脈沖強光與紫外輻照對鮮食玉米貯藏品質的影響

何余堂,宋珊珊,解玉梅,朱力杰,王勝男,劉 賀,馬 濤

(渤海大學食品科學與工程學院,生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心,遼寧錦州 121013)

脈沖強光與紫外輻照對鮮食玉米貯藏品質的影響

何余堂,宋珊珊,解玉梅,朱力杰,王勝男,劉 賀*,馬 濤

(渤海大學食品科學與工程學院,生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心,遼寧錦州 121013)

鮮食玉米貯藏期間品質會下降。以脈沖強光(PL)與紫外輻照(UVR)對鮮食玉米進行保鮮,分析含水量、質量損失率、TPA指標、色差與感官品質,研究貯藏期間品質變化。結果表明,PL、UVR的水分含量顯著(p=0.012)、極顯著(p=0.003)高于對照,說明可有效抑制水分散失,而PL與UVR無顯著差異。在質量損失率上,PL顯著低于對照(p=0.018),UVR極顯著低于對照(p=0.010),PL顯著低于UVR(p=0.035),說明PL、UVR有助于降低玉米質量損失。PL處理的鮮食玉米內聚性極顯著高于UVR(p=0.0002)和對照(p=0.0019),UVR與對照無明顯差異;在硬度、膠粘性和咀嚼性上,PL與UVR均極顯著高于對照(硬度:p=0.0011,p=0.0024;膠粘性:p=0.0004,p=0.0063;咀嚼性:p=0.0003,p=0.0019),PL極顯著高于UVR(硬度:p=0.0003;膠粘性:p=0.0005;咀嚼性:p=0.0002),說明PL與UVR會導致籽粒硬度增大,膠粘性和咀嚼性增加。PL、UVR、對照三者間在色差上無顯著差異;鮮食玉米貯藏10 d時,PL感官評分為84.4,UVR為80.6,對照為73.2。PL感官品質極顯著優于UVR 和對照(p=0.005,p=0.002),UVR也極顯著優于對照(p=0.002),說明PL對鮮食玉米保鮮效果較好,能更好保持色、香、味等感官品質。

脈沖強光,紫外輻照,鮮食玉米,保鮮品質

鮮食玉米營養豐富、口感細膩、風味獨特,深受廣大消費者喜愛[1]。鮮食玉米收獲后,由于呼吸旺盛,容易喪失水分,加上微生物滋生,導致鮮食品質不斷下降[2]。需要研究保鮮技術以解決鮮食玉米在加工、貯藏方面存在的問題[3]。近年來,新型保鮮材料的研究、食品保鮮過程中品質的變化與控制機理一直是研究的熱點[4]。

表1 鮮食玉米感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of fresh corn

目前,鮮食玉米貯藏保鮮技術方法較多,如加熱保鮮技術、常溫保鮮技術、低溫保鮮技術(冷藏保鮮和冷凍保鮮)、真空包裝保鮮技術、氣調保鮮技術、輻照保鮮技術等,但還存在如保鮮期短,工藝流程多,需要專門設備,成本高等缺點[5-9]。在食品加工過程中,常用熱處理和非熱處理方法進行殺菌保鮮,如加熱殺菌、輻照殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌等,但也有缺點。加熱殺菌易導致食品色、香、昧及營養成分的降低;輻照殺菌易產生異昧,且需要專門設備,成本高;紫外照射穿透能力小,在紫外線照射不到的地方,殺菌效果不理想[10];臭氧殺菌會導致細胞膜透性增加,酶促褐變現象,農產品品質下降[11]。

脈沖強光技術是利用瞬時、高強度的脈沖光能殺滅各類微生物,達到保鮮目的。與傳統巴氏滅菌相比,脈沖強光技術具傳遞快速、均勻、處理時間短、產熱少、無副產物、易控制等優點,可減少對食品中營養成分的破壞,廣泛應用于食品加工、生物制藥等領域[12-14]。紫外線照射可破壞微生物的DNA結構,較好的殺滅微生物。具有快速、簡便、產熱少、易控制等優點,廣泛應用于食品加工等領域[15]。

為研究鮮食玉米在保鮮期間的品質變化,本研究以鮮食糯玉米為材料,利用非熱處理方法:脈沖強光和紫外輻照技術進行殺菌保鮮,研究貯藏過程中鮮食玉米的品質變化,為鮮食玉米的貯藏保鮮提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮玉米 墾粘4號(籽粒黃色),遼寧省錦州;檸檬酸(AR) 天津市致遠化學試劑有限公司。

