殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜的品質影響

李昌寶,辛 明,孫 宇,孫 健,*,唐雅園,李杰民,楊 瑩,何雪梅,李 麗

(1.廣西壯族自治區農業科學院農產品加工研究所,廣西南寧 530007;2.廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西南寧 530007)

黃瓜(CucumissativusL.)別名胡瓜,屬葫蘆科甜瓜屬,具有很高的經濟價值和營養價值[1-2]。黃瓜口感汁多味甘,肉質脆嫩,芳香可口,具有豐富的蛋白質、糖類,和鐵、鉀、鈣、磷、鈉等礦物質、大量的維生素E,具有美容、減肥、抗腫瘤、降低膽固醇、清熱利尿、消炎解毒等功效[3-6]。黃瓜是我國一種重要的蔬菜品種,2015年種植面積達到125萬公頃,產量5938萬噸[7-8]。但黃瓜生產存在著較強的季節性和區域性,易產生堆積問題,精深加工是解決黃瓜堆積問題的重要途徑。腌漬蔬菜是我國傳統加工方法之一,其產品營養豐富、香脆爽口、風味獨特,是人們喜愛的食品,在民間中有著悠久的食用歷史。腌漬黃瓜是廣西特有的一種傳統風味腌漬類食品小吃,口感質地清脆彈牙,味道清新適口。廣西欽州、玉林、北海、防城港等地區是腌漬黃瓜的主要產地。欽州腌漬黃瓜還獲得中華人民共和國農產品地理標志登記證書[9-10]。

低鹽腌漬黃瓜一般含鹽8%以下,比高鹽份腌漬產品更為健康,但由于鹽份較低對腐敗微生物的抑制效果也大大降低,在貯藏、運輸和銷售環節容易敗壞變質,出現“脹袋”、發霉等現象[11]。為了延長低鹽腌漬黃瓜的貨架期,目前企業經常對低鹽腌漬黃瓜進行殺菌。但在殺菌過程中,低鹽腌漬黃瓜的質地與色澤會發生改變,導致質地軟塌,從而影響了食用價值。因此,保持良好的脆度及品質是提高腌漬黃瓜產品競爭力的關鍵因素之一。沈文鳳等[12-13]研究了不同有機酸及無機鹽對低鹽腌漬黃瓜脆度和品質影響。周強等[14]研究了發酵條件對濕法腌制黃瓜品質及發酵性能的影響。但未見殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜品質影響的研究報道。本文以低鹽腌漬黃瓜為原料,研究不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜品質的影響,旨在為低鹽腌漬黃瓜生產殺菌工藝提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

低鹽腌漬黃瓜 由欽州市浦北縣綠達食品有限公司提供,其拌料、調味等所有工序已經完成,即將進入包裝環節的半成品低鹽腌漬黃瓜;3,5-二硝基水楊酸、硝酸、草酸、濃硫酸、鹽酸、2,6-二氯酚靛酚鈉鹽、酒石酸鉀鈉、碳酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫酸鐵銨、硫氰酸鉀、硝酸銀、氯化鈉、氨水、亞鐵氰化鉀、硫酸鋅、硝酸鉀、酚酞、鄰苯二甲酸氫鉀、蒽酮、乙酸乙酯 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;胰蛋白胨、酵母浸膏、瓊脂、葡萄糖 生化試劑,北京奧博星生物技術有限責任公司;水 去離子水或二次蒸餾水。

PGL精密天平 深圳市怡華新電子有限公司;CR-10色差儀 柯尼卡美能達有限公司;CT3質構儀 博勒飛中國阿美特克商貿(上海)有限公司;TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;AA-S2電熱恒溫水浴鍋 江蘇省金壇市醫療儀器廠;DNP-9022-6恒溫培養箱 金壇高科儀器廠;LDZX-75KBS型滅菌鍋 廣州越特科學儀器有限公司;P7021TP-6型微波爐 格蘭仕有限公司;LHK15-A 臭氧消毒機 山東麗輝臭氧消毒器有限公司,Y-ND50臭氧濃度檢測儀 徐州金源臭氧設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 殺菌處理 將低鹽腌漬黃瓜,體積大小約為15 cm×4 cm×1.5 cm,在不同的殺菌條件下進行滅菌處理后,進行脹袋、微生物、硬度指標測定。

