微波熱燙和氣調包裝對中央廚房用胡蘿卜理化特性及品質的影響

EZEANAKA Melvina C.，張 慜*，陳 凱，王玉川

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫214122；2.江南大學食品安全國際聯合實驗室，江蘇 無錫214122）

胡蘿卜是最受歡迎的根部作物之一，因為它具有很高的營養價值，尤其含有如β-胡蘿卜素、膳食纖維、維生素和礦物質等營養物質。這些營養物質具有高生物活性和促進身體健康的屬性，如抗癌、抗氧化、控制血壓、管理體重等[1]。此外，在菜肴烹飪中，胡蘿卜也能夠賦予菜肴獨特的感官品質，包括味道、顏色和風味[2-3]。然而，胡蘿卜極易失水，進而導致新鮮度和品質的下降[4]。因此，有必要對胡蘿卜進行保鮮處理從而延長其保質期，使其即使在生產淡季也能隨時獲得。

中央廚房加工蔬菜目前發展非常迅速。許多預處理方式如鹽漬、糖漬、酸和防腐劑處理已用于中央廚房加工前新鮮蔬菜的保鮮[5-10]，但這些預處理方式大多是基于化學方法，可能會影響食品的理化性質[11-13]。Martin-Diana等人就指出，大多數化學預處理方式無法在不影響食品感官品質的情況下保證微生物安全[14]。此外，隨著人們對于食用無化學物質處理的新鮮產品的意識的不斷增強，這些化學預處理方式的使用頻率也被進一步降低[15]。相比化學預處理，物理預處理具有更安全的特點，適當的物理預處理如燙漂和包裝可以防止食品失水、減少微生物污染，從而保持食品的新鮮度并延長其保質期。

燙漂作為一種預處理方式具有以下幾種目的：1）使酶失活，這些酶會導致顏色、氣味和質地的劣變；2）保持營養品質；3）降低初始微生物數量。使用蒸汽或熱水對食品進行熱燙是常用的燙漂方法[16-17]，但是這些過程可能導致重要的水溶性營養物質的流失。微波熱燙是一種有望在營養物質保留、酶失活和其他物理參數之間取得平衡的有前途的替代方法[18]。大量研究也已經證明了微波熱燙相比于熱水或蒸汽熱燙的優勢[19-22]。例如：Baskaya等人通過微波熱燙獲得了產品更均勻的溫度分布[23]。

新鮮加工產品較好的品質和較長的保質期也可以通過氣調包裝得以實現[24-27]。一些研究者已經報道了氣調包裝在保持蔬菜和水果的品質并延長其貨架期方面的有效性[28-29]。Kakiomenou等人則發現了氣調包裝（體積分數5%CO2，95%N2）對于胡蘿卜樣品的顏色、氣味和質地變化的延遲作用[30]。此外，很多研究也報道了使用氣調包裝改善食品儲藏品質[31-34]。盡管已經有一些研究者報道了使用燙漂對新鮮食品進行預處理和使用氣調包裝延長食品保質期的案例，但尚無將微波熱燙和氣調包裝結合用于胡蘿卜保鮮的報道。因此，本研究旨在建立更好的預處理和儲藏方法，從而確保中央廚房用胡蘿卜的食用安全性并延長其保質期。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

新鮮胡蘿卜：購于無錫歐尚超市。胡蘿卜于4℃冷藏，并于24 h內進行實驗處理。

多功能氣調包裝機：張家港市恒忠機械有限公司產品；低場核磁共振分析儀：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司產品；TA-XT2i質構分析儀：英國SMS公司產品；UV2600紫外可見分光光度計：島津（上海）有限公司產品；CR-400色差分析儀：日本柯尼卡美能達公司產品；T68-188脫水機：山東小鴨集團家用電器有限公司產品。

1.2 實驗方法

1.2.1 制備方法 先將胡蘿卜洗凈，去皮，切成厚度為8 mm的薄片，然后將胡蘿卜片放至水中（料水質量體積比為4∶3），用微波爐進行熱燙處理，分別為360 W功率下熱燙300 s，630 W功率下熱燙190 s和900 W功率下熱燙170 s[23]。熱燙處理后立即將胡蘿樣品放入冰中冷卻，隨后使用脫水機在50 W功率下脫水2 min。除去表面水分后，將胡蘿卜樣品置于高密度聚乙烯包裝袋（16 cm×23 cm×8 cm）中，然后使用多功能氣調包裝機于不同包裝袋中充入低氧（體積分數5%O2，10%CO2，85%N2）或高氧（80%O2，10%CO2，10%N2）氣體。處理后胡蘿卜樣品命名如下：35（360 W功率熱燙，低氧氣調包裝），38（360 W功率熱燙，高氧氣調包裝），65（630 W功率熱燙，低氧氣調包裝），68（630 W功率熱燙，高氧氣調包裝），95（900 W功率熱燙，低氧氣調包裝）和98（900 W功率熱燙，高氧氣調包裝）。最后，將處理樣品與空白對照樣品（未處理）放于4℃儲藏30 d，每隔5 d（0、5、10、15、20、25、30 d）進行品質分析。

