高品質(zhì)榨菜微波水浴聯(lián)合滅菌工藝優(yōu)化

趙 丹 劉 雄, 張 磊 趙天天 田俊青 李朝盛

(1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2. 重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，重慶 401331; 3. 重慶市特色泡菜科技專家大院，重慶 408000)

高品質(zhì)榨菜微波水浴聯(lián)合滅菌工藝優(yōu)化

趙 丹1劉 雄1,3張 磊2趙天天1田俊青1李朝盛3

(1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2. 重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，重慶 401331; 3. 重慶市特色泡菜科技專家大院，重慶 408000)

以脫鹽榨菜為研究對象，通過單因素試驗(yàn)探究微波溫度、微波時間、水浴時間、微波功率和裝袋量對榨菜硬度、色澤變化和感官評分的影響，進(jìn)行5因素3水平的響應(yīng)面設(shè)計，建立回歸方程，篩選出最優(yōu)工藝配方。結(jié)果表明：榨菜最優(yōu)滅菌工藝為微波1 080 W，微波處理時間3 min，溫度71 ℃，裝袋量100 g，水浴時間1 min。該法處理后的榨菜品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)榨菜滅菌工藝，且可以大大降低滅菌過程中的能耗和時間。

微波；水?。粶缇?；榨菜；質(zhì)構(gòu)；品質(zhì)

Abstract： The influence factors of different microwave power, temperature and time, water bath time, and packed weight in pickled mustard were investigated based on single factor test with the hardness, color variation as comprehensive scores. Regression equation was established to figure out the optimal solution. The Result showed that optimum sterilization conditions were figured out as follows. 100 g packed pickled mustard were processed by microwave for 3 min at 71 ℃ with power 1 080 W, combined with water bathing for 1 min. The technology of microwave assisted water bath sterilization could be applied in pickled mustard sterilization. This process could make the pickled mustard with better quality than the traditional sterilization process.

Keywords： microwave; water bath; sterilization; pickled mustard; hardness; quality

方便榨菜因其質(zhì)脆、色美、味鮮等特點(diǎn)深受廣大消費(fèi)者的喜愛。為了滿足當(dāng)前消費(fèi)者的低鹽需求，榨菜在銷售前需要脫鹽處理，脫鹽處理后由于含鹽量較低，易生長大量微生物影響榨菜的品質(zhì)和消費(fèi)者的健康。榨菜傳統(tǒng)的滅菌方式為95 ℃水浴10 min，由于處理溫度高、時間長，嚴(yán)重影響了榨菜的色澤、硬度、風(fēng)味等品質(zhì)[1]。

由于微波滅菌具有處理時間短、滅菌強(qiáng)度易控制、滅菌效果好等優(yōu)點(diǎn)，近年來在食品工業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛，例如：中草藥[2]、肉制品[3]、新鮮果蔬[4]、腌制品[5]及水產(chǎn)品[6]等領(lǐng)域。Brbosa等[7]對比了熱滅菌和微波滅菌對肉制品品質(zhì)的影響和優(yōu)缺點(diǎn)，得出微波滅菌對肉制品的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)影響不明顯。Huang等[8]對比微波和熱滅菌處理后的牛肉香腸，發(fā)現(xiàn)微波滅菌后的品質(zhì)比熱滅菌好。Sun等[9-10]研究發(fā)現(xiàn)新鮮竹筍經(jīng)過微波和普通熱處理后，前者處理的竹筍抗氧化性增強(qiáng)、色澤變化小、營養(yǎng)保持較完整。Lau等[11]用微波處理鹽漬蘆筍，處理后的蘆筍溫度分布均勻，且處理時間是水浴加熱一半以下，而蘆筍品質(zhì)較水浴處理明顯提高。

微波滅菌雖廣泛地應(yīng)用于食品領(lǐng)域，但對于軟包裝食品，密封后進(jìn)行微波滅菌，經(jīng)常會出現(xiàn)漲袋現(xiàn)象[10]。傳統(tǒng)的解決方法為降低微波功率或者增加包裝袋的質(zhì)量，但這對產(chǎn)品的滅菌效果及成本有一定的影響。因此本試驗(yàn)以脫鹽榨菜為原料采用先微波后封口再水浴的方式，利用單因素和響應(yīng)面法優(yōu)化榨菜微波水浴聯(lián)合滅菌的工藝，根據(jù)硬度、色澤變化程度、微生物數(shù)量多個指標(biāo)綜合評價滅菌的效果，建立回歸方程，優(yōu)化并得出微波水浴聯(lián)合滅菌的最佳工藝參數(shù)，以期為微波滅菌技術(shù)的廣泛應(yīng)用和高品質(zhì)榨菜的滅菌工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