巴氏殺菌:隨機分別取低鹽腌漬黃瓜樣品(200.0 g/份),放入高密度聚乙烯包裝袋中,真空包裝,設置不同殺菌條件:殺菌溫度固定為85 ℃(巴氏殺菌溫度通過預實驗中優選85 ℃為最佳溫度),殺菌時間設置為0(CK)、5、10、15、20、25、30、35 min。

微波殺菌:隨機分別取低鹽腌漬黃瓜樣品(200.0 g/份),放入高密度聚乙烯包裝袋中,真空包裝,設置不同殺菌條件:殺菌功率固定為650 W(微波殺菌功率通過預實驗中優選650 W為最佳功率),殺菌時間設置為0(CK)、30、60、80、120、150、180 s。

臭氧殺菌:隨機分別取低鹽腌漬黃瓜樣品(200.0 g/份),鋪于密閉箱中,真空抽出箱內空氣后,向密閉箱中通入臭氧氣體進行殺菌。設置不同殺菌條件:濃度固定為50 mg/m3(臭氧殺菌濃度通過預實驗中優選50 mg/m3為最佳濃度),浸泡0(CK)、10、20、30、40、50、60 min后取出樣品。

殺菌樣品存放在室溫條件下,每隔24 h觀察一次脹袋情況,連續觀察90 d。以是否脹袋、菌落總數、硬度為指標選取最適的3種殺菌條件進行殺菌處理并進行后期品質指標測定。

1.2.2 菌落總數 參考國標GB 4789.2-2016[15]方法,采用平板菌落計數法測定。

1.2.3 硬度測定 質構儀TPA測試參數[16]:選用平底型探頭P/100,夾具TA-RT-KI,預測試速度2 mm/s,測試速度1 mm/s,返回速度1.0 mm/s,觸發點負載5 g,循環次數2次,壓縮程度20%,數據頻率50點/秒。每個腌漬黃瓜樣品從上中下取6個接觸點測量,取平均值。

1.2.4 品質指標測定 色差測定:采用CR-10型色差儀測定。亞硝酸鹽測定:參考GB 5009.33-2016[17]方法,采用分光光度法測定。氯化鈉測定:采用間接沉淀滴定法[18]測定。總酸的測定:采用酸堿滴定法[19]測定。總糖測定:采用蒽酮試劑法[20]測定。VC測定:采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[21]測定。

1.2.5 感官評價 參考廣西地方標準[22]方法,分別取腌漬黃瓜樣品,隨機編號后進行品嘗打分。樣品的感官評定采用評分法,從廣西農業科學院篩選10名從事果蔬加工工作的員工(女5人,男5人)組成品評小組。受試者被要求品評腌漬黃瓜的感官質量并按評分表(表1)進行評分。在22～25 ℃進行盲評,品嘗過程中提供清水,品評前后使用水漱口,單獨打分,避免互相影響。

表1 低鹽腌漬黃瓜感官評分細則Table 1 Sensory scoring rules for low-salt pickled cucumber

1.3 數據處理

指標測定數據為3次以上重復實驗的平均值±標準差;使用SPSS 19.0軟件進行數據統計分析,利用鄧肯多重比較法(Duncan)對數據間進行差異顯著性分析,以P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 殺菌條件對低鹽腌漬黃瓜菌落總數及脹袋時間的影響

