電解式臭氧水對鹽漬青菜中微生物及風(fēng)味的影響

蒲 佩,劉云利,厙 曉,錢 楊,李婭琳,蔣云露,車振明,饒 瑜*

(1.西華大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院,四川 成都 610039；2.成都市食品藥品檢驗(yàn)研究院,四川 成都 610039)

我國是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國和消費(fèi)國,在2016年蔬菜產(chǎn)量達(dá)到77 403萬t,其中商業(yè)加工量為61 692萬t,占蔬菜生產(chǎn)總量的80%［1］。但由于新鮮蔬菜不易保存,在食用和加工前常采用高鹽鹽漬的方法使其長期儲藏。該方法因操作簡易,成本低廉,已成為我國古老和重要的蔬菜保藏方式。由于鹽漬蔬菜中鹽濃度過高(通常為8%～15%),因此食用或加工前需要進(jìn)行脫鹽處理。在高鹽鹽漬過程中,蔬菜原料中的微生物受高滲環(huán)境抑制。脫鹽后鹽濃度大大降低,其中的微生物容易重新生長繁殖。另一方面,傳統(tǒng)脫鹽方法大多采用自來水沖洗或浸泡,自來水也會引入新的微生物。微生物的生長繁殖會導(dǎo)致生花、發(fā)粘、發(fā)軟等腐敗現(xiàn)象,對蔬菜產(chǎn)品的色香味帶來不利影響。

為了防止脫鹽后蔬菜產(chǎn)品腐敗變質(zhì),目前蔬菜加工產(chǎn)業(yè)大多通過添加化學(xué)防腐劑以抑制微生物生長。但實(shí)際生產(chǎn)中已發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有防腐劑已無法達(dá)到控制有害微生物生長的目的。有研究表明在國標(biāo)規(guī)定的最大防腐劑添加量條件下,一些有害微生物仍能生長［2-4］。同時(shí),現(xiàn)代消費(fèi)者追求“純天然”的食品而杜絕防腐劑的添加。因此,如何在進(jìn)行鹽漬蔬菜脫鹽的同時(shí),有效控制蔬菜的微生物腐敗,已成為蔬菜加工行業(yè)迫切需要解決的問題。

多年來臭氧一直被認(rèn)為是一種安全的食品殺菌劑,臭氧殺菌技術(shù)是現(xiàn)代食品工業(yè)采用的冷殺菌技術(shù)之一［5］。它不僅可用于食品的滅菌,而且可用于加工設(shè)備、包裝材料和生產(chǎn)車間等的消毒滅菌［6-7］,該技術(shù)具有殺菌迅速、殺菌譜廣、操作簡單等特點(diǎn)。臭氧在處理食品后可分解為氧氣,不殘留任何有害物質(zhì),也不會影響人體健康,而且成本低廉［8］。基于此,本研究分別采用電解式臭氧水和自來水對鹽漬蔬菜進(jìn)行脫鹽處理,對比兩種處理方法對蔬菜中病原/腐敗微生物的影響,并從揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)方面來分析不同方法脫鹽處理后蔬菜品質(zhì)的變化。為利用臭氧水用于鹽漬蔬菜脫鹽提供了一定的參考和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

含鹽量為11%的鹽漬青菜：購于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)菌株

單核增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)CICC 1.10753、陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)CICC 1.2022、大腸桿菌(Escherichia coli)CICC 21525、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC 6538。

1.1.3 培養(yǎng)基

胰蛋白胨大豆瓊脂(tryptose soya agar,TSA)培養(yǎng)基：胰蛋白胨15 g,大豆蛋白胨5 g,NaCl 5 g,瓊脂20 g用于配成1 000 mL的培養(yǎng)基,121℃滅菌30 min。

1.1.4 化學(xué)試劑

草酸(分析純)：天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠；抗壞血酸(分析純)：成都市科龍化工試劑廠；2,6-二氯靛酚鈉鹽(純度≥98%)：上海源葉生物科技有限公司；蒽酮、無水葡萄糖(均為分析純)：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；抗壞血酸、酒石酸鉀納、亞硫酸鈉、亞鐵氰化鉀、硫酸鋅(均為分析純)：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