ZWB-I-01(LA50-800H)脈沖強光殺菌裝置 寧波中物光電殺菌技術有限公司;石英紫外殺菌燈(UV25/40 W) 錦州市光學醫療器械廠;TA.XTplus質構儀 英國Stable Micro Systems公司;CR-400色彩色差計 日本Konica Minolta 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 保鮮工藝流程 鮮玉米果穗采摘(選乳熟期、無病蟲害、大小均勻、籽粒飽滿的果穗)→預處理(去掉玉米須和包皮,流動清水沖洗)→護色(鮮玉米置于0.6%的檸檬酸溶液中浸泡20 min,進行護色)→脈沖強光/紫外輻照處理→冷藏(0～4 ℃);以未進行脈沖強光/紫外輻照處理的鮮玉米為對照。

1.2.2 脈沖強光殺菌保鮮 將預處理并護色的玉米放入脈沖強光儀器內,上下左右均有照射,脈沖能量300 J,脈沖強光閃照距離10 cm,閃照32次(前期研究中優化取得的工藝條件),然后保鮮膜包裝,鮮玉米于0～4 ℃冷藏;定期進行品質分析,鑒定鮮食玉米保鮮效果。

1.2.3 紫外輻照殺菌保鮮 將預處理并護色的玉米置紫外燈下,上下左右均照射,處理時間2 min,然后將鮮玉米0～4 ℃冷藏;定期進行品質分析,鑒定鮮食玉米保鮮效果。

1.2.4 保鮮品質測定 在貯藏保鮮過程中定期(分別在0、5、10、15、20、25、30 d時)測定鮮食玉米的品質。

1.2.4.1 水分含量測定 采用干燥法測定水分含量。

1.2.4.2 質量損失率測定 采用稱質量法測定鮮食玉米的質量損失率[16]。

1.2.4.3 TPA(texture profile analysis)指標測定 采用P10柱形探頭測定,TPA測試條件為:測前速率1 mm/s,測試速率2 mm/s,測后速率2 mm/s,穿刺深度3 mm,壓縮程度設70%,停留間隔5 s,觸發值5 g[17]。

1.2.4.5 感官評定 感官評定標準見表1。

1.3 數據處理

利用成組數據平均數的假設檢驗(t檢驗)分析脈沖強光與紫外輻照兩種處理方式在鮮食玉米貯藏品質,如水分含量、質量損失率、硬度、膠粘性、咀嚼性及感官品質上的差異。α=0.05 為顯著水平,α=0.01為極顯著水平。

2 結果與分析

2.1 水分含量的變化分析

鮮食玉米呼吸旺盛,水分易散失(圖1)。對照玉米的水分含量(質量分數)隨貯藏時間下降很快,而脈沖強光與紫外輻照處理的鮮食玉米水分含量下降較緩慢,均高于對照;經t檢驗分析,p=0.003,紫外輻照與對照的水分含量差異極顯著;而脈沖強光與對照的水分含量差異顯著(p=0.012)。與紫外輻照比較,脈沖強光處理的水分含量開始下降快(0～10 d),隨后下降比較緩慢(15～30 d);紫外輻照與脈沖強光的水分含量差異不顯著(p=0.474)。說明脈沖強光與紫外輻照均有助于保持鮮食玉米水分,防止流失。

圖1 鮮食玉米水分含量變化Fig.1 Changes in moisture content of fresh corn

2.2 質量損失率分析

在貯藏期間,鮮食玉米由于呼吸作用與營養成分的代謝分解,除水分失去外,干物質的量也有所減少,還可能有微生物滋生,導致質量損失率提高[19-20]。從圖2可看出,脈沖強光與紫外輻照處理的鮮食玉米在貯藏初期(0～10 d),質量損失率與對照相近,隨后差距拉大,對照高于紫外輻照,而脈沖強光處理的質量損失率最低;30 d時分別為:對照達到27.4%,紫外輻照24.8%,脈沖強光22.0%;經t檢驗分析,脈沖強光的質量損失率顯著低于對照(p=0.018),紫外輻照的質量損失率極顯著低于對照(p=0.010),而脈沖強光的質量損失率卻顯著低于紫外輻照(p=0.035),原因在于貯藏初期(0～5 d),脈沖強光的質量損失率高于紫外輻照,隨后一直低于紫外輻照。說明脈沖強光與紫外輻照有助于玉米保鮮,降低質量損失。

圖2 鮮食玉米質量損失率變化Fig.2 Changes in weight loss rate of fresh corn

2.3 物性指標分析

鮮食玉米采收后代謝旺盛,可溶性糖向淀粉轉化;在貯藏期間,代謝作用導致營養成分的分解與轉化,水分含量降低;在物性指標上表現為:硬度增加,內聚性增加,膠黏性與咀嚼性也相應提高,從而導致感官品質與營養品質均下降。

