鳳爪的微波與巴氏組合殺菌工藝研究

俞建峰， 倪 蕾， 崔政偉， 陳海英

（1.江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江南大學(xué)，江蘇 無錫214122）

鳳爪的微波與巴氏組合殺菌工藝研究

俞建峰1，2， 倪 蕾1，2， 崔政偉1，2， 陳海英1，2

（1.江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江南大學(xué)，江蘇 無錫214122）

為了克服鳳爪高溫殺菌和輻照殺菌的缺點(diǎn)，對鳳爪進(jìn)行微波與巴氏組合殺菌試驗(yàn)研究。通過響應(yīng)面試驗(yàn)，分析了微波溫度、巴氏溫度和殺菌次數(shù)對鳳爪組合殺菌后的質(zhì)構(gòu)特性、感官品質(zhì)、菌落數(shù)及鳳爪的模糊綜合評價(jià)值的影響，進(jìn)行微波與巴氏組合殺菌的工藝參數(shù)優(yōu)化。組合殺菌工藝優(yōu)化參數(shù)為：巴氏溫度88℃、微波溫度為120℃，殺菌次數(shù)為2，其鳳爪的模糊綜合評價(jià)的理論值為0.85。并對最優(yōu)組25℃微生物生長狀況進(jìn)行了曲線擬合，得到了鳳爪微生物生長的動(dòng)力學(xué)方程。

鳳爪；微波殺菌；巴氏殺菌；響應(yīng)面分析

鳳爪是人們喜愛的熟肉制品，鳳爪中富含人體所需的蛋白質(zhì)，且雞爪的脆骨及韌帶質(zhì)構(gòu)頗佳，具有嚼勁，風(fēng)味特別。目前食品加工企業(yè)對小包裝鳳爪殺菌方式主要以高溫殺菌和輻照殺菌為主[1-2]，高溫殺菌后鳳爪質(zhì)感軟爛，影響了消費(fèi)者的口感。左偉勇、Wattanachant[3，4]等研究了熱對雞鴨肉的剪切的影響，發(fā)現(xiàn)隨著熱的強(qiáng)度的增加剪切力先上升后下降。這主要是因?yàn)闊嶙饔脧?qiáng)度增加初期，蛋白質(zhì)變性，肌肉收縮，隨著熱作用強(qiáng)度的進(jìn)一步增加，纖維斷裂崩解。

巴氏殺菌能夠保留鳳爪的營養(yǎng)價(jià)值，并且對鳳爪的風(fēng)味影響較小，但是巴氏殺菌后仍殘留部分微生物，導(dǎo)致鳳爪的保質(zhì)期短，易出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象[5-7]。微波殺菌是一種新型的殺菌方式，不會(huì)造成化學(xué)物質(zhì)的殘留；與放射輻照殺菌相比，不存在放射性物質(zhì)污染和殘留，安全性高[8-14]。

近年來微波殺菌所涉及的食品有面粉制品，調(diào)理食品，飲料，肉制品[15]。研究微波與巴氏殺菌的組合，既能保證徹底殺菌，又能保持鳳爪的風(fēng)味和感官品質(zhì)，具有現(xiàn)實(shí)的研究意義。本課題對鳳爪進(jìn)行微波與巴氏組合殺菌試驗(yàn)研究，改變微波溫度、巴氏溫度和殺菌次數(shù)3種工藝參數(shù)，通過響應(yīng)面分析方法研究了組合殺菌效果，以探索組合殺菌技術(shù)在鳳爪殺菌中應(yīng)用的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷凍鳳爪：無錫家樂福超市；PA/CPP復(fù)合包裝材料（厚度100 μm）：江蘇申凱包裝有限公司提供；平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基：青島高科技海博生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