GCSJ-15-1-7電解式高濃度臭氧水機(jī)：武漢威蒙環(huán)保科技有限公司；Centrifuge5804R冷凍離心機(jī)、LDZX-75KB立式壓力蒸汽滅菌器：德國Eppendorf公司；ZWY-100H恒溫培養(yǎng)振蕩器：上海智誠分析儀器制造有限公司；75μm PDMS/CAR固相微萃取頭：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；QP2010plus氣相色譜質(zhì)譜儀：蘇州科沃安生物科技有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 臭氧水脫鹽

本實(shí)驗(yàn)所用的臭氧機(jī)在開機(jī)20 min后,使臭氧水中的臭氧質(zhì)量濃度達(dá)到穩(wěn)定。將100 g鹽漬青菜若干在流動的臭氧水中進(jìn)行浸泡脫鹽處理。處理時(shí)間梯度分別設(shè)為5 min、10 min、20 min、30 min、40 min,臭氧水濃度分別調(diào)至為6.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L、12.0 mg/L。再將各處理后的青菜晾干、榨汁,并用白陶土脫色后,于8 000 r/min的高速離心機(jī)離心10 min,取上清液用于各理化指標(biāo)的檢測。

1.3.2 分析檢測

臭氧質(zhì)量濃度測定：將100 mL臭氧水加入盛50 mL 2%碘化鉀(KI)的250 mL碘量瓶中,立即加入0.5 mol/L H2SO43 mL并封口,使溶液呈酸性,置暗處反應(yīng)5 min,最后用0.005mol/LNa2S2O4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(以1%淀粉溶液為指示劑)。

還原糖含量的測定［9-10］：采用3,4-二硝基水楊酸法(dinitrosalicylic acid,DNS)；總糖含量的測定［11］：采用蒽酮比色法；維生素C的測定［12-13］：采用2,6-二氯酚靛酚法。

微生物的測定：分別挑取陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)、大腸桿菌(Escherichia coli)、單核增生李斯特菌(Listeriamonocytogenes)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)單克隆于TSA液體培養(yǎng)基中進(jìn)行活化培養(yǎng),使其菌濃度達(dá)到約1.0×109CFU/mL。移取100 mL該菌懸液于裝有10L無菌蒸餾水的容器中,加入稱好的100g鹽漬青菜若干,攪拌均勻、封口后于37℃培養(yǎng)箱中靜置過夜。隨后將鹽漬青菜取出分為兩份,分別用流動的臭氧水和自來水進(jìn)行脫鹽并實(shí)時(shí)取樣。將不同處理時(shí)間的青菜試樣加入已有900 mL無菌生理鹽水的錐形瓶,180 r/min振蕩10 min后,取該生理鹽水涂布平板,計(jì)數(shù)。以檢驗(yàn)和對比自來水和臭氧水處理鹽漬青菜后對腐敗和病原微生物數(shù)量的影響。

脫鹽前后鹽漬青菜風(fēng)味物質(zhì)的測定［14］：采用固相微萃取(solid phasemicroextraction,SPME)-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(gaschromatography-massspectrograph,GC-MS)法。

樣品前處理：待自來水和臭氧水處理后的青菜試樣表面水分晾干后剁成末狀,稱取5.0 g于25.0 mL的頂空萃取瓶中,在恒溫槽中保溫30min,然后插入SPME頂空取樣30min,將萃取頭插入GC進(jìn)樣口,250℃解吸3 min后進(jìn)樣分析。

氣相色譜條件：RET-5色譜柱(30m×0.32mm×0.25μm)彈性石英纖維毛細(xì)管柱；升溫程序：36℃保持3 min,以8℃/min升至160℃,保持2 min,再以13℃/min升至250℃,保持7min；載氣為氦氣(He),流速1.20mL/min,壓力62.2kPa,進(jìn)樣方式：不分流。

質(zhì)譜條件：電子電離(electronic ionization,EI)源,電子能量70 eV,接口溫度280℃,離子源溫度230℃,全掃描模式,掃描范圍：30～450 amu。

1.3.3 風(fēng)味評價(jià)方法［15-16］

采用氣味活度值(odor activity value,OAV)評價(jià)各風(fēng)味成分對樣品總體風(fēng)味的貢獻(xiàn),其計(jì)算公式如下：

