湿态紫菜微波杀菌技术研究

吴东雷，汪仕韬，邵卫卫，卫荣（江阴市产品质量监督检验所，江苏江阴214431）



湿态紫菜微波杀菌技术研究

吴东雷，汪仕韬，邵卫卫，卫荣
（江阴市产品质量监督检验所，江苏江阴214431）

摘要：研究了湿态紫菜的水活度与水含量之间的关系，同时优化了微波杀菌工艺。研究表明，紫菜水分含量与微波处理时间对微波杀菌效果有明显的影响。在水活度为0.75（水分含量18.8%，质量分数），微波时间20s、功率为600 W时，微波杀菌效果最好。同时与紫菜常规杀菌（85℃/30min、100℃/15min）进行了比较，比较得出，微波杀菌与常规的热杀菌相比，具有杀菌时间短、杀菌效果好、紫菜营养物质破坏少等优点。

关键词：紫菜，水分含量，微波杀菌

紫菜属红藻门、原红藻纲、红毛菜科植物[1]，是一种营养丰富、味道鲜美的食用海藻。研究发现，紫菜中含有丰富的胆碱、膳食纤维、氨基酸、多糖、蛋白质等物质，在医疗作用中，紫菜中多糖具有增强免疫功能、抗凝血、抗衰老、降血脂、抑制血栓形成等作用[2]。我国GB 19643-2005《藻类制品卫生标准》中规定了即食藻类制品中菌落总数≤30 000 cfu/g，在GB/T 23597-2009《干紫菜》中也有相同的要求。目前，干紫菜的杀菌技术主要有湿热杀菌、干热杀菌、臭氧杀菌、等，微波作为一种新的加工技术已经广泛应用于食品杀菌中[3-4]。在液态食品中，杀菌原理是利用微波能的非热效应以及热效应共同产生的协同增效效应。微波杀菌因其作用时间短，破坏性小而在食品工业中受到广泛应用。

1　材料与方法

1.1材料、试剂与仪器

条斑紫菜：市售；基准碘酸钾、基准碘酸钾（GR）：上海国药集团化学试剂有限公司；硫酸铜、硫酸钾、硫酸（密度为1.841 9 g/L）、硼酸、氢氧化钠、甲基红、溴甲酚绿、亚硫酸钠、碳酸钠、重铬酸钾、氯仿、硝酸镁、氯化钾、碘化钾、氯化钠（均为AR）：上海国药集团化学试剂有限公司；平板计数培养基（BR）：广东环凯微生物科技有限公司。

XS205DU型电子分析天平：梅特勒-托利多有限公司；自动凯氏定氮仪：德国福斯；热合封口机：上海芙恩特包装机械有限公司；电热恒温培养箱：上海市跃进医疗器械厂；微波炉：上海松下微波炉有限公司；马弗炉：上海一恒科技有限公司。

1.2紫菜微生物调查

试验选取本地企业紫菜产品，抽取20批不同批次的产品，按GB 4789.2-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》标准调查了成品中菌落总数的情况.

1.3紫菜中蛋白质含量的测定

紫菜中蛋白质含量的测定参照GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》标准。

1.4紫菜中碘含量的测定

紫菜中碘含量的测定采用的是氯仿萃取比色法，具体操作如下：供试品溶液的制备：取紫菜粉样品0.5g，精密称定，置瓷皿中，电炉缓缓加热炽灼，而后放入马弗炉内，升温至400℃～500℃时维持40min，取出，放冷。炽灼残渣置烧杯中，加水，煮沸，滤过，残渣用水重复处理2次，滤过，合并滤液，残渣再用热水洗涤2次，洗液与滤液合并，放冷，浓缩液转移至100 mL量瓶中，加水至刻度。

碘对照溶液的制备:精密称取105℃干燥至恒重的基准碘酸钾0.5 g，于100 mL量瓶中，加水40 mL使溶解，加稀盐酸3 mL，滴加亚硫酸钠试液至碘的黄色退尽，缓缓加入碳酸钠试液至无气泡产生，加水稀释至刻度，摇匀（每mL含碘约3毫克；密塞避光贮存；放置后溶液变黄不影响使用）。精密吸取10 mL于100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀即得。

样品测定方法:精密吸取供试品溶液20 mL于分液漏斗中，加6 mol/L硫酸溶液5 mL、重铬酸钾试液2 mL，分别用氯仿15、10、10、5 mL依次萃取4次，分取下层氯仿萃取液，经无水硫酸钠（2 g）滤层缓缓过滤于50 mL量瓶中，加氯仿稀释至刻度，摇匀。必要时，转移至另器中再用少量无水硫酸钠脱水1次。于510 nm波长处，以氯仿为空白测定吸收度。另精密吸取碘对照溶液20 mL，如法操作并测定吸收度。根据样品溶液与KI对照溶液的吸收度，用比较法计算出碘的含量。