腌漬成熟的榨菜：涪陵辣妹子食品集團(tuán)有限公司。

1.2 主要的儀器和設(shè)備

試驗(yàn)用微波滅菌機(jī)：YQ2G-03型，南京友青食品高新技術(shù)發(fā)展有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：CT-3型，美國博勒飛公司；

測色儀：Utrascan Pro型，上海一恒科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 榨菜滅菌工藝流程

原料榨菜整理(去根)→切分(控制榨菜的規(guī)格10 mm×5 mm×5 mm)→裝袋→微波滅菌→封口→水浴滅菌→測定指標(biāo)(含質(zhì)構(gòu)、色澤、微生物、感官評分)

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計

(1) 微波時間對滅菌效果的影響：在裝帶量30 g、微波功率1 080 W、微波溫度90 ℃、水浴2 min的條件下，分別設(shè)置微波處理的時間為1，2，3，5，7，9 min，測定處理后榨菜的色澤、質(zhì)構(gòu)、微生物和感官評分。

(2) 微波溫度對滅菌效果的影響：在裝袋量30 g、微波功率1 080 W、微波時間3 min、水浴2 min的條件下，分別設(shè)置微波處理的溫度為70，80，90，100 ℃，測定處理后榨菜的色澤、質(zhì)構(gòu)、微生物和感官評分。

(3) 微波功率對滅菌效果的影響：在裝袋量30 g、微波時間3 min、微波溫度90 ℃、水浴2 min的條件下，分別設(shè)置微波處理的功率為360，720，1 080，1 440，1 800 W，測定處理后榨菜的色澤、質(zhì)構(gòu)、微生物和感官評分。

(4) 裝袋量對滅菌效果的影響：在微波功率1 080 W、微波時間3 min、微波溫度90 ℃、水浴2 min的條件下，分別設(shè)置微波處理樣品的裝袋量為30，60，90，120 g，測定處理后榨菜的色澤、質(zhì)構(gòu)、微生物和感官評分。

(5) 水浴時間對滅菌效果的影響：在裝帶量為30 g、微波功率1 080 W、微波時間3 min、微波溫度90 ℃的條件下，分別設(shè)置水浴時間為0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 min，測定處理后榨菜的色澤、質(zhì)構(gòu)、微生物和感官評分。

1.4 理化指標(biāo)測定

1.4.1 色澤的測定 參照文獻(xiàn)[12]。

1.4.2 感官評分 打開榨菜包裝，觀察榨菜片顏色，聞其氣味，再進(jìn)行品嘗，對其口感進(jìn)行鑒定，感官評分人員為經(jīng)過專業(yè)感官評分訓(xùn)練的在校學(xué)生10人，評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.4.3 微生物的測定

(1) 菌落總數(shù)：參照GB 4789．2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》，采用平板計數(shù)法。

(2) 大腸菌群：參照GB 4789．3—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計數(shù)》，采用MPN計數(shù)法。

1.4.4 榨菜質(zhì)構(gòu)的測定 將樣品放置于操作板上。測試類型：采用TPA模式；可恢復(fù)時間：0 s；壓縮量：30%；同一觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載：5 g；探頭：TA 44；夾具：TA-BT-KI；測試速率：1.0 mm/s；返回速率：1.0 mm/s；循環(huán)次數(shù): 2；負(fù)載單元：25 000 g[13]。

1.4.5 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2007和SPSS 22.0對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖及統(tǒng)計分析，差異顯著性(P<0.05)。采用Design-Expert(version 8.0.6)軟件對響應(yīng)面試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸和方差分析。

Central-Composite試驗(yàn)數(shù)據(jù)組處理時先將各響應(yīng)值歸一化，然后按式(1)計算該組的綜合評分。

表1 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

Y4=(0.5×Y1-0.2×Y2-0.3×Y3)×100，

(1)