OAV=C/T

式中：C為物質(zhì)含量,%；T為感覺閾值,μg/kg。

OAV＜1,說明該物質(zhì)對總體風(fēng)味無實(shí)際作用；OAV＞1,說明該物質(zhì)可能對總體風(fēng)味有直接影響；且在一定范圍內(nèi),OAV越大說明該物質(zhì)對總體風(fēng)味貢獻(xiàn)越大。由于所研究樣品往往包含幾十甚至上百種揮發(fā)性化合物,絕對定量幾乎不可能。因此,食品風(fēng)味研究領(lǐng)域一般用化合物的相對濃度Cr,代替絕對濃度進(jìn)行分析。即：Cr≈C。化合物的相對濃度Cr可以通過峰面積歸一化法計(jì)算得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧水處理鹽漬青菜后對常見腐敗菌和致病菌的殺滅情況

圖1 臭氧水和自來水處理后青菜樣品中陰溝腸桿菌(A)、大腸桿菌(B)、單核增生李斯特菌(C)和金黃色葡萄球菌(D)數(shù)量對比Fig.1 Comparison of the quantity of Enterobacter cloacae(A),Escherichia coli(B),Listeria monocytogenes(C)and Staphylococcus aureus(D)in the vegetable samples treated by ozone water and tap water

當(dāng)臭氧質(zhì)量濃度＞10mg/L時(shí),工人長時(shí)間在此環(huán)境下工作,將對其身體造成毒害作用［17］。因此,本實(shí)驗(yàn)中臭氧水選用質(zhì)量濃度為6 mg/L。將鹽漬青菜樣品于腐敗菌或致病菌菌液中預(yù)處理后,分別用臭氧水和自來水對鹽漬青菜進(jìn)行脫鹽處理［18-19］,不同處理時(shí)間后,青菜中的微生物濃度檢測結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知,臭氧水浸泡脫鹽處理鹽漬青菜后,其微生物數(shù)量明顯下降。臭氧水處理5 min,對以上四種常見致病菌的殺滅率能達(dá)到95%；而相同情況下的自來水處理5min,對以上四種常見致病菌的殺滅率只有40%左右。隨著臭氧水處理時(shí)間的延長,殺菌效果也明顯增強(qiáng),并且臭氧水處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯優(yōu)于自來水處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。臭氧水處理10 min后,鹽漬青菜中的常見致病菌基本被殺滅；同等條件下自來水處理10min,對以上四種常見致病菌的殺滅率只能達(dá)到75%左右,故自來水不能達(dá)到相同的處理效果［20］。因此,臭氧水處理鹽漬青菜后對常見腐敗菌和致病菌的殺滅情況明顯優(yōu)于自來水的脫鹽處理。

2.2 臭氧水處理鹽漬青菜后維生素C的變化情況

維生素C是青菜中重要的營養(yǎng)成分,新鮮青菜經(jīng)腌制加工成鹽漬青菜后,仍含有較豐富的維生素C。維生素C作為一種抗氧化劑,具有很強(qiáng)的還原性,容易被臭氧氧化［21］。鹽漬青菜中維生素C的降解率隨臭氧質(zhì)量濃度和處理時(shí)間的變化情況如圖2所示。

圖2 不同質(zhì)量濃度臭氧水處理青菜樣品后維生素C的降解率結(jié)果Fig.2 Results of the degradation rate of vitamin C in the vegetable samples treated by different concentration of ozone water

由圖2可知,當(dāng)臭氧質(zhì)量濃度為6.0 mg/L時(shí),5 min的脫鹽處理,青菜能夠保留了70%左右的維生素C；臭氧質(zhì)量濃度提至10.0mg/L時(shí),處理5min后青菜中僅存50%的維生素C,處理20 min后青菜中基本沒有維生素C。說明青菜中還原性維生素C的含量隨臭氧質(zhì)量濃度的提高和處理時(shí)間的延長逐漸降低,這是由于維生素C具有還原性,臭氧處理時(shí)易造成維生素C的氧化。當(dāng)臭氧質(zhì)量濃度為8.0 mg/L時(shí),短時(shí)間的處理(10 min以內(nèi))還能保留50%以上的還原性維生素C；當(dāng)臭氧質(zhì)量濃度為6.0 mg/L時(shí),長達(dá)30 min的處理時(shí)間仍能保留50%以上的還原性維生素C。因此,在鹽漬青菜脫鹽過程中,要使其中的維生素C盡量保留,應(yīng)嚴(yán)格控制臭氧水的質(zhì)量濃度和處理時(shí)間。