1.5紫菜初始水活度（aw）的控制

在室温（25℃）下，将紫菜在密闭容器中与不同的饱和盐水溶液进行气相平衡，以此来控制不同的反应初始水活度:Mg（NO3）2（aw=0.54）、NaCl（aw=0.75）、KCl （aw=0.84）、KI（aw=0.69）、H2O（aw=1）。

1.6微波处理条件

样品处理:分别称取经破碎混匀的紫菜装入PA/ PP袋中，用热合封口机常压密封封口包装。

微波杀菌:通过改变微波杀菌的时间对紫菜进行微波杀菌，功率设定在150 W～750 W范围内。设计单因素得到最佳杀菌条件。

2　结果与讨论

2.1现有产品微生物超标情况

试验选取本地企业紫菜产品20个批次进行菌落总数检验，结果见表1所示。

表1　不同批次紫菜及成品中微生物含量情况Table 1 Microbial content in different batches of porphyra yezoensis

从表中可看出，紫菜产品的菌落总数有超标现象，3和17号样品的菌落总数超标国家标准30 000 cfu/g的要求，后续试验选取3号样品做进一步研究。

2.2水活度的选择

食品水分活度对食品具有重要的影响作用，尤其是对食品的组织结构、食品的稳定性甚至是食品的外在直观影响包括食品的色、香、味等方面。湿态紫菜水活度与含水量关系见表2。

表2　湿态紫菜水活度与含水量关系（25℃）Table 2 The relationship of water activity and water content in wet Porphyra yezoensis

从表2中可以看出，紫菜的含水量随着其水活度的上升而上升。在工业生产中，不容易控制器水活度，但可以控制器含水量，所以当在恒定的温度下时，可以通过紫菜的含水量来计算出其水活度，从而达到控制其水活度的目的。

在试验过程中一共选取了5个水活度，但在进行微波杀菌时，选取了其中的3个水活度，即水活度分别为0.69、0.75、0.84的3种紫菜，放弃了水活度为0.54的，因其含水量太低，不符合湿态紫菜，放弃了水活度为1的，因其含水量太高，极其容易滋生微生物。而且含水量太低或者太高都会影响其口感。不同水活度下微波杀菌比较见表3。

表3　不同水活度下微波杀菌比较Table 3 The comparasion of microwave sterilization in different aw

从表3中可以看出，在微波杀菌的处理时间和功率相同的前提下，水活度越小，则其最后测得的菌落总数越少，即说明杀菌的效果越好。

2.3微波处理时间的选择

选取烘干后的样品进行微波处理，不同处理时间后样品中菌落总数结果见表4。

表4　微波处理时间对杀菌效果影响（含水量18.8 %）Table 4 The bactericidal effect in different microwave treatmenttime（moisture content=18.8 %）

从表4可以看出，在微波功率恒定的条件下，处理时间为20 s时，菌落总数较少，当处理时间超过20 s时，会出现涨袋，影响袋装紫菜的外观，所以最佳的时间是20 s。

2.4微波功率的选择

微波加热杀菌的最佳功率针对不同的物性材料也是有所区别的。因为每种物质其本身性质便存在一定的不同。本试验为了得出紫菜的最佳微波功率，分别选择几种不同的微波功率进行了微波杀菌试验（杀菌时间20 s），分别是150、300、450、600、750 W。试验结果如图1所示。

图1　不同功率对样品杀菌效果Fig.1 The bactericidal effect in differect microwave power

由图1可知，在600 W时的菌落总数为最小，上图曲线表明菌落总数随着功率在一定范围内的增大而降低，但是在超过600 W以上时菌落总数又开始有所上升。因此通过上述试验数据确定微波杀菌的最佳功率为600 W。出现上述曲线现象的主要原因在于电场强度随着微波功率的加大而加大，从而紫菜中的微生物所吸收的微波能便增大，因此使细菌总数下降。而后期出现降低的主要原因可能是由于微波功率过大时，作用的时间较短从而导致微波致死效应有所降低而产生的结果。

2.5微波杀菌与常规杀菌的比较

2.5.1微波杀菌与常规杀菌的效果比较

微波杀菌与传统杀菌存在一定的不同，其主要方面在于传统加热杀菌是依靠热力，热力在食品中传递速率取决于食品的传热特性。且食品中的热力是由食品的表面向里面传递。而微波杀菌不仅仅是依靠热力这一单方面因素。同时，微波杀菌时间相较之传统杀菌时间要少的多，出现上述情况的主要原因在于微波杀菌是使食品的外部与内部同时加热，其传热均匀[5]。两种杀菌方式作用结果见表5。