式中：

Y1——榨菜的硬度，g；

Y2——榨菜色澤變化程度(△E)；

Y3——榨菜菌落總數(shù)， CFU/g；

Y4——綜合評分值。

2 結(jié)果與分析

2.1 滅菌條件對榨菜品質(zhì)的影響

2.1.1 處理條件對榨菜微生物的影響 微生物是衡量食品是否達(dá)到可食用標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定榨菜中菌落總數(shù)≤5 000 CFU/g，且大腸菌群≤3.0 MPN/g，同時菌落總數(shù)越少產(chǎn)品的品質(zhì)在貯藏期間才能較好地保持，經(jīng)測定各滅菌處理組均未檢出大腸菌群，且菌落總數(shù)見表2～6。在微波處理時間≤2 min及微波處理功率為360 W時微生物的數(shù)量較多，不符合榨菜的微生物數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。微生物的數(shù)量隨著滅菌處理強(qiáng)度的增加而減少，卻隨著裝袋量的增加而增加。

2.1.2 微波處理時間對榨菜品質(zhì)的影響 由圖1可知，隨著微波處理時間的增加，感官評分之間的差異不顯著；不同微波處理時間對榨菜的硬度和色澤的影響顯著。在微波處理時間為1～5 min時榨菜的硬度變化顯著，在5 min后變化平緩，榨菜屬于腌制的蔬菜類產(chǎn)品，其脆性與細(xì)胞壁的原果膠成分緊密相關(guān)。原果膠對于保持榨菜的脆性起著重要的作用[14]，隨著溫度升高原果膠水解為水溶性果膠，進(jìn)一步水解原果膠將失去其原有作用，使蔬菜組織的硬脆度下降，組織變軟[15]，在組織被破壞后榨菜的硬度變化就較為平緩。榨菜的顏色在5 min時變化顯著，榨菜色澤變化是由于酚類和單寧物質(zhì)，在酶作用下，氧化形成醌，再經(jīng)一系列反應(yīng)，生成黑色素[16]，長時間的微波處理會使得細(xì)胞結(jié)構(gòu)松散導(dǎo)致其與氧氣接觸更充分，因此在5 min前顏色變化迅速，之后基本保持穩(wěn)定。結(jié)合微波處理2 min內(nèi)微生物數(shù)量超標(biāo)，所以微波處理時間要>2 min，因此選定5 min為微波處理時間的0水平。

表2 微波處理時間對榨菜微生物數(shù)量的影響?

表3 微波處理溫度對榨菜微生物數(shù)量的影響?

表4 微波處理功率對榨菜微生物數(shù)量的影響?

表5 裝袋量對榨菜微生物數(shù)量的影響?

表6 水浴時間對榨菜微生物數(shù)量的影響?

2.1.3 微波處理溫度對榨菜品質(zhì)的影響 由圖2可知，隨著微波處理溫度的增加，榨菜的感官評分差異顯著，尤其是70 ℃和80 ℃的感官評分；榨菜的硬度隨著微波溫度的增加而顯著降低，因?yàn)楦邷仄茐牧苏ゲ酥械睦w維結(jié)構(gòu)，使其質(zhì)地變軟[17]；60～80 ℃內(nèi)△E的變化不明顯，在80 ℃以后△E的值顯著增加，溫度初步升高時加快了榨菜中酶的活性因此褐變速度加快，而在90～100 ℃時溫度過高使得氧化酶的活性喪失因此色澤變化不大[16]。綜上分析，選擇70 ℃作為微波處理溫度的0水平。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

2.1.4 微波處理功率對榨菜品質(zhì)的影響 由圖3可知，隨著微波處理功率的增加感官評分在逐漸降低，硬度也逐漸降低，且在360～1 080 W內(nèi)差異顯著，而榨菜的顏色卻逐步地加深，且在720 W以后增加顯著。由于微波處理功率為360 W時微生物的數(shù)量高于榨菜的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，因此微波處理時功率要高于360 W。綜合考慮，選擇1 080 W作為微波功率的0水平。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

2.1.5 裝袋量對榨菜品質(zhì)的影響 由圖4可知，隨著裝袋量逐漸增加，榨菜的硬度逐漸增大，且在60 g后硬度的增加變化顯著，裝袋量對于感官評分和榨菜的色澤沒有顯著的影響，且根據(jù)日常方便榨菜的包裝量設(shè)定裝袋量在60～120 g。