不同殺菌條件對低鹽腌漬黃瓜貯藏90 d后的菌落總數及脹袋時間的影響見表2。殺菌效果的好壞與殺菌方式、殺菌時間以及食品形狀、大小、質地等有關[23]。由表2可知,經過殺菌處理的低鹽腌漬黃瓜中菌落總數較對照組(CK組)顯著下降(P<0.05),且隨著殺菌時間的延長,巴氏、微波和臭氧殺菌處理組的菌落總數均顯著下降(P<0.05)。不同殺菌條件處理貯藏90 d后,低鹽腌漬黃瓜的脹袋情況存在差異。經巴氏殺菌5、10 min,微波殺菌30、60、80 s,臭氧殺菌10、20、30 min處理的低鹽腌漬黃瓜在儲存90 d出現脹袋,其原因可能是殺菌時間不足,還未能有效地殺死低鹽腌漬黃瓜中的產氣微生物,因此這些殺菌條件都不能滿足要求。結合菌落總數指標和脹袋情況,巴氏殺菌15、20、25、30、35 min,微波殺菌120、150、180 s,臭氧殺菌40、50、60 min均可以用來進行低鹽腌漬黃瓜的滅菌。

表2 不同殺菌條件對低鹽腌漬黃瓜菌落總數及脹袋的影響Table 2 Influence of different sterilization conditionsto total number of bacterial colony and baginflate of low-salt pickled cucumber

2.2 殺菌條件對低鹽腌漬黃瓜硬度的影響

殺菌結束后立即對不同殺菌條件處理的低鹽腌漬黃瓜進行TPA質構分析,硬度指標結果如圖1～圖3所示。低鹽腌漬黃瓜香脆的口感是備受消費者歡迎的重要因素,硬度是衡量醬腌菜品質的重要指標[16]。殺菌過程會導致腌制果蔬質地變軟,影響了腌制果蔬的食用價值。硬度為第一次壓縮時的最大峰值,反映的是低鹽腌漬黃瓜在外力作用下發生形變所需要的屈服力大小[24]。低鹽腌漬黃瓜硬度值直接反映了殺菌條件對低鹽腌漬黃瓜組織結構的破壞。

由圖1可知,隨著巴氏殺菌時間的延長,低鹽腌漬黃瓜的汁液溢出,出現軟化現象,硬度呈現出下降趨勢,硬度降低。這可能是由于巴氏殺菌的高溫作用,引起低鹽腌漬黃瓜細胞壁間的果膠成分發生分解、細胞壁破裂,從而導致低鹽腌漬黃瓜組織變軟[25]。在殺菌15 min后,硬度下降平緩且差異不顯著(P>0.05)。根據表2結果所示,巴氏殺菌15、20、25、30、35 min均未出現脹袋,結合圖1的硬度值指標,綜合考慮選取巴氏殺菌15 min為最佳巴氏殺菌條件,此時硬度值與CK組對比,降低了47.31%。

圖1 巴氏殺菌對低鹽腌漬黃瓜硬度的影響Fig.1 Effects of pasteurizations on hardness oflow-salt pickled cucumber注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05);圖2～圖8同。

微波殺菌技術是利用微波的熱效應和非熱效應的協同作用,在短時間內使微生物體內生理條件和蛋白質發生變異,從而導致微生物體生長延緩或死亡,達到殺菌保鮮的目的[26-27]。由圖2可知,隨著微波殺菌時間的延長,低鹽腌漬黃瓜的硬度呈上升趨勢,殺菌150、180 s時顯著高于CK組(P<0.05)。這是因為微波處理使低鹽腌漬黃瓜中的大分子震動劇烈,導致低鹽腌漬黃瓜失水較多,降低了水分含量[28],所以低鹽腌漬黃瓜的硬度相對較大。根據表1結果所示,微波殺菌120、150、180 s均未出現脹袋,結合圖1的硬度值指標,150 s殺菌處理組顯著高于120 s殺菌處理組(P<0.05),因此綜合考慮選取微波殺菌150 s為最佳微波殺菌條件,此時硬度值與CK組對比,提高了9.68%。

圖2 微波殺菌對低鹽腌漬黃瓜硬度的影響Fig.2 Effects of microwave sterilizationon hardness of low-salt pickled cucumber