YQ5G-03型微波殺菌機(jī)：南京永青食品高新技術(shù)發(fā)展有限公司產(chǎn)品；TMS-PRO型食品質(zhì)構(gòu)分析儀：美國FTC公司產(chǎn)品；SYQ-DSX-280B型不銹鋼手提蒸汽滅菌器：上海中安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；SWCJ-IG型單人凈化工作臺(tái)：浙江蘇凈凈化設(shè)備有限公司產(chǎn)品；ScienTZ-09型無菌均質(zhì)器：寧波新芝生物科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鳳爪的制作工藝 挑選大小相似的完整冷凍鳳爪25個(gè)（約1 000 g），將其放入冷水中解凍30min，去除雞爪上的冰塊，再浸泡20 min以去除鳳爪表面及內(nèi)部的血，將其放入鍋內(nèi)、加入調(diào)味品預(yù)煮10 min，將煮好的雞爪撈出，用冷水沖洗一下，放在室溫下冷卻1 h再用汁液浸泡2 h，然后進(jìn)行真空包裝和殺菌，最后對殺菌后的鳳爪進(jìn)行質(zhì)構(gòu)、感官評價(jià)和菌落總數(shù)的檢測。

1.2.2 質(zhì)構(gòu)特性的測定 用鋒利的成型刀具在樣品相同的部位按相同的紋路切成大小相同的試樣，將試樣放置在美國FTC公司TMS-PRO食品質(zhì)構(gòu)分析儀上，在25℃條件下進(jìn)行物性分析，探頭接觸平面與肌纖維方向保持同一方向，每個(gè)組取10個(gè)樣進(jìn)行平行試驗(yàn)，測試條件見表1。

1.2.3 微生物的檢測 鳳爪菌落總數(shù)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4789.2-2010檢測，鳳爪大腸菌群按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4789.3-2010檢測。

表1 鳳爪質(zhì)構(gòu)變量測試條件Table 1 Value of texture test parameters

1.2.4 感官品質(zhì)的測定 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22210-2008《肉及肉制品感官評定規(guī)范》，將鳳爪的感官品質(zhì)分為3個(gè)方面：色澤形態(tài)、氣味滋味、組織狀態(tài)，且最終確定這3者的權(quán)重分別為0.3、0.3、0.4。讓4位專業(yè)的感官評定專家，采用5分制的方法對鳳爪的感官品質(zhì)進(jìn)行打分。

1.2.5 保質(zhì)期試驗(yàn) 經(jīng)過殺菌后的鳳爪放置在25℃的恒溫箱中，每隔一段時(shí)間檢測其微生物生長指標(biāo)，擬合出微生物生長的動(dòng)力學(xué)方程，并預(yù)測出其在常溫下的貨架壽命。

1.2.6 試驗(yàn)的設(shè)計(jì) 微波與巴氏組合殺菌的工作流程是：先將預(yù)煮并包裝的鳳爪在水浴鍋內(nèi)升溫到預(yù)定的巴氏殺菌溫度，然后取出鳳爪進(jìn)行微波殺菌，當(dāng)鳳爪的中心溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，停止殺菌并將其放入水浴鍋內(nèi)在巴氏溫度下保溫20 min，這樣就完成了一次殺菌。兩次殺菌就是在保溫后再進(jìn)行微波殺菌，然后再保溫，以此循環(huán)，組合殺菌過程如圖1所示。

圖1 組合殺菌過程Fig.1 Process of pasteurized combined with microwave sterilization

以巴氏溫度、微波溫度和殺菌次數(shù)為主要變量設(shè)計(jì)了3因素3水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，見表2所示。

表2 微波與巴氏組合殺菌的響應(yīng)面因素水平表Table 2 Response surface levels of pasteurized combined with microwave sterilization

1.3 鳳爪評價(jià)指標(biāo)的模糊數(shù)學(xué)模型

鑒于單一化指標(biāo)不能完整表述鳳爪殺菌后的總體質(zhì)量，經(jīng)分析，采用模糊評價(jià)指標(biāo)能夠綜合評價(jià)鳳爪質(zhì)量水平。選取鳳爪質(zhì)構(gòu)、菌落總數(shù)、感官評價(jià)3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)作為鳳爪殺菌后質(zhì)量水平的評價(jià)指標(biāo)，即：