2.3 臭氧水處理對鹽漬青菜還原糖和總糖含量的影響

鹽漬青菜中的總糖含量是指青菜中所含的各種可被人類利用的糖類物質(zhì)的總和,還原糖(主要是葡萄糖、果糖、麥芽糖)是青菜中重要的風(fēng)味成分和營養(yǎng)成分。臭氧水處理鹽漬青菜對還原糖和總糖含量的影響分別如表1和表2所示。

表1 不同濃度臭氧水處理后對青菜樣品中還原糖含量的變化Table 1 Changes of the reducing sugar contents in the vegetable samples treated by different concentration of ozone water mg/100g

表2 不同濃度臭氧水處理后青菜樣品中總糖含量的變化Table 2 Changes of total sugar contents in the vegetable samples treated by different concentration of ozone water mg/100g

由表1和表2可知,臭氧質(zhì)量濃度及臭氧處理時(shí)間對鹽漬青菜中還原糖和總糖均沒有顯著影響(P＞0.05)。隨著臭氧水質(zhì)量濃度及處理時(shí)間的系列變化,還原糖的含量始終維持在76.56～80.95 mg/100 g,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析知,臭氧水的質(zhì)量濃度和處理時(shí)間對其沒有顯著影響(P＞0.05)；總糖的含量為126.64～136.50 mg/100 g,但經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析知,臭氧水的質(zhì)量濃度和處理時(shí)間對其也沒有顯著影響(P＞0.05)。其一方面因?yàn)檫€原糖和總糖絕大部分存在于細(xì)胞內(nèi),有細(xì)胞膜及細(xì)胞壁的保護(hù)作用,因此低質(zhì)量濃度的臭氧水對青菜短時(shí)間的流水浸泡不易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與還原糖反應(yīng)；另一方面因?yàn)檫€原糖的還原性比較弱,也造成不易與臭氧水發(fā)生反應(yīng)［22］。這與孔凡春等［22］的研究結(jié)果一致。

2.4 臭氧水和自來水處理對鹽漬青菜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

根據(jù)上述結(jié)果,確定以質(zhì)量濃度為6.0 mg/L的臭氧水對鹽漬青菜進(jìn)行脫鹽處理10 min,利用GC-MS檢測分析和比較臭氧水與自來水脫鹽對鹽漬青菜可揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響,結(jié)果如表3所示。

表3 臭氧水和自來水處理與未處理的青菜樣品中可揮發(fā)性成分含量及種類的對比Table 3 Comparison of contents and kinds of volatile compounds in the vegetable samples by ozone water treatment,tap water treatment and without treatment

續(xù)表

由表3可知,用臭氧水和自來水對鹽漬青菜進(jìn)行脫鹽處理都會在不同程度上影響青菜的風(fēng)味成分。臭氧水由于自身的強(qiáng)氧化性,在脫鹽過程中能引起某些風(fēng)味成分發(fā)生氧化還原反應(yīng),從而改變青菜的風(fēng)味。由表3知,臭氧水處理鹽漬青菜后,揮發(fā)性風(fēng)味發(fā)生較大變化并且醛類、烯類物質(zhì)增多。采用氣味活度值(OAV值)評價(jià)各成分對青菜總體風(fēng)味的影響［23］。如本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中乙醇的相對含量為43.3%,感官閾值為7.390 0 g/L,得到氣味活度值為0.058 66＜1,故乙醇對總體風(fēng)味無實(shí)際作用；再如月桂烯的百分含量為0.5%,感官閾值為0.0011g/L,得到氣味活度值為4.5455＞1,故月桂烯對總體風(fēng)味有直接作用。結(jié)果表明,鹽漬青菜的主體風(fēng)味物質(zhì)為醛類、烯類,而酯類物質(zhì)對其影響不大。采用自來水脫鹽后,風(fēng)味物質(zhì)種類未發(fā)生明顯變化但是濃度明顯降低。自來水脫鹽對蔬菜風(fēng)味的影響主要由于沖洗和稀釋。