臭氧是一種強氧化劑,可以穿透細胞壁從而與微生物體內的不飽和鍵作用,殺死細胞以達到強殺菌的目的[29]。其殺菌作用迅速,且極易分解為氧氣,安全無殘留,是一種理想的綠色殺菌方式。由圖3可知,隨著臭氧殺菌浸泡時間的延長,低鹽腌漬黃瓜的硬度呈下降趨勢,且差異顯著(P<0.05)。根據表1結果所示,臭氧殺菌40、50、60 min均未出現脹袋,結合圖3的硬度值指標,綜合考慮選取臭氧殺菌40 min為最佳臭氧殺菌條件,此時硬度值與CK組對比,降低了15.19%。

分別以最適的巴氏殺菌、微波殺菌、臭氧殺菌條件進一步處理低鹽腌漬黃瓜,分析巴氏、微波、臭氧殺菌對低鹽腌漬黃瓜品質指標的影響。

2.3 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜色差的影響

色澤能最直接反映產品的外觀性狀,是評判低鹽腌漬黃瓜在殺菌過程中感官品質變化的重要指標,因此在低鹽腌漬黃瓜殺菌中盡量減少低鹽腌漬黃瓜的褐變。由表3可知,不同殺菌方式的亮度L*值存在顯著性差異(P<0.05),與CK組相比,臭氧殺菌處理組無顯著性差異(P>0.05),巴氏殺菌處理組L*值顯著降低(P<0.05),微波殺菌處理組L*值顯著增高(P<0.05),表明臭氧殺菌處理組對亮度保持有較好的效果。a*值代表紅/綠,正值越大,紅色越深,當a*值為負值時表示綠色,負值越小,綠色越深。與CK組相比,微波、臭氧殺菌處理組a*值無顯著性差異(P>0.05),巴氏殺菌處理組a*值顯著性增加(P<0.05),說明巴氏殺菌使低鹽腌漬黃瓜偏紅程度增加。b*值代表黃/藍,正值越大,黃色越深;當b*為負值時表示藍色,負值越小,藍色越深。CK組b*值與臭氧處理組無顯著性差異(P>0.05),顯著高于巴氏、微波處理組(P<0.05)。

表3 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜色差的影響Table 3 Effect of different sterilization methodson color parameters in low-salt pickled cucumber

2.4 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜亞硝酸鹽、氯化鈉含量的影響

不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜亞硝酸鹽、氯化鈉含量的影響如圖4～圖5所示。亞硝酸鹽是一類無機化合物的總稱,為亞硝酸生成的鹽,含有亞硝酸根離子。長期攝入亞硝酸鹽會造成智力遲鈍,危害很大,更有甚者發展為呼吸衰竭直至死亡[30]。我國食品衛生法也規定了腌制品中亞硝酸鹽含量≤20 mg/kg[31]。由圖4可知,低鹽腌漬黃瓜樣品的亞硝酸鹽含量均未超過國家限量要求。CK組的亞硝酸鹽含量與巴氏殺菌處理組無顯著性差異(P>0.05),但顯著高于臭氧殺菌處理組(P<0.05),顯著低于微波殺菌處理組(P<0.05)。與CK組相比,經微波殺菌處理后亞硝酸鹽含量提高了13.89%,經臭氧殺菌處理后亞硝酸鹽含量降低了11.11%,可能是臭氧具有強氧化性,也使得硝酸還原菌等還原性細菌失活,從而促進亞硝酸鹽降解[32]。

圖4 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜亞硝酸鹽的影響Fig.4 Effects of different sterilization methodson nitrite of low-salt pickled cucumber

由圖5可知,不同殺菌方式均顯著影響低鹽腌漬黃瓜氯化鈉含量,各殺菌處理組均顯著低于CK組(P<0.05),巴氏、微波、臭氧3種殺菌處理組見無顯著性差異(P>0.05)。與CK組相比,巴氏、微波、臭氧殺菌處理組分別降低了17.46%、14.93%、12.39%。

圖5 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜氯化鈉的影響Fig.5 Effects of different sterilization methodson sodium chloride of low-salt pickled cucumber