1.3.1 鳳爪的模糊權(quán)向量 根據(jù)質(zhì)構(gòu)、菌落總數(shù)和相關(guān)專家給出的感官品質(zhì)評價(jià)，得到對鳳爪殺菌效果評價(jià)指標(biāo)的隸屬度，結(jié)果見表3，按行歸一化得到表4。

表3 鳳爪殺菌效果評價(jià)指標(biāo)的隸屬度Table 3 Evaluation index membership degree of chicken claws’sterilization

表4 鳳爪殺菌效果評價(jià)指標(biāo)的模糊權(quán)向量Table 4 Fuzzy weight vector of evaluation index of chicken claws’sterilization

按表4中的3列各取平均值就可得到鳳爪殺菌效果評價(jià)的模糊權(quán)向量值：

1.3.2 建立鳳爪殺菌質(zhì)量綜合評價(jià)指標(biāo) 在鳳爪殺菌效果的評價(jià)指標(biāo)中，將質(zhì)構(gòu)和感官評價(jià)指數(shù)設(shè)定為正效應(yīng)，其隸屬度函數(shù)均可表示為：

相反地，鳳爪菌落總數(shù)在鳳爪殺菌效果的評價(jià)指標(biāo)中可設(shè)定為負(fù)效應(yīng)，即菌落總數(shù)越少，殺菌效果就越佳，因此其隸屬度函數(shù)為：

式（1）和式（2）中的si表示鳳爪殺菌質(zhì)量的指標(biāo)ei對應(yīng)等級模糊子集的評價(jià)指標(biāo)值；smax，smin分別表示鳳爪殺菌質(zhì)量的指標(biāo)ei對應(yīng)等級模糊子集的評價(jià)指標(biāo)最大和最小值。進(jìn)而得到鳳爪殺菌效果評價(jià)指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣，式（3）：

模糊關(guān)系矩陣S中的第i行第j列元素Sij表示鳳爪殺菌質(zhì)量，從指標(biāo)ei來看對其對應(yīng)等級模糊子集的隸屬度。鑒于有3個(gè)鳳爪殺菌質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，最后可以得到9個(gè)模糊子集，所以取i=1，2，3；j= 1，2，3，…，9。

用模糊權(quán)向量d將不同的行進(jìn)行矩陣運(yùn)算就可以獲得鳳爪殺菌質(zhì)量總體上對各個(gè)等級模糊子集的隸屬度，即模糊綜合評價(jià)結(jié)果向量z，其模型為式（4）：

2 結(jié)果與分析

2.1 鳳爪質(zhì)構(gòu)的響應(yīng)面分析

由表5可知，各試驗(yàn)組的內(nèi)聚性和彈性的差別都是不是很大，硬度值的變化較大，最大值為3.45N，最小值為2.11 N，而膠凝性和咀嚼性都是二級參數(shù)，膠凝性是硬度和內(nèi)聚性的乘積，咀嚼性是膠凝性和彈性的乘積，所以這兩者的數(shù)據(jù)差距較大，現(xiàn)有咀嚼性為評價(jià)指標(biāo)，重點(diǎn)研究微波與巴氏組合對其影響。

通過Design expert 8.0軟件對表5中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析，建立了咀嚼性（y1）與巴氏溫度（x1）、微波溫度（x2）和殺菌次數(shù)（x3）的多元回歸模型，模型為：

經(jīng)方差分析后，模型模擬的二次回歸方程非常顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)的P值為0.144 2＞0.05，沒有顯著性的差異，也就是說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有異常的點(diǎn)，誤差很小。模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.96，R2adj=0.91，說明模型與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合良好，模型可靠度高。

表5 鳳爪質(zhì)構(gòu)的響應(yīng)面分析結(jié)果Table 5 Response surface analysis result of texture

2.2 鳳爪菌落總數(shù)的響應(yīng)面分析

由表6可知，微波與巴氏組合殺菌可以有效的減少鳳爪的初始菌落總數(shù)，并且大多數(shù)都可以達(dá)到商業(yè)無菌的狀態(tài)，可以大大延長鳳爪的貨架期，在所有的殺菌組中大腸菌群均小于30 cfu/hg，且均未檢測出金色葡萄球致病菌。