2.1.6 水浴時間對榨菜品質(zhì)的影響 由圖5可知，隨著水浴時間的延長，硬度逐漸降低，且在水浴時間0.5～2min 后硬度變化差異顯著，由于榨菜在水浴初始階段屬于逐步升溫過程，榨菜還可以保持其較好的品質(zhì)。而榨菜的色澤卻在1 min后發(fā)生顯著性的變化，在微生物符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，水浴時間的0水平為1.5 min。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

綜合上述單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇對榨菜滅菌效果影響較大的微波溫度、微波時間、微波功率、水浴時間和裝帶量進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計，因素和水平編碼表見表7。

表7 Central-Composite試驗(yàn)設(shè)計因素水平及編碼

2.2 響應(yīng)面結(jié)果分析

榨菜品質(zhì)的綜合評分結(jié)果見表8。以Y值為響應(yīng)值，采用Design-Expert(version8.0.6)軟件，基于Central-Composite進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，并建立數(shù)據(jù)模型，得到A、B、C、D、E對綜合評分Y 的二次多項式回歸方程：

Y=19.77-8.69A-7.47B-2.08C+1.35D-1.02E-0.87AB-1.36AC+0.88AD-0.4AE-1.16BC-0.79BD-0.14BE+0.65CD+0.082CE+0.62DE-4.13A2-2.34B2-3.25C2-2.51D2-0.23E2。

(2)

表8 響應(yīng)面試驗(yàn)分析方案及結(jié)果?

由表9可知，榨菜綜合評分模型的P<0.05，失擬項P>0.05，說明此模型顯著，未知因素對試驗(yàn)結(jié)果干擾小，且殘差均由隨機(jī)誤差引起。由表中數(shù)據(jù)可以看出A、B、A2、B2、C2、D2的P值均<0.01，對綜合評分的影響達(dá)到極顯著水平；而 C2的P值<0.05，對綜合評分的影響達(dá)到顯著水平；其余項影響不顯著。

比較回歸方程的一次項系數(shù)絕對值可知：對于綜合評分，因素的影響強(qiáng)弱順序?yàn)?A>B>C>D>E；即對于榨菜指標(biāo)綜合評分而言，各因素影響的強(qiáng)弱順序?yàn)槲⒉üβ?微波時間>微波溫度>水浴時間>裝袋量。

表9 二次響應(yīng)模型方差分析?

? *表示在P<0.05水平上顯著，**表示在P<0.01水平上極顯著。

利用Design-Expert (version8.0.6)軟件進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化組合，每個因素對榨菜的品質(zhì)都有一定的影響。依據(jù)綜合評分預(yù)測值最高處理組作為滅菌的最佳工藝標(biāo)準(zhǔn)。最優(yōu)預(yù)測組工藝的條件為微波功率967.25 W，微波時間3.00 min，微波溫度70.98 ℃，裝袋量101.36 g，水浴時間1 min。為了方便操作，調(diào)整滅菌條件為微波功率為1 080 W(由于該微波滅菌設(shè)備的總功率為1 800 W，平均分為5檔，因此取值受到限制；考慮到功率對榨菜滅菌效果的影響因此選取了較接近的功率，即1 080 W的處理功率)、微波時間3 min、微波溫度71 ℃、裝袋量100 g、水浴時間1 min。優(yōu)化工藝的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)見表10，該工藝條件下優(yōu)化組的預(yù)測值與實(shí)際值的誤差范圍在8%以內(nèi)，因此此預(yù)測效果可信，且優(yōu)化組榨菜品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)滅菌組。

表10優(yōu)化工藝驗(yàn)證試驗(yàn)

Table 10 Experimental validation of optimal food additive levels for simultaneous addition

組別硬度/g色澤(△E)微生物/(CFU·g-1)綜合評價預(yù)測組 1493.439.30453.627.52實(shí)際組 1362.0010.03342.027.10傳統(tǒng)滅菌組1049.0015.86920.04.50

3 結(jié)論

(1) 通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面優(yōu)化法，得出榨菜微波水浴聯(lián)合滅菌的最優(yōu)工藝參數(shù)為：微波功率1 080 W、微波處理時間3 min、微波溫度71 ℃、裝袋量100 g、水浴時間1 min。滅菌后的榨菜脆度、色澤、微生物數(shù)量都優(yōu)于傳統(tǒng)的榨菜滅菌方法。

(2) 本研究采用的微波水浴聯(lián)合滅菌是將未封口的包裝袋微波后再進(jìn)行封口和水浴滅菌，該方法可以避免微波過程中漲袋，但封口過程卻會接觸空氣，因此采用該滅菌方法的榨菜能否長期儲存仍需進(jìn)一步探討。

[1] 陳健初, 葉興乾, 吳丹. 真空軟包裝榨菜和蘿卜熱力滅菌工藝研究[J]. 食品工業(yè), 2008(6): 11-13.