2.5 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜總酸、總糖含量的影響

不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜總酸、總糖含量的影響如圖6～圖7所示。由圖6可知,低鹽腌漬黃瓜的總酸含量經巴氏、微波、臭氧殺菌處理后與CK組差異不顯著(P>0.05),臭氧殺菌處理組顯著低于巴氏、微波殺菌處理組(P<0.05)。與CK組相比,巴氏、微波殺菌處理組分別提高了10.38%、5.40%,臭氧處理組降低了6.31%。微波和巴氏殺菌處理與CK組樣品相比總酸含量有所提高可能是由于殺菌過程促進部分有機酸釋放出來以及部分醛類物質氧化成酸[33]。

圖6 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜總酸的影響Fig.6 Effects of different sterilization methodson total acid of low-salt pickled cucumber

由圖7可知,臭氧殺菌處理組的總糖含量與CK組相比差異不顯著(P>0.05);巴氏、微波殺菌處理組的總糖含量與CK組相比差異顯著(P<0.05),巴氏殺菌處理組總糖含量降低了12.5%,微波殺菌處理組總糖含量升高了15.50%。

圖7 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜總糖的影響Fig.7 Effects of different sterilization methodson total sugar of low-salt pickled cucumber

2.6 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜VC含量的影響

VC是人體必備的一種營養物質,但由于其性質很不穩定,極易在加工過程中被破壞。不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜VC含量的影響如圖8所示。由圖8可知,臭氧殺菌處理組的VC含量與CK組相比差異不顯著(P>0.05);巴氏、微波殺菌處理組的VC含量顯著低于CK組(P<0.05),經巴氏、微波殺菌處理后VC含量分別降低了33.33%、41.67%,這是由于VC性質極不穩定,溫度、壓力、微量元素及光和酸等因素都對其產生很大影響,巴氏、微波殺菌過程中的溫度、氧可誘發或加速VC氧化和熱降解反應[34]。

圖8 不同殺菌方式對腌漬黃瓜VC含量的影響Fig.8 Effects of different sterilization methodson VC content of low-salt pickled cucumber

2.7 不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜感官評價的影響

不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜感官分析的雷達圖見圖9。各殺菌處理后的低鹽腌漬黃瓜感官評分有一定差異,說明不同殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜樣品的風味有一定影響。巴氏、微波、臭氧殺菌處理組的低鹽腌漬黃瓜總分分別為78.20、82.55、90.45分。可知3種殺菌方式的感官品質優劣順序為:臭氧>微波>巴氏。臭氧殺菌處理組從外觀分析色澤最好,在滋味、氣味、質地口感方面與CK組沒有明顯差別。微波殺菌在色澤、滋味、氣味上稍差與臭氧殺菌處理組。巴氏殺菌處理組顏色差異最大,對低鹽腌漬黃瓜的氣味具有很大影響,這是由于低鹽腌漬黃瓜樣品經熱處理時間較長,有一定蒸煮味而對樣品感官產生影響。

圖9 感官雷達圖Fig.9 Radar chart of sensory analysis

2.8 理化指標與感官評價相關性分析

對不同殺菌方式下低鹽腌漬黃瓜的理化指標和感官評價進行相關性分析,結果見表4。從表4可以看出,在不同殺菌方式下低鹽腌漬黃瓜的的總糖與L*成呈顯著正相關(0.963),與a*呈極顯著負相關(-0.991)。VC與b*成呈顯著正相關(0.958),說明低鹽腌漬黃瓜的總糖、VC與色澤的變化有一定的相關性。

表4 不同殺菌方式下低鹽腌漬黃瓜理化指標與感官評價的相關性分析Table 4 Correlation coefficients between physicochemical indexes and sensory analysisin low-salt pickled cucumber at different sterilization methods