表5　微波杀菌与常规杀菌的效果比较Table 5 The effect comparasion between microwave sterilization and routine sterilization

由表5中数据可知，微波杀菌方法明显优于传统的杀菌方法（85℃/30min、100℃/15min），微波杀菌具有处理时间短，杀菌效果好的特点。

2.5.2主要营养成分损失的比较

常规杀菌与微波杀菌对食品中蛋白质含量的影响比较至关重要。经相关研究证实，微波杀菌对蛋白质损失影响不大，有研究表明微波杀菌对酱油中氨基酸以及牛奶中蛋白质的含量几乎没有影响。而且，进一步研究得出大豆经过适宜的微波处理，其中大豆蛋白的营养价值反而会有所提高[6]，两种杀菌处理后主要营养成分损失情况见表6。

表6　微波杀菌与常规杀菌主要营养成分损失的比较Table 6 The comparasion of nutrients loss between microwave sterilization and routine sterilization

从表6中可以看出，和传统杀菌方式相比，微波杀菌使紫菜中蛋白质和碘的损失率最小。

3.5.3保鲜效果直观比较

将30min（80℃）、15min（100℃）以及微波条件进行对照比较，研究结果比较发现紫菜在经过不同条件处理其色泽发生不同的变化。常规杀菌后的紫菜颜色由紫色变为绿色；而微波杀菌后紫菜的颜色与杀菌前无明显变化。另外，经常规杀菌后，紫菜的手感明显变软；而微波杀菌后的紫菜手感无明显变化。由上述直观比较可知紫菜的微波杀菌对其色泽以及手感无明显影响，则紫菜的微波杀菌较之常规杀菌较好。

4　结论

本文研究了紫外微波杀菌工艺。首先就湿态紫菜的水活度与水含量之间的关系进行了研究，优化了微波杀菌工艺。研究表明，紫菜水分含量与微波处理时间对微波杀菌效果有明显的影响。在水活度为0.75（水分含量18.8 %），微波时间20 s、功率为600 W时，微波杀菌效果最好。同时通过对菌落总数、蛋白质损失量与碘损失量的测定，对紫菜微波杀菌与常规杀菌（85℃/ 30min、100℃/15min）的效果进行了比较，结果表明微波杀菌与常规的热杀菌相比，具有杀菌时间短、杀菌效果好、紫菜营养物质破坏少等优点。相关研究为紫菜的杀菌工艺提供了技术依据。

参考文献：

[1]张学成,秦松,马家海.海藻遗传学[M].北京:中国农业出版社, 2005:11-15

[2]Yoshizawa Y,Enomoto A,Todoh H,et al.Activation of murine macrophages by polysaccharide fractions from marine algae（Porphyra yezoensis）[J].Bioscience,biotechnology,and biochemistry.1993,57(11):1862-1866

[3]黄建蓉,郭祀远,蔡妙颜.食品微波杀菌新技术的研究进展[J].食品与发酵工业,1998,24(4):44-52

[4]余恺,胡卓炎,黄智洵.微波杀菌研究进展及其在食品工业中的应用现状[J].食品工业科技,2005,26(7):185-189

[5]王绍林.微波加热技术在食品加工中的应用[J].食品科学, 2000,21(2):6-9

[6]殷涌光,刘静波,林松毅.食品无菌加工技术与设备[M].北京:化学工业出版社,2006:80-92

Study of Microwave Used in Sterilize Wet Porphyra Yezoensis

WU Dong-lei，WANG Shi-tao，SHAO Wei-wei，WEI Rong
（Jiangyin Product Quality Supervision and Inspection Institute，Jiangyin 214431，Jiangsu，China）

Abstract：This paper studied the relationship of Porphyra yezoensis between water activity and water content.Then optimizated the microwave sterilization technology.The results showed that the moisture content of seaweed and microwave treatment time on the effect of microwave disinfection significantly affected.In the water activity of 0.75（water content 18.8 %，wt %），sterilization time 20 s and the power 600 W，The best effect of microwave sterilization was obtained.And compared to conventional thermal sterilization（85℃/30min、100℃/15min），microwave sterilization have advantages of shorter sterilization time，better bactericidal effect and less damage of nutritional material.

Key words：Porphyra yezoensis；water content；microwave sterilization

DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2016.05.007

作者简介：吴东雷（1980—），男（汉），工程师，硕士研究生，主要从事食品分析工作。

收稿日期：2015-04-06