2.3 鳳爪感官品質(zhì)的響應(yīng)面分析

鳳爪的感官評價(jià)主要包含色澤及形態(tài)、氣味及滋味和組織狀態(tài)，它們所占的比例分別為0.3、0.3、0.4。由表7可知，經(jīng)微波與巴氏組合殺菌后，鳳爪的色澤及形態(tài)、氣味及滋味均比較好，而組織狀態(tài)稍差，這主要是有因?yàn)橛行┙M有明顯的汁液滲出。

通過Design expert 8.0軟件對上表中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析，建立了咀嚼性（y2）與巴氏溫度（x1）、微波溫度（x2）和殺菌次數(shù)（x3）的多元回歸模型，模型為：

經(jīng)方差分析后，模型模擬的二次回歸方程非常顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)的P值為0.144 2＞0.05，沒有顯著性的差異，也就是說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有異常的點(diǎn)，誤差很小。模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.981，R2adj=0.96，說明回歸模型與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合良好，模型可靠度高。

表6 鳳爪菌落總數(shù)的響應(yīng)面分析結(jié)果Table 6 Response surface analysis result of Total number of colonies

表7 鳳爪感官品質(zhì)的響應(yīng)面分析結(jié)果Table 7 Response surface analysis result of sensory evaluation

2.4 鳳爪的微波與巴氏組合殺菌的響應(yīng)面優(yōu)化

2.4.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析 質(zhì)構(gòu)、菌落總數(shù)、感官評價(jià)都是鳳爪的重要的評價(jià)指標(biāo)，任何一個(gè)單一的指標(biāo)都不能全面的評價(jià)鳳爪的品質(zhì)，所以得進(jìn)行鳳爪的模糊綜合評價(jià)。咀嚼性是二次參數(shù)，是硬度、內(nèi)聚性和彈性三者的乘積，選擇咀嚼性作為質(zhì)構(gòu)的代表與菌落總數(shù)和感官品質(zhì)來計(jì)算鳳爪的模糊綜合評價(jià)值，由公式（1）、（2）可以計(jì)算得出各個(gè)指標(biāo)值的隸屬度，鳳爪評價(jià)指標(biāo)的模糊權(quán)向量為d=（0.416 0.326 0.258），再由公式（3）和（4）可以計(jì)算出模糊綜合評價(jià)值，見表8。通過Design expert 8.0軟件對上表中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析，建立了模糊綜合評價(jià)值（y）與巴氏溫度（x1）、微波溫度（x2）和殺菌次數(shù)（x3）的多元回歸模型，模型為：

經(jīng)方差分析后，模型模擬的二次回歸方程非常顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)的P值為0.097 7＞0.05，沒有顯著性的差異，也就是說明試驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有異常的點(diǎn)，誤差很小。模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.960 1，R2adj= 0.91，說明回歸模型與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合良好，模型可靠度高。

2.4.2 微波與巴氏組合殺菌的最優(yōu)的工藝參數(shù)根據(jù)Design expert8.0對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，得到了其最大值點(diǎn)為巴氏溫度88.2℃、微波溫度為120℃，殺菌次數(shù)為1.72，其鳳爪的模糊綜合評價(jià)的理論值為0.852。為了試驗(yàn)的方便，現(xiàn)取巴氏溫度88℃、微波溫度為120℃，殺菌次數(shù)為2，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果為0.85，與模型的預(yù)測值相近，表明響應(yīng)面優(yōu)化鳳爪的微波與巴氏組合殺菌的工藝可靠。