[2] 武娜, 張利紅, 萬露, 等. 丹參微波滅菌工藝優(yōu)化及評價[J]. 解放軍藥學(xué)學(xué)報, 2015(4): 288-290.

[3] 樊偉偉, 黃惠華. 微波滅菌技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 食品與機(jī)械, 2007, 23(1): 143-147.

[4] 萬本屹, 董海洲, 劉傳富. 微波加熱對食品中維生素的影響[J]. 食品與機(jī)械, 2001(4): 11-12.

[5] 陳昌實(shí), 黃智洵, 余愷, 等. 糖水荔枝罐頭生產(chǎn)中應(yīng)用微波滅菌技術(shù)的研究[J]. 食品與機(jī)械, 2005, 21(5): 49-53．

[6] DUAN Zhen-hua, ZHANG Min, HU Qing-guo, et al. Characteristics of microwave drying of bighead carp[J]. Drying Technology, 2005, 23(3): 637-643.

[7] GUSTAVO V B C, ILCE M M, KEZBAN C. Advanced retorting, microwave assisted thermal sterilization (MATS), and pressure assisted thermal sterilization (PATS) to process meat products[J]. Meat Science, 2014(98): 420-434.

[8] HUANG Li-han, SITES J. Automatic control of a microwave heating process for in-package pasteurization of beef frank furters[J]. Food Engineering, 2006(80): 226-233.

[9] SUN Ting, TANG Ju-ming, POWERS J R. Antioxidant activity and quality of asparagus affected by microwave circulated water combination and conventional sterilization[J]. Food Chemistry, 2007, 100(2)： 813-819.

[10] 李愛軍, 郭建中. 微波在軟包裝竹筍滅菌保鮮上的應(yīng)用研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2003, 24(5): 73-74.

[11] LAU M H, TANG Ju-ming. Pasteurization of pickled aspara-gus using 915 MHz microwaves[J]. Journal of Food Engineering, 2002, 51(4): 283-290.

[12] 趙興娥, 王穎, 王微, 等. 不同透明包裝對榨菜品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(4): 288-292.

[13] FARAHNAKY A, AZIZI R, GAVAHIAN M. Accelerated texture softening of some root vegetables by Ohmic heating[J]. Journal of Food Engineering, 2012, 113(2): 275-280.

[14] 張志強(qiáng). 低鹽醬菜脆度保持的研究[J]. 江蘇調(diào)味副食品, 2002(1): 61-62.

[15] 王肖莉, 屈小玄, 王守鳳, 等. 煮燙對榨菜感官品質(zhì)的影響[J]. 中國調(diào)味品, 2012, 37(9): 22-24.

[16] AKALIN M K, TEKIN K, AKVIIZ M, et al. Sage oil extraction and optimization by response surface methodology[J]. Industrial Crops & Products, 2015, 76: 829-835.

[17] SWAMY G J, SANGAMITHRA A, CHANDRASEKAR V. Response surface modeling and process optimization of aqueous extraction of natural pigments from Beta vulgaris, using Box-Behnken design of experiments[J]. Dyes & Pigments, 2014, 111: 64-74.

Optimizing the process of microwave combined with water bath sterilization of high quality pickled mustard

ZHAO Dan1LIUXiong1,3ZHANGLei2ZHAOTian-tian1TIANJun-qing1LIChao-sheng3

(1.CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China; 2.CollegeofLifeScience,ChongqingNormalUniversity,Chongqing401331,China; 3.ChongqingSpecialtyTuberMustardTechnologyExpertsCompound,Chongqing408000,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.039

趙丹，女，西南大學(xué)在讀碩士研究生。

劉雄(1970—)，男，西南大學(xué)教授，博士。 E-mail: liuxiong848@hotmail.com

2017—05—09