TPA分析表明(圖3a),鮮食玉米的硬度不斷升高。脈沖強光與紫外輻照處理的鮮食玉米在貯藏初期,硬度分別為1606.65、1542.88 g,高于對照(1498.58 g),隨后逐漸增加,30 d時達到3381.28,3232.36 g,對照為2990.61 g;經t檢驗分析,脈沖強光與紫外輻照之間,p=0.0003,表明脈沖強光處理的硬度極顯著高于紫外輻照;紫外輻照與對照之間,p=0.0024,脈沖強光與對照之間,p=0.0011,脈沖強光與紫外輻照處理的硬度均極顯著高于對照。說明脈沖強光與紫外輻照處理會導致玉米籽粒的硬度增加,這與2.1,2.2中的結論有所不同,原因在于脈沖強光與紫外輻照會導致玉米籽粒的外表皮硬化。

鮮食玉米內聚性在貯藏期間不斷增加(圖3b)。脈沖強光與紫外輻照處理的內聚性均高于對照;經t檢驗分析,脈沖強光的內聚性極顯著高于對照(p=0.0019),而紫外輻照與對照之間差異不顯著(p=0.1012);但脈沖強光的內聚性極顯著高于紫外輻照(p=0.0002)。

鮮食玉米的膠粘性在貯藏期間持續增加(圖3c)。脈沖強光與紫外輻照處理的鮮食玉米在貯藏初期,膠粘性就高于對照,隨后逐漸增加,30 d時分別達到2369.29、2132.36 g,對照為1895.62 g;經t檢驗分析,三者之間的膠粘性均達到極顯著差異(脈沖強光與紫外輻照之間,p=0.0005;脈沖強光與對照之間,p=0.0004;紫外輻照與對照之間,p=0.0063)。

鮮食玉米咀嚼性在貯藏期間持續增加(圖3d)。脈沖強光與紫外輻照處理的咀嚼性在貯藏初期高于對照,隨后逐漸增加,30 d時分別達到2227.45、1936.18 g,對照為1758.43 g;經t檢驗分析,脈沖強光、紫外輻照與對照的咀嚼性相互均達到極顯著差異(脈沖強光與紫外輻照之間,p=0.0002;脈沖強光與對照之間,p=0.0003;紫外輻照與對照之間,p=0.0019)。

圖3 鮮食玉米TPA分析Fig.3 Analysis of TPA in fresh corn

2.4 鮮食玉米色差分析

玉米中的色素主要為黃色素,主要由玉米黃素(zeaxanthin)和隱黃素(cryptoxanthin)組成。光照,高溫,氧化劑,金屬離子等都會破壞玉米黃色素。因此,脈沖強光與紫外輻照會導致鮮食玉米中黃色素的分解,實驗中宜控制照射時間,以降低這種影響。

鮮食玉米的色差分析見圖4,玉米籽粒的亮度較高,色品少紅多綠,多黃少藍。一般來說,脈沖強光處理的鮮食玉米在貯藏期間(0～30 d)的總色差ΔE*從34.92～37.38,紫外輻照處理的總色差ΔE*在34.84～37.43,對照的總色差ΔE*從34.27～37.48,ΔE*的差異幾乎都在0～3.0之間,說明顏色差異不大。經t檢驗分析,脈沖強光與對照之間的p=0.052,紫外輻照與對照之間的p=0.171,脈沖強光與紫外輻照之間的p=0.383,說明脈沖強光、紫外輻照處理與對照在顏色上沒有明顯差異。

圖4 鮮食玉米色差比較Fig.4 Comparison on color difference of fresh corn

2.5 鮮食玉米感官鑒定分析

鮮食玉米貯藏過程中,色澤、形態、滋味等感官品質發生變化。對照的感官品質在貯藏期間下降比較快(圖5),脈沖強光與紫外輻照處理的鮮食玉米在貯藏初期(0～10 d),感官品質保持良好;在貯藏10 d時,感官評分分別為:脈沖強光84.4,紫外輻照80.6,對照73.2,隨后下降,但脈沖強光、紫外輻照比對照下降速度慢;經t檢驗分析,脈沖強光極顯著高于對照(p=0.002),紫外輻照也極顯著高于對照(p=0.002),說明脈沖強光與紫外輻照處理對鮮食玉米保鮮有較好的效果。在貯藏期間,脈沖強光與紫外輻照的感官品質的變化趨勢相近,但脈沖強光高于紫外輻照;經檢驗,p=0.005,說明脈沖強光的保鮮效果在感官品質上明顯優于紫外輻照。