2.5 不同殺菌方式對鳳爪的品質(zhì)的影響

為比較不同殺菌方式對鳳爪品質(zhì)的影響，按照表9中的5種殺菌工藝對鳳爪進(jìn)行殺菌試驗(yàn)。微波殺菌和微波與巴氏組合殺菌的硬度、膠粘性和咀嚼性均高于未殺菌組，巴氏組的與未殺菌組接近，而高壓蒸汽滅菌組的小于未殺菌組；剪切力的大小順序?yàn)椋何⒉⒕疚⒉ㄅc巴氏組合殺菌＞巴氏殺菌＞未殺菌組＞高壓蒸汽殺菌；汁液損失率：微波殺菌＞微波與巴氏組合殺菌＞高壓蒸汽殺菌＞巴氏殺菌，微波與巴氏組合殺菌和高壓蒸汽滅菌的值接近；感官評價(jià)：巴氏殺菌＞高壓蒸汽滅菌＞微波與巴氏組合殺菌＞微波殺菌；微波殺菌、微波與巴氏組合殺菌、高壓蒸汽殺菌均可以達(dá)到商業(yè)無菌的要求，在常溫下可以保藏6個(gè)月左右，而巴氏殺菌由于其初始菌落數(shù)較多，微生物生長繁殖較快，在37℃的條件下儲(chǔ)藏9 d菌落總數(shù)就已經(jīng)超過了國家規(guī)定的熟肉可食的最高的菌落總數(shù)值4.9，綜合比較可知微波與巴氏組合殺菌組的各項(xiàng)性能值最好的，可以有較長的保質(zhì)期，且鳳爪的口感及營養(yǎng)物質(zhì)損失較少。

表8 鳳爪的模糊綜合評價(jià)的響應(yīng)面分析結(jié)果Table 8 Response surface analysis result of fuzzy comprehensive evaluation

表9 不同的殺菌方式Table 9 Different ways of sterilization

3 結(jié)語

進(jìn)行了微波與巴氏組合殺菌的響應(yīng)面分析，研究了組合殺菌對咀嚼性、感官品質(zhì)及菌落總數(shù)的影響。組合殺菌對鳳爪質(zhì)構(gòu)的影響大小依次為微波溫度＞巴氏溫度＞殺菌次數(shù)；微波與巴氏組合殺菌可以有效的減少鳳爪的初始菌落總數(shù)，并且大多數(shù)都可以達(dá)到商業(yè)無菌的狀態(tài)；組合殺菌對鳳爪的感官品質(zhì)的影響大小依次為殺菌次數(shù)＞巴氏溫度＞微波溫度，且它們對鳳爪的感官品質(zhì)均有顯著的影響。通過響應(yīng)面分析，建立了鳳爪模糊綜合評價(jià)值（y）與巴氏溫度（x1）、微波溫度（x2）和殺菌次數(shù)（x3）的多元回歸模型，實(shí)驗(yàn)證明響應(yīng)面優(yōu)化鳳爪的微波與巴氏組合殺菌的工藝參數(shù)正確可靠。

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Research on Pasteurization Combined With Microwave Sterilization to Chicken Claws

YU Jianfeng1，2， NI Lei1，2， CUI Zhengwei1，2， CHEN Heiying1，2
（1.Jiangsu Key Laboratory of Advanced Food Manufacturing Equipment&Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Mechanical Engineering School，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

The purpose of this paper is to overcome the shortage of high temperature sterilization and radiation sterilization，the effects of pasteurization combined with microwave sterilization on the quality of chicken claws are investigated.Through the response surface analysis experiments，the effects of the combined pasteurization process parameters including microwave temperature，pasteurization temperature and sterilization number on the texture、sensory quality and the total number of colonies are discussed.The optimal process parameters are pasteurization temperature 88℃，microwave temperature is 120℃，sterilization 2 times，the value of fuzzy comprehensive evaluation is 0.85.Curve fitting is conducted on the optimal group to obtain the microbial growth kinetics equation at 25℃.

chicken claws，microwave sterilization，pasteurization sterilization，response surface analysis

TS 251.5

：A

：1673—1689（2017）07—0707—07

2015-10-09

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31401493）。

俞建峰（1974—），男，江蘇宜興人，工學(xué)博士，副教授，主要從事食品加工裝備研究。E-mail：robotmcu@126.com

俞建峰，倪蕾，崔政偉.鳳爪的微波與巴氏組合殺菌工藝研究[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2017，36（07）：707-713.