1.2.2 水分含量測定 胡蘿卜樣品的水分質量分數根據方法AOAC 2000進行測定。將胡蘿卜樣品放至105℃干燥箱中，干燥至質量恒定后計算水分質量分數。

1.2.3 水分活度測定 使用實驗室水分活度儀在25℃條件下測定胡蘿卜樣品的水分活度。儀器校準后將胡蘿卜樣品放入樣品室內，平衡后記錄數據。

1.2.4 低場核磁分析 使用低場核磁共振分析儀對胡蘿卜樣品的水分狀態進行分析。核磁共振頻率為23.2 MHz，磁場場強為0.5 T，磁體工作溫度為32℃。CPMG脈沖序列被用來獲得衰變信號。信號采集的主要參數如下：NECH（回波數）=15 000，NS（掃描次數）=4，TD（采樣點）=750 002，TW（時間等待）=6 000 ms，P2（180°的脈沖時間）=11μs，P1（90°的脈沖時間）=6μs，TE（時間回波）=0.5 ms，SW（采樣頻率）=100 kHz。橫向弛豫時間（T2）曲線和相應的低場核磁參數通過在MuleXIP-VI分析軟件使用多指數擬合與SRIT算法來獲取。

1.2.5 質構分析 胡蘿卜樣品的質構分析參考Fan等人的方法[35]，使用質構分析儀測定胡蘿卜樣品的硬度。測定參數：測定前速度、測定速度和測定后速度均為2 mm/s，以10 mm的穿透距離來確定最大力（N）。

1.2.6 β-胡蘿卜素質量分數的測定 根據Baskaya Sezer和Demird?ven的方法測定β-胡蘿卜素的含量[23]。取2 g胡蘿卜樣品加入至38 mL丙酮、己烷和乙醇的混合溶液（體積比為1∶2∶1）中，勻漿20 s后于5 320 r/min離心12 min，取上清液于450 nm下測定吸光度值。β-胡蘿卜素質量分數以mg/kg計。

1.2.7 過氧化物酶活性測定 根據Morales-Blancas等人的方法測定過氧化物酶活性[36]。具體方法為：將40 g胡蘿卜樣品加入至100 mL磷酸鉀緩沖液（0.1 mol/L，pH 6.5）中進行勻漿，4℃下于9 000 r/min離心40 min，收集上清液（酶提取液）用于過氧化物酶活性測定。將99.8 mL磷酸鉀緩沖液、0.1 mL過氧化氫（體積分數30%）和0.1 mL愈創木酚混合制備過氧化物酶的底物溶液，然后取3.48 mL底物溶液與0.12 mL酶提取液混勻，搖晃幾分鐘后，于470 nm測定吸光度值。

1.2.8 顏色測定 使用色差分析儀對胡蘿卜樣品的顏色進行測定，并分別用L*、a*和b*表示。為了獲得準確的顏色數據，分別對胡蘿卜樣品的3個不同位置進行掃描。

1.2.9 微生物分析 胡蘿卜樣品菌落總數的測定參考Fan等人的方法[35]。將1 g胡蘿卜樣品加入至9 mL生理鹽水中并進行勻漿處理。將所得溶液稀釋至合適倍數，取1 mL加入至裝有營養瓊脂的培養皿中，于37℃下培養48 h后進行菌落計數。

1.3 數據分析

每組實驗重復3次，數據分析采用非線性回歸技術（Graph Pad軟件），用ANOVA試驗分析數據的顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 水分質量分數、水分活度和水分狀態