3 結(jié)論

臭氧是一種極不穩(wěn)定的物質(zhì)［24］,它可以自動分解成無毒的羥基或其他自由基,也可以在物質(zhì)的表面發(fā)生氧化反應(yīng),從而有效殺滅鹽漬蔬菜中絕大多數(shù)病原和腐敗微生物,已越來越多的應(yīng)用于鹽漬蔬菜的脫鹽處理上［25］。本研究表明,臭氧質(zhì)量濃度為6.0 mg/L的電解式臭氧水對鹽漬青菜處理10 min時(shí),對致病菌和腐敗菌的殺滅率可達(dá)100%。相同條件下對維生素C的降解較低,能保留50%以上的維生素C；對還原糖和總糖的含量無顯著影響(P＞0.05)。但臭氧水會引起鹽漬青菜中風(fēng)味物質(zhì)種類的變化即醛類、烯類揮發(fā)性成分增多,進(jìn)而影響青菜的風(fēng)味。本研究為電解式臭氧水在鹽漬青菜脫鹽中的應(yīng)用提供了一定的參考。

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(1)新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備在釀造行業(yè)的應(yīng)用；(2)調(diào)味品的研發(fā)創(chuàng)新與推廣應(yīng)用；(3)調(diào)味品產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)管理及產(chǎn)品質(zhì)量安全評價(jià)；(4)食品添加劑在釀造行業(yè)的應(yīng)用；(5)現(xiàn)代高新檢測技術(shù)在釀造行業(yè)的應(yīng)用；(6)釀酒產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)管理及產(chǎn)品質(zhì)量安全的控制；(7)發(fā)酵法制備酒精、氨基酸、高級醇及有機(jī)酸等工藝研究；(8)微生物發(fā)酵工藝及培養(yǎng)基發(fā)酵條件優(yōu)化；(9)發(fā)酵工程菌種的篩育與人工誘變、雜交選育及基因工程改造研究；(10)生物質(zhì)能源的開發(fā)利用及規(guī)模化制備；(11)傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)工藝改進(jìn)、微生物菌種改良、發(fā)酵機(jī)理及規(guī)模化生產(chǎn)研究；(12)食品及發(fā)酵工業(yè)廢水、廢渣處理及綜合利用；(13)益生菌及功能型發(fā)酵乳制品研究與開發(fā)；(14)行業(yè)實(shí)用技術(shù)、政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)動態(tài)和最新舉措等。

注意事項(xiàng)：

(1)來稿要求論點(diǎn)明確、數(shù)據(jù)可靠、邏輯嚴(yán)密、文字精煉。在文稿首頁用腳注說明論文屬何項(xiàng)目、何基金(編號)資助,本刊將優(yōu)先報(bào)道國家級、省部級及國際合作項(xiàng)目的科研成果；第一作者及通訊作者(一般為導(dǎo)師)簡介(包括姓名、出生年月、性別、職稱、學(xué)位、研究方向或目前主要從事的工作、郵箱、聯(lián)系電話)。(2)稿件要求8000字以內(nèi),須有中圖分類號,文獻(xiàn)標(biāo)志碼,中英文標(biāo)題、單位、作者,并有200～300字的中英文摘要和5～8個(gè)關(guān)鍵詞,標(biāo)題、摘要、表題、圖題請用中英文對照。摘要內(nèi)容應(yīng)包括研究目的、方法、結(jié)果和結(jié)論；綜述文章可寫指示性摘要。(3)來稿內(nèi)容涉及配方時(shí),應(yīng)寫明配料的名稱和配比,勿用代號；工藝過程要完整,不要省略；插圖、表格需放在正文相應(yīng)地方,不要集中；引用的圖表要有出處,計(jì)量要用法定單位。(4)文稿參考文獻(xiàn)一般研究論文約25篇參考文獻(xiàn),不可少于20篇,綜述論文不少于35篇。研究性論文和綜述性論文中近5年文獻(xiàn)不少于參考文獻(xiàn)總數(shù)的一半,外文文獻(xiàn)不少于5篇,期格式請參照GB/T 7714—2015《信息與文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》。(5)來稿必須是最新的、作者自身創(chuàng)造性的科研成果,且是在中外文正式刊物上未發(fā)表的論文。本刊嚴(yán)禁一稿多投、重復(fù)內(nèi)容多次投稿、不同文種重復(fù)投稿。(6)我刊以實(shí)現(xiàn)對所有來稿的文字復(fù)制比對工作,若文字復(fù)制比超過30%的稿件我刊不予采用。(7)稿件一經(jīng)錄用,即被認(rèn)為同意收錄于《中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)》、萬方數(shù)據(jù)庫等,同意入編數(shù)據(jù)庫及上網(wǎng)發(fā)布,與此有關(guān)的作者著作權(quán)使用費(fèi)與稿酬一次性給付。作者如有異議,請?jiān)谕陡鍟r(shí)聲明。