostatic Pressure on Quality and Shelf-life of Pre-broccoli

LIU Qi，ZHOU Bing，OU Ya-wen，XIONG Xin-xing，ZHANG Yan，HU Xiao-song，LIAO Xiao-jun

(College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University/Chinese National Engineering Research Centre for Fruits and Vegetables Processing，Beijing 100083，China)

The effects of gas combination of high hydrostatic pressure on the quality and shelf-life of pre-broccoli were studied.Vacuum packaging and packing with different proportions of gas (100% CO2，100% N2)combined with the high hydrostatic pressure treatments (HHP，550 MPa，6 min)were used to pretreat the broccoli.The results showed that after vacuum packaging combined with HHP treatment，CO2combined with HHP treatment and N2combined with HHP treatment，the total bacteria was reduced by 2.03，3.20 and 2.70 log cycles respectively.Shelf life of broccoli could be reached eight weeks after CO2combined with HHP treatment.Simultaneously，HHP maintained better texture and color of broccoli.Therefore，CO2combined with HHP could be an effectively method to improve the effect of sterilization and extend the shelf-life of the broccoli.

gas combination of high hydrostatic pressure；pre-broccoli；sterilization；shelf-life；quality

國家自然科學基金“高靜壓加工綠色蔬菜顏色品質變化的分子機制研究”(項目編號：31271910)。

劉琪(1992— )，女，在讀碩士研究生，研究方向：農產品加工及貯藏工程。

張燕(1977— )，女，博士，副教授，研究方向：果蔬營養和非熱加工。