水是食品儲藏過程中要考慮的重要因素，因為它會影響儲藏食品的理化性質[37]。如圖1~2所示，所有樣品的水分質量分數都隨著儲藏時間的延長而增加，這與Wani等人的研究結果一致，他們報道稱，高密度聚乙烯中儲存的燕麥和葫蘆巴的水分質量分數增加是由于包裝材料對水蒸氣的較高滲透性以及水從儲藏環境向包裝材料的遷移所致[38]。Kumar等人也報道了由于水從環境向包裝袋中遷移而導致胡蘿卜、大米和豆粉含水量增加[39]。與初始水分質量分數相比，樣品35、38、65、68、95和98的水分質量分數在儲藏期內分別增加了7.703%、7.660%、6.663%、6.660%、6.700%和6.740%。類似的結果也在胡蘿卜樣品的水分活度測定中發現，其中，樣品38和68具有最低的水分活度，為0.921；對照樣品的水分活度最高，為0.934。

圖1 微波熱燙和氣調包裝對胡蘿卜水分質量分數的影響Fig.1 Effect of microwave blanching and MAP on the moisture content of carrot

低場核磁技術用于進一步監測胡蘿卜樣品在儲藏過程中的水分狀態。圖3~4顯示了30 d儲藏期內胡蘿卜樣品的水分狀態，可以看出，每組樣品的弛豫時間一般都有4個峰。根據先前的研究，第一個峰（T21）代表強結合水，第二個峰（T22）代表弱結合水，第三個峰（T23）代表固定水，最后一個峰（T24）則代表自由水[40-41]，處理樣品和對照樣品的弛豫時間具有顯著差異（P＜0.05）。對于強結合水（T21），所有處理樣品在前20 d內都持續上升，然后持續下降，相比之下，該現象在對照樣品中更為明顯。樣品中的弱結合水（T22）也先最多在前20 d內上升，然后下降。處理樣品的固定水（T23）增加到第5天后發生下降，但對照樣品的T23在整個儲藏期內都持續上升。除了第20天，所有處理樣品中都未觀察到自由水（T24），相比之下，對照樣品中的T24則更為明顯，這可能是因為對照樣品未經過處理，胡蘿卜的代謝率更高。Fan等人也給出了類似的結果，新鮮黃瓜的固定水和自由水最初會增加，到一定程度后便隨著儲藏時間的延長而減少[35]。此外，與其他處理樣品相比，樣品38的T23和T24最小。

圖2 微波熱燙和氣調包裝對胡蘿卜水分活度的影響Fig.2 Effect of microwave blanching and MAP on the water activity of carrot

圖3 儲藏實驗前胡蘿卜樣品的弛豫時間Fig.3 Transverse relaxation times in carrot before storage

2.2 硬度

硬度是水果和蔬菜的重要屬性，它表明產品的新鮮程度。如圖5所示，所有樣品的硬度都隨微波功率和儲存時間的增加而降低。此外，對照樣品的硬度要顯著高于（P＜0.05）經過微波熱燙處理的樣品，該結果可歸因于微波對胡蘿卜中纖維素和半纖維素中氫鍵的影響，從而影響了樣品的硬度[23]。氧氣體積分數對處理樣品的結果顯示，高體積分數氧氣包裝樣品的硬度高于低體積分數氧氣包裝的樣品，這一結果與Amanatidou等人的結果一致，高氧氣調包裝（體積分數70%~90%）的胡蘿卜比用空氣包裝的胡蘿卜具有更高的硬度，而且空氣包裝的胡蘿卜在儲存12 d后顯著變軟[42]。

圖5 微波熱燙和氣調包裝對胡蘿卜硬度的影響Fig.5 Effect of microwave blanching and MAP on the firmness of carrot

圖4 儲藏期內胡蘿卜樣品的弛豫時間Fig.4 Transverse relaxation times in carrot during storage

2.3 β-胡蘿卜素質量分數

通過分析樣品中β-胡蘿卜素的質量分數，可以進一步分析處理樣品的品質。如圖6所示，所有樣品的β-胡蘿卜素質量分數均隨著儲藏時間的延長而下降，但對照樣品的下降幅度更加明顯，說明氣調包裝起到了一定的保護樣品中β-胡蘿卜素的作用。此外，處理樣品的β-胡蘿卜素含量隨微波功率的上升而下降，且差異隨著儲藏時間的延長越發顯著，這說明低功率微波熱燙能夠更好地保留胡蘿卜樣品中的β-胡蘿卜素，這與Baskaya和Demird?ven的結果一致。隨著微波功率的增加，胡蘿卜樣品中總類胡蘿卜素質量分數下降[23]。儲藏30 d后，樣品38中的β-胡蘿卜素質量分數最高，且仍有2.34 mg/kg。因此，360 W功率下的微波熱燙和高氧氣調包裝是保留胡蘿卜中β-胡蘿卜素的理想方法。