3 討論

腌漬黃瓜一種傳統風味腌漬類食品小吃,口感質地清脆彈牙,味道清新適口。與傳統高鹽腌制的腌漬黃瓜相比,低鹽度的腌漬黃瓜在貯藏、運輸和銷售環節容易敗壞變質,出現“脹袋”、發霉等現象,殺菌是保持低鹽腌漬黃瓜品質穩定性和貨架期的必須工藝。但是不同的殺菌條件和殺菌方法,會在一定程度上引起果蔬腌制產品的變味、脆度降低和營養成分的損失。張靜林等[35]、王梅等[36]、徐洲等[37]研究了臭氧、巴氏、微波殺菌對蔬菜及腌制產品的殺菌效果,結果表明這3種殺菌方式均具有很好的殺菌效果,這與本研究的結果基本一致。在本實驗中,巴氏殺菌15、20、25、30、35 min,微波殺菌120、150、180 s,臭氧殺菌40、50、60 min均可以用來進行低鹽腌漬黃瓜的滅菌,在此條件下,低鹽腌漬黃瓜儲存90 d內不脹袋。

硬度是評價果蔬腌制產品的重要指標,劉瑩萍等[38]在研究不同殺菌方式對萵苣泡菜品質影響時發現,微波殺菌后泡菜硬度增加,巴氏殺菌后硬度顯著下降,這與本研究結果一致。本研究中,低鹽腌漬黃瓜經過巴氏、臭氧殺菌處理后硬度分別降低47.31%、15.19%,經微波殺菌處理后硬度增加9.68%。

洪冰[25]在確定大頭菜殺菌方法及條件時,以菌落總數和脹袋時間為標準,最終優化了微波殺菌的工藝條件。本研究中,以脹袋、菌落總數、硬度為指標選取最適的3種殺菌條件為:巴氏殺菌85 ℃15 min,微波殺菌650 W 150 s,臭氧殺菌50 mg/m340 min。徐洲等[37]在利用巴氏殺菌、微波殺菌和超聲波殺菌3種殺菌方式對低鹽大頭菜進行殺菌后對亞硝酸鹽含量具有一定影響,含量大小為:微波>超聲>巴氏,這與本研究的結果基本一致。在本研究中,殺菌方式對低鹽腌漬黃瓜的亞硝酸鹽含量也有影響,含量大小為:微波>巴氏>臭氧,臭氧殺菌顯著(P<0.05)降低了腌漬黃瓜的亞硝酸鹽含量。

臭氧殺菌技術作為一種冷殺菌技術,近年在食品殺菌領域得到了很好的推廣應用。張靜林等[35]在臭氧處理對蒜片品質的影響發現,臭氧對蒜片的色澤指標未發生顯著性改變。曾希珂等[39]在對比不同殺菌處理技術對辣椒品質影響時發現,臭氧處理能有效延緩辣椒還原糖和VC含量的下降并且較好地保持辣椒的色澤,這與本研究的結果基本一致。在本研究中,臭氧殺菌處理技術對低鹽腌漬黃瓜的色澤、總糖、VC含量影響較小,均與CK組無顯著性差異(P>0.05);而巴氏、微波殺菌處理組的色澤、總糖、VC含量均與CK組在一定程度上有顯著性差異(P<0.05),VC含量損失較為嚴重。

4 結論

巴氏、微波和臭氧殺菌均能有效減少低鹽腌漬黃瓜中的微生物,以脹袋、菌落總數、硬度為指標,3種殺菌最佳條件為:巴氏殺菌85 ℃ 15 min,微波殺菌650 W 150 s,臭氧殺菌50 mg/m340 min。在此條件下,巴氏殺菌總酸含量最高,但對硬度、色澤、VC含量、感官評價影響較大;微波殺菌硬度、總糖含量最高,但亞硝酸鹽含量也最高,VC含量損失最大;臭氧殺菌對硬度、色澤、總酸、總糖等指標影響較小,且亞硝酸鹽含量最低,VC含量、感官評分最高。且綜合考慮,臭氧殺菌為低鹽腌漬黃瓜最適殺菌方法。臭氧處理對低鹽腌漬黃瓜具有良好的殺滅效果,且對低鹽腌漬黃瓜的品質的破壞程度較小,可以代替熱殺菌應用于低鹽腌漬黃瓜的生產工藝中。本文只對低鹽腌漬黃瓜不同殺菌方式工藝及其對品質指標的影響進行研究,而殺菌技術尤其是臭氧殺菌技術對低鹽腌漬黃瓜的殺菌機理和品質影響機理仍需進一步深入研究。