圖5 鮮食玉米感官品質變化Fig.5 Changes in sensory quality of fresh corn

3 結論

與對照相比,脈沖強光與紫外輻照處理對鮮食玉米品質的影響明顯。脈沖強光與紫外輻照的鮮食玉米在貯藏期間,水分含量顯著或極顯著高于對照,可有效抑制鮮食玉米水分散失,但紫外輻照與脈沖強光處理的水分含量之間差異不顯著。鮮食玉米在貯藏0～10 d時,脈沖強光與紫外輻照的質量損失率與對照接近,30 d時紫外輻照低于對照2.6個百分點,脈沖強光低于對照5.4個百分點;在質量損失率上,脈沖強光顯著低于對照,紫外輻照極顯著低于對照,脈沖強光顯著低于紫外輻照。說明脈沖強光與紫外輻照有助于保持玉米營養成分,降低質量損失。

脈沖強光處理的內聚性極顯著高于紫外輻照和對照,而紫外輻照與對照間無明顯差異;脈沖強光與紫外輻照的硬度均極顯著高于對照,脈沖強光的硬度也極顯著高于紫外輻照,說明脈沖強光與紫外輻照會導致玉米籽粒硬度增加;在膠粘性和咀嚼性上,脈沖強光極顯著高于紫外輻照,紫外輻照極顯著高于對照。

脈沖強光、紫外輻照與對照在色差上無明顯差異。脈沖強光處理的鮮食玉米在貯藏10 d時,感官評分為84.4,紫外輻照為80.6,對照為73.2。脈沖強光處理的感官品質極顯著優于紫外輻照和對照,而紫外輻照的也極顯著優于對照。說明脈沖強光對鮮食玉米的保鮮效果較好,能更好保持色、香、味等感官品質。

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Effects of pulsed light and UV irradiation on fresh corn quality during storage period

HE Yu-tang,SONG Shan-shan,XIE Yu-mei,ZHU Li-jie,WANG Sheng-nan,LIU He*,MA Tao

(College of Food Science and Technology,Bohai University,National & Local Joint Engineering Research Center of Storage,Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products,Jinzhou 121013,China)

Fresh corn quality declined during storage. The pulsed light(PL)and UV irradiation(UVR)treatment were used to preserve fresh corn to analyze the moisture content,weight loss rate,TPA index,odors,color difference and sensory quality in order to research quality changes of fresh corn during storage.The results showed that moisture content of PL and UVR were higher significantly(p=0.012)and extremely significantly(p=0.003)than the control exhibiting that PL and UVR could effectively inhibit moisture loss of fresh corn,but without significant difference between PL and UVR. In weight loss rate,PL was lower significantly than control(p=0.018),UVR was lower extremely significantly(p=0.010)than control and PL was lower significantly(p=0.035)than UVR,which showing PL and UVR were helpful to reduce the weight loss of fresh corn. PL was higher extremely significantly than UVR(p=0.0002)and control(p=0.0019)in corn cohesiveness while there was no significant difference between UVR and control. PL and UVR were extremely significantly higher than control(hardness:p=0.0011,p=0.0024,gumminess:p=0.0004,p=0.0063,chewiness:p=0.0003,p=0.0019)and also PL were extremely significantly higher than UVR(hardness:p=0.0003,gumminess:p=0.0005,chewiness:p=0.0002)in hardness,gumminess and chewiness. It displayed that PL and UVR could raise corn kernel hardness and increase gumminess and chewiness. There were no significant differences in color difference among PL,UVR and control. The sensory evaluation score of PL was 84.4,UVR was 80.6 and the control was 73.2 when fresh corn storage 10 d. The sensory quality of PL was extremely significantly better than UVR(p=0.005)and control(p=0.002),and the sensory quality of UVR was extremely significantly better than control(p=0.002). The effects of PL on fresh corn were better and could better maintain sensory qualities such as color,odor and taste.

pulsed light;UV irradiation;fresh corn;preservation quality

2016-07-06

何余堂(1967-),男,博士,教授,研究方向:糧油植物蛋白與食品生物技術,E-mail:heyutang@163.com。

*通訊作者:劉賀(1979-),男,博士,教授,研究方向:糧油植物蛋白工程,E-mail:liuhe2069@163.com。

遼寧省教育廳科學技術研究項目(L2012399);國家自然科學基金青年項目(31471621)。

TS205.9

A

1002-0306(2017)02-0324-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.054