圖6 微波熱燙和氣調包裝對胡蘿卜中β-胡蘿卜素質量分數的影響Fig.6 Effect of microwave blanching and MAP on theβ-carotene content of carrot

2.4 過氧化物酶活性

果蔬產品中較高的過氧化物酶活性會導致酚類物質的降解，從而引起產品在儲藏過程中的變色、變味和營養損失[43-44]。因此，需要對產品進行適當的抑酶處理，從而抑制酶促作用。如圖7所示，對照樣品的過氧化物酶活性從儲藏期開始就顯著上升，而處理樣品的過氧化物酶活性在0 d時為0，從10 d時才開始上升，這說明微波熱燙處理在儲藏期前10 d內很好地抑制了過氧化物酶的活性。15 d后，高氧氣調包裝胡蘿卜樣品的酶活性下降速度比低氧氣調包裝樣品更快，這表明高氧氣調包裝能夠更好地控制過氧化物酶的活性，這與Wang等人的研究結果一致。含有80%氧氣的氣體儲藏的蘑菇的過氧化物酶活性在開始時會出現較高的峰值，但隨著儲藏時間的延長，其酶活性比儲藏在較低體積分數氧氣中的蘑菇酶活性下降更快[45]。Jacxsens等人也報道了高體積分數氧氣（＞70%）對抑制新鮮蔬菜中的酶活性非常有效[46]。

圖7 微波熱燙和氣調包裝對胡蘿卜中過氧化物酶活性的影響Fig.7 Effect of microwave blanching and MAP on the peroxidase activity of carrot

2.5 顏色分析

胡蘿卜樣品的L*（亮度），a*（紅綠值），b*（黃藍值）值見圖8。經過微波熱燙后，胡蘿卜樣品的L*值從57.46（對照樣品）降低至46.02（360 W熱燙）、46.31（630 W熱燙）和46.15（900 W熱燙），這可以歸咎于微波熱燙期間的顏色浸出。此外，微波熱燙也造成了處理樣品更大的a*值和更小的b*值，該結果與Rawson等人的發現一致，即熱水燙漂會使胡蘿卜的紅度更高，黃度更低[47]。比較所有的處理樣品，如樣品38和35的顏色測量結果表明，360 W的微波熱燙功率更好地保持了胡蘿卜的顏色。儲存期內，處理樣品的L*、a*和b*值相比對照樣品具有更高的穩定性，說明氣調包裝起到了保持胡蘿卜顏色的作用。

圖8 微波熱燙和氣調包裝對胡蘿卜顏色的影響Fig.8 Effect of microwave blanching and MAP on the colour of carrot

2.6 微生物分析

燙漂是抑制或殺死果蔬中微生物的有效預處理方法。如圖9所示，經過微波熱燙后，處理樣品的微生物數量顯著低于對照樣品。儲藏期內，所有胡蘿卜樣品的微生物數量都隨著儲藏時間的延長而上升。高水分質量分數、切割和表皮削除等因素是造成胡蘿卜中微生物生長的主要原因。Amanatidou等人建議，為保證初加工產品5~6 d的保質期，產品中微生物數量對數值的不應超過7.7[42]。如圖9所示，在整個儲藏期內，處理樣品的微生物數量對數值均未超過7.7，對照樣品則在30 d時超過限定值。對照樣品儲藏期內更高的微生物數量可能是因為對照樣品中更高的自由水含量。Sandulachi指出，自由水負責酵母、霉菌、細菌的生長甚至毒素的產生[37]。

圖9 微波熱燙和氣調包裝對胡蘿卜菌落總數的影響Fig.9 Effect of microwave blanching and MAP on the microbial load of carrot

對所有處理樣品進行比較發現，樣品95的微生物數量增加最快，樣品38增加最慢，這說明低功率微波熱燙和高氧氣調包裝的結合能夠最有效地抑制胡蘿卜中微生物的生長。

3 結語

在此項研究中，微波熱燙被證明是一種有效的預處理方法，它可以有效控制中央廚房用胡蘿卜的水分狀態和微生物的生長，并進一步改善氣調包裝胡蘿卜的儲藏品質。盡管微波900 W和630 W的熱燙時間較短，但以360 W的功率進行熱燙可以更有效地保持胡蘿卜的貯藏品質。經360 W微波熱燙并在高氧含量（體積分數80%O2，10%CO2，10%N2）的氣調包裝中的胡蘿卜（樣品38）獲得了最好的保鮮品質，這說明低功率微波熱燙與高氧氣調包裝的結合對于中央廚房用胡蘿卜和其他蔬菜可能是一種有前途的保